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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung des Gewichts eines Flugzeugs.
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Bei Flugzeugen und insbesondere bei Verkehrsflugzeugen, also bei zum kommerziellen Transport von Passagieren und/oder Fracht ausgebildeten Flugzeugen, ist es bekannt, während oder nach einem oder mehreren Flügen eine sogenannte Performance-Analyse durchzuführen, bei der aus den momentan ermittelten und/oder aufgezeichneten Flugdaten Kenngrößen ermittelt werden, anhand derer sich Leistungsmerkmale des Flugzeugs bestimmen lassen.
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Ein Beispiel für eine solche Kenngröße ist der tatsächliche - und nicht etwa der bei der Konstruktion des Flugzeugs errechnete - Widerstandsbeiwerts eines Flugzeugs im Flug. Anhand von Veränderungen des tatsächlichen Widerstandsbeiwerts über die Zeit lassen sich Verschlechterungen der aerodynamischen Güte eines Flugzeugs feststellen, die bspw. herangezogen werden können, um Wartungs- und/oder Reinigungsarbeiten zu initiieren, mit denen die aerodynamische Güte des Flugzeugs wieder verbessert werden sollen. Auch lässt sich anhand des tatsächlichen Widerstandsbeiwerts eines Flugzeugs bzw. dessen Veränderung ermitteln, ob vorgenommene aerodynamische Modifikationen am Flugzeug, wie bspw. das Anbringen von Winglets oder aerodynamisch funktionaler Folie, tatsächlich einen gewünschten Effekt hervorbringen.
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Ein Großteil von für die Performance-Analyse verwendeten Kenngrößen, wie bspw. auch der tatsächliche Widerstandsbeiwert, basiert auf Berechnungen mit verschiedenen Eingangsgrößen. Ein wesentlicher Parameter ist hierbei das tatsächliche Gewicht eines Flugzeugs zum Zeitpunkt der Ermittlung der übrigen Eingangsgrößen.
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Zur Abschätzung des tatsächlichen Gewichts eines Flugzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt während eines Fluges wird im Stand der Technik ausgehend von dem Flugzeuggrundgewicht, dem initialen Treibstoffgewicht und dem abgeschätzten Gewicht der Zuladung, welche sich aus dem sog. „Load Sheet“ ergibt und bspw. anhand von Standardgewichten pro transportiertem Passagier ermittelt wird, durch Abzug des Gewichts bis zu dem fraglichen Zeitpunkt verbrauchten Treibstoff ermittelt.
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Insbesondere aufgrund der regelmäßig nur groben Abschätzung des Zuladungsgewichts ist das gemäß dem Stand der Technik initiale bzw. zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Fluges ermittelte Gewicht des Flugzeugs recht ungenau. Diese Ungenauigkeit überträgt sich auch auf diejenigen Kenngrößen, bei deren Bestimmung das Gewicht des Flugzeugs berücksichtigt wird, was letztendlich zu großen Streuungen der fraglichen Kenngrößen zwischen verschiedenen Flügen eines Flugzeugs führt. In der Folge kann aus kleineren Veränderungen in den Kenngrößen nicht abgelesen werden, ob sich tatsächlich Leistungsmerkmale eines Flugzeugs verschlechtert oder verbessert haben, oder ob die Veränderung lediglich auf eine ungenaue Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs, welches der Ermittlung der Kenngrößen zugrunde liegt, zurückzuführen ist.
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Das hat bspw. zur Folge, dass Verschlechterungen in Leistungsmerkmalen erst dann als solche zuverlässig erkannt werden, wenn sich ein Leistungsmerkmal deutlich über dessen gewöhnliche Streuung hinaus verändert. Bis zu diesem Zeitpunkt wird das Flugzeug betrieben, ohne dass Verschlechterungen erkannt und ggf. behoben werden können. Das Flugzeug wird dann womöglich in einem nicht optimalen Zustand betrieben, was im Ergebnis regelmäßig einen höheren Treibstoffverbrauch bedeutet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Abschätzung des Gesamtgewichts eines Flugzeugs zu schaffen, sodass in der Folge u. a. Kenngrößen zu Leistungsmerkmalen des Flugzeugs mit höherer Genauigkeit bestimmt werden können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abschätzung des Gewichts eines Flugzeugs, insbesondere eines Verkehrsflugzeugs, während eines Fluges, wobei für das Flugzeug der Zusammenhang zwischen Gesamtflugzeuggewicht, Auftriebsbeiwert (cl) und Anstellwinkel (α) bekannt ist und Anstellwinkel sowie Treibstoffmenge während des Fluges ermittelt werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
- a) Ermittlung wenigstens zweier momentaner Gesamtflugzeuggewichte zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Flugs anhand des jeweiligen momentanen Anstellwinkels und dem Zusammenhang von Auftriebsbeiwert, Anstellwinkel und Gesamtflugzeuggewicht;
- b) Ermittlung der jeweiligen Trocken-Gesamtgewichte durch Abzug des Gewichts der jeweiligen momentanen Treibstoffmenge von den ermittelten Gesamtflugzeuggewichten;
- c) Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts über sämtliche für denselben Flug ermittelten Trocken-Gesamtgewichte; und
- d) Abschätzen eines momentanen Gesamtgewichts zu einem beliebigen Zeitpunkt des Fluges durch Addition des Gewichts der Treibstoffmenge zu diesem Zeitpunkt zu dem gemittelten Trocken-Gesamtgewicht.
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Die Erfindung hat erkannt, dass sich auf Basis des Zusammenhangs zwischen Gesamtflugzeuggewicht, Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel, sowie während eines Flugs aus anderen Gründen bereits ermittelter Zustandsparameter eine Abschätzung des Gewichts des Flugzeuges erreichen lässt, die gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Abschätzung auf Basis u. a. von Standardgewichten für die Zuladung deutlich genauer ist. In der Folge lassen sich Kennzahlen für das Flugzeug, bei denen es auf das tatsächliche Gewicht des Flugzeugs ankommt, mit höherer Genauigkeit ermitteln.
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Dabei macht sich die Erfindung zunutze, dass der Zusammenhang zwischen Gesamtflugzeuggewicht, Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel in der Regel grundsätzlich bekannt ist. Selbst wenn der Zusammenhang dieser drei Größen nicht unmittelbar, bspw. in Form einer Wertetabelle, in der ggf. noch weitere Eingangswerte berücksichtigt werden, zur Verfügung stehen sollte, wird insbesondere die Beziehung von Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel regelmäßig vom Flugzeughersteller zur Verfügung gestellt (entweder als mathematische Funktion oder in Form einer Wertetabelle). In Kenntnis der Lagewinkel des Flugzeugs, der Flugzeuggeschwindigkeit gegenüber der Luft sowie der Dichte der umgebenden Luft, die entweder gemessen wird oder aus der Flughöhe ableitbar ist, lässt sich darauf die Auftriebskraft bestimmen. Unter Berücksichtigung von Beschleunigungskräften auf das Flugzeug, die sich über geeignete Beschleunigungssensoren ermitteln lassen, im Falle von Verkehrsflugzeugen zumindest in Phasen ohne besondere Flugmanöver wie Start oder Landung aber regelmäßig auch vernachlässigbar klein sind, lässt sich aus dem Auftrieb die Gesamtgewichtskraft und somit schlussendlich das Gewicht des Flugzeugs ermitteln.
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Aufgrund möglicherweise zu geringer Genauigkeit der verwendetes Eingangsgrößen, bspw. von Sensordaten, die für ihre jeweils originär vorgesehene Verwendung, nicht aber für die Bestimmung der Gesamtgewichtskraft ausreichend genau sein mögen, ist die auf diese Weise ermittelte Gesamtgewichtskraft häufig ungenau. So werden die Lagewinkel bzw. der Anstellwinkel regelmäßig nur mit der für die Steuerung des Flugzeugs erforderlichen Genauigkeit erfasst. Vergleichbares gilt bei der Ermittlung der Dichte der umgebenden Luft, wenn der dafür eingesetzte Drucksensor möglicherweise nur eine geringe numerische Auflösung aufweist. Auch werden diverse Verformungen von Rumpf und Tragflächen sowie atmosphärische Schwankungen in Temperatur und Luftdichte nicht oder nicht immer vollständig erfasst. Diese für den eigentlichen Betrieb des Flugzeugs unwesentlichen Ungenauigkeiten können Einfluss auf die für die Bestimmung des Gesamtgewichts des Flugzeugs verwendeten Eingangsgrößen sowie die Beziehung von Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel haben.
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Die Erfindung hat erkannt, dass sich das Gesamtgewicht eines Flugzeugs während eines Fluges einen konstanten und einen variablen Teil aufweist, wobei der variable Teil praktisch allein durch den Treibstoffvorrat gebildet wird, der während des Fluges verbraucht wird. Das im Zuge der Erfindung als „Trocken-Gesamtgewicht“ des Flugzeugs bezeichnete Gewicht kann ausgehend von dem Gewicht des Flugzeugs durch Abzug des momentanen Treibstoffgewichts ermittelt werden. Dieses Trocken-Gesamtgesicht kann dann als konstant während eines Flugs des Flugzeugs angesehen und dazu genutzt werden, diverse Störfaktoren bei der Ermittlung des Gesamtflugzeuggewichts zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren.
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Es ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, aus dem ermittelten Gesamtgewicht durch Abzug des zum Zeitpunkt der Ermittlung des Gesamtgewichtes bestehenden Treibstoffgewichts das Trocken-Gesamtgewicht zu ermitteln. Die Menge und damit das Gewicht des an Bord eines Flugzeugs befindlichen Treibstoffs ist grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt während eines Fluges bekannt.
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Mit der Annahme, dass dieses Trocken-Gesamtgewicht zumindest über einen Flug des Flugzeugs konstant bleibt, können sämtliche Trocken-Gesamtgewichte, die über den Verlauf eines Fluges bestimmt werden, gemittelt werden. Bei geeigneter Anzahl und zeitlicher Verteilung der zu mittelnden Trocken-Gesamtgewichte können so diverse Störfaktoren bei der oben erläuterten Ermittlung des Gesamtflugzeuggewichts ausgeglichen und reduziert werden.
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Um ausgehend von dem gemittelten Trocken-Gesamtgewicht wieder das Gewicht des Flugzeugs zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Fluges zu bestimmen, ist ausgehend von dem gemittelten Trocken-Gesamtgewicht das momentane Treibstoffgewicht zu dem gewünschten Zeitpunkt des Flugs wieder hinzuzurechnen, sodass man das momentane Gesamtflugzeuggewicht zu dem gewünschten Zeitpunkt erhält.
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In anderen Worten erfolgt eine Mittelung des als konstant angesehenen Anteils des Flugzeuggesamtgewichts während eines Fluges, zu dem dann das Gewicht des Treibstoffs zu einem beliebigen gewünschten Zeitpunkt während des Fluges hinzugerechnet wird, um so das Gewicht des Flugzeugs zum fraglichen Zeitpunkt zu erhalten. Auf Basis dieses Gesamtgewichts können dann Kennzahlen zu Leistungsmerkmalen des Flugzeugs für eben diesen Flug berechnet werden.
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Es hat sich gezeigt, dass ein erfindungsgemäß abgeschätztes Gewicht des Flugzeugs eine gegenüber dem Stand der Technik höhere Genauigkeit aufweist, womit auch darauf basierende Kennzahlen regelmäßig eine höhere Genauigkeit aufweisen. In der Folge können im Vergleich zum Stand der Technik bereits aus kleineren Abweichungen in den Kenngrößen von Flug zu Flug eines Flugzeugs Rückschlüsse den Zustand des Flugzeugs getroffen und ggf. erforderliche Wartungs- oder Reinigungsarbeiten initiiert werden. Dadurch kann ein möglichst optimaler Zustand des Flugzeugs sichergestellt werden, was wiederum zu einem geringen Treibstoffverbrauch führt. Auch lassen sich selbst kleinere Verbesserungen, die sich aus Modifikationen am Flugzeug ergeben können, wie bspw. der Anbringung von aerodynamisch wirksamer (Riblet-)Folie, eindeutiger nachweisen und belegen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich grundsätzlich im Nachgang zu einem Flug eines Flugzeugs durchführen, um bspw. Modifikationen am Flugzeug anhand von u. a. auf dem erfindungsgemäß ermittelten Gesamtgewicht basierenden Kenngrößen bewerten zu können. Dazu kann auf den an Bord von Flugzeugen aus anderen Gründen bereits regelmäßig vorgesehenen zeitaufgelösten Datenschrieb, der für diesen Zweck wenigstens den Anstellwinkel und die Treibstoffmenge oder den Treibstoffverbrauch umfassen muss, zurückgegriffen werden.
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Es ist aber auch möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren in regelmäßigen Abständen und/oder ereignisbasiert während eines Flugs durchgeführt werden, sodass das so ermittelte Gesamtgewicht bei der Berechnung von Kenngrößen, die bspw. dem Piloten unmittelbar zur Anzeige gebracht werden, berücksichtigt werden kann. Die Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts erfolgt dann jeweils anhand der für den aktuellen Flug bereits ermittelten Trocken-Gesamtgewichte und die Ermittlung des momentanen Gesamtgewichts anhand der tatsächlichen momentanen Treibstoffmenge. Das Verfahren kann insbesondere in regelmäßigen Abständen während eines Fluges, mit Ausnahme von bestimmten Flugmanöver-Phasen, wie Start, Landung und Kurvenflug, durchgeführt werden. Indem das Verfahren während der beispielhaft genannten Flugmanöver nicht durchgeführt wird, kann sichergestellt werden, dass dabei regelmäßig auftretende Störungen im Zusammenhang von Auftriebsbeiwert, Anstellwinkel und Gesamtflugzeuggewicht keinen Eingang in die erfindungsgemäße Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs finden. Ausgehend von einem zuvor ermittelten Trocken-Gesamtgewicht für den Flug kann mithilfe der aktuellen Treibstoffmenge aber weiterhin das momentane Gesamtgewicht abgeschätzt werden.
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Der Anstellwinkel kann mithilfe eines Anstellwinkelsensors und/oder eines Fluglagesensors an Bord des Flugzeugs ermittelt werden. Sind mehrere dafür geeignete Sensoren vorhanden, kann ein mittlerer Anstellwinkel für die Ermittlung von momentanen Gesamtflugzeuggewichten genutzt werden.
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Die momentane Treibstoffmenge, welche für die Ermittlung von Trocken-Gesamtgewichten sowie dem momentanen Gesamtgewicht zu einem beliebigen Zeitpunkt des Fluges erforderlich ist, kann ausgehend von einer bekannten initialen Treibstoffmenge und dem tatsächlichen Treibstoffverbrauch über die Zeit und/oder mithilfe von Treibstoffmengensensoren ermittelt werden.
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Der Zusammenhang zwischen Gesamtflugzeuggewicht, Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel kann wenigstens teilweise in Form einer Wertetabelle vorgegeben sein. „Wenigstens teilweise“ bedeutet in diesem Kontext, dass für wenigstens zwei miteinander verknüpfte Werte, die diesem Zusammenhang zugrunde liegen, eine Wertetabelle vorgegeben ist, aus denen sich dann die übrigen Werte über Formeln ableiten lassen. So kann, wie oben bereits beschrieben, eine Wertetabelle für die Verknüpfung von Auftriebsbeiwert und Anstellwinkel vorgegeben sein, woraus sich unter Berücksichtigung weiterer Eingangsgrößen und bekannter Formel weitere Größen, wie das Gesamtflugzeuggewicht, berechnen lassen. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, dass eine oder mehrere Wertetabelle und/oder eine mehrdimensionale Wertetabelle unmittelbar eine Abschätzung für das Gesamtflugzeuggewicht in Abhängigkeit des Auftriebsbeiwerts und Anstellwinkel liefert.
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Es ist bevorzugt, wenn bei der Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts nur solche Trocken-Gesamtgewichte berücksichtigt werden, die innerhalb eines Konfidenzintervalls um ein zuvor ermitteltes gemitteltes Trocken-Gesamtgewicht oder ein vorgegebenes Trocken-Gesamtgewicht liegen. Indem außerhalb eines solchen Konfidenzintervalls liegende Trocken-Gesamtgewichte nicht bei der Mitteilung berücksichtigt werden, können Ausreißer, die bspw. aufgrund von Fehlfunktionen von Sensoren oder bei der Ermittlung eines momentanen Gesamtflugzeuggewichts nicht berücksichtigbare Einflüsse, wie sie bspw. bei bestimmten Flugmanövern auftreten können, keinen Einfluss auf das gemittelte Trocken-Gesamtgewicht und somit auf die erfindungsgemäße Abschätzung des Gewichts eines Flugzeugs. Als Ausgangspunkt für das Konfidenzintervall kann entweder ein zuvor bereits für den Flug ermitteltes Trocken-Gesamtgewicht genutzt werden. Alternativ ist es möglich, hierfür ein gemäß dem Stand der Technik abgeschätztes Flugzeuggesamtgewicht zu nutzen. Auch wenn ein entsprechendes Flugzeuggesamtgewicht, welches auf Basis eines „Load Sheets“ und somit bspw. Standardgewichten pro transportiertem Passagier ermittelt werden kann, keine mit einem erfindungsgemäß abgeschätzten Gewicht des Flugzeugs vergleichbare Genauigkeit aufweist, ist ein entsprechend ermitteltes Flugzeuggesamtgewicht ausreichend nah an dem tatsächlichen Gesamtgewicht, dass es als Ausgangspunkt für die Definition des Konfidenzintervalls herangezogen werden kann.
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Wie bereits erläutert, ermöglicht es die erfindungsgemäß erreichbare höhere Genauigkeit bei der Abschätzung des Gewichts eines Flugzeugs, dass auch darauf basierende, für ein Flugzeug bestimmbare Kenngrößen mit höherer Genauigkeit bestimmt werden können. Insbesondere kann das erfindungsgemäß abgeschätzte Gewicht in einem Verfahren zur Ermittlung des Widerstandsbeiwerts eines Flugzeugs, insbesondere eines Verkehrsflugzeugs verwendet werden. Entsprechende Verfahren zur Ermittlung des Widerstandsbeiwerts sind im Stand der Technik bekannt und bedürfen an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung. Den bekannten Verfahren ist jedoch gemein, dass als Eingangsgröße das tatsächliche Gewicht des Flugzeugs einfließt. Indem eben dieses Gewicht erfindungsgemäße deutlich genauer abgeschätzt werden kann als zuvor, erhöht sich auch die Genauigkeit fraglicher Kenngrößen, wie dem Widerstandsbeiwert.
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Es hat sich gezeigt, dass die Genauigkeit bei der Bestimmung des Widerstandsbeiwerts allein aufgrund der erfindungsgemäßen Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs derart erhöhen lässt, dass sich gegenüber dem Stand der Technik auch kleinere Änderungen im Widerstandsbeiwert zwischen zwei Flügen desselben Flugzeugs unmittelbar auf eine Abnahme der aerodynamischen Güte oder auf aerodynamische Modifikationen zurückführen lassen.
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Auch wenn bereits aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich, sei nochmals darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs für einen einzelnen Flug bezieht.
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Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Vielzahl von Flügen desselben Flugzeugs durchgeführt, lassen sich aus den jeweiligen Ergebnissen mögliche Korrekturfaktoren für die erfindungsgemäße Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs ableiten durch die das Ergebnis noch genauer wird.
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Unter der Annahme, dass das gemäß dem Stand der Technik abgeschätzte Flugzeuggewicht gemäß „Load Sheet“ über eine Vielzahl von Flügen um das jeweils tatsächliche Gewicht streut, sollte das Mittel der „Load Sheet Gewichte“ über eine Vielzahl von Flügen dem Mittel der für dieselben Flüge abgeschätzten Gewichte grundsätzlich identisch sein. Dabei können bei der Mittelung der „Load Sheet Gewichte“ möglicherweise bekannte passagier- und/oder streckenspezifische Einflüsse, wie bspw. primäre Nutzung einer Strecke für Geschäfts- oder Urlaubsreisen oder das Durchschnittsgewicht von Passagieren der Abflugs- und/oder Zielregion, bereits berücksichtigt werden.
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Eine möglicherweise verbleibende Differenz der so ermittelten Mittelwerte kann grundsätzlich Abhängigkeiten vom Gesamtgewicht des Flugzeugs, dem Trocken-Gesamtgewicht, der Temperatur und der Reynoldszahl und/oder dem Schwerpunkt aufweisen. Durch Ermittlung und den Vergleich von entsprechenden Mittelwerten für verschiedene Teilgruppen von Flügen, die bspw. nach vorgegebenen Kriterien zusammengefasst sein können, lassen sich die einzelnen Abhängigkeiten in der Regel näher bestimmen. Aus den so ermittelten Abhängigkeiten lassen sich dann wiederum Korrekturfaktoren für die erfindungsgemäße Abschätzung des Gewichts des Flugzeugs ermitteln.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschriebe. Es zeigen:
- 1: ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Flug eines Flugzeugs;
- 2: ein beispielhaftes Diagramm des in Schritt 110 ermittelten Flugzeuggesamtgewichts während des einen Fluges;
- 3: ein beispielhaftes Diagramm des Treibstoffgewichts während des einen Fluges, wie es in Schritt 115 ermittelt wird;
- 4: ein beispielhaftes Diagramm zum in Schritt 120 ermittelten Trocken-Gesamtgewichts während des einen Fluges;
- 5: ein beispielhaftes Diagramm des gemäß 4 ermittelten Trocken-Gesamtgewichts während des einen Fluges gemäß Schritt 120;
- 6: ein beispielhaftes Diagramm zur Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts während des einen Fluges gemäß Schritt 130; und
- 7: ein beispielhaftes Diagramm des erfindungsgemäß ermittelten Gewichts des Flugzeugs über den einen Flug gemäß Schritt 140.
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Anhand der 1 bis 7 wird nachfolgend exemplarisch das erfindungsgemäße Verfahren 100 erläutert. Dabei erfolgt die Durchführung des Verfahrens 100 für einen bereits absolvierten Flug eines Verkehrsflugzeugs, nämlich einer Großraum-Passagiermaschine, anhand eines Datenschriebs des Flugzeugs, wie er regelmäßig angefertigt wird. Der Datenschrieb enthält dabei zeitaufgelöst sämtliche Informationen, die in dem nachfolgenden erläuterten Verfahren 100 benötigt werden. Weiterhin sind bei der Durchführung des Verfahrens 100 Informationen vom „Load Sheet“ des Fluges bekannt, insbesondere das darin verzeichnete gemäß dem Stand der Technik auf Basis von Standardgewichten abgeschätzte Flugzeuggesamtgewicht.
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In einem ersten Schritt 110 des Verfahrens 100 wird für jeden Zeitpunkt des untersuchten Fluges mit Ausnahme von Start und Landung aus den Daten im Datenschrieb das momentane Gesamtflugzeuggewicht ermittelt. Dazu wird auf diverse Daten, wie momentanem Anstellwinkel, momentane Fluggeschwindigkeit gegenüber der Luft sowie Flughöhe, Außendruck und/oder momentane Dichte der das Flugzeug umgebenden Luft, zurückgegriffen, um zunächst unter Zuhilfenahme eines vorgegebenen Zusammenhangs zwischen Anstellwinkel und Auftriebsbeiwert die momentane Auftriebskraft zu ermitteln, die sich, abgesehen von besonderen Flugmanövern, die durch Ausschluss von Start und Landung jedoch bereits weitestgehend ausgenommen sind, mit der Gesamtflugzeuggewichtskraft gleichsetzen lässt, woraus sich wiederum das Flugzeuggesamtgewicht ermitteln lässt. Alternativ lassen sich auch jegliche Beschleunigungen, die das Flugzeug zum Zeitpunkt der Ermittlung des momentanen Flugzeuggesamtgewichts erfährt und die regelmäßig ebenfalls im Datenschrieb enthalten sind, bei der Ermittlung der Gesamtflugzeuggewichtskraft berücksichtigten, sodass auch Start- und Landephase, sowie beliebige Phasen mit größeren Flugmanövern bei der Ermittlung des Gesamtflugzeuggewichts berücksichtigt werden können.
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Das auf diese Weise ermittelte Gesamtflugzeuggewicht ist über die Dauer der Reiseflugphase des Flugs, also ausgenommen der Start- und Landephase, zeitaufgelöst in 2 dargestellt. Wie unmittelbar ersichtlich, weist das auf Basis des Datenschriebs bzw. der diesem zugrunde liegenden Sensordaten ermittelte Gesamtflugzeuggewicht keinen kontinuierlichen sinkenden Verlauf auf, wie er eigentlich zu erwarten wäre. Das liegt regelmäßig in der für die Ermittlung des Gesamtflugzeuggewichts zu geringen Auflösung der Sensordaten, da die Sensoren regelmäßig lediglich die für ihre originär vorgesehenen Verwendungszwecke erforderliche Genauigkeit aufweisen, die vorliegend häufig nicht ausreichend ist. Auch sind die Sensordaten aufgrund der grundsätzlich unruhigen Atmosphäre mit einer Ungenauigkeit behaftet.
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Aus dem Datenschrieb lässt sich weiterhin die jeweils momentane Treibstoffmenge bzw. deren Gewicht bestimmen (Schritt 115). Neben möglicherweise vorhandenen Informationen zum absoluten Treibstofffüllstand ist im Datenschrieb regelmäßig der tatsächliche momentane Treibstoffverbrauch verzeichnet. Zusammen mit der Kenntnis der initialen Treibstoffmenge, die ebenfalls in der Regel bekannt ist, lässt sich das momentane Treibstoffgewicht über die gesamte Reiseflugphase des Flugs, wie sie in 3 dargestellt ist, ermitteln.
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Unter der für Verkehrsflugzeuge regelmäßig gültigen Annahme, dass sich allein das Gewicht des an Bord befindlichen Treibstoffs aufgrund dessen kontinuierlichem Verbrauch verändert, das Gewicht im Übrigen aber konstant bleibt, lässt sich in Schritt 120 aus dem ermittelten momentanen Flugzeuggesamtgewicht (vgl. 2) und dem momentanen Treibstoffgewicht (vgl. 3) das momentane Trocken-Gesamtgewicht bestimmten (vgl. 5). Dazu wird, wie in 4 schematisch dargestellt, das ermittelte momentane Flugzeuggesamtgewicht in einen variablen und einen konstanten Teil unterteilt, wobei der variable Teil allein durch das zu dem jeweiligen Zeitpunkt vorliegenden Treibstoffgewicht gebildet ist und der konstante Teil das momentane Trocken-Gesamtgewicht darstellt. In anderen Worten muss das jeweils momentane Treibstoffgewicht vom momentanen ermittelten Flugzeuggesamtgewicht abgezogen werden, um das momentane Trocken-Gesamtgewicht zu erhalten.
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Wie aus 5 unmittelbar ersichtlich, ist das auf Basis des ermittelten momentanen Flugzeuggesamtgewichts bestimmten Trocken-Gesamtgewichts nicht konstant, was erneut auf die geringe Genauigkeit der eingehenden Sensordaten aus dem Datenschrieb zurückzuführen ist.
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Erfindungsgemäß ist in Schritt 130 vorgesehen, die ermittelten zeitaufgelösten Trocken-Gesamtgewichte über die Reiseflugphase des vorliegend untersuchten Fluges zu mitteln. Um extreme Ausreißer, die sich in der Regel nur durch einzelne Singularitäten im Datenschrieb erklären lassen, bei der Mittelwertbildung auszuschließen, um das Ergebnis nicht zu verfälschen, werden nur solche Werte für das momentane Trocken-Gesamtgewicht berücksichtigt, die sich innerhalb eines Konfidenzintervalls (in 6 gepunktet dargestellt) befinden. Das Konfidenzintervall ist dabei um dasjenige Trocken-Gesamtgewicht gebildet, welches sich gemäß dem Stand der Technik aus den Angaben im „Load Sheet“ ermitteln lässt. Auch wenn das fragliche Gewicht nicht die erfindungsgemäß erreichbare Genauigkeit aufweist, so hat die Erfahrung gezeigt, dass es doch ausreichend nahe an dem letztendlich gesuchten Wert liegt, dass es zur Definition des vorliegenden Konfidenzintervalls genutzt werden kann. Wie in 6 dargestellt, liegen bei vorliegenden Ausführungsbeispiel sämtliche Trocken-Gesamtgewichte innerhalb des Konfidenzintervalls, sodass sämtliche Werte bei der Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts berücksichtigt werden können.
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Das entsprechend gemittelte Trocken-Gesamtgewicht ist in 6 gestrichelt dargestellt. Es liegt in diesem Beispiel oberhalb von dem Gewicht, welches ausgehend von dem „Load Sheet“ zur Festlegung des Konfidenzintervalls bestimmt wurde.
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Ausgehend von diesem gemittelten Trocken-Gesamtgewicht lässt sich in Schritt 140 durch Addition des momentanen Treibstoffgewichtes das momentane Gesamtgewicht des Flugzeugs über den gesamten betrachteten Zeitraum des Flugs abschätzen (vgl. 7).
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Es hat sich gezeigt, dass das so abgeschätzte Gewicht des Flugzeugs regelmäßig über den gesamten Flug eine deutlich höhere Genauigkeit aufweist als das gemäß dem Stand der Technik ermittelte momentane Gesamtflugzeuggewicht, da durch die Mittelung des Trocken-Gesamtgewichts ein Großteil der aus der Verwendung von Sensordaten basierenden Ungenauigkeiten reduziert werden können.
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Aufgrund der mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöhten Genauigkeit bei der Abschätzung des Gewichts eines Flugzeugs erhöht sich auch die Genauigkeit derjenigen Kenngrößen des Flugzeugs, bei deren Bestimmung das Gewicht des Flugzeugs berücksichtigt werden muss. In der Folge können auch bereits bei Veränderungen solcher Kennwerte im Vergleich mehrerer Flüge des Flugzeugs, die im Stand der Technik noch aufgrund einer Ungenauigkeit bei der Bestimmung des Gesamtflugzeuggewichtes keiner tatsächlich Veränderung am Flugzeug zugeschrieben werden konnten, Rückschlüsse auf eine tatsächliche Veränderung bspw. der aerodynamischen Güte des Flugzeugs ermöglichen.
