Die Kraftstofftemperatur im Griff

Warum die Kraftstofftemperatur so wichtig ist

Kraftstoff ist ein wesentlicher Faktor der Triebwerksleistung, und seine Temperatur beeinflusst direkt seine Viskosität, also den Fließwiderstand oder die „Dickflüssigkeit“ des Kraftstoffs. Bei optimalen Temperaturen fließt der Kraftstoff problemlos zu den Triebwerken und ermöglicht eine gleichmäßige Verbrennung. Abweichungen von diesen idealen Temperaturen können jedoch erhebliche Probleme verursachen.

Auswirkungen einer niedrigen Kraftstofftemperatur

Sinkt die Kraftstofftemperatur zu stark, nimmt die Viskosität zu und der Kraftstoff wird dickflüssiger. Dickflüssiger Kraftstoff fließt schlechter, was beim Triebwerksstart Schwierigkeiten bereiten kann. Er kann nur mühsam durch Kraftstoffleitungen oder Triebwerkskomponenten fließen und unter Umständen einen Triebwerksstart verhindern. Bei extrem niedrigen Temperaturen kann der Kraftstoff so zähflüssig werden, dass es zu Durchflussproblemen kommt, und auch wenn ein Erstarren unter normalen Betriebsbedingungen selten ist, bleibt es ein ernstes Sicherheitsthema.

Außerdem kann eine niedrige Kraftstofftemperatur dazu führen, dass Triebwerkskomponenten wie Einspritzdüsen und Pumpen einfrieren, was mit der Zeit zu Schäden oder Verschleiß führen kann. Diese Szenarien zeigen, wie wichtig es ist, die Kraftstofftemperatur zu überwachen und zu handeln, wenn sie gefährlich tiefe Werte erreicht.

Auswirkungen einer hohen Kraftstofftemperatur

Ist die Kraftstofftemperatur dagegen zu hoch, wird der Kraftstoff dünnflüssiger, was die Zerstäubung im Triebwerk beeinträchtigen kann. Eine gute Zerstäubung ist für eine effiziente Verbrennung unerlässlich, und eine schlechte Zerstäubung führt zu einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs. Eine unzureichende Zerstäubung führt zu einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs, mit Effizienzverlust, verschwendeter Energie und erhöhtem Verschleiß der Triebwerkskomponenten.

Höhere Kraftstofftemperaturen führen zu geringerer Viskosität, was den Verschleiß von Triebwerkskomponenten wie Einspritzdüsen und Pumpen beschleunigen und mit der Zeit zu Schäden führen kann. Im schlimmsten Fall könnten extrem hohe Kraftstofftemperaturen zu einem Triebwerks-Stall führen und die Sicherheit des Flugzeugs gefährden.

Grenzwerte der Kraftstofftemperatur für die A320-Varianten

Jede Variante der A320-Familie hat andere Grenzwerte für die Kraftstofftemperatur. Diese Schwellen zu kennen und zu wissen, wann zu handeln ist, ist entscheidend für die Flugsicherheit.

Niedrige Kraftstofftemperatur

Bei allen Varianten der A320-Familie löst eine Kraftstofftemperatur unter -40 °C in einem beliebigen Tank ein ECAM Advisory aus.

Eine ECAM Caution wird ausgelöst, wenn die Kraftstofftemperatur unter folgende Werte fällt:

• -43 °C bei A319/A320 in den Outer oder Inner Tanks
• -44 °C bei den Flächentanks der A321

Nähert sich die Kraftstofftemperatur den kritischen Schwellen, werden wir alarmiert, um Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Dazu gehört, die Kraftstofftemperatur zu überwachen und Schritte zu unternehmen, um den Kraftstoff zu erwärmen, etwa die Flughöhe zu ändern oder durch geänderte Flugparameter das Risiko einer weiteren Abkühlung zu verringern. Mehr dazu später.

Hohe Kraftstofftemperatur

Hohe Kraftstofftemperaturen sind seltener, können aber vorkommen, vor allem bei Flügen in Regionen wie dem Nahen Osten und Afrika. Das Kraftstoffsystem des A320 ist für Temperaturschwankungen ausgelegt, einschließlich einer Zunahme des Kraftstoffvolumens um bis zu 2 % bei steigender Temperatur. Eine zu hohe Kraftstofftemperatur bleibt dennoch ein Risiko.

Ein ECAM Advisory wird ausgelöst, wenn die Kraftstofftemperatur folgende Werte überschreitet:

• 55 °C für die Outer Tanks von A319/A320
• 45 °C für die Inner Tanks von A319/A320 und die Flächentanks der A321

Eine ECAM Caution wird ausgelöst, wenn die Kraftstofftemperatur folgende Werte überschreitet:

• 60 °C (im Flug) oder 55 °C (am Boden) für die Outer Tanks von A319/A320
• 54 °C (im Flug) oder 45 °C (am Boden) für die Inner Tanks von A319/A320 und die Flächentanks der A321

So managen wir die Kraftstofftemperatur im Flug

Das Management der Kraftstofftemperatur erfordert während des ganzen Fluges Aufmerksamkeit, da sich die Temperatur des Kraftstoffs in den verschiedenen Flugphasen ändert.

Rollen und Triebwerksstart

Beim Rollen kann die Wärme der Triebwerke die Temperatur des Kraftstoffs erhöhen, besonders in den Inner Tanks. Wir können dem mit Techniken wie dem abwechselnden Einsatz der Triebwerke entgegenwirken, sodass ein Triebwerk abkühlen kann, während das andere weiterläuft. Weniger Triebwerksleistung beim Rollen hält die von den Triebwerken erzeugte Wärme gering, besonders bei hohen Außentemperaturen.

Beim Rollen in warmer Umgebung sollten wir aufmerksam bleiben und dafür sorgen, dass die Kraftstoffmengen angemessen gemanagt werden, damit die maximalen Temperaturgrenzwerte nicht überschritten werden.

Steigflug und Reiseflug

Steigt das Flugzeug in größere Höhen, sinkt die Lufttemperatur. Dadurch nimmt die Kraftstofftemperatur ab, besonders in den Outer Tanks. Wir können dem entgegenwirken, indem wir die angezeigte Fluggeschwindigkeit anpassen. Eine höhere Geschwindigkeit im Steigflug erhöht die Total Air Temperature (TAT), was den Kraftstoff erwärmt. Die TAT ist die Lufttemperatur einschließlich der Erwärmung durch den schnellen Flug. Sie ist entscheidend, weil sie über die Erwärmung der Luft, die das Flugzeug umströmt, direkt die Kraftstofftemperatur in den Tanks beeinflusst.

Im Reiseflug stabilisiert sich die Kraftstofftemperatur in der Regel, Schwankungen können aber mit Wettersystemen, insbesondere Kaltfronten, auftreten. Wir sollten die Kraftstofftemperatur genau überwachen und die Flugparameter bei Bedarf anpassen. Fällt die Kraftstofftemperatur im Reiseflug unter -40 °C, kann ein Sinkflug in eine wärmere Luftmasse nötig sein, um die Kraftstofftemperatur wieder in sichere Grenzen zu bringen.

Sinkflug und Landung

Der Sinkflug in wärmere Luft kann die Kraftstofftemperatur auf natürliche Weise erhöhen, besonders in den Inner Tanks nahe den Triebwerken. Bei Bedarf können wir die Triebwerksleistung anpassen, damit der Kraftstoff nicht überhitzt, besonders bei einem schnellen Sinkflug. In dieser Phase ist es wichtig, die Kraftstofftemperatur genau zu überwachen, damit die Grenzwerte nicht überschritten werden.

Umgang mit niedriger Kraftstofftemperatur

Fällt die Kraftstofftemperatur zu stark, sind mehrere Maßnahmen zu ergreifen:

1. Sinkflug in wärmere Luft: Ein Sinkflug kann die Lufttemperatur erhöhen, was sich direkt auf die Kraftstofftemperatur auswirkt. Unterhalb der Tropopause erhöht ein Sinkflug um etwa 4.000 Fuß die Total Air Temperature um rund 7 °C (FCTM), was ausreichen kann, damit die Kraftstofftemperatur nicht auf unsichere Werte fällt. Die tatsächliche Änderung hängt von der Atmosphäre am jeweiligen Tag ab, und in schweren Fällen kann ein Sinkflug bis auf FL250 nötig sein.
2. Machzahl anpassen: Eine höhere Machzahl erhöht ebenfalls die Total Air Temperature. Schon eine kleine Änderung der Machzahl (etwa eine Erhöhung um 0,01 M) kann die Total Air Temperature um etwa 0,7 °C anheben und so helfen, den Kraftstoff zu erwärmen.
3. Überwachen und den Mehrverbrauch berücksichtigen: Auch wenn ein Sinkflug oder eine geänderte Machzahl die Kraftstofftemperatur erhöhen kann, müssen wir den damit verbundenen Mehrverbrauch berücksichtigen und Entscheidungen treffen, die Kraftstoffeffizienz und Sicherheit gegeneinander abwägen.

Umgang mit hoher Kraftstofftemperatur

Hohe Kraftstofftemperaturen sind zwar seltener, können aber dennoch Probleme bereiten, besonders bei heißem Wetter oder wenn das Flugzeug voll betankt ist. Übersteigt die Kraftstofftemperatur in einem Tank 40 °C, sollten wir die Situation genau beobachten und angemessen handeln.

Am Boden (A319/A320) ist die Rollzeit begrenzt, wenn die Caution bei 55 °C in einem Outer Tank oder 45 °C in einem Inner Tank auslöst: Gestartet werden darf, bis der Kraftstoff 60 °C im Outer Tank oder 54 °C im Inner Tank erreicht. Bei diesen Werten muss der Start verschoben werden, und der ENG MASTER Switch der betroffenen Seite wird auf OFF geschaltet.

Das Verfahren verlangt als Erstes, den GALLEY-Pushbutton auf OFF zu schalten (falls bei Ihrer Variante vorhanden). Der GALLEY-Pushbutton steuert die Stromversorgung der Galley-Ausrüstung (etwa Öfen, Kaffeemaschinen und andere Küchengeräte). Beim Ausschalten geht es nicht um die Wärme der Galley selbst: Es verringert die elektrische Last der Generatoren, sodass die IDGs weniger Wärme erzeugen. Das IDG-Öl wird im Wärmetauscher vom Kraftstoff gekühlt, und dieser erwärmte Kraftstoff fließt in den Tank zurück, also bedeutet weniger Last weniger Wärme im Kraftstoff. Im FCOM heißt es: “Reducing electrical loads reduce heat emitted by IDG.”

Ist nur eine Seite von der hohen Kraftstofftemperatur betroffen, können wir den Kraftstoffdurchfluss anpassen, um die Temperatur zu beeinflussen. Wird die Autothrust abgeschaltet und der Schubhebel verstellt, erhöht sich der Kraftstoffdurchfluss durch den Ölwärmetauscher des IDG (Integrated Drive Generator), was hilft, die Temperatur des Kraftstoffs zu senken. Übersteigt die Temperatur im Flug 65 °C in einer Outer Cell oder 57 °C in einer Inner Cell, weist uns das ECAM an, die APU zu starten (falls verfügbar) und den APU-Generator zu nutzen, damit der IDG auf der betroffenen Seite abgetrennt werden kann.

Fazit

Ein wirksames Management der Kraftstofftemperatur ist entscheidend für die Sicherheit und die betriebliche Effizienz des Flugzeugs. Wer versteht, wie die Kraftstofftemperatur die Triebwerksleistung beeinflusst, die Grenzwerte jeder Variante kennt und praktische Strategien zum Temperaturmanagement anwendet, kann die verschiedenen Herausforderungen meistern, die in den einzelnen Flugphasen auftreten können. Wie Sie auf Temperaturänderungen reagieren, kann die Gesamtleistung und Sicherheit des Flugzeugs erheblich beeinflussen; die Kraftstofftemperatur ist damit ein entscheidender Faktor im Flugbetrieb.