Fliegen im Winter

Cessna Winter KI

Beim Betrieb eines Flugzeugs bei niedrigen Temperaturen im Winter sind genau wie auch beim Fliegen im Sommer einige Besonderheiten zu beachten, die in diesem Artikel zusammengefasst werden sollen.

Für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Informationen kann keine Gewähr übernommen werden! Jeder PIC ist für sein Verhalten und das vorherige Studium der Materie letzlich selbst verantwortlich!

Wer in den folgenden Ausführungen Fehler findet oder bestimmte wichtige Punkte vermisst ist aufgefordert, sich direkt beim Autor Andreas Wüst zu melden.

Allgemeines
Temperaturgrenzen für die Flotte des LSV Worms
Batterie Ladezustand
Schnee und Eis auf den Tragflächen – Vereisung
Kühlluftansaugung reduzieren
Ölsorten für den Winterbetrieb
Beschlagene Scheiben
Motor anlassen
Motor warmlaufen lassen
Vergaservereisung
Motorkühlung im Sinkflug
Weiterführende Links

Allgemeines

Grundsätzlich gilt, dass bei den üblichen geringen Temperaturen im Winter die Belastungen auf jegliche Teile im und am Flugzeug größer sind als bei eher angenehmen Temperaturen. Sowohl der Motor als auch sämtliche Komponenten im Cockpit unterliegen bei tiefen Temperaturen höheren Beanspruchungen und Verschleiß. Ob es Kunststoffteile, Kabel oder Schläuche sind die spröder werden und dadurch leichter brechen oder Landeklappenmechanismen, deren Beweglichkeit eingeschränkt ist und evtl. fest frieren, alle Systeme sind höher beansprucht. Beim Motor ist beim Anlassen auch das kalte, zähe Öl nicht ausreichend wirksam, was den Verschleiß von Lagern und Metallteilen deutlich vergrößert und letztlich die Lebensdauer verringert. Nicht zuletzt sind die Spaltmaße der Gleitlager bei tiefen Temperaturen durch die unterschiedlichen Metalle (Aluminium/Stahl) gegenüber höheren Temperaturen z.T. verkleinert und schon alleine dadurch die Reibung erhöht. Deshalb sollte man es sich gut überlegen, ob man die weiter unten angegebenen Temperaturuntergrenzen wirklich voll ausnutzt, oder lieber auf die wärmere Mittagszeit oder einen anderen, etwas wärmeren Tag ausweicht und unsere Flugzeuge dabei schont.

Temperaturgrenzen für die Flotte des LSV Worms

Die Temperaturgrenzen bei denen unsere Flotte betrieben werden darf, sind in der Flugbetriebsordnung (FBO) im Abschnitt 1.7 festgelegt, die man hier einsehen kann. Der Stand 1/2024 ist, dass nur bei Temperaturen zwischen -7°C und +35°C der Betrieb erlaubt ist. Maßgeblich dafür sind die Temperaturdaten unserer Wetterstation. Die aktuellen Daten sind auf dem Display im Flugvorbereitungsraum oder über die LSV Homepage zugänglich: Wetterstation.

Batterie Ladezustand

Es ist bekannt, dass Akkus jeder Art bei niedrigen Temperaturen z.T. erhebliche Leistungseinbußen aufweisen. Gerade bei den aus Gewichtsgründen sehr klein ausgelegten Bordbatterien unserer Maschinen und dem meist viel schlechteren Anspringverhalten ist bei tiefen Temperaturen die Bordbatterie schnell entleert. Hier ist es ratsam die Batterie vor dem Flug (am besten über Nacht) aufzuladen. Ein ausführlicher Artikel zu den unterschiedlichen Batterien und Lagegeräten findet man auf unserer Homepage im Bereich Technik-Infos. Das Studium dieses Artikels wird dringend empfohlen, da wir durchaus unterschiedliche Batterien, Ladegeräte und Ladeanschlüsse in unseren Flugzeugen verbaut haben, welche unterschiedliche Vorgehensweisen erforderlich machen.

Noch ein weiterer Hinweis: Eine entladene Batterie kann bei tiefen Temperaturen großen Schaden nehmen. Geladene Batterien dagegen vertragen tiefe Temperaturen viel besser. Deshalb: Wenn das Anlassen nicht geklappt hat nicht einfach nach Hause fahren sondern zuvor die Batterie zum Laden mit dem Ladegerät verbinden!

Schnee und Eis auf den Tragflächen – Vereisung

Glücklicherweise sind alle unsere Maschinen hangariert und Schnee auf Tragflächen und Höhenleitwerk sollte eigentlich kein Thema sein. Wer aber über Nacht verreist oder durch einen Schneeschauer überrascht wird, sollte das unten gesagte beherzigen.

Es ist festzuhalten, dass jeglicher Wasser-, Eis- Schnee- und Reifansatz auf Flügel und Leitwerk vor dem Flug zu entfernen ist. Hierbei ist speziell auch auf Ruder/Klappen-Anlenkungen und Scharniere zu achten die festfrieren können, wenn sich dort Eis bildet. Eisansatz auf Tragflächen und Leitwerk führt im Extremfall zu einem veränderten Strömungsverhalten und ist ein absolutes NoGo. Bei solchen Bedingungen bitte den gesunden Menschenverstand einschalten und auf dem Boden bleiben!

Die Vereisungsgefahr in der Luft kann man (auch ohne speziellen kostenpflichtigen Zugang!) beim DWD unter Flugwetterprodukte für VFR nachlesen. Für unseren Raum Deutschland Mitte ist dies der Link:

https://www.dwd.de/DE/fachnutzer/luftfahrt/teaser/luftsportberichte/fbeu40_edzf_node.html

Eine Meldung zur Vereisung sieht dann z.B. so aus:

Vereisung: 
In der Nacht zum Freitag von Nordwesten aufkommende mäßige Vereisung 
oberhalb von FL100. Zum Freitagmorgen im Norden ab 4500 FT AMSL, nach 
Südosten ausweitend. Am Vormittag dann von Westen her wieder 
nachlassend.

Auch die Nullgradgrenze ist an gleicher Stelle zu findent:

Nullgradgrenze: 
2500 FT AMSL bis F050, die höheren Werte im Süden. Am 
Freitagvormittag von Nordwesten her auf FL070 bis 090 ansteigend.

Kühlluftansaugung reduzieren

Unsere Motoren haben allesamt Kühleinrichtungen die ganz (Lycoming) oder teilweise (ROTAX) auf Luftkühlung beruhen. Ausgelegt sind die Kühleransaugöffnungen auf Sommerbetrieb, bei dem eine ausreichende und wirksame Kühlung durch eine hohe Luftmenge unabdingbar ist. Im Winter dagegen kann durch zu viel Kühlluft der Motor in der Luft z.B. im Sinkflug unzulässig stark und sehr schnell abkühlen und er wird sich am Boden langsamer aufwärmen. Deshalb wird unterhalb einer bestimmten Luft-Außentemperatur (OAT – Outside Air Temperature) der Ansaugquerschnitt des Luftkühleinlass durch Kühlerabdeckungen teilweise verschlossen. Bei den Aquilas stehen die Grenz-Temperaturen im Handbuch (oberhalb +15°C sind die Kühlerabdeckungen zu entfernen und unterhalb +5° C anzubringen). Nichtbeachtung dieser Vorschrift kann zu Motorschäden führen!

Bei den Lycoming Motoren sind innerhalb der bei uns zulässigen Temperaturen keine vergleichbaren Maßnahmen für die Kühlluftreduktion notwendig.

Ölsorten für den Winterbetrieb

Während die ROTAX-Motoren ganzjährig mit einer Ölsorte betrieben werden können, ist bei den Lycoming eine Unterscheidung zwischen Sommer und Winterbetrieb notwendig. Im Winter kommt ein leichter fließendes Öl mit geringerer Viskosität zum Einsatz. Näheres ist auf der Homepage bei Technik-Infos im Artikel über Motoröl nachzulesen.

Für Lycoming Motoren gilt:

Betrieb	Sommer	Winter
Normalbetrieb (legiertes Öl)	Total Aero D100	Total Aero D80
Einlaufphase (unlegiertes Öl)	Total Aero 100	Total Aero 80

Beschlagene Scheiben

Genau wie auch im Auto kommt es im Flugzeug-Cockpit im Winter auch zum Beschlagen der Scheiben, wenn sich die überschüssige Feuchtigkeit der warmen Atemluft an der kalten Cockpitscheibe innen niederschlägt. Hier hat der PIC vor dem Losrollen auf ausreichende Sicht zu achten und den Beschlag zu entfernen, wenn er sich am Boden bei eingeschalteter Heizung nicht schon von selbst aufgelöst hat. Am besten nimmt man ein sauberes weiches Tuch (z.B. aus Mikrofasern) zum Abwischen. Genau wie beim Waschen der Cockpitscheiben nach dem Flug sind Kratzer durch unpassende, verschmutzte Tücher hier unbedingt zu vermeiden.

Motor anlassen

Egal welchen Motor, welche Art Anlasshilfe und welches Flugzeug man nutzt: Der Anlasser sollte, wenn der Motor nicht angesprungen ist, ausreichende Kühlphasen haben. Die Anlasser sind aus Gewichtsgründen wesentlich weniger robust gebaut als z.B. ein Anlasser in einem PKW, deshalb sind laut Handbüchern z.B. Kühl- und Wartezeiten von minimal 2 Minuten vorgeschrieben, wenn der Anlasser ununterbrochen 10 Sekunden lang erfolglos in Benutzung war!

Beim Kaltstart unserer Motoren sind immer die jeweils vorhandenen Kaltstarthilfen (Primer oder Choke) zu verwenden, egal ob Sommer oder Winter. Jedoch unterscheidet sich die jeweilige Nutzung in Abhängigkeit von der Temperatur.

Bei den ROTAX Motoren bewirkt das Ziehen des Chokes eine Verringerung der Luftzufuhr, sodass der Motor viel mehr Kraftstoff ansaugt und dadurch besser zündet und anspringt. Läuft der Motor dann an, ist der gezogene Choke gefühlvoll (nicht zu langsam, aber auch nicht zu schnell) wieder zu schließen. Im Winter sollte man eher langsamer agieren. Im Grunde ist der Anlassvorgang bei den ROTAX Motoren – eine gute Batterie vorausgesetzt – auch im Winter problemlos.

Der bei den Lycoming Motoren eingesetzte Primer bewirkt, dass ähnlich wie bei einer medizinischen Spritze Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Je nach Motor erfolgt dies nur in einen der vorhandenen Zylinder (Cessna 152, Lycoming 235-L2C) oder in alle 4 Zylinder (Cessna 172 Lycoming O-320-E2D). Wichtig beim Primen ist, dass man den Primer langsam aufzieht denn nur so kann sich das Volumen des Primers auch mit genügend Kraftstoff füllen.

Liest man in den Handbüchern nach, so werden im Winter wesentlich mehr Primerbetätigungen empfohlen, als dies im Sommer der Fall ist, da der Kraftstoff auf der kalten Metalloberfläche verdampft. MoGas erleichtert hierbei das Anspringen gegenüber AVGas. Eine weitere Empfehlung für tiefe Temperaturen ist, dass man während des Anlassens weiter primt, also einspritzt. Wesentlich ist hier auch, dass zwischen dem Ende des Einspritzens mit dem Primer und der erstmaligen Betätigung des Anlassers möglichst wenig Zeit vergeht, um die Verdunstung des Kraftstoffs zu minimieren. Gerade die Lycoming Motoren sind im Winter auch aufgrund der hängenden Einbaulage des Vergasers nicht unbedingt benutzerfreundlich, was den Anlassvorgang betrifft. Mit etwas Übung, einer vollgeladenen Batterie und ordnungsgemäßer Handhabung des Primers gelingt das aber (meistens) auch.

Eine Besonderheit liegt beim Vergaser des Motors in der D-EGBW vor. Er besitzt eine Beschleunigerpumpe d.h. durch schnelles vor und zurück Bewegen des Leistungshebels wird zusätzlich Kraftstoff in den Vergaser gepumpt. Dies kann ergänzend zum Primen, wo ja Kraftstoff direkt in die Brennkammern gefördert wird, erfolgen. Übertreibt man das Pumpen jedoch, so kann es bei einer unkontrollierten Zündung zu einem Vergaserbrand kommen. Hier gibt es dazu weitere Infos. In Kürze: Durch weitere Betätigung des Anlassers werden die Flammen meist in den Vergaser gesaugt und der Brand erlischt. Die Beschleunigerpumpe sollte nur genutzt werden, wenn gleichzeitig der Anlasser betätigt ist und die Luftschraube rotiert!

Eine sehr kontrovers diskutierte Vorgehensweise speziell für unsere Lycoming Motoren ist es, den kalten Motor speziell nach längerer Standzeit vor dem ersten Anlassen des Tages per Hand am Propeller einige Male in Laufrichtung durchzudrehen. Hierbei muss man jedoch immer mit dem Anspringen des Motors rechnen, auch wenn es nicht sehr wahrscheinlich erscheint. Auf ausgeschaltete Zündung (Stellung OFF) und abgezogenen Zündschlüssel ist ebenfalls zu achten! Außerdem sollte eine zweite eingewiesene Person im Cockpit sein welche die Bremsen betätigt. Aufgrund der Tatsache, dass man vom Drehen des Propellers per Hand immer abraten muss, wird diese Art der Behandlung im Winter explizit an dieser Stelle nicht empfohlen! Bei aufgeladener Batterie schafft das Durchdrehen zur Verteilung des Öls auch der Anlasser problemlos und das ohne eine erhöhte Gefährdung.

Motor warmlaufen lassen

Die Zeit bis der Motor im Winter warmgelaufen ist, erhöht sich gegenüber dem Sommerbetrieb drastisch. Während man an einem sehr heißen Sommertag mit einem rein luftgekühlten Lycoming Motor möglichst zügig zum Rollhalt rollen sollte, um den Motor nicht schon im Stand zu überhitzen, kann es im Winter durchaus einige Minuten dauern bis die Mindest-Temperaturen laut Handbuch für Zylinderkopf (CHT – Cylinder Heat Temperature) und Öl erreicht sind.

Speziell bei den ROTAX Motoren verlängert sich die Standzeit am Boden im Winter beträchtlich im Vergleich zum Sommerbetrieb.

Vergaservereisung

Vergaser Eis 1 Der Vergaser mischt Treibstoff mit Luft, um ein zündfähiges Gemisch für die Verbrennung im Motor zu erzeugen. Der Luftstrom der durch den Vergaser fließt wird dabei durch eine Venturi-Düse geführt und dadurch beschleunigt und im Druck reduziert. Ein thermodynamischer Nebeneffekt ist dabei die Abkühlung des Luftstroms je größer die Geschwindigkeit und die Druckabnahme ist.

Die Abkühlung der Ansaugluft im Vergaser kann so groß werden, dass in der Luft enthaltene Feuchtigkeit auskondensiert (100% relative Feuchtigkeit werden erreicht, Sättigung) und sich an den meist nicht sehr warmen Vergaserwänden in Form von Eis niederschlägt, siehe Bild links. Es kommt zur Vergaservereisung! Speziell bei gedrosseltem Motor im Sinkflug, wenn auch noch der Vergaser abkühlt ist die Gefahr am größten. Die Folge ist ein verengter Ansaugkanal, was zu einem unrunden Motorlauf, zum Wegbleiben der Leistung beim Gasgeben und im Extremfall zum Stehenleiben des Motors führen kann. Vergaservereisung ist nicht nur im Winter relevant sondern kann auch bei höheren sommerlichen Temperaturen auftreten.

Außenluft mit großer relativer Feuchtigkeit (kleiner Spread!) sowie geringe Außentemperaturen verstärken den Effekt nochmals. Der Spread ist die Differenz von tatsächlicher Lufttemperatur zum Taupunkt. Beträgt der Spread 0°C ist die Luft gesättigt und die relative Luftfeuchtigkeit ist 100%.

Verhindert werden kann Vergaservereisung durch Ziehen des Hebels zur Vergaservorwärmung. Dadurch wird der Luft-Ansaugtrakt so verändert, dass die angesaugte Luft nicht direkt durch den Luftfilter zum Vergaser geleitet wird, sondern durch einen Wärmetauscher im heißen Auspufftopf fließt und sich dabei erwärmt. Diese warme, weniger dichte Luft führt zwar zu einer leichten Reduktion der Leistung/Drehzahl, aber evtl. vorhandenes Eis im Vergaseransaugkanal kann dadurch geschmolzen und abgelöst werden.

An kalten Wintertagen mit entsprechend feuchter Luft kann Vergaservereisung durchaus schon am Boden auftreten. Deshalb ist es bei den ROTAX Motoren empfehlenswert, am Rollhalt vor dem Start bei erhöhter Drehzahl (ca. 1500 rpm) 20-30 sec lang die Vergaservorwärmung zu ziehen, um eventuellen Eisansatz aufzulösen.

Einen Anhaltspunkt für die Stärke der Gefahr einer Vergaservereisung gibt das Schaubild unten. Trägt man dort die momentane Temperatur (1) und den Spread (2), also die Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt ein, ergibt sich ein Punkt (3), der die Gefahr zur Vergaservereisung quantifiziert.

Temperatur und Taupunkt erhält man z.B. im METAR von Mannheim: EDFM 252020Z 16003KT 9999 OVC034 12/02 Q1031 ; d.h. Lufttemperatur 12°C – Taupunkt 2°C (Spread 12°C-2°C = 10°C)

Carb icing1

Motorkühlung im Sinkflug

Ein weiterer Punkt der im Winter zu beachten ist, stellt die Abkühlung des Motors bei reduzierer Leistung, z.B. im Sinkflug dar. Gerade bei ROTAX Motoren fallen die Öltemperatur und die Zylinderkopftemperatur sehr schnell ab. Abhilfe kann eine geringere Sinkrate bei nicht ganz so stark reduzierter Leistung sein oder eine Unterbrechung des Sinkens mit einer Phase normaler Reiseleistung.