Grundbegriffe
| Größe | Formel | Maximal bei |
|---|---|---|
| Steigrate (Rate of Climb, RoC) | RoC = (Überschussleistung) / Gewicht — in ft/min | Vy (Beste Steigrate) |
| Steiggradient (Angle of Climb) | sin γ = Überschussschub / Gewicht — in % oder Grad | Vx (Bester Steigwinkel) |
Vx vs. Vy — Vergleich
| Geschwindigkeit | Was sie maximiert | Wann verwenden |
|---|---|---|
| Vx (Best angle) | Höhe pro horizontaler Distanz | Hindernisüberflug nach dem Start (kurze Bahn mit Bäumen/Gebäuden voraus) |
| Vy (Best rate) | Höhe pro Zeit | Reise-Steigflug zur Cruising Altitude (Normalsteigflug) |
In Kolbenflugzeugen ist meist Vx < Vy (typisch 5–10 KIAS Unterschied). Mit zunehmender Höhe konvergieren beide; an der absoluten Grenzhöhe sind sie gleich.
Einflussfaktoren auf RoC und Gradient
| Faktor | Wirkung |
|---|---|
| Steigende Masse | beide ↓ (mehr Last für gleiche Überschussleistung) |
| Steigende Dichtehöhe | beide ↓ (Triebwerk leistet weniger, Tragfläche braucht mehr TAS für Auftrieb) |
| Klappen ausgefahren | RoC ↓ und Steiggradient ↓ — beste Steigleistung mit Klappen voll eingefahren |
| Rückenwind | Gradient ↓ (über Grund), RoC unverändert (Luftmasse) |
Wind und Steiggradient — durch die Luft vs. über Grund
Wichtige Unterscheidung zwischen zwei Definitionen des Steigwinkels:
| Konzept | Definition | Wirkung von Headwind |
|---|---|---|
| Steiggradient durch die Luft (airmass climb gradient) | sin γ = (T − D) / W — abhängig von Schub, Widerstand, Gewicht | NICHT beeinflusst durch Wind. Bei gleicher Geschwindigkeit (konstantes IAS) und Konfiguration ist der Steigwinkel relativ zur Luftmasse stets gleich. |
| Steiggradient über Grund (ground climb gradient) | Höhe / Boden-Distanz — abhängig von Ground Speed | Headwind erhöht den Steigwinkel über Grund (langsame GS, gleiche RoC → steilerer Boden-Winkel). |
→ Im AFM ist der Steiggradient als airmass-Wert angegeben (für Performance-Charts). Wenn ein Pilot also auf konstanter Geschwindigkeit eine gerade Linie fliegt, beeinflusst der Headwind den Steiggradient (durch die Luft) NICHT.
Für praktische Hindernisabräumung zählt jedoch der über-Grund-Winkel — und dort hilft Headwind.
Grenzhöhen
| Begriff | Definition |
|---|---|
| Absolute Grenzhöhe (Absolute Ceiling) | Höhe, bei der RoC = 0 ft/min — Flugzeug kann nicht weiter steigen |
| Service-Grenzhöhe (Service Ceiling) | Höhe, bei der RoC = 100 ft/min = 0,5 m/s für SEP-Kolbenflugzeuge — die übliche AFM-Angabe |
| Service Ceiling für Twin-Engine | RoC = 50 ft/min |
| Service Ceiling für Jet-Verkehrsflugzeuge | RoC = 300 ft/min |
Die Service Ceiling eines SEP-PPL-Flugzeugs ist also definiert als die Höhe, bei der das Flugzeug noch mit 0,5 m/s (= 100 fpm) steigen kann. Über dieser Höhe ist normales Reisen kaum möglich (zu geringe Reserve, Engine läuft am Limit).
Beispiel: Steigleistung Cessna 172
- Sealevel ISA: Climb-Rate ca. 730 fpm bei Vy = 79 KIAS.
- 5000 ft DA: Climb-Rate ca. 530 fpm.
- 10 000 ft DA: Climb-Rate ca. 330 fpm.
- Service Ceiling: ca. 13 500–14 000 ft (POH).
- Absolute Ceiling: ca. 15 000 ft (typisch, je nach Variante).