2. Lufttransportsysteme
Abschlussbedingungen
5. Fluggerät (Einführung)
5.3. Fluggerät & Transportaufgabe
Für die Erfüllung der Transportaufgabe sind für ein Flugzeug besonders wichtig:
- Reichweite
- Geschwindigkeit
- Passagieranzahl bzw. Nutzlast
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Denn nur wenn eine große Reichweite mit hoher Geschwindigkeit zurück gelegt werden kann, ist das Transportmittel attraktiv und leistungsfähig für den einzelnen,. Je mehr Passagiere (oder Nutzlast) mitgenommen werden können, desto größer wird die Transportleistung / Transportarbeit gesamtgesellschaftlich und desto größer ist der potentielle Umsatz der jeweiligen Luftverkehrsgesellschaft.
Passagieranzahl & Sitzplätze
Insbesondere bei der Passagieranzahl kann ein Konflikt bestehen. Um so viele Passagiere wie möglich zu transportieren, kann man sehr große Flugzeuge nutzen oder mit sehr vielen kleineren Flugzeugen fliegen. Viele Skalierungseffekte sprechen für die Nutzung von großen Flugzeugen, so etwa, dass pro Passagier mit weniger Besatzung gearbeitet werden kann, dass auch ein großes Flugzeug nur 1 Gate braucht, dass die Instandhaltungskosten für ein großes Flugzeug tendenziell geringer sein dürften als für viele kleine Flugzeuge (sowie andere Kosten wie Versicherungen etc.). Jedoch ergeben sich für große Flugzeuge auch Nachteile. So etwa, dass Stellplätze nur eine gewisse Größe haben können, dass große Flugzeuge in der Regel längere Start- und Landestrecken brauchen sowie weitere Effekte, die die Flugzeuggröße limitieren.
Was jedoch zugleich zu maximieren versucht wird, ist die Anzahl der Passagiere bei vorgegebenen (äußeren) Flugzeugabmessungen. Dies wird als optimale Kabinenausnutzung bezeichnet. Nimmt man etwa den Airbus A320, so stellt man fest, dass ein sogenanntes "high-density layout" mit mindestens 179 Sitzen bis zum Jahr 2000 in allen Auslieferungsjahren nur für weniger als 10% der Maschinen bestellt wurde, seit 2016 der Anteil des "high-density layout" jedoch bei über 50% liegt. Inzwischen werden solch weit verbreitete Flugzeugmuster wie der Airbus A320 jedoch in zunehmendem Maße mit flexiblen Bestuhlungseinrichtungen ausgeliefert, sodass sich die Sitzplatzanzahl mit geringem Aufwand relativ frei anpassen lässt. Jedoch stößt die Platzausnutzung sowohl in den weit verbreiteten "Single Aisle" (gesprochen wie Isle - Insel) Flugzeugen (also Flugzeugen mit 1 Mittelgang wie Airbus A320 und Boeing 737) als auch in den "Widebody" oder "Twin Aisle" Flugzeugen (also Flugzeugen mit breitem Rumpf und 2 Gängen wie Airbus A330 oder Boeing 777) an ihre Grenzen. Für "Single Aisle" Flugzeuge ist auch der nahezu deckungsgleich verwendete Begriff Schmalrumpfflugzeuge (Narrow Body) verbreitet.
Flugzeugklassen nach Rumpfgröße:
Passagieranzahl & Sitzplätze
Insbesondere bei der Passagieranzahl kann ein Konflikt bestehen. Um so viele Passagiere wie möglich zu transportieren, kann man sehr große Flugzeuge nutzen oder mit sehr vielen kleineren Flugzeugen fliegen. Viele Skalierungseffekte sprechen für die Nutzung von großen Flugzeugen, so etwa, dass pro Passagier mit weniger Besatzung gearbeitet werden kann, dass auch ein großes Flugzeug nur 1 Gate braucht, dass die Instandhaltungskosten für ein großes Flugzeug tendenziell geringer sein dürften als für viele kleine Flugzeuge (sowie andere Kosten wie Versicherungen etc.). Jedoch ergeben sich für große Flugzeuge auch Nachteile. So etwa, dass Stellplätze nur eine gewisse Größe haben können, dass große Flugzeuge in der Regel längere Start- und Landestrecken brauchen sowie weitere Effekte, die die Flugzeuggröße limitieren.
Was jedoch zugleich zu maximieren versucht wird, ist die Anzahl der Passagiere bei vorgegebenen (äußeren) Flugzeugabmessungen. Dies wird als optimale Kabinenausnutzung bezeichnet. Nimmt man etwa den Airbus A320, so stellt man fest, dass ein sogenanntes "high-density layout" mit mindestens 179 Sitzen bis zum Jahr 2000 in allen Auslieferungsjahren nur für weniger als 10% der Maschinen bestellt wurde, seit 2016 der Anteil des "high-density layout" jedoch bei über 50% liegt. Inzwischen werden solch weit verbreitete Flugzeugmuster wie der Airbus A320 jedoch in zunehmendem Maße mit flexiblen Bestuhlungseinrichtungen ausgeliefert, sodass sich die Sitzplatzanzahl mit geringem Aufwand relativ frei anpassen lässt. Jedoch stößt die Platzausnutzung sowohl in den weit verbreiteten "Single Aisle" (gesprochen wie Isle - Insel) Flugzeugen (also Flugzeugen mit 1 Mittelgang wie Airbus A320 und Boeing 737) als auch in den "Widebody" oder "Twin Aisle" Flugzeugen (also Flugzeugen mit breitem Rumpf und 2 Gängen wie Airbus A330 oder Boeing 777) an ihre Grenzen. Für "Single Aisle" Flugzeuge ist auch der nahezu deckungsgleich verwendete Begriff Schmalrumpfflugzeuge (Narrow Body) verbreitet.
Flugzeugklassen nach Rumpfgröße:
- Schmalrumpfflugzeuge (Narrow Body) / Single Aisle - z.B. Airbus A320-Serie, Boeing 737
- Großraumflugzeuge (Wide Body) / Twin Aisle - z.B. Airbus A330-Serie, Boeing 787 "Dreamliner"
- Super-Großraumflugzeuge? (Macro Body) - z.B. Airbus A380, Boeing 747
Da Flugreisen inzwischen sehr viel günstiger sind als noch vor einigen Jahrzehnten (zumindest Kaufkraft-bereinigt nach relativen Sitzmeilenkosten), nimmt das Bewusstsein der Passagiere für Komfort und Zufriedenheit mit dem Service gegenüber dem Preis wieder an Bedeutung. Da eine platzeffiziente Bestuhlung in erster Linie eine Kostenfrage ist, besteht hier ein Konflikt zwischen dem Wettbewerbsinteresse der Luftverkehrsgesellschaft, den günstigsten Flugpreis am Markt anbieten zu können und des kostenbewussten Flugreisenden, den günstigsten Flugpreis am Markt zu erhalten einerseits sowie andererseits der Abwägung, bereits bei geringfügig "aufgelockerter" Bestuhlung einen signifikanten Komfortgewinn zu erzielen.
Unterschieden werden üblicherweise 3 Klassen in Passagierflugzeugen.
Diese sind in absteigender Reihenfolge von Komfort und Kosten:
- First Class (FC)
- Business Class (BC)
- Economy Class (YC)
Mitunter werden sogar gesellschaftlich und politisch neue Regularien zu Sitzabstand (Seat Pitch) und -breite geführt. Denkbar wäre hier ein weiteres Wachstum dessen, was in der Luftverkehrswirtschaft teils als "Premium Economy", "Economy Plus" oder "YC+" bezeichnet wird, eine geringfügig (zum Beispiel hinsichtlich des Sitzabstandes und der Sitzpolsterung) aufgewertete Economy Klasse. Ein Sprung in der Sitzbreite entlang der Kabine wiederum müsste immer in Einklang mit der Gangbreite stehen. Er findet in der Regel nur zwischen hinreichend voneinander abgegrenzten Klassen statt und bedeutet oft den Verlust eines weiteren Sitzplatzes, um die Gangbreite zu erhalten. Dies ist daher weniger flexibel zu handhaben als etwa der Sitzabstand alleine.
Reichweite & Geschwindigkeit
Die Reichweite eines Flugzeugs lässt sich näherungsweise mit der Breguet'schen Reichweitenformel abschätzen. Die Reichweitenformel ist Gegenstand der Präsenzinhalte dieses Moduls. Sie ist benannt nach Louis Charles Breguet. Louis Charles war Enkel des bekannten Uhrmachers und Physikers Abraham Louis Breguet der in großem Maße die Uhrmacherkunst prägte und deren Tauglichkeit für Seefahrt und Luftfahrt deutlich verbesserte. Louis Charles hingegen widmete sich der Konstruktion von Flugzeugen und war ein Mitbegründer der Fluggesellschaft Air France. Seinen Flugzeugen gelangen noch vor dem 1. Weltkrieg Flüge über Reichweiten von mehr als 100km. Auf Breguets eigenen Betrieb zur Herstellung von Luftfahrzeugen geht das Unternehmen Société Anonyme des Ateliers d’Aviation Louis Breguet zurück. Das Unternehmen ist in Deutschland vor allem für die Seefernaufklärer der Bundeswehr Breguet Atlantic bekannt.
Flugzeuge mit Strahltriebwerk fliegen im Reiseflug oft mit Geschwindigkeiten um 900km/h und in großen Höhen von etwa 10km. Das entspricht etwa 85% der Schallgeschwindigkeit (die Schallgeschwindigkeit ist abhängig von atmosphärischen Größen und damit von der Flughöhe). Fliegen Flugzeuge im "schallnahen Bereich" - also unter der Schallgeschwindigkeit aber oberhalb von etwa 70% der Schallgeschwindigkeit, so lässt sich bereits von einem "transsonischen" Flug sprechen. Das heißt, dass Effekte aus dem Überschallflug (zum Beispiel Wellenwiderstand) beginnen, eine Rolle zu spielen. Außerdem muss beim transsonischen Fliegen für Flugzeuge mit Strahltriebwerk in der Reichweitenformel für die Fluggeschwindigkeit statt der Fluggeschwindigkeit das Produkt aus Machzahl und Schallgeschwindigkeit verwendet werden.
Eine Herleitung der Breguet'schen Reichweitenformel findet in Kapitel 3. Fluggerät & Flugzeugsysteme statt.