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Nach einem kurzen Intermezzo im November mit Temperaturen unter 0 ° C haben wir doch noch in Österreich den „richtigen“ Winter mit Minusgraden. Noch im Herbst versandte ein befreundeter Flugverein an ihre Mitglieder eine Aussendung mit der dringenden Bitte „die Flüge nicht kürzer als eine halbe Stunde abzuhalten.“ Versuchen wir hier zu klären, wieso ist das so wichtig. Ich spreche nicht von der alaskischen Verhältnissen mit -40 ° C sondern von „mitteleuropäischen“ Kälte unter Null.
Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass das dicke, kalte Öl das Hauptproblem bei Kaltstarts ist. Es stimmt zwar, dass der Motor in diesem Fall schwieriger zu starten ist, aber der eigentliche Schaden entsteht nicht dadurch. Moderne Mehrbereichsöle funktionieren sogar bei Temperaturen von bis zu 0° F noch recht gut. Das Schlimmste, was Sie Ihrem Motor antun können, ist ein Versuch, ihn kalt zu starten. Man sagt, dass ein Kaltstart ohne ausreichender Vorwärmung den gleichen Verschleiß verursacht, wie 100 Stunden im normalen Betrieb!
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Eine Abdeckhaube, ″cowl blanket″ − beim Winterfliegen in Alaska ein Muß |
Fliegen im Winter: Flugzeitminimum, was bringt das?
Es gibt 3 wesentliche Punkte, warum man zu kürze Flüge im Winter vermeiden sollte:
- Batterie: Ein Startvorgang besonders im Winter verlangt von der Batterie einiges an Energie. Sie wird erst nach einem längeren Flug, also mindestens einer halben Stunde wieder entsprechend aufgeladen.
- Öllfilm: Ein dünner Ölfilm bedeckt in normalen Zustand die arbeitenden Flächen von Zylinder und Kolben. Steht ein Motor zu lange ohne bewegt zu werden, fließt das gesamte Öl mit der Zeit nach unten ab und die Zylinderwände und Kolben bleiben ungeschützt.
- Kondeswasser bzw. Feuchtigkeit: Bei längerem Stillstand des Motors und Temperaturschwankungen um 0 ° C bildet sich im Motorinneren die Feuchtigkeit bzw. das Kondenswasser, welche in der weiteren Folge eine Korrosion verursachen. Dieses Wasser werden wir erst dann erfolgreich los, wenn der Motor lange genug läuft und das Motoröl eine entsprechende Temperatur erreicht und lange genug hält, dasmit das Wasser verdampft.
Worauf soll man noch achten?
Auch wenn man im Winter regulär und lange genug fliegt, löst das nicht automatisch alle Probleme, wie zum Beispiel ein Motorverschleiß beim Kaltstart. Daher ist zusätzlich das Vorwärmen der Zylinder und anderer Metallteile des Motors vor dem Start nötig.
Motor im Winter vor dem Start vorwärmen?
Vorwärmen oder nicht, das ist die Frage:
In den meisten Flugzeughandbücher finden wir keine Angaben, ob und ab welcher Temperatur ein Vorwärmen nötig ist. Versuchen wir also zusammenfassen, was die Motorhersteller selbst dazu sagen. Eine Anmerkung meinseíts an dieser Stelle. Ich spreche da ausschließlich von der klassichen Flugmotoren von Lycoming und Continental, welche in Flugzeuegn in Alaska eingesetzt werden. Mit wassergekühlten Rotax-Motoren habe ich bei niedrigen Temperaturen zu wenig Erfahrung in um diese auch in die Diskussion einzubeziehen. Fangen wir untenstehend mit der Herstellerangaben
Engine preheat: Empfehlung der Motorhersteller
Laut Empfehlung von Lycoming, Publikation "Operating in Cold Weather",ist ein Vorwärmen für die meisten Motorserien ab dem Temperatur von -12° C (10° F) oder kälter erforderlich, bei manchen Motoren z.B. 76 Serien jedoch ab -6° C (20° F). Mehr Details dazu auch in der "Lycoming Service Instruction No. 1505". Continental sagt, dass ein Motor vorgewärmt sein muss, wenn es länger als 2 Stunden den Temperaturen von -6° C (20° F) oder niedriger ausgesetzt wurde, sehe Teledyne Continental Service Information Letter SIL03-1. Soweit die Hersteller selbst. Diese Werte kann man jedoch als gelinde gesagt wenig konservativ bezeichnen und man kann unter Umständen eine Vorwärmung schon bei 0° C in Erwägung ziehen.
Warum Vorwärmen: Ein wenig Grundphysik zum Verstehen
Ein paar physikalische Grundregeln aus der Schulphysik zuerst:
- Materialien: Unterschiedliche Metalle dehnen sich mit der Zufuhr der Wärme nicht im gleichen Maß aus. Der Ausdehnungskoeffizient von Aluminium ist zum Beispiel etwa doppelt so hoch wie der von Stahl und höher als der meisten Metalen.
- Wärmeabgabe: Ein Metalstäck (Zylinder), das gut durch umgebende Luft gekühlt wird, wird sich langsamer erwärmen als ein eingebautes Metalstück (Kolben), ohne so guter möglichkeit Wärme sofort abzuleiten.
Fazit: Da Kolben und Zylinder unterschiedliche Wärmeausdehnung besitzen, ist ein Spalt zwischen Zylinderwand und Kolben nötig. Dieser Spalt passt am besten bei der Betriebstemmperatur des Motors. Das eigentliche Problem sind die unterschiedlichen Wärmekapazitäten der verschiedenen Materialien im Motor. Ein Kolbenboden zum Beispiel dehnt sich schneller aus als das relativ große, freiliegende Zylinderrohr, das ihn umgibt, sich ausdehnen und "aus dem Weg gehen" kann. Wird ein sehr kalter Motor zu schnell erwärmt, kann das Spiel zwischen den beiden Teilen im schlimmsten Fall auf Null sinken und das "Fressen" (scuffing) verursachen. Ein starker Motorverschleiß ist die Volge. Warmes, gut fließendes Öl hilft bei diesem Problem nicht wirklich weiter. Deshalb ist das Erwärmen der Zylinder so wichtig!
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Verschleiß: beim Kaltstart dehnt sich der Kolben schneller als das Zylinder |
Vorwärmen, wie?
Die beste Lösung technisch gesehen ist das Flugzeug langsam und gleichmäßig in einem beheizten Hangar vorzuwärmen. Da sie praktisch kaum zu relisieren ist, hier die Anmerkungen und Möglichkeiten:
- Tipps von Lycoming und Teledyne Continental: Lycoming empfiehlt in der Service-Instruktion Nr. 1505, Heißluft direkt auf die Ölwanne, die externen Ölleitungen, die Zylinder, den Lufteinlass, den Ölkühler und den Ölfilter zu geben, und zwar in fünf- bis zehnminütigen Intervallen. Zwischen den einzelnen Intervallen ist zu prüfen, ob kein schädlicher Hitzestau vorliegt! Die Hitze soll nicht direkt an die nichtmetallische Komponenten wie Kabel und Schläuche gerichtet werden! In den letzten fünf Minuten sollten Sie die Wärme direkt auf die Oberseite des Motors aufbringen.
Continental empfiehlt eine Vorwärmzeit von mindestens 30 Minuten.
- Flugplatz oder Flughafen: manche bieten ein Vorheizen mit einem Gebläsewagen oder Gerät an. Dazu muss man etwas mehr wissen, als nur wie man das Gerät einschaltet und auf den Motor richtet. Es ist wichtig zu wissen, was man für den Motor machen muss und den Prozess auch überwachen. Bei einem richtig kaltem Wetter draußen kann das schon eine Herausforderung sein. Das Ziel sollte das Erwärmen des gesamten Motors sein. Achtung! Di Erwärmung der Zylinder und des Kurbelgehäuses ist wichtiger als die Erwärmung des Öls! (obwohl auch wichtig)
- Tragbare Propanheizung: eine tragbare Propanheizung wie zum Beispiel die von Red Dragon, kann die Aufgabe maximum in einer halben Stunde erledigen. , ohne so guter möglichkeit Wärme sofort abzuleiten. Auch hier besteht die Gefahr, dass man punktuell so viel Wärme erzeugt, dass die nichtmetallische Komponenten wie Kabel und Schläuche beschädigt sein können. Achten Sie also drauf, die Wärme nicht direkt an solche Elemente zu richten und bleiben Sie während des Vorheizens sicherheitshalber in der Nähe.
- Vollelektrische Heizung: Eine weitere Möglichkeit stellt eine vollelektrische Heizung, wie zum Beispiel diese von AeroTherm dar. Die Luft wird über ein elektrisches Heizelement umgewälzt, bis die vom Thermostat eingestellte Temperatur erreicht ist. Dann wird diese Temperatur beibehalten. Die schädliche Überhitzung ist also weniger wahrscheinlich. Nachteil ist, dass man eine Stromquelle braucht und das der Heizvorgang viel länger Zeit in Anspruch nimmt. Es kann bis zu 3-4 Stunden je nach Umgebungstemperatur dauern.
Und zu
guter letzt, wenn man im Winter unterwegs ist und eine Pause "outdoor" plant, ist eine Motorhaubendecke (cowl blanket, insulated engine cowl cover; zum Beispiel von AeroCovers) sehr empfehlenswert. Sie hält oft bis zu 2 Stunden die Wärme. Allerdings wenn man wieder zu Hause ist und das Flugzeug in der Kälte stehen lassen muss, wäre besser die Decke zu entfernen, da die Kälte die Korrosion verringert.
Viel Spaß beim Winterfliegen!
Chris, Aviator.at
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