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Leanen

Jeder Pilot hat es in der Ausbildung gelernt, aber nicht jeder nutzt ihn auch richtig: der rote Knopf zur Gemischverstellung.

Aufbereitung des Kraftstoff-/Luftgemisches

Worum geht es dabei: die Gemischverstellung ist Teil der Gemischaufbereitung im Motor. Die Dichte der Luft nimmt mit zunehmender Höhe ab, wogegen die chemische Zusammensetzung der Luft weitgehend gleich bleibt. Die Motorhersteller stimmen die Düsen im Vergaser (bzw. die Leistung der Einspritzanlage) so ab, dass sich auf Meereshöhe ein korrektes Kraftstoff-/Luft-Gemisch ergibt (Verhältnis ca. 1:15). Diese Einstellung entspricht "voll reich", d.h. einem vollständig nach vorne gedrückten Gemischhebel. Wenn nun mit zunehmender Höhe die Luftdichte abnimmt sinkt der vom Motor benötigte Kraftstoffanteil entsprechend. Wenn der Gemischhebel nun unverändert auf "voll reich" belassen wird verringert sich der Luftanteil des Kraftstoff-/Luftgemisches immer weiter. Mit anderen Worten: mit zunehmender Höhe gelangt immer mehr Benzin in das Gemisch. Dies wird als "fettes Gemisch" bezeichnet. Die Folge: der Motor erreicht nicht mehr seine optimale Betriebstemperatur, er "verfettet", beginnt rau zu laufen und verliert deutlich an Leistung. Darüber hinaus setzt sich das im Kraftstoff enthaltene Blei verstärkt im Brennraum, an den Zündkerzen und an den Ventilen ab. Ein defektes Ventil oder ein defekter Ventilsitz können die Folge sein. Außerdem wird natürlich - bezogen auf die verfügbare Leistung - erheblich zu viel Benzin verbraucht! Um diese systematische Unzulänglichkeit der Gemischaufbereitung zu kompensieren, wurde die Gemischregelung als zusätzliches Regulierungssystem eingeführt. Sie erlaubt eine Verstellung des Kraftstoff-/Luftgemisch im Bereich von etwa 1:17 (arm) bis 1:10 (reich). Der beste Leistungsgrad der gängigen Flugmotoren liegt bei einem Kraftstoff-/Luftgemisch von etwa 1:12,5.

Leanen und die Flugleistungsdaten

Wenn wir im Rahmen unserer Flugvorbereitung die Flugleistungsdaten aus dem Flugzeughandbuch heraussuchen, dann erhalten wir beispielweise bei einer Cessna 172 für eine geplante Flughöhe von 2500 Fuß bei 75% Leistung ca. 100 KTAS. Dem entspricht laut Verbrauchstabelle ein Kraftstoffverbrauch von ca. 35 Liter pro Stunde. Aber: diese Verbrauchswerte gelten nur für ein optimale geleantes Gemisch!

Wenn hingegen während des Flugs nicht korrekt geleant wird, dann liegt der reale Verbrauch gut und gerne bei ca. 50 Litern pro Stunde. Das könnte bei längeren Flugstrecken eine unangenehme Überraschung von Erreichen des Zielflugplatzes bedeuten... Und: grundsätzlich soll in jeder Höhe korrekt geleant werden - und keineswegs erst ab einer Dichtehöhe von z.B. 3000 Fuß. Also nach jeder Höhen- bzw. Leistungsänderung:, ausleveln, trimmen, Fahrt aufbauen, trimmen, die Motorleistung (Powersetting) einstellen, trimmen, und richtig leanen! (aber vor Änderung der Höhe oder der Leistungsdaten Gemisch immer erst anreichern)

Richtig Leanen

Grundsätzlich sind immer die Prozeduren des betreffende Betriebshandbuchs anzuwenden. Es gibt aber darüber hinaus allgemein gültigen Verfahrensempfehlungen aus den Betriebshandbüchern der Motorhersteller Lycoming bzw. Continental. Da das Leanen ein feinfühliger Einstellprozess ist sollte man sich dabei ein bisschen Zeit lassen: die Anzeigeinstrumente für Abgastemperaturen haben oft eine erhebliche Verzögerung.

Die Drehzahlmethode (für Vergasermotoren ohne Verstellpropeller)

Bei Flugzeugen ohne EGT (Abgastemperaturanzeige) oder FF (Benzindurchflussanzeige) erfolgt das Leanen nach Gehör und Augenmaß. Nachdem die Reiseleistung gemäß Flughandbuch eingestellt wurde, zieht man ganz langsam und ganz wenig am Gemischhebel. In Flugzeugen von Cessna kann der Gemischhebel auch feinfühlig gedreht werden, ein Feingewinde macht's möglich. Links herum wird das Gemisch ärmer, rechts herum reicher) Immer ein kleines Stückchen verarmen, und dann horchen, ziehen, horchen usw. Wir ziehen und horchen nun so lange, bis der Motor rau zu laufen beginnt. Dieses ist dann auch an der abfallenden Drehzahl zu erkennen. Jetzt wurde das Gemisch zu sehr verarmt. Technisch befinden wir uns jetzt auf der "armen Seite" von Peak EGT. Nun also das Gemisch langsam wieder anreichern, bis ein runder Motorlauf zu verzeichnen ist. Der Motor läuft jetzt wirtschaftlich und mit optimaler Betriebstemperatur, und wir erzielen die im Flughandbuch angegeben Verbräuche und Geschwindigkeiten.

Die Geschwindigkeitsmethode (für Vergasermotoren mit Verstellpropeller)

Im Prinzip erfolgt das Leanen wie bei der Drehzahlmethode, aber hier kann die Drehzahl nicht als Indiz für die abfallende Motorleistung verwendet werden, denn der Verstellpropeller hält ja die vorgewählte Drehzahl konstant. Anstelle der Drehzahl tritt nun der Fahrtmesser. Im ersten Teil des Leaning-Vorgangs wird sich die Fahrt leicht erhöhen. Sobald die Fahrt wieder abzufallen beginnt befinden wir uns auf der armen Seite von Peak EGT. Auch hier tritt der unruhige Motorlauf in Erscheinung. Dann also das Gemisch langsam wieder anreichern, bis die Fluggeschwindigkeit den höchsten Wert erreicht und der Motor wieder rund läuft.

Die Durchflussmethode (für Einspritzmotoren mit Gemischregelung)

Ganz einfach und elegant lässt sich das Gemisch mit einer Benzindurchflussanzeige (FF, Fuel-Flow-Meter) einstellen. Dazu einfach in die Flugleistungstabelle geschaut, daraus den richtigen Kraftstoffdurchflusswert ermittelt und mit der Gemischverstellung an der FF-Anzeige eingestellt, fertig.

Die Abgastemperaturmethode (für Flugzeuge mit EGT-Anzeige)

Hierbei wird das Gemisch so lange verarmt, bis die Abgastemperatur nicht mehr steigt. Diesen Wert nennt man Peak EGT, übersetzt also "maximale Abgastemperatur". Wird weiter verarmt stehen wir auf der armen Seite von Peak EGT und somit im nicht zulässigen Betriebsbereich, es droht eine Überhitzung des Motors. Deswegen das Gemisch wieder anreichern, bis etwa zwei Teilstriche der EGT Anzeige (oder 50°F) auf der reichen Seite von Peak EGT eingestellt sind. Hier läuft der Motor nun gesund und wirtschaftlich.

Leanen bei Einspritzmotoren ohne Gemischregelung?

Dies betrifft z.B. auch die inzwischen weit verbreiteten Motoren von Rotax. Hier brauchen wir uns keine Gedanken zur richtigen Gemischeinstellung mehr zu machen. Diese Aufgabe wird uns von eines entsprechenden Automatik bzw. einer elektronischen Motorsteuerung abgenommen. Andere moderne Motoren errechnen z.B. neben dem jeweils optimalen Zündzeitpunkt auch die optimale Kraftstoffmenge und steuern entsprechend eine Einspritzanlage.

Leanen lernen?

Wer sich nach der Ausbildung, seiner bisherigen Erfahrung und dieser Beschreibung unsicher ist in Bezug auf das optimale Leanen sollte unbedingt mit einem Fluglehrer sprechen. Eine entsprechende Weiterbildung verlängert die Lebensdauer der Flugmotoren, erhöht die Sicherheit und spart jede Menge Benzin!