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Full text of "Airbus A321 LR & XLR – Flugmechanik, Verbräuche, Betriebskosten, Umwelt"

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https://www.airliners.de/hintergrund-airbus-a321-Ir-xLr-flugmechanik-verbraeuche-betriebskosten-umwelt/65752 


Hintergrund 


Airbus A321 LR& XLR - Flugmechanik, 
Verbräuche, Betriebskosten, Umwelt 


Kraftstoffverbrauch, Betriebskosten und Umweltauswirkungen - neue 
Flugzeuge müssen in diesen Kategorien Spitzenwerte bringen. Doch können es 
die neuen kleinen Langstreckenflugzeuge von Airbus mit den modernen 
Großraumflugzeugen aufnehmen? Professor Dieter Scholz blickt auf den 
Airbus A321 XLR. 


Von Prof. Dr. Dieter Scholz 


2. August 2022 


© Airbus 


Höher, schneller und vor allem weiter! 
Das war die Motivation aus den Anfängen 
der Fliegerei. Erst ging es um die 
Überquerung des Ärmelkanals, dann um 
die Überquerung des Atlantiks. 
Reichweiten begeistern heute wieder. 
Beim Airbus A321 Neo steht LR für "Long 
Range". Doch es soll noch weiter gehen. 
Der neue Airbus A321 XLR kann von New 
York nach Rom fliegen oder von London 
nach Miami, so erklärt es Airbus. 
Kraftstoffverbrauch, Betriebskosten und 
Umweltauswirkungen - dieser Dreiklang 
soll in diesem Beitrag für die neuen 


Langstreckenvarianten des Airbus A321 
Neo betrachtet werden. 


Eigentlich hatte die Passagierluftfahrt 
hinsichtlich der Reichweite schon alles 
ermöglicht. Mit Langstreckenflugzeugen 
sind Reichweiten halb um die Welt 
möglich. Das reicht aus, um an jeden Ort 
zu gelangen. Wichtig wurde nach "höher, 
schneller, weiter" die Wirtschaftlichkeit der 
Flugzeuge. 


Bei Großraumflugzeugen, die bislang meist 
auf der Langstrecke unterwegs sind, wurde 
aber beobachtet, dass ein großes Flugzeug 
gelegentlich nicht voll wird. Das war ein 
Grund für die wirtschaftlichen Probleme 
des A380. 


Mit den A321-Neo-Varianten A321 LR und 
A321 XLR geht Airbus jetzt den 
entgegengesetzten Weg und bietet ein für 
lange Strecken eher kleines Flugzeug an. 
Neue Strecken können so von Airlines 
getestet werden. Direktverbindungen 
zwischen Städtepaaren, die nur kleine 
Passagierzahlen generieren, werden 
wirtschaftlich möglich. 


Für die Langstrecke muss aber an Bord 
mehr Komfort angeboten werden als auf 
der Kurzstrecke, weswegen man vor allem 
bei kleineren Langstreckenflugzeugen über 
die Sitzplatzverbräuche nachdenken muss. 
Bleibt die Umwelt unbeachtet, wenn es 
wieder darum geht, neue Streckenrekorde 
aufzustellen, nur dieses Mal mit kleineren 
Flugzeugen? 


Über den Autor 


Prof. Dr. Dieter 
Scholz ist 
Professor für 


Flugzeugentwurf, Flugzeugsysteme 


und Flugmechanik an der HAW 
Hamburg (Hamburg University of 
Applied Sciences). Er ist dort Leiter 
der Aircraft Design und Systems 
Group (AERO) und engagiert sich 


zum Thema "Luftfahrt und 
Gesellschaft". 


Kontakt: hhttp://www.ProfScholz.de 


Die Breguet'sche Reichweitenformel 


Fangen wir mal ganz am Anfang an. Zur 
Abwechslung mal eine Formel. Die 
Reichweite von Flugzeugen kann man 
natürlich berechnen. Von den vielen 
Formeln ist die Breguet'sche 
Reichweitenformel am Berühmtesten. 
Genau genommen gilt die Formel für Jets 
im Reisesteigflug (cruise climb) bei 
konstanter Fluggeschwindigkeit. 


Die Formel wurde übrigens nicht von Louis 
Charles DBreguet erdacht, sondern 
ehrenhalber nach ihm benannt. Darin ist E 
die Effizienz der Aerodynamik, 
ausgedrückt durch die Gleitzahl (das 
Verhältnis von Auftrieb und Widerstand). 
V ist die Fluggeschwindigkeit, c steht hier 


für den spezifischen Verbrauch 
(consumption), g ist die 
Erdbeschleunigung (9,81 m/s’). Die 


Massen sind mit m bezeichnet. Die Masse 
des Flugzeugs verringert sich während des 
Fluges von der Startmasse (take-off) zur 
Landemasse (landing) durch 
Kraftstoffverbrauch. 


Die Gleichung enthält nur ein 
Masseverhältnis, keine absolute Masse. 
Das bedeutet, dass man gleich gut sowohl 
mit großen als auch mit kleinen 
Flugzeugen hohe Reichweiten erreichen 
kann. Die Statistik zeigt, dass es eher die 
großen Flugzeuge sind, die große 
Reichweiten haben. Das liegt aber nur 
daran, dass im Hub-and-Spoke-System aus 
Gründen der Wirtschaftlichkeiten zwischen 
den Hubs große Flugzeuge eingesetzt 
werden. Bei den Point-to-Point- 
Verbindungen können auch kleine 
Flugzeuge zum Einsatz kommen. Das geht 
nach der Flugphysik genauso gut. 


Das Massenverhältnis steht im 
Logarithmus (In). Das muss man nicht 
verstehen. Dafür gibt es den 
Taschenrechner. Wenn ein Flugzeug bei 
einem Flug die Hälfte seiner Masse als 
Kraftstoff verliert, dann ist das 
Massenverhältnis 3 und der 
Taschenrechner sagt, dass der natürliche 
Logarithmus davon 0,69 ist. 


Natürlich wird die Reichweite größer, 
wenn man mehr Kraftstoff mitnimmt. 
Dafür werden bei Airbus die Zusatztanks 
gebaut. Es geht aber nicht um die absolute 
Kraftstoffmasse, sondern um den 
Kraftstoffanteil, also um die 
Kraftstoffmasse (Index F wie fuel) bezogen 
auf die Startmasse (Index TO). Um es 
einfach zu machen schreibe ich die Formel 


komplizierter. So dass wir den 
Kraftstoffanteil deutlich sehen. 
r-EV/ m In(1/(L-m; /m;,)) 
CE Mo Mm; I mo 
Die Reichweite steigt also mit 


dem Kraftstoffanteil. Dann gibt es noch 
einen "Zusatzterm", einen Bruch, der 
oben im Zähler den Logarithmus (In) 
enthält. Durch diesen Zusatzterm erhält 


man so etwas wie einen 
Reichweitenbonus. Den Bonus gibt es 
für einen hohen Kraftstoffanteil. 


Wenn ein Flugzeug zum Beispiel auf 
einem Langstreckenflug 50 Prozent an 
Gewicht verliert durch 
Kraftstoffverbrauch, dann fliegt es am 
Ende des Fluges leicht und mit weniger 
Widerstand. Im Beispiel ist der Bonus 
dann der Faktor 1,38. Die relative 
Kraftstoffmasse erhöht sich dadurch in 
ihrer Wirkung von 50 Prozent = 0,5 auf 
den Wert 0,5 mal 1,38 also auf 0,69. Das ist 
die gleiche Zahl, die wir oben schon mit 
dem Taschenrechner erhalten hatten. 


Nur für diejenigen, die sich mit dem 
"Bonusfaktor" weiter beschäftigen wollen: 
Bei einem Kraftstoffanteil von 0 Prozent ist 
der Bonusfaktor eins. Durch den 
Bonusfaktor wird dann nichts erhöht, denn 
es ist kein Kraftstoff vorgesehen, es wird 
kein Kraftstoff verbraucht und das 
Flugzeug wird nicht leichter. Ein sehr 


hoher Kraftstoffanteil nahe 100 Prozent 
kommt in der Praxis nicht vor. Also 
erübrigen sich Fragen dazu. 


Die Breguet'sche Reichweitenformel für 
Jets enthält im Zähler die 
Fluggeschwindigkeit. „Super“, könnte man 
denken, „wenn wir nur so schnell fliegen 
wie mit der Concorde, dann kommen wir 
richtig weit. Wenn wir schnell fliegen, dann 
sind wir schon am Ziel bevor der Tank 
leergelaufen ist!“ 


Nein, so ist es natürlich nicht. Der 
Verbrauch pro Zeit steigt mit der 
Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit ist 
bei Jets nur in der Formel enthalten, weil 
sich bei ihnen der spezifische 
Kraftstoffverbrauch auf den Schub bezieht 
und nicht wie bei Propellerflugzeugen auf 
die Leistung. Die Reichweitengleichung für 
Propellerflugzeuge enthält die 
Geschwindigkeit daher nicht. 


Für Jets und für Propellerflugzeuge kann 
man die Größen V (soweit vorhanden), c 
und g zusammenfassen und erhält je nach 
Flugzeug einen Wert von etwa 1500 
Kilometer. Soweit fliegt ein Flugzeug wenn 
die Gleitzahl den Wert ı hätte, wenn das 
Flugzeug nur aus Kraftstoff bestünde und 
wenn wir den Reichweitenbonus 
unberücksichtigt lassen. Bei einer 
Gleitzahl, E von 20 kämen wir 30.000 
Kilometer weit (diese Zahl wird 
Breguetfaktor genannt), mit 50 Prozent 
relativer Kraftstoffmasse nur 15.000 
Kilometer, mit „Bonus“ aber 20.700 
Kilometer weit — also halb um die Erde. 


Das Nutzlast-Reichweitendiagramm 


An dieser Stelle müssen wir auch über die 
Nutzlast nachdenken. Ein 
Passagierflugzeug besteht im besten Fall 
nur zu 45 Prozent aus Betriebsleermasse. 
Bei 50 Prozent Kraftstoffanteil blieben also 


nur noch fünf Prozent für die Nutzlast. Soll 
mit einem Flugzeug Geld verdient werden, 
dann darf man den Kraftstoff nicht fast 
ausschließlich dazu nutzen, um Metall und 
Kunststoff zu bewegen. 


Der Kraftstoffanteil muss also gesenkt 
werden, um den Anteil der Nutzlast zu 
erhöhen. Das geht am einfachsten durch 
geringere Reichweiten. Der Kraftstoffanteil 
kann auch durch bessere Technik 
verringert werden. Das ist bekanntlich 
nicht einfach. 


Die Vorstellung, dass man nur immer 
größere Tanks einbauen müsste und dann 
würde man immer weiter kommen, 
funktioniert so nicht, weil das Flugzeug 
dann auch schwerer wird. Wir sind hier 
gedanklich von unserer Alltagserfahrung 
mit dem Auto geleitet. Das Auto ist schwer 
im Vergleich zum Kraftstoff im Tank. Ob 
wir mit dem Tank voll oder fast leer fahren 


macht für uns keinen messbaren 
Unterschied. Wenn wir noch einige 
Kanister Kraftstoff im Kofferraum 
mitnehmen, dann fahren wir auch 


entsprechend (proportional) weiter. 


Traumhaft für Reichweitenrekorde wäre 
ein Tanklastwagen, der den Kraftstoff aus 
dem großen Tank nimmt Der 
Tanklastwagen würde dann natürlich keine 
nennenswerte Nutzlast mehr befördern, 
aber weit kommen. Wenn ein LKW ein 
Kilogramm Diesel pro Tonne Gesamtmasse 
verbraucht auf 100 Kilometer, dann käme 
der LKW auf einen Breguetfaktor von 
100.000 km. Bei 60 Prozent 
Kraftstoffanteil des Tanklastwagens wäre 
das eine Reichweite von 60.000 km und 
mit "Bonus" (1,53) 91.000 km. . 


Jetzt verstehen wir auch, warum nur 
hochpreisige Güter mit dem Flugzeug 
transportiert werden. Das Flugzeug 


verbraucht mehr als der 
Kilogramm Nutzlast. 


LKW pro 


Zurück zum Flugzeug. Es besteht die 
Möglichkeit, wahlweise mehr Kraftstoff 
oder mehr Nutzlast mitzunehmen. Der 
Zusammenhang wird im  Nutzlast- 
Reichweitendiagramm dargestellt. 


Das Nutzlast-Reichweitendiagramm zeigt 
die Möglichkeiten für den Flugbetrieb auf. 
Deutlich wird auch, welche Möglichkeiten 
zur Modifikation eines Flugzeugs durch 
den Hersteller bestehen. 


MZFW limited 


max. payload 


A B 


--4-—_ 


payload at max. range 


payload 


range range at 
maximum 


payload 


range 
at max. 
passenger 
load 


range | | range 


max. | ferry 


Das Nutzlast-Reichweitendiagramm (Payload- 
Range-Diagram) erklärt (Scholz 2015). © Scholz 


Das Diagramm gilt für ein Flugzeugmuster, 


mit einem Triebwerkstyp, eine 
Reiseflugmachzahl und definierte 
Kraftstoffreserven. Bei größeren 
Passagierflugzeugen wird davon 


ausgegangen, dass der Ausweichflugplatz 
200 NM entfernt ist. 


Im Diagramm wird die Reichweite (range) 
horizontal aufgetragen. Vertikal wird die 
Nutzlast (payload) aufgetragen. Auf sehr 
kurzen Flugstrecken wird insgesamt wenig 
Kraftstoff verbraucht und die Nutzlast 
könnte theoretisch extrem hoch gewählt 
werden. Diese unsinnige Möglichkeit wird 
jedoch abgeschnitten durch das Maximum 
Zero Fuel Weight (MZFW). Im Diagramm 
ist das zwischen den Punkten A und B 
sichtbar. Durch das MZFW werden die 


Strukturlasten begrenzt, was dem 


Leichtbau zugutekommt. 


Zwischen den Punkten B und C besteht die 
Möglichkeit, Nutzlast gegen Kraftstoff (und 
damit Reichweite) auszutauschen. Dabei 
darf das Maximum Takeoff Weight 
(MTOW) nicht überschritten werden. Am 
Punkt C ist der Tank voll. Weniger Nutzlast 
kann nicht mehr gegen mehr Kraftstoff 
eingetauscht werden. 


Die Linie B-C könnte nach rechts oben 
verschoben werden, wenn das MTOW des 
Flugzeugs durch den Hersteller erhöht 
wird. Dadurch steigen aber die Lasten, was 
Verstärkungen an der Struktur erfordern 
würde. Die Verstärkungen erhöhen die 
Betriebsleermasse, was die Nutzlast wieder 
etwas reduziert. Airbus vergrößert bei der 
A321 LR/XLR durch Zusatztanks die 
Kraftstoffmasse. Dadurch wird die Gerade 
B-C nach rechts unten über den Punkt C 
hinaus verlängert. 


Zwischen den Punkten C und D wird die 
Reichweite noch etwas gesteigert, weil mit 
weniger Nutzlast und somit leichter 
geflogen wird. Am Punkt D wird ohne 
Nutzlast geflogen. Hier kann kein Geld 
verdient werden, aber ein Flugzeug könnte 
so einen langen Überführungsflug (ferry 
flight) machen. 


Die maximale Nutzlast ist höher als es für 
die Beförderung der Passagiere mit Gepäck 
bei maximaler Bestuhlung erforderlich ist. 
Das ermöglicht den Transport von 
Zusatzfracht. Der wirtschaftlichste Punkt 
für den Flugbetrieb ist der Punkt B. Wenn 
eine Airline an Zusatzfracht nicht 
interessiert ist, dann ist Punkt X die 
maximale wirtschaftliche Reichweite. 


Übrigens kann der Kraftstoffverbrauch 
eines Flugzeugs aus dem Nutzlast- 
Reichweitendiagramm an der Geraden B-C 


abgelesen werden. Es wird deutlich, wieviel 
Kilogramm Nutzlastabnahme (oder 
Kraftstofferhöhung) zu wie vielen 
Kilometern zusätzlicher Reichweite führt. 
Das ergibt den Verbrauch in Kilogramm 
pro Kilometer. 


Ein Nutzlast-Reichweitendiagramm ist für 
die meisten Passagierflugzeuge 
veröffentlicht in den Dokumenten, die 
Flugzeughersteller den Flughäfen zur 
Verfügung stellen. Bei Airbus sind es die 
Dokumente mit dem Namen "AIRCRAFT 
CHARACTERISTICS - AIRPORT AND 
MAINTENANCE PLANNING". Das 
Dokument für den Airbus A321 ist 
archiviert als 
https://perma.cc/3HL8-86BT. 


AIRCRAFT CHARACTERISTICS - 
AIRPORT AND MAINTENANCE 
PLANNING, Airbus A321 


ab PDF-Seite 27: Massen 

ab PDF-Seite 30: Tankgrößen 

ab PDF-Seite 146: 
Nutzlast-Reichweitendiagramm 


Bild am Ende des Artikels: 
Das Nutzlast-Reichweitendiagramm für die 
verschiedenen Versionen der A321 Neo 


Am Beispiel des Nutzlast- 
Reichweitendiagramms von Airbus können 
weitere Erkenntnisse abgelesen werden. 
Das Nutzlast-Reichweitendiagramm wird 
in der Regel einfach so gezeichnet, dass es 
aus Geraden zusammengesetzt wird. An 
der grünen Linie (93,5 t) wird deutlich, 
dass die Linien bei genauer Rechnung und 
Darstellung eine schwache Krümmung 
aufweisen. 


Im Vergleich der lila Linie (89 t) und der 
grünen Linie (93,5 t) wird deutlich, dass 
die Linie B-C nach oben rechts verschoben 


wird mit steigendem MTOW. Das geht so 
weit, bis die Linie A-B und die Linie C-D 
zusammentreffen. Die Punkte Bund C sind 
dann identisch. 


Wenn bei gleicher Abflugmasse 
Zusatztanks eingebaut werden, dann 
verringert deren Leermasse die Nutzlast. 
Das wird deutlich im Diagramm bei der 
maximalen Nutzlast (horizontale Linie A- 
B) und dort, wo es zu einer Begrenzung 
durch MTOW kommt (Linie B-C). 


Wenn der Punkt C zu höheren Reichweiten 
(horizontal) verschoben werden soll, dann 
ist eine Erhöhung des MTOW und 
zusätzlich eine Vergrößerung des Tanks 
notwendig. 


Flugzeuge werden so entworfen, dass sie 
den Kraftstoff zuerst in den Flügeln 


aufnehmen. Wenn mehr Volumen 
erforderlich is, dann kommt der 
Flügelmittelkasten hinzu, wie es 


standardmäßig bereits bei allen Flugzeugen 
der A320-Familie der Fall ist. Weiterer 
Kraftstoff kann in den Leitwerken 
untergebracht werden, was auch die 
Anpassung des Flugzeugschwerpunktes 
während des Fluges erlaubt. 


Die A321 nutzt die Leitwerke aber nicht. Es 
werden Zusatztanks im Frachtraum 
genutzt. Die LR nutzt bis zu drei Additional 
Center Tanks (ACT). Die XLR nutzt einen 
großen Rear Center Tank (RCT) der hinter 
dem Fahrwerkschacht positioniert ist. 
Optional gibt es zusätzlich einen kleineren 
Zusatztank vor den Flügeln. 


Das erweiterte Nutzlast- 
Reichweitendiagramm (siehe Bild) zeigt 
zwischen der Linie für die Nutzlast (blau) 


die Kraftstoffmasse bis zur gelben Linie. 
Die maximale Abflugmasse (MTOW) ist die 
obere Grenze der Massen. 


MZFW - © 


E 
2 
74.374 kg* 1 \ E 
E 
e3 


E-) 
8 
2 
> 
5, 
&n 
E 
> 
E 
= 
B 
2 


Payload \ 31.016 kg 


Take-off Weight 


6750 km 8.700 km 11700 km 
Range Ferry Range 


Das erweiterte Nutzlast-Reichweitendiagramm 
der A321 XLR. Die mit * gekennzeichneten Werte 
wurden aus diversen Quellen berechnet oder 
geschätzt, weil es dazu keine Veröffentlichungen 
gibt (Fonseca 2021). © Fonseca 


Der Kraftstoffverbrauch 


Selbst dann, wenn kein Nutzlast- 
Reichweitendiagramm gegeben ist, kann 
aus wenigen öffentlichen Daten mit guter 
Näherung der Kraftstoffverbrauch 
errechnet werden. Es werden vier Zahlen 
benötigt: die maximale Abflugmassen 
(MTOW), die Masse des voll beladenen 
Flugzeugs ohne Kraftstoff (MZFW), die 
maximale Reichweite (R) bei voller 
Beladung (also bei MZFW) und die Anzahl 
der Sitzplätze (SP). Damit ist dann 


(MTOW - MZFW) / (R - SP) - 
Verbrauch 


100 = 


Beispiel Airbus A321 XLR: 


(101.000 kg - 74.374 kg) / (6750 km - 180) 
- 100 = 2,2 kg pro 100 Kilometer und Sitz. 
Bei einer Dichte von Kerosin von 0,8 kg/l 
sind das 2,75 Liter pro 100 Kilometer und 
Sitz. 


Der so einfach errechnete Verbrauch fällt 
etwas zu hoch aus (vergleiche mit dem 
Diagramm unten), weil die 
Kraftstoffreserven als verbraucht 
angenommen werden. Der Vergleich 
zwischen zwei Flugzeugen ist auf jeden Fall 
gut möglich. 


Genauer geht es, wenn die 
Kraftstoffreserven korrekt berücksichtigt 
werden. Hinzu kommen die anfänglich 
hohen Verbräuche durch Start und 
Steigflug. Die Energie, die das Flugzeug 
durch seine Höhe gespeichert hat kann 
nicht vollständig im Sinkflug genutzt 


werden, etwa dann, wenn 
Geschwindigkeitsbremsen (Spoiler) 
gefahren werden. 


Die Rechnung wird für alle Reichweiten 
durchführt. Es wird beachtet, dass bei 
großen Reichweiten wegen der begrenzten 
Nutzlast nicht alle Sitze belegt werden 
können. Mit diesen Überlegungen ergeben 
sich die Kraftstoffkurven 
Passagierflugzeugs: 


eines 


Fuel per Range & per Pax [kg/100km] 


Range [km] 


Kraftstoffverbrauch A321 XLR (Fonseca 2021) 


berechnet aus dem Nutzlast- 
Reichweitendiagramm und dem Werkzeug unter 
https://doi.org/10.7910/DVN/2HMEHB, Excel- 
Datei vom 01.07.2021 (Scholz 2021). © Fonseca 


Es fällt auf, dass der Kraftstoffverbrauch 
stark von der Flugstrecke abhängt. Über 
einen weiten Einsatzbereich (bei mittlerer 
Flugstrecke) ist der Kraftstoffverbrauch 
vergleichsweise konstant. Der 
Kraftstoffverbrauch pro Sitzplatz steigt 
stark an, wenn sehr kurze oder für das 
Flugzeug sehr lange Strecken geflogen 
werden. Auf kurzen Strecken kann der 
Verbrauch hoch sein. Im Beispiel ist der 
Verbrauch bei 500 Kilometer doppelt so 


hoch wie der minimale Verbrauch des 
Flugzeugs. 


Der Verbrauch sinkt mit der Anzahl der 
Personen an Bord. Ab einer Reichweite der 
Nutzlast maximaler Passagierzahl (Punkt 
X) steigt der Verbrauch pro Sitz an, weil für 
diese Flüge nicht mehr alle Plätze besetzt 
werden können. Im Bild gehen die Linien 
unterschiedlicher Passagierzahlen an 
verschiedenen Stellen in die braune Linie 
über, die zunächst für 240 Passagiere steht 
bei großen Reichweiten aber eine 
entsprechend kleinere Passagierzahl meint. 


Ein vollbesetzter PKW mag pro Person auf 


geringere Verbräuche kommen. 
Erstaunlich ist aber doch, dass ein 
Passagierflugzeug solche geringen 


Verbräuche pro 100 Kilometer bei so 
hohen Geschwindigkeiten erreicht. Die 
hohen Geschwindigkeiten ermöglichen 
andererseits auch, lange Strecken in 
begrenzt verfügbarer Zeit zurückzulegen. 
Das führt dann zu hohen absoluten 
Verbräuchen und großen ökologischen 
Fußabdrücken. 


Die Betriebskosten 


Direct Operating Costs (DOC) wurden 
berechnet für Airbus A321 LR, A321 XLR 
und A330-900 Neo. Durch den A330-900 
in der Rechnung kann mit einem größeren 
Flugzeug verglichen werden. Drei DOC- 
Missionen werden verglichen mit 
Flugstrecken von 5600 Kilometer, 6500 


Kilometer und 7400 Kilometer. 
Der Rechnung liegt die TU Berlin 
Methode zugrunde. Kostenelemente der 
Methode sind Kapitalkosten 
(Abschreibung), Gebühren (Handling, 
Landegebühren, Flugsicherungsgebühren), 
Kosten der Crew, Wartungskosten 


und Kraftstoffkosten. 


Zunächst noch einmal zum 
Kraftstoffverbrauch. Gezeigt ist der 
Verbrauch der drei genannten Flugzeuge 
im Vergleich. Es handelt sich um drei 
moderne Flugzeuge. Man kann das 
Ergebnis so zusammenfassen: Wenn große 
Reichweiten möglich sein sollen, so muss 
auf kürzeren Strecken dafür ein etwas 
höherer Verbrauch in Kauf genommen 
werden. 


Bild am Ende des Artikels: 

Vergleich des Kraftstoffverbrauchs von Airbus 
Ag2ı LR, XLR und A330-9, dichte 
Kabinenbestuhlung. Minimaler Verbrauch für die 
im Folgenden zu untersuchenden DOC-Missionen 
(Fonseca 2021). 


ı 


73,9 


[CHANDLING IM US$ /year] 
[ELANDING [M US$ /year] 
[CATC IM us$/year) 


Direct Operating Costs (DOC) berechnet mit 
der TU Berlin Methode, Standard-Kabinenlayout, 
ohne Zusatzfracht (Fonseca 2021). © Fonseca 


Die Betriebskosten pro Flug sind bei der 
A330-900 natürlich höher. Das liegt 
einfach daran, dass das Flugzeug größer 
ist. Solange das Flugzeug vollbesetzt ist, 
sind die errechneten Sitzkilometerkosten 
(seat-mile-costs) wichtig. Hier ergeben sich 
fast durchgehend gleiche Werte, sowohl 
über die Flugzeuge als auch über die 
verschieden langen Flugstrecken. Die 
absoluten Ergebnisse der Methode sind 
nicht grob falsch, aber aufgrund der vielen 
Erfahrungsfaktoren in der DOC-Methode 
nur mit Vorsicht anzuwenden. 


5 


45% 


Lower trip costs 
than modern widebodies 
than previous generation aircraft 


Aussagen von Airbus zur Ag2ı XLR 
(https://perma.cc/JGR6-X64C) im Vergleich zu 
einem modernen Widebody (also beispielsweise 
A330 Neo) und einem vergleichbaren kleineren 
Flugzeugs mit Langstreckenmöglichkeiten (also 
beispielsweise Boeing 757). © Airbus 


Die Aussagen von Airbus zum Thema sind 
eher trivial. Natürlich hat ein großes 
Flugzeug höhere Kosten. Die 
Prozentangabe (45 Prozent) kann die DOC- 
Tabelle bestätigen. Der Vergleich im 
Kraftstoffverbrauch mit einer Boeing 757 
mit der einfachen oben vorgestellten 
Gleichung bestätig auch die 30 Prozent. 


Die Umweltwirkung 


Bild am Ende des Artikels: 

Das "Ecolabel for Aircraft" angewandt auf den 
Airbus A321 LR in der Standardbestuhlung (all 
economy) des Flugzeugherstellers (Fonseca 2021). 


Um die Umweltwirkung eines 
Passagierflugzeuges zu bewerten wurde ein 
"Ecolabel for Aircraft" entwickelt 
(http://ecolabel.ProfScholz.de). Das 
Label ist dem Energielabel der EU 
nachempfunden und ist unter anderem von 
Kühlschränken bekannt. 


Die Bewertung in A bis G und das "Overall 
Rating" werden im Vergleich mit aktuellen 
Passagierflugzeugen und Triebwerken aus 
einer großen Datenbasis ermittelt. Der 
Airbus A321 LR schneidet als Flugzeug mit 
modernen Triebwerken gut ab. 


Fazit 


Beim Anblick des komfortablen 
Kabinenlayouts mit wenigen Passagieren 
wie bei Jetblue kam bei einigen 


Beobachtern die Idee auf, dass A32ı LR 
und A321 XLR die kommunizierten 
Reichweiten womöglich nur aufgrund 
verringerter Nutzlast schaffen. Das ist 
nicht der Fall. 


Wegen der Zusatztanks in Verbindung mit 
der Erhöhung der Abflugmasse werden 
große Reichweiten auch mit voller Kabine 
erreicht. Die meisten Airlines nutzen eine 
übliche enge Bestuhlung. 


Die "Mint-Suite" von Jetbue für Transatlantikflüge 
im Airbus A321 Neo LR. © Jetblue 


Ein Kostenvorteil durch Größe (Economy 
of Scale) fällt aber bei kleineren 
Langstreckenflugzeugen wie dem Airbus 
A321 LR und XLR weg. Wenn eine 
zweiköpfige Cockpitbesatzung mehr 
Passagiere gleichzeitig befördern, dann ist 


das ein Vorteil. Ebenso ist der spezifische 
Verbrauch von großen Strahltriebwerken 
geringer als der kleinen 
Strahltriebwerken. 


von 


Aber nicht bei allen Kostenelementen kann 


so eingespart werden. Auf der 
Einnahmenseite ist positiv, dass 
Direktverbindungen tendenziell höhere 
Erlöse einbringen als 
Umsteigeverbindungen. Für 
Airlinekunden, die die großen Reichweiten 
nicht benötigen, bleibt die 


Standardvariante die beste Wahl. 


Von "Zero Emission" oder "Net Zero" sind 
LR und XLR noch weit entfernt, aber im 
Vergleich mit anderen Flugzeugen steht 
eine A321 Neo mit Blick auf das "Ecolabel 
for Aircraft" auch als LR oder XLR nicht 
schlecht da. 


Quelle und Leseempfehlung: 


Fonseca, Diego, 2021. Direct Operating 
Costs, Fuel Consumption, and Layout of 
the Airbus A321LR. Bachelor Thesis. 
Hamburg University of Applied 
Sciences, Aircraft Design and Systems 
Group (AERO). Available 
from: 


https://nbn- 
resolving.org/urn:nbn:de:gbv:18302-aero2021-12-06.014 


PAYLOAD PAYLOAD 


(10008) (1 000 kg) 


60 
I — — — — EN 
50 
20 
40 
15 
30 
10 
20 
104 ? 
0! 0 


— MTOW - 89.000 kg (196 211 bb) 
— MTOW - 93 500 kg (206 132 lb) 


NOTE: — MTOW - 93 500 kg (206 132 1b); 1 ACT 
THESE CURVES ARE GIVEN FOR INFORMATION ONLY. . 
HE APPROVED VALUES ARE STATED IN THE "OPERATING = MTOW - 97 000 kg (213 848 Ib); 2 ACT 


T 
MANUALS" SPECIFIC TO THE AIRLINE OPERATING THE AIRCRAFT. — MTOW - 97 000 kg (213 848 Ib); 3 ACT 


Das Nutzlast-Reichweitendiagramm für die verschiedenen Versionen der A321 Neo. © Airbus 


8,00 


7,00 


Fuel per Range & per Pax [kg/100km/PAX] 
a8 8 8 8 8 


o 
8 


—— A220) 
— XLR(220) 
—— 339n(420) 
Oo Min. Mi 
= O— Min.M2 


—O— Min. M3 


1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 
Range [km] 


Vergleich des Kraftstoffverbrauchs von Airbus A321 LR, XLR und A330-9, dichte Kabinenbestuhlung. Minimaler 
Verbrauch für die im Folgenden zu untersuchenden DOC-Missionen (Fonseca 2021). © Fonseca 


= ECOLABEL 


HAB HAMDURG 


Airline: Airbus standard config. Aircraft: Airbus AS21LR 


Seats: 202 Engine: LEAP-1A32 


er OVERALL RATING 


(0-10; 10 is best] 7,69 
FUEL CONSUMPTION al 4 CO, EQUIVALENT EMISSIONS 
[kg/’km/'seat] [kalkm/'seat] 


0,0189 « 0,283 A| 


1) LOCAL NOISE LEVEL Fe LOCAL AIR POLLUTION 
[EPNdB/EPNde] (NO, /Thrust) [g/kt] 


u ws 
ü TRAVEL CLASS FUEL CONSUMPTION (kg/km/seat) 
Economy 0,0189 Premium Economy N/A | 


Business N/A = | First N/A 3] 


Das "Ecolabel for Aircraft" angewandt auf den Airbus A3g2ı LR in der Standardbestuhlung 
(all economy) des Flugzeugherstellers (Fonseca 2021). © Fonseca