Fuel efficiency in de descent

[Koning Lucht]

Met de olieprijs boven de $ 115,- (Ongeveer 100 Eurocent tegenwoordig) zijn veel maatschappijen op zoek naar manieren om brandstof te besparen.

Met lagere cost index wordt dit vaak gedaan. Het gevolg daarvan is dat je ook een (veel) lagere speed in de descent hebt, waardoor je eerder kunt beginnen met dalen. Je kruist dus minder lang en kunt eerder het gas dichttrekken. Je hebt de motoren dus eerder in idle, waardoor je minder brandstof verbruikt.

Ik vraag me af of dit wel een echt effectieve methode is om brandstof te besparen. In de eerste plaats wordt er vaak door externe factoren roet in het eten gegooid. ATC die je ineens of een shortcut, of extra miles geeft. Of vraagt om langzamer danwel sneller te vliegen. Winden zijn niet helemaal zoals forecast etc...

Ik begrijp dat als je ervan uit gaat dat in een theoretische situatie, waarbij de motoren GEEN brandstof zouden gebruiken, als ze in idle staan, het verhaal duidelijk is. Je begint je descent in dit geval zo vroeg mogelijk, trekt het gas dicht en vanaf dat moment gebruik je geen fuel, totdat je op 1000 voet opspoelt voor een eventuele go-around.

Maar nu het geval in de werkelijke wereld: Je motoren gebruiken altijd een hoeveelheid brandstof als ze in idle staan. Met een lagere descent snelheid, duurt de descent ook langer. Waardoor de motoren LANGER brandstof verbruiken. Bovendien kunt je beter op grote hoogte 10 mijl extra doorvliegen dan op lagere hoogte. De fuel to miles ratio is immers veel beter op grotere hoogte. Als je met een hogere snelheid aankomt tijdens de descent, kunt je altijd de snelheid verlagen als je onder je ideale profiel komt. Als je echter met een toch al lage snelheid aankomt, is snelheid terugnemen geen (gewenste) optie en MOET je het gas open zetten en dus exta fuel gebruiken.

Kom je BOVEN je ideale profiel uit, kun je met hoge snelheid altijd de speedbrake trekken. Met lagere snelheid, zou je je snelheid kunnen verhogen.

M.a.w. is het fuel efficiënt om met 250 knopen naar beneden te gaan? Of misschien toch beter om iets langer door te vliegen en stijl naar beneden te gaan met de snelheid op de barber's pole totaan FL100 en dan door te gaan met 250 knotsen?

Heeft iemand met (bij voorkeur) een aerodynamische studie achter de rug hier iets zinvols over te zeggen?

 

[EL Stevo]

Yo KL,

Je weet dat ik een boer ben, maar heb zelf ook wel wat vragen/opmerkingen over dit onderwerp.

* Je kan naar mijn inziens niet blijven sleutelen aan de CI, het vliegtuig is voor een bepaalde snelheid ontwikkeld, als je daar teveel van afwijkt, levert dat meer weerstand op (hogere attitude) en dus weer hoger brandstofverbruik.

* Die lage descentspeeds (soms 265) werken nergens. Je hebt overal restricties (langer hoog houden, of soms extreem laag, denk aan Norku 280B of vanuit het zuiden nog net even BRU airspace meepakken).

* En dan natuurlijk lang leve NL, na 2230 "even" via de Noordzee nadering op de 18R (of 06) met aansluitend het schoolreisje naar SPL Centrum (minimaal 15 min...).


Ik ben van mening dat we best wel ons best kunnen doen qua fuelsavings.... maar dan moet het er aan de andere kant niet keihard weer uitgepompt worden. In Nederland moeten ze eens een keer ballen krijgen en niet altijd de milieu-instanties hun gelijk willen geven.

Just my 2 cents..

 

[kermit]

Je kan naar mijn inziens niet blijven sleutelen aan de CI, het vliegtuig is voor een bepaalde snelheid ontwikkeld, als je daar teveel van afwijkt, levert dat meer weerstand op (hogere attitude) en dus weer hoger brandstofverbruik.

Klopt volgens mij niet. Een cost index van 0 geeft absoluut het laagste brandstofgebruik en een CI van 999 minimale vliegtijd. Aangezien tijd ook geld kost komen de meeste maatschappijen met een voor hun ideale cost index. Krijgen, zoals nu met de hoge olieprijs, brandstof kosten de overhand zal de CI lager worden. Zo kan ik me ook voorstellen dat bijv maatschappijen in het midden oosten zoals Emirates waar brandstofkosten lager zijn met een hogere CI vliegen en voor minimum time gaan.

Dat een CI van 0 in werkelijkheid niet uit te voeren is ben ik met je eens. Met name de descent speeds zijn dan zo achterlijk laag dat je geheid commentaar van ATC krijgt.

 

[AMSL]

Met een lagere CI komt TOC ook een beetje eerder, de vraag is dus of de cruisefase in z'n totaliteit gelijk blijft (air distance) in vergelijking tot vliegen met een hogere CI (waardoor TOC en TOD naar achteren verschuiven).

Off topic:

Bij ons zijn recent nieuwe checklisten gekomen waarin het item APU nu een stuk lager staat, na de briefings enzo. Gedachte hierachter is dat de APU dan minimaal 3 minuten korter brandstof verbuikt (als ie niet voor koelen/verwarmen wordt gebruikt maar alleen om de motoren te starten).

 

[Keyser Söze]

Met een lagere CI komt TOC ook een beetje eerder, de vraag is dus of de cruisefase in z'n totaliteit gelijk blijft (air distance) in vergelijking tot vliegen met een hogere CI (waardoor TOC en TOD naar achteren verschuiven).

De afstand neemt wel degelijk af.
Bij CI=0 zal de kist klimmen met Vy=max rate of climb en dalen met Vx=minimum drag speed=max L/D ratio=GREEN DOT.
Het verschil in klimafstand is kleiner dan het verschil in daalafstand met CI=0 t.o.v. CI=x. Dus de air-distance van de cruise portion neemt af. Maar we moeten ons niet blind staren op de cruisefase......

Voor minimum fuel:

CI=0 geeft
climb at Max rate of climb speed=Vy
cruise at Max range speed speed=Vy
descent at Minimum drag speed=Vx=green dot

Dit is ook de reden dat bij een gewone CI=30 bijvoorbeeld de ECON descent speed lager is dan climb speed.

De vluchtfase met de hoogste fuelflow: Climb ---- deze fase willen we zo kort mogelijk maken in tijd (voor min burn), dus klimmen met Max rate.
De vluchtfase met de laagste fuelflow: Descent --- deze fase willen we zo lang mogelijk maken in tijd (om time in cruise te reduceren), dus dalen met Green dot/minimum drag
Cruise fase moeten we accepteren voor wat het is, en Max range speed vliegend bij CI=0 zal de laagste fuel burn geven (overigens niet de laagste fuelFlow).

 

[Keyser Söze]

* Je kan naar mijn inziens niet blijven sleutelen aan de CI, het vliegtuig is voor een bepaalde snelheid ontwikkeld, als je daar teveel van afwijkt, levert dat meer weerstand op (hogere attitude) en dus weer hoger brandstofverbruik.

De snelheid waar je het over hebt is de snelheid van maximale aerodynamische efficientie. Oftwel Vmd, ook wel bekend bij Jets als Vmax angle=Vx=green dot. Deze snelheid krijg je in de daling precies bij CI=0. Sleutelen heeft degelijk wel zin.

CI is evenredig met fuelburn. (kort door de bocht)

 

[Keyser Söze]

* Die lage descentspeeds (soms 265) werken nergens. Je hebt overal restricties (langer hoog houden, of soms extreem laag, denk aan Norku 280B of vanuit het zuiden nog net even BRU airspace meepakken).

Toch kan je ook hier gaan voor minimum fuel burn. Zo lang mogelijk op level 280 blijven totdat je het Idle Thrust path bij die Econ descent speed oppakt. Airbus en nieuwste Boeing sofware tekent echter een geometrisch path tussen constraints of constraint en end of descent. Oplossing is om het FMGS/FMC een hercalculering te laten forceren met een Idle segment path ipv geometrisch. In de Airbus doe je dat door QNH of temperatuur opnieuw in te voeren op de PERF APP page of door (re)Direct te gaan naar je 'To' waypoint.

 

[Iz]

Sandertje, dat CI=0 een max rate climb speed geeft, is misschien voor de A320 serie zo (of alle Airbussen) maar voor de 737NG in ieder geval niet. Er is ergens een omslagpunt waarbij de snelheid zo laag wordt, en daardoor de vluchtduur zoveel langer, dat je toch weer meer brandstof gaat gebruiken. Op een B737-800W/27K zal bij CI=0 de climb IAS ongeveer tussen de 265 en 295 kts liggen, varierend met gewicht, en dat is hoger dan Vy. De descent IAS ligt in deze gevallen op 250 kts, bij elk gewicht.

Maximale aerodynamische efficientie is dus niet per definitie CI=0. Max aerodynamische efficientie is maximale hoeveelheid lift, minimale hoeveelheid drag (of compromis tussen die twee) tegen minimale fuel burn. Stel dat voor een vliegtuig die snelheid (of AoA) op M .62 ligt, dan is dat wel heel efficient PER LITER/KILO FUEL, maar niet als je kijkt naar fuel mileage. Je moet dan zoveel langer vliegen, dat je per saldo meer brandstof kwijt bent.

Voor een Boeing (en ik denk ook voor een Airbus) zal je Vmd lager liggen dan wat je bij CI=0 als descent speed krijgt. Als je bij een 737NG gaat holden, dan adviseert de FMC de meest fuel efficiente speed, en die ligt in principe bij ons altijd op minimum clean speed. Dus ergens tussen de 190-220 knopen. Veel lager dan de 250 kts die wordt aangehouden bij een CI=0 descent.

Uiteindelijk ligt in de descent je idle fuel flow een stuk lager dan de fuel flow om op max hoogte je cruise speed vast te houden. Dus hoe langer je met idle kunt vliegen hoe beter. Wil ATC dat je eerder gaat reduceren? Prima, kom je boven je pad, moet je misschien speed brakes gaan gebruiken. Is niet inefficient, betekent alleen dat je eventueel nog zuiniger had kunnen vliegen, maar dat geeft niet. Moet je juist harder gaan vliegen? Ja, jammer, op lagere hoogte eerder gas erbij. Maar ook dat geeft niet, want het gebruiken van een CI policy gaat puur over gemiddelden. Het wordt pas interessant als je honderden of duizenden vluchten over een seizoen gaat bekijken. Per saldo ben je dan in theorie met een lagere CI goedkoper uit, fuel-wise.

De geometrische VNAV PATH descent van Boeing FMC update U10.6 is in versie U10.7 inmiddels weer om zeep geholpen. Je kan nog steeds daarvoor kiezen als airline, maar dan als optie. Ik ben blij dat we weer gewoon een idle descent path hebben, maar dat is mede omdat U10.6 gewoon buggy en onbetrouwbaar was mbt VNAV PATH.

Aardig stukje uit Boeing AERO Magazine over Cost Index: http://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/articles/qtr_2_07/article_05_1.html

 

[19 of 77]

Fuel

Fuel

The most economic climb profile is a full thrust take-off followed by an immediate acceleration to ECON climb speed - I've done this a few times over the years on fuel critical flight.

For descent the low descent speed is a problem for ATC - most companies require a manual modification to 300 knots to fit in with the traffic flow.

At the busier airports it's not possible to fly an optimum profile as you cannot predict what ATC require for the speed and lateral profile.

My company is encouraging the following:-

Single engine taxi after landing and/or single pack operation after landing.
Delayed start of APU.
Flap 3 landing plus idle reverse.
Fly the aircraft as close to the Optimum level as possible.
Intersection take-off's.

I can save fuel by "flying smarter" Example:-

Sector #1:- 1 hour flight planned at FL300. Flown at FL340 plus delayed descent. Savings 200kg

Sector #2:- 1 hour flight planned at FL310. Flown at FL350 plus direct routing. Savings 300kg

Sector #3:- 2+10 flight planned at FL360. Flown at FL360. Radar vectors plus long approach at destination. Cost 250kg.

Sector #4:- 2+15 flight planned at FL370. Restricted to FL350 for first hour followed by climb to FL390. Arriving early so cost index reduced from 80 to 30. Optimum descent plus "self positioning" on to the ILS. Savings 200kg.

* En dan natuurlijk lang leve NL, na 2230 "even" via de Noordzee nadering op de 18R (of 06) met aansluitend het schoolreisje naar SPL Centrum (minimaal 15 min...).

That's all about "noise" - completely unrelated to fuel savings. Surprising that the hypocrisy of this situation hasn't been made public.

 

[Jetcap]

Heeft iemand met (bij voorkeur) een aerodynamische studie achter de rug hier iets zinvols over te zeggen?

Ja, de ingenieurs die het vliegtuig hebben ontwikkeld. Meeste vliegtuigen hebben verschillende profiles (ook decent) die je onder verschillende situatie kunt en soms moet vliegen.
Je zal verbaasd zijn als je een keertje je AFM opendoet en daar is wat uit gaat lezen. Kan erg leerzaam zijn :duh:

 

[Koning Lucht]

@ Jetcap Natuurlijk weet ik dat de ingenieurs daar over nagedacht hebben. Helaas gaat het cost index verhaal uit van een theoretisch perfecte situatie. Dit is in de praktijk zelden het geval, vandaar deze discussie.


Cost index 0 geeft op de meeste kisten maximum range cruise. Dit is NIET altijd het gunstigst om brandstof te besparen. ALs je met MAX range cruise vliegt is het vliegtuig namelijk speed unstable. Aerodynamisch is deze snelheid wel het gunstigst, maar omdat het vliegtuig speed unstable is, bewegen de thrust levers meer, waardoor er toch een hoger brandstofverbruik is.

 

[kermit]

Op de 777 geeft cost index 0 iig een minumum fuel scenario. Misschien is dit op de 757 anders. Wordt bij ons alleen gebruikt in de climb, op het moment dat er een potentieel brandstof tekort ontstaat of als tijd geen factor is bijv. routes met extreme tailwind.
Overigens heeft de CI ook invloed op de berekening van je optimum cruise altitude. Dit gaat wel samen uiteraard. Je kunt wel Econ speed gebaseerd op CI 0 vliegen maar als je vervolgens je opt alt niet vliegt ben je nog niet economisch bezig.

 

[Viper2]

Cost index 0 geeft op de meeste kisten maximum range cruise. Dit is NIET altijd het gunstigst om brandstof te besparen. ALs je met MAX range cruise vliegt is het vliegtuig namelijk speed unstable. Aerodynamisch is deze snelheid wel het gunstigst, maar omdat het vliegtuig speed unstable is, bewegen de thrust levers meer, waardoor er toch een hoger brandstofverbruik is.

Mmmh ... ik ben geen aerodynamica expert dus deze redenering ontgaat me een beetje. En die B1 studie (ja ... toen was het nog B1) is heeeeel lang geleden.

Wellicht kan je mij eens uitleggen waarom ik ten eerste meer brandstof verbruik als ik costindex 0 vlieg. En waarom die knappe koppen bij Boeing en Airbus het vliegtuig met costindex 0 een snelheid laten vliegen waarbij het vliegtuig speed unstable is?

Overigens is het zo dat, mijns inziens, de cost index door het bedrijf wordt berekend en bepaald. Wat wij er mee mogen doen is het betreffende getal in de computer proppen en dan gaan vliegen. Ik vlieg gewoon de cost index zoals die wordt aangegeven door het bedrijf. Daarnaast probeer ik brandstof te besparen door het gebruik van simpele en eenvoudige dingen. De meeste daarvan zijn al genoemd door 19 of 77. Meestal scheelt dat minimaal 100 kg of meer op een short haul vlucht . Dat is op jaarbasis aardig meegenomen...

 

[kermit]

Overigens is het zo dat, mijns inziens, de cost index door het bedrijf wordt berekend en bepaald. Wat wij er mee mogen doen is het betreffende getal in de computer proppen en dan gaan vliegen. Ik vlieg gewoon de cost index zoals die wordt aangegeven door het bedrijf. Daarnaast probeer ik brandstof te besparen door het gebruik van simpele en eenvoudige dingen. De meeste daarvan zijn al genoemd door 19 of 77. Meestal scheelt dat minimaal 100 kg of meer op een short haul vlucht . Dat is op jaarbasis aardig meegenomen...

Natuurlijk wordt de ideale CI per vloot bepaald door de maatschappij. Het is immers brandstof verbruik tegenover tijd. Aangezien tijd = geld en een bepaald vliegschema gehandhaafd moet worden zullen er weinig bedrijven met een CI van 0 vliegen.

 

[Viper2]

That's all about "noise" - completely unrelated to fuel savings. Surprising that the hypocrisy of this situation hasn't been made public.

Actually .... it has been made public although I am not sure if the the majority of the Dutch population saw this very good column;

http://www.luchtvaartnieuws.nl/columns/?id=284

Talking about this hypocrisy; the author "slaat de spijker op zijn kop"

 

[Viper1983]

ben bang dat veeeeeeeeeeeeeeel te weinig mensen dat hebben gelezen.
Het zou in de telefaag ofzo moeten komen te staan!

Brussels airlines laat hun vliegtuigen nu langzamer vliegen om zo brandstof te besparen.
Ze zullen dus een lagere CI gaan vliegen. Zo willen ze voorkomen dat de pax meer gaan betalen aan brandstof toeslagen...
Volgens mij zijn hun de 1e die zo in de media naar voren komen.
Misschien vliegers hier die bij Brussels airlines vliegen? Ben benieuwd wat de policy daar wordt qua CI en hoe de climb en descent te vliegen?

 

[Keyser Söze]

Hoi,

Ik heb een aantal dingen onduidelijk geformuleerd. Ik ben een Airbus-man dus kan enkel over de Airbi spreken. De Boeing 737 gedraagt zich duidelijk anders.

Maximale aerodynamische efficientie is dus niet per definitie CI=0

Dat heb ik ook niet gezegd. Dit is enkel zo voor descent waarbij Vmd zorgt voor de langst mogelijke descent waarbij de tijd in cruise geminimaliseerd wordt.


CI=0 is minimum fuelburn in de Airbus. CI=0 levert Max rate of climb speed, Vy, in de klim. Referentie: FCTM en Getting to grips with aircraft performance (airbus). Max rate of climb speed ligt tussen de 250 en 275/.76. (hier herkennen we de severe turbulence speeds).

Cost index 0 geeft op de meeste kisten maximum range cruise. Dit is NIET altijd het gunstigst om brandstof te besparen. ALs je met MAX range cruise vliegt is het vliegtuig namelijk speed unstable. Aerodynamisch is deze snelheid wel het gunstigst, maar omdat het vliegtuig speed unstable is, bewegen de thrust levers meer, waardoor er toch een hoger brandstofverbruik is.

Dit is niet waar. Max range cruise speed ligt altijd hoger dan Vmd bij een jet, dus per definitie aan de 'goede' kant van de drag curve. Hier is de speed stable.

The most economic climb profile is a full thrust take-off followed by an immediate acceleration to ECON climb speed - I've done this a few times over the years on fuel critical flight

Most economic is not minimum fuel (at least for companies who pay the pilots more than peanuts ). Most economic is flying cost index as calculated by company. Indeed using a ful thrust take-off and disregarding speed limits/constraints.


S.

 

[Flash2002]

Most economic is not minimum fuel (at least for companies who pay the pilots more than peanuts ). Most economic is flying cost index as calculated by company. Indeed using a ful thrust take-off and disregarding speed limits/constraints.


S.

Full thrust take-off is idd economischer wat betreft fuel. Maar een goede assumed temperature levert een betere levensduur op. Dus kan het toch economischer zijn om een derate en/of assumed temp te doen.

Vandaag nog een assumed temp van 50/7 gedaan. Is best grappig om de thrust levers naar voren te zien gaan zodra climb thrust geselecteerd is.

 

[Keyser Söze]

Idd Flash2002. Had iets duidelijker moeten zijn. Thanks.
thread drift:
Wat is 50/7 eigenlijk als ik vragen mag? Climb thrust is normaliter 75% van rated TOGA en de maximale reduction van thrust voor T/O mag maximaal 25% bedragen. Dus je zou niet verwachten dat de thrust levers naar voren gaan bij reduction, hooguit dat ze blijven staan. Of blijft de autothrottle in de 737 na take-off thrust selectie in een throttle hold mode tot thrust reductie? Waardoor het ram effect en het effect van temperatuur na het setten van take-off thrust niet meer meegenomen wordt.

S.

 

[Iz]

In principe is het ook niet de bedoeling dat de thrust levers naar voren gaan als je naar climb thrust gaat. De thrust management computer zal een climb reductie uitkiezen (CLB-1 of CLB-2) indien nodig om ervoor te zorgen dat de thrust maximaal gelijk blijft aan (reduced) takeoff thrust, maar in de meeste gevallen nog iets terug zal lopen. Als je echter een flinke takeoff thrust reductie gebruikt en handmatig de climb reductie eruit haalt, dan krijg je bij climb thrust selectie inderdaad een verhoging van de thrust.