Flugzeugklassifikationszahl

Eine Flugzeugklassifikationszahl (englisch: aircraft classification number, ACN) oder Lastwirkungsklassifikationszahl eines Flugzeuges beschreibt die Belastung, die ein bestimmtes Flugzeug auf die Fahrbahn bzw. andere Betriebsflächen eines Flughafens ausübt. Die Methode zur Errechnung dieser Zahl wurde von der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation erarbeitet.

Die ACN ist eine eindeutige Nummer, die die relative Auswirkung eines Flugzeugs auf die Fahrbahn für eine bestimmte Untergrundfestigkeit ausdrückt. Die Untergrundfestigkeit gibt die stärke einer bestimmten Fahrbahn an. Die Zahl besteht aus einer Nummer auf einer kontinuierlichen Skala beginnend mit null am unteren Ende der Skala ohne Obergrenze. Es wird dabei zwischen starren und flexiblen Fahrbahntypen und der jeweiligen Kategorie der Untergrundfestigkeit.

Mithilfe des ACN-Verfahren kann die Auswirkung eines einzelnen Flugzeuges auf verschiedene Arten der Fahrbahnen durch eine einzige individuelle Zahl dargestellt werden. Sie ist das Doppelte der abgeleiteten Einzelradlast ausgedrückt in Kilogramm. Der Einradreifendruck wird bei 1,25 Megapascal standardisiert. Darüber hinaus stellt die abgeleitete Einzelradlast die Funktion der Untergrundfestigkeit dar. Die ACN ist nicht nur die Funktion des Flugzeuggewichtes, sondern auch ein Entwurfsparameter des Fahrwerks, zum Beispiel für den Abstand zwischen den Rädern eines Hauptfahrwerkes.

Die Fahrbahnfestigkeit wird mithilfe einer Tragfähigkeitsklassifikationszahl (englisch: pavement classification number, PCN) dargestellt. Die ACN darf diese Zahl nicht übersteigen, um die Nutzungsdauer der Fahrbahn zu verlängern und mögliche Schäden zu vermeiden.

Methodik

Das ACN-PCN-System zur Bewertung der Flughafenfahrbahnen ist von der Internationalen Zivilluftfahrt als einzig zulässiges Verfahren zugelassen und wurde im Annex 14, Kapitel 2.6.2. festgehalten: „Die Tragfähigkeit einer Fahrbahn für ein Flughafenvorfeld mit der Masse mehr als 5.700 kg soll mittels der Flugzeugklassifikationszahl-Tragfähigkeitsklassifikationszahl ACN-PCN Methode ermittelt werden“.
Das System der ICAO vergleicht die PCN mit der ACN. Gemäß dem internationalen ICAO-Standard kann ein Flugzeug sicher auf einem Gelände betrieben werden, wenn seine ACN weniger als die Tragfähigkeit des Untergrundes bzw. PCN beträgt, oder gleich ist. Solche Flugzeuge können dann ohne eine Gewichtsbeschränkung betrieben werden.
Länder sind verpflichtet, mittels der ACN-PCN-Methodik die Tragfähigkeit der Flughafenvorfelder bzw. Betriebsgelände zu ermitteln und zu veröffentlichen. Das Verfahren klassifiziert relative Schäden, die ein Flugzeug verursachen kann. ICAO sieht vor, dass jede zuständige Behörde selbst ein geeignetes Mittel verwendet, um die Tragfähigkeit der bestimmten Betriebsfläche zu ermitteln, sodass jedes Flugzeug mit entsprechender ACN auf diesem Vorfeld sicher betrieben werden kann, ohne Schäden zu verursachen.
Das ACN-PCN System ersetzt immer mehr als weltweit einheitliches System andere Bewertungsmethoden. Es wurde 1981 von der ICAO als ein universelles System zur Bestimmung der Gewichtsbegrenzung der auf den verschiedenen Flughafenbetriebsflächen betriebenen Flugzeuge vorgestellt mit dem Ziel, die fortschreitende Abnutzung und übermäßige Wartungskosten zu vermeiden.

Das ACN-PCN-Verfahren ist keine Entwurfs- oder Evaluationsmethode, sondern ein reines Klassifizierungssystem. Dem Prinzip nach stellt die PCN nichts anderes dar, als die ACN der schädlichsten Flugzeuge, die auf dem jeweiligen Flughafen betrieben werden können.
Die ACN-PCN-Methode befasst sich nur mit Flugzeugen mit einem Mindestgewicht von 5.700 kg. Flughäfen für kleinere Flugzeuge brauchen nur die maximal zulässige Masse und den maximal zulässigen Reifendruck anzugeben.

Das ACN-PCN-System stellt sicher, dass sowohl das Flugzeug als auch das Flughafenvorfeld mit maximaler Intensität betrieben werden können, ohne Schäden zu verursachen bzw. zu tragen. Laut Planungshandbuch ist die Methode nur zur Veröffentlichung der Untergrundstärke im Luftfahrthandbuch bestimmt. Es ist nicht geeignet für die Planung oder Bewertung der Betriebsflächen.

ACN-Werte für ausgewählte Flugzeuge wurden von der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation mittels zweier Computerprogramme einmal für starre Flughafenbetriebsflächen und einmal für flexible berechnet.
Flugzeughersteller sind verpflichtet, die ACN für neue Flugzeuge zu berechnen, sobald sie in Betrieb genommen werden und die Ergebnisse in Flughandbüchern zu veröffentlichen. Die Tabellen geben ACN-Werte für zwei Zustände an – das maximal zulässige Gesamtgewicht und das Gewicht, wenn das Flugzeug leer ist. Falls das Flugzeug ein mittleres Gewicht hat, kann die ACN durch lineare Variation der beiden Grenzwerte ermittelt werden. ACN wird in Bezug auf die Schwerpunktlage ermittelt, welche die kritische Belastung auf dem kritischen Fahrwerk angibt. Normalerweise wird zur Berechnung der ACN der hinterste Schwerpunkt oder die Schwerpunktlage herangezogen. In Ausnahmefällen kann die vorderste Schwerpunklage die Belastung des Bugfahrwerkes kritischer machen.

Der "Aerodrome Design Manual - Teil 3 - Anlage 2" der ICAO enthält Computerprogramme (Quellcode), die die ACN sowohl für starre als auch für flexible Untergrundflächen berechnen kann. Dieser Quellcode wurde durch die Transportbehörde Kanadas in zwei ausführbare eigenständige Programme überführt. Die Programme berechnen ACN-Werte, die voll mit dem Berichterstattungssystem für Untergrundstärke kompatibel ist.

Tragfähigkeitsklassifikationszahl

Die Tragfähigkeitsklassifikationszahl wird primär für Flughafenvorfelder benutzt, obwohl sie auch wichtige Informationen für Rollfelder, Start- und Landebahnen liefern kann. Während der Landung ist das Flugzeug leichter, als beim Start, da es das Meiste des Treibstoffes verbrannt hat. Beim Start ist das Flugzeug schwer, als sich das Flugzeug beschleunigt, bewegt sich das Gewicht gleichmäßig vom Fahrwerk hin zu den Tragflächen. Die meiste Belastung auf das Vorfeld wird während des Taxiing ausgeübt, wenn das Flugzeug vollgeladen und vor dem Abflug auf dem Vorfeld rollt.
Die PCN wird typischerweise nur für Asphalt- und Betonflächen verwendet, jedoch nicht für Gras oder Kies.

Die PCN wird als ein fünfstelliger Code ausgedrückt, geteilt durch Schrägstriche zur Angabe der Art des gemeinten Untergrundes. Der erste Teil ist der Zahlenwert der PCN, der die Tragfähigkeit des Bodens angibt. Diese wird immer als eine ganze Zahl angegeben, entsprechend der gerundeten ermittelten Kapazität. Der Wert wird basierend auf solchen Faktoren errechnet, wie Flugzeuggeometrie oder Bodenbeschaffenheit, so gibt er jedoch nicht notwendigerweise die Tragfähigkeit der Betriebsfläche an.
Der zweite Teil ist ein Buchstabe, entweder R für starr (englisch: rigid) oder F für flexibel.
Der dritte Teil ist ebenfalls ein Buchstabe von A bis D, mit dem die Stärke des Planums beschrieben wird. Der Buchstabe A beschreibt ein sehr starkes Planum, der Buchstabe D ein sehr schwaches.
Folgende Tabellen geben eine Übersicht über die Kategorien des Planums. Die Abkürzung CBR steht für California Bearing Ratio-Versuch – eine Methode zur Untersuchung der Tragfähigkeit von Böden.
Flexible Flächen

Kategorie	Stärke	Wert
Hoch	A	CBR 15 (Alle CBR über 13%)
Medium	B	CBR 10 (Für CBR zwischen 8% und 13%)
Geringe Stärke	C	CBR 6 (Für CBR zwischen 4% und 8%)
Sehr gering	D	CBR 3 (Für CBR unter 4%)

Starre Flächen

Kategorie	Stärke	Wert
Hoch	A	k = 150 MN/m3 (Alle k-Werte über 120 MN/m3)
Medium	B	k = 80 MN/m3 (Für Werte zwischen 60 und 120 MN/m3)
Geringe Stärke	C	k = 40 MN/m3 (Für Werte zwischen 25 und 60 MN/m3)
Sehr gering	D	k = 20 MN/m3 (Alle k-Werte unter 25 MN/m3)

Der vierte Teil ist entweder ein Buchstabe oder eine Nummer, die den maximalen Reifendruck beschreibt, den die jeweilige Betriebsfläche tragen kann. Der Buchstabe W gibt an, dass die Fläche jeden Reifendruck unterstützen kann. Betonoberflächen können einem höheren Reifendruck widerstehen, als der der existierenden Verkehrsflugzeuge und werden daher fast immer mit „W“ bewertet. Andere Buchstaben werden in folgender Tabelle dargestellt:

Kategorie	Art der Betriebsfläche	Maximaler Reifendruck
Unbegrenzt	W	Keine Druckbegrenzung
Hoch	X	1.75 MPa
Medium	Y	1.25 MPa
Gering	Z	0.5 MPa

Der fünfte und der letzte Teil beschreibt lediglich, wie der erste Wert ermittelt wurde – ein T steht für technische Evaluation, ein U steht für empirische Ermittlung (englisch: usage).

Eine PCN 80/R/B/W/T, dass die Tragfähigkeit des Bodens 80 beträgt (ohne Einheit), starr ist (und damit wahrscheinlich aus Beton besteht), befindet sich auf einem mittelfesten Planum, begrenzt den Reifendruck nicht und wurde durch eine technische Bewertung ermittelt.

ACN-Beispiele

Folgende Tabelle gibt die ACN-Werte für die gängigsten Verkehrsflugzeuge an:

Flugzeug	Maximalgewicht (kN)	Reifendruck (MPa)	Flächen mit flexiblen Planum CBR%				Flächen mit starrem Planum k (MPa/m3)
			Hoch	Medium	Niedrig	Sehr niedrig	Hoch	Medium	Niedrig	Sehr niedrig
			A	B	C	D	A	B	C	D
			15	10	6	3	150	80	40	20
A330-200	2,137	1.34	57	62	72	98	48	56	66	78
A330-200	2,264	1.42	62	67	78	106	53	61	73	85
A330-300	2,088	1.31	55	60	70	94	46	54	64	75
A330-300	2,137	1.33	57	61	71	96	47	55	65	77
A330-300	2,264	1.42	62	68	79	107	54	62	74	86
A380-800	5,514	1.47	56	62	75	106	55	67	88	110
A380-800	5,514	1.47	62	68	80	108	55	64	76	88
B737-800	777	1.47	44	46	51	56	51	53	55	57
B737-900	777	1.47	44	46	51	56	51	53	55	57
B737-BBJ	763	1.47	43	45	50	55	50	52	54	56
B747-400, 400F, 400M	3,905	1.38	53	59	73	94	53	62	74	85
B747-400D	2,729	1.04	36	39	47	65	30	36	43	51
B747-400ER	4,061	1.58	57	63	78	100	59	69	81	92
B747-SP	3,127	1.26	45	50	61	81	40	48	58	67
B777-300	2,945	1.48	53	59	72	100	54	68	88	108
B777-300ER	3,345	1.52 64	71	89	120	66	85	109	131
B787-8	2,240	1.57	60	66	81	106	61	71	84	96

Siehe auch

• Bodenabfertigungstechnik
• Luftfahrzeugkennzeichen
• Flugzeugwartung
• Wettergefahren
• Flugmeteorologie