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Too heavy, too wet, too short

Course of events
On Wednesday, 19 June 2019, the pilot and the passenger, both experienced pilots, met at Bellechasse airfield to conduct a local flight in the self-launching two-seater glider Arcus M, registered as D-KEJB. The fuel tank in the fuselage was completely filled and there were about 10 litres of water ballast in the fin. Shortly after 13:10 hrs, the D-KEJB left the stand next to the runway, initially in the direction of the threshold of runway 08, and then taxied along the entire runway to the take-off position of runway 26. There, the usual checks were carried out, including an engine check. According to the two pilots, the procedure in the event of an engine failure was discussed and it was decided at which point the take-off should be aborted at the latest (abort point).

Shortly before 13:15 hrs, the take-off run was initiated on runway 26. According to the pilot, the engine developed its usual power, but in his opinion, the glider did not accelerate normally, possibly because of the grass along the runway, which was somewhat taller. At the abort point, the required speed had almost been reached, so he continued the take-off run, but there was no further acceleration. The flaps were in the +2 position. Consequently, the glider overran the end of the runway and came to rest in an adjacent cornfield, where the corn was about 80 cm high, approximately 100 m from the end of runway 26. An eyewitness watching the take-off run from the edge of the runway saw how the aircraft seemed to lift off very slightly towards the end of the runway and then touched the crops in the adjacent field with the underside of the fuselage. Up until this point, he had not noticed any reduction in the engine regime. The glider then flew a short distance above an area of terrain depression, before descending in stable glide onto the corn field and came to a standstill after a turn of about 180° around the vertical axis. The two pilots were able to leave the glider uninjured. There was minor damage to one winglet. The pilots stated that the glider was in perfect technical condition. They did not claim any technical causes for the serious incident.

Analysis
According to the two pilots, the glider did not reach the necessary speed during the take-off run. As a result, it rolled over the end of the runway and came to a halt in the cornfield. However, the eyewitness’s observation and the traces in the cornfield show that the glider was flying over the crops for some distance, probably aided by the depression in the terrain after the end of runway 26. In any case, the energy available at the end of the runway was so high that the glider, partly rolling, partly flying, still covered a distance of about 100 m before it was slowed down asymmetrically by the crops, which resulted in a turn of approximately 180° around the vertical axis. It is, therefore, more likely to have been an involuntary landing after a failed take-off attempt, than a simple runway excursion. In particular, the high energy present at the end of the runway and the observation of the eyewitness show that, at least up until this point, no attempt was made to abort take-off.

According to the flight preparation, the glider was close to the maximum take-off mass of 800 kg approved by the manufacturer, with a total mass of approximately 785 kg. According to the information in the flight manual (cf. figure 2), the take-off run on a hard surface runway is 283 m and the take-off distance over a 15 m obstacle is 548 m if the conservative values of a pressure altitude of 500 m and a temperature of 30 °C are assumed. If a 20 % distance increment for a firm, level grass runway is added, which in the present case was probably too optimistic in view of the grass height along the runway and the moisture that may still have been present, this results in values around 340 m and around 660 m respectively. These figures underline the fact that, in view of the existing runway length of 520 m, the distance margins were small.

The higher mass of the glider, the slightly taller grass, the approximately 80 cm high crops at the end of the runway, the temperature which was about 13 °C above the standard temperature for Bellechasse airfield according to the International Standard Atmosphere (ISA) as well as the lack of wind – all these factors accumulated and led to an insufficient take-off performance for a safe take-off.

The pilots were very experienced, and it can, therefore, be assumed that they were aware of all these adverse factors. However, they apparently underestimated the cumulative effect or overestimated the take-off performance of the self-launching glider, which can possibly be explained by their rather limited experience on this type of glider. Although they had the impression that the Arcus M did not accelerate normally to reach the necessary speed at the defined abort point, the pilots decided to continue the take-off, which was not safety conscious. A take-off abort-point, that has been briefed, is useless and ineffective if it is not implemented consistently.

Conclusions
The serious incident, during which a self-launching two-seater glider overshot the end of the grass runway on take-off and came to rest in a cornfield, was due to the insufficient performance of the glider for a safe take-off, given the prevailing conditions and the fact that the take-off was not aborted on time. Source/entire report: ‚SUST‚.

Sicher Starten

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Das AFM (Airplane Flight Manual) gibt im Kapitel 5 Auskunft über die Start- und Landestrecken. Jeder Pilot lernt, mit diesen Angaben umzugehen. Im Gegensatz zu jenen grosser Flugzeuge geben aber die Manuals von Kleinflugzeugen nur wenig her. Grundsätzlich gilt für jedes Flugzeug, dass beim Start eine minimale Höhe von 15m/GND (über der zur Verfügung stehenden Startstrecke) erreicht werden muss. Nur ab dieser Höhe kann von sicheren Verhältnissen gesprochen werden. Ist diese Höhe über der Piste nicht erreichbar, muss mindestens hinter der Piste genügend Freiraum vorhanden sein, damit sicher gestiegen werden kann (TODA). Damit rechtzeitig und überlegt gehandelt werden kann, macht jeder Pilot vor dem Start ein Departure Briefing.

Wann muss der Start abgebrochen werden?
Mangelnde Beschleunigung ist der gefährlichste Faktor beim Start. Auf einer nassen Graspiste kann die Beschleunigung unter Umständen sehr schlecht sein. Es ist daher wichtig, dass man ein Kriterium hat, welches einem einen Go- oder No Go-Entscheid ermöglicht. Auch dieses Problem lösen wir mit einem Blick auf die Verfahren, welche bei mehrmotorigen Flugzeugen angewendet werden. Für diese Berechnung fehlen uns allerdings die Angaben im Manual. Da, wie vorhergesehen, ein Startabbruch im Notfall zu einem Überrollen der Piste führen kann, benötigen wir zusätzliche Angaben, um den Start noch sicher auf der Piste abbrechen zu können. Wir benötigen dazu die Lift-Off Speed (Abhebegeschwindigkeit) unseres Flugzeugs. Diese Geschwindigkeit liegt etwas oberhalb der Stallspeed und liegt noch vor Vx.

Da die Abhebegeschwindigkeit nicht direkt im Manual zu finden ist, nehmen wir hier die Stallspeed und addieren 5%. Bei einer Stallspeed von 45 kts ergibt sich eine Geschwindigkeit von 48 kts. Bis zur Pistenmitte muss eine Geschwindigkeit von 70% der Lift-Off Speed erreicht sein. Dies ist gleichzeitig die Marke, um den Start sicher auf der verbleibenden Piste abbrechen zu können. Deshalb ist eine Markierung der Pistenmitte wichtig. Dies kann auch ein Taxiway oder eine selbst gesetzte Marke sein. Im Extremfall muss die Piste abgeschritten werden um die Pistenmitte zu ermittelt und zu markieren. Beim Take-off ist somit darauf zu achten, dass die genannten 70% der Abhebegeschwindigkeit bis zur Mitte der Piste erreicht sind. In unserem Beispiel (70% von 48kts) sind dies 34 kts. Wird diese Geschwindigkeit nicht erreicht, muss der Start abgebrochen werden! Diese Regel wird auch von Buschpiloten angewendet und hilft unter schwierigen Bedingungen, den Start sicher durchführen zu können. Quelle: ‚MFVS / Grafik Andreas Fischer‘.

Sicher Starten

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Die Startstreckenberechnung ist für jeden Piloten eines der wichtigsten Elemente der Flugvorbereitung. Das Airplane Flight Manual liefert zwar notwendige Angaben – aber nicht alle. Die Werte für einen Take-off auf einer trockenen Hartbelagpiste können dem Manual entnommen wer-den. Doch was ist bei einem Start auf einer Graspiste und was, wenn die-se auch noch nass ist? Wo muss ein Start unter Umständen abgebrochen werden? In vielen Manuals wird es mit brauchbaren Angaben dazu etwas schwierig. Das AFM (Airplane Flight Manual) gibt im Kapitel 5 Auskunft über die Start- und Landestrecken. Jeder Pilot lernt, mit diesen Angaben umzugehen. Im Gegensatz zu jenen grosser Flugzeuge geben aber die Manuals von Kleinflugzeugen nur wenig her. Grundsätzlich gilt für jedes Flugzeug, dass beim Start eine minimale Höhe von 15m/GND (über der zur Verfügung stehenden Startstrecke) erreicht werden muss. Nur ab dieser Höhe kann von sicheren Verhältnissen gesprochen werden. Ist diese Höhe über der Piste nicht erreichbar, muss mindestens hinter der Piste genügend Freiraum vorhanden sein, damit sicher gestiegen werden kann (TODA). Damit rechtzeitig und überlegt gehandelt werden kann, macht jeder Pilot vor dem Start ein „Departure Briefing“.

Wann muss der Start abgebrochen werden?
Mangelnde Beschleunigung ist der gefährlichste Faktor beim Start. Auf einer nassen Graspiste kann die Beschleunigung unter Umständen sehr schlecht sein. Es ist daher wichtig, dass man ein Kriterium hat, welches einem einen Go- oder No Go-Entscheid ermöglicht. Auch dieses Problem lösen wir mit einem Blick auf die Verfahren, welche bei mehrmotorigen Flugzeugen angewendet werden. Für diese Berechnung fehlen uns allerdings die Angaben im Manual. Da, wie vorher gesehen, ein Startabbruch im Notfall zu einem Überrollen der Piste führen kann, benötigen wir zusätzliche Angaben, um den Start noch sicher auf der Piste abbrechen zu können. Wir benötigen dazu die Lift-Off Speed (Abhebegeschwindigkeit) unseres Flugzeugs. Diese Geschwindigkeit liegt etwas oberhalb der Stallspeed und liegt noch vor Vx. Da die Abhebegeschwindigkeit nicht direkt im Manual zu finden ist, nehmen wir hier die Stallspeed und addieren 5%. Bei einer Stallspeed von 45 kts ergibt sich eine Geschwindigkeit von 48 kts.Bis zur Pistenmitte muss eine Ge-schwindigkeit von 70% der Lift-Off Speed erreicht sein. Dies ist gleichzeitig die Marke, um den Start sicher auf der verbleibenden Piste abbrechen zu können. Deshalb ist eine Markierung der Pistenmitte wichtig. Dies kann auch ein Taxiway oder eine selbst gesetzte Marke sein. Im Extremfall muss die Piste abgeschritten werden um die Pistenmitte zu ermittelt und zu markieren.

Beim Take-off ist somit darauf zu achten, dass die genannten 70% der Abhebegeschwindigkeit bis zur Mitte der Piste erreicht sind. In unserem Beispiel (70% von 48kts) sind dies 34 kts. Wird diese Geschwindigkeit nicht erreicht, muss der Start abgebrochen werden! Diese Regel wird auch von Buschpiloten angewendet und hilft unter schwierigen Bedingungen, den Start sicher durchführen zu können. Quelle: ‚MFVS / AeCS‚.