Geschwindigkeitsmessung in Flugzeugen

Ohne einen voll funktionsfähigen Fahrtmesser darf ein Flug unter keinen Umständen angetreten werden, denn er ist eines der wichtigsten Instrumente an Bord.

Auf die meisten Instrumente und Anzeigen in modernen Cockpits kann genau genommen verzichtet werden, sie haben keinen Einfluss auf die Flugfähigkeit, sondern erleichtern der Besatzung die Arbeit. Anders beim Fahrtmesser. Dieser ist zwingend erforderlich, um die sichere Durchführung eines Fluges zu gewährleisten. Ein Defekt der Geschwindigkeitsmessung erfordert richtige Reaktionen der Besatzung und kann unter Umständen problematisch werden.

Das Funktionsprinzip des Fahrtmessers

Die Messung der Fluggeschwindigkeit basiert auf dem Unterschied des statischen Drucks (der Luftdruck in ruhiger Luft) und des Gesamtdrucks. Der Gesamtdruck ergibt sich aus eben jenem statischen Druck und dem Staudruck, der bei einer Bewegung des Flugzeuges entsteht. Nimmt die Geschwindigkeit zu, „staut“ sich die Luft an den Stirnflächen (zum Beispiel der Tragflächenvorderkante oder der Flugzeugnase). Der Druck auf diese Teile wird umso größer, je höher die Geschwindigkeit ist. Dieser Effekt ist auch zu bemerken, wenn man die Hand während der Fahrt aus dem Autofenster hält: Je höher die Fahrtgeschwindigkeit ist, desto größer ist auch der Druck, den man an seiner Hand spürt. Befindet sich das Luftfahrzeug am Boden im Stillstand, beträgt der Staudruck Null und somit ist auch die Differenz zwischen statischem und Gesamtdruck Null.

Die Messung der Fluggeschwindigkeit erfolgt mittels einer Aneroiddose

Der statische Druck wird an einer Stelle der Außenhaut des Flugzeuges gemessen, die möglichst frei von Turbulenzen ist, um die Luft so weit es geht in ruhigem Zustand zu messen. Der Gesamtdruck hingegen wird mit einem so genannten Pitot-Rohr gemessen. Dies ist eine Messsonde, die in Flugrichtung ausgerichtet ist und somit möglichst direkt den Staudruck erfassen kann. Moderne Flugzeuge verfügen zur Sicherheit über mehrere Abnahmestellen, um die Funktionsfähigkeit der Instrumente zu gewährleisten.

Der statische Druck wird nun in das luftdicht verschlossene Instrumentengehäuse geleitet, in welchem sich ebenfalls eine luftdicht verschlossene Membrandose (eine so genannte Aneroid-Dose) befindet. Dieser Aneroid-Dose wird nun der Gesamtdruck zugeführt, so dass sich die Drücke im Instrumentengehäuse und der Aneroid-Dose unterscheiden (sofern sich das Flugzeug bewegt). Bei steigender Geschwindigkeit erhöht sich der Gesamtdruck in der Aneroid-Dose und bewirkt ein Ausdehnen der Dose, bei sinkender Geschwindigkeit zieht sie sich zusammen. Diese Bewegung wird durch eine Übertragungsmechanik und eine Nadel auf die Geräteanzeige übertragen.

Messfehler können beim Fahrtmesser katastrophale Auswirkungen haben

Sowohl die Messung, als auch die Weiterleitung des Drucks muss mit äußerster Präzision erfolgen, denn bereits geringe Abweichungen können zu falschen Geschwindigkeitsanzeigen führen, nach deren Maßgabe beispielsweise auch der Autopilot fliegt. Verunreinigungen, Vereisung oder eine komplette Blockierung der Pitot-Sonde führt beispielsweise dazu, dass der Fahrtmesser wie ein Höhenmesser funktioniert: Die angezeigte Geschwindigkeit nimmt zu, sobald sich das Flugzeug im Steigflug befindet. Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit sind nicht mehr möglich. Besonders problematisch wird es, wenn die Besatzung nicht bemerkt, dass die Anzeige falsche Werte liefert und dadurch falsche Maßnahmen ergreift.

Zahlreiche Sicherheitsmaßnahmen und redundante Systeme sollen solche Fehlanzeigen verhindern und dies funktioniert auch in der Regel. Jedoch bleibt das moderne Flugzeug ein Zusammenspiel verschiedener technischer Systeme, die sich auch gegenseitig beeinflussen. Somit wird ein Restrisiko bleiben und die Ingenieure werden auch zukünftig alle Hände voll zu tun haben, um die Technik weiter zu perfektionieren und somit Zwischenfälle zu minimieren.

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