Wie der Fahrtmesser im Flugzeug funktioniert (Staudruckfahrtmesser)

Der Fahrtenmesser gehört ebenfalls, wie der barometrische Höhenmesser zu den „six basic flight instruments“ eines Flugzeuges. Eins vorweg: Er misst jedoch nicht die Geschwindigkeit über Grund, sondern nur die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges gegenüber der umgebenden Luft.

Der Aufbau des Staudruckfahrtmessers

Fahrtenmesser mit Knoten-Anzeige

Äußerlich besitzt der einfache Fahrtmesser lediglich einen Zeiger und eine Geschwindigkeitsskala. Beim Motorflug wird die Geschwindigkeit in Knoten angegeben, wobei der Motorsegler meistens über eine km/h-Anzeige verfügt.

Staudruckfahrtmesser von innen

Innerlich besteht der Fahrtmesser aus einer luftdichten Membrandose, die mit dem Pitorohr verbunden ist. Das Pitotrohr, oftmals am Flugzeug unter dem Flügel befestigt, ist mit der Öffnung frontal zur freien Luftströmung ausgerichtet. Dadurch entsteht in der Membrandose der Gesamtdruck, welcher sich aus dem Umgebungsdruck (statischer Druck) und zusätzlich aus dem Staudruck der Luftströmung zusammensetzt.

Ebenfalls an der Membrandose angeschlossen ist das Zeigersystem, welches die Dehnung/Stauchung der Membrandose mechanisch auf den Zeiger überträgt, der uns dann letztendlich die Fahrt anzeigt. Des Weiterem sorgt eine zweite Zuleitung für den umgebenden statischen Druck im inneren des Gehäuses.

Pitotrohr unter dem Flügel der Aquila A210

Funktionsweise

Sobald das Flugzeug beschleunigt nimmt die frontale Luftströmung zu: dadurch bildet sich ein Staudruck in der Membrandose, wodurch der Gesamtdruck der Membrandose jetzt höher als der statische Druck der umgebenden Luft ist. Dies führt dazu, dass sich die Membrandose ausdehnt. Diese Dehnung wird wiederum von dem mechanischen System auf den Zeiger übertragen und der Fahrtmesser zeigt eine höhere Geschwindigkeit an.

Das Gegenteil passiert, wenn das Flugzeug Fahrt zurück nimmt: Die Luftströmung lässt nach, dadurch lässt der Staudruck ebenfalls nach, der wiederum den Gesamtdruck beeinflusst. Die Dose zieht sich folglich wieder zusammen und der Zeiger gibt eine niedrigere Fahrt an.

Messgenauigkeit

Wichtig zu wissen: Man unterscheidet zwischen angezeigter Fahrt (Indicated Air Speed: IAS) und der wahren Eigengeschwindigkeit (True Air Speed: TAS). Grundsätzlich gibt es zwei Beeinflussungsfaktoren, die die Messgenauigkeit des Fahrtmessers beeinträchtigen und diese Unterscheidung nötig machen.

1. Schiebewinkel

Fliegt das Flugzeug mit einem Schiebewinkel an, beispielsweise um schneller Höhe abzubauen oder den Seitenwind entgegen zu wirken. Kann es vorkommen, dass das Pitotrohr nicht mehr frontal zur Strömungsrichtung der entgegen kommenden Luftmassen steht. Dies führt dazu, dass nicht mehr der vollständige Staudruck ankommt und der Fahrtmesser dementsprechend eine zu niedrigere Geschwindigkeit anzeigt.

1. Temperatur und Höhe

Die Temperatur und die Höhe beeinflussen beide die Dichte der Luftmassen, welche wiederum für die Größe des ankommenden Staudrucks verantwortlich ist.

Konkret heißt das: je Höher sich, das Flugzeug befindet, desto höher geringer ist die Luftdichte. Folglich weißt der Fahrtmesser in größerer Höhe auch eine größere Abweichung der Geschwindigkeit nach unten hin auf.

Mit der Temperatur verhält es sich ähnlich: je wärmer die Luft, desto niedriger die Luftdichte. Dementsprechend zeigt der Fahrtmesser eine zu niedrige Fahrt an, desto wärmer die Luft ist.

Um den entgegen zu wirken, gibt es bereits moderne Fahrtmesser, die eigene Korrektureinrichtungen enthalten. Dort gibt man die momentane Außentemperatur und die aktuelle Höhe mit einen Drehknopf ein und die korrigierte Fahrt wird auf einer extra Korrekturskala angezeigt.

Zusätzlich gibt es im Betriebshandbuch eine Tabelle um die Abweichung von der wahren Eigengeschwindigkeit in der Höhe abzulesen, da der genaue Wert für jedes Fahrtmesssystem unterschiedlich sein kann.

Auszug aus dem Flugbetriebshandbuch

Grob kann man diesen Wert aber mit folgender Faustformel überschlagen: pro 1.000 ft (300m) zeigt der Fahrmesser 2% zu wenig an.

Geschwindigkeitsbereiche- und grenzen

So beschreibt Vs0 die Mindestgeschwindigkeit mit voll ausgefahrenen Klappen. Vfe die höchstzulässige Fahrt mit voll ausgefahrenen Klappen.

Vb ist die höchstzulässige Fahrt in böiger Luft und Vne, die höchstzulässige Fahrt in ruhiger Luftlage.

Wichtig ist hierbei jedoch noch die Manövergeschwindigkeit Va, die man leider nicht am Fahrtmesser ablesen, sondern nur dem Betriebshandbuch entnehmen kann. Dies ist die höchstzulässige Fahrt für volle, abrupte Ruderausschläge. Als Beispiel: Gerät man in eine böige Wetterlage, so sollte man sich geschwindigkeitstechnisch im grünen Bereich unter Vb halten. Ist es jetzt aus irgendeinen Grund noch nötig, volle Ruderausschläge auszuführen, so sollte man sogar unter Va fliegen.

Beispiel: Geschwindigkeiten bei böiger Luft

Klicke hier, um mehr über den barometrischen Höhenmesser zu erfahren

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