Luftdruckmessung in der Luftfahrt

Die Barometrische Höhenmessung in der Luftfahrt basiert auf der Höhenabschätzung durch Messen des Luftdrucks. Zur Bestimmung der absoluten Höhe ist das Verfahren ungenau. Es genügt aber der Forderung, die Flughöhe relativ zu anderen Luftfahrzeugen zu bestimmen und die sogenannten Flugflächen festzulegen.

Zur Messung des Luftdrucks werden in der Luftfahrt verschiedene Kennwerte und Verfahren verwendet, welche sich teilweise von denen der Meteorologie unterscheiden.

Messprinzip

Altimeter sind Barometer, die eine dem Luftdruck unter Normalbedingungen entsprechende Höhe anzeigen.

Um lokale Luftdruckabweichungen, welche durch Hoch- und Tiefdruckgebiete in der Atmosphäre ständig vorkommen, korrigieren zu können, muss die Nullmarke des barometrischen Altimeters vom Benutzer verändert werden können. Das Setzen dieser Nullmarke und auch die Basiseichung des Barometers erfolgt anhand einer Standardatmosphäre, welche durch eine technische Vorschrift weltweit festgelegt ist.

Der Höhenmesser braucht einen Abnahmepunkt für den statischen Luftdruck, den sogenannten Statik-Port. Dieser kann an speziellen Punkten des Rumpfes liegen oder in ein Pitot-Rohr integriert sein. Bei Flugzeugen ohne Druckkabine kann ein Reserve-Abnahmepunkt in der Kabine liegen.

Analoge Anzeigegeräte

Altimeter. Bei diesem Gerät wird der Luftdruck in der Einheit in-Hg eingestellt

Analoge Anzeigegeräte (sog. Uhren) zeigen die Druck- und damit die geschätzte Höhenänderung mechanisch direkt über Zeiger und einer normierten Skala an. Abhängig von der verwendeten Maßeinheit ergibt eine Umdrehung des „Minuten“-Zeigers 1000 m oder 1000 Fuß, mit einer Skalierung von 20 m oder 20 Fuß je Skalenstrich. Die Anzeige der durchlaufenen 1000er-Schritte übernimmt ein zweiter „Stunden“-Zeiger oder eine Ziffernscheibe, vergleichbar der Datumsanzeige einer Armbanduhr. Für besonders hohe Flughöhen werden zusätzlich die 10000-Fuß-Schritte mittels eines am Außenrand der Skala angebrachten Zeigers angezeigt.

Im Bild rechts ist ein Altimeter mit drei Zeigern dargestellt. Das Fensterchen auf der 3-Uhr Position der Anzeige zeigt den eingestellten Luftdruckwert an, welcher QFE oder QNH usw. (siehe unten) entspricht und mit dem Knopf links unten eingestellt werden muss. Es wird „Kollsman Window“ genannt.

Die Sink- und Steigrate des Luftfahrzeuges, also die Höhenänderung pro Zeit, zeigen sogenannte Variometer an.

Genauigkeit

Die Genauigkeit eines barometrischen Altimeters beträgt einige Dekameter (dam) und wird mit größerer Flughöhe geringer. Zur Abschätzung der absoluten Flughöhe müssen die lokalen Luftdruckänderungen aufgrund von meteorologischen Veränderungen (Wetter) regelmäßig durch Nachstellen der Nullmarke berücksichtigt werden. Neben der Höhe hängt der Druck von der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsverteilung ab.

Korrekturwerte werden von Flugwetterstationen am Boden ermittelt und den Luftfahrzeugführern im entsprechenden Bereich mitgeteilt. Je nach Verwendungszweck gibt es unterschiedlich normierte Luftdruckangaben, welche durch sogenannte Q-Gruppen gekennzeichnet werden.

Q-Codes

Die Q-Codes wurden in der Morsezeit definiert, um den Verkehr zu beschleunigen. Dazu wurden einer Reihe Standardphrasen, die oft auftraten, je ein Code zugewiesen. Die Q-Codes sind weder Abkürzungen noch Akronyme, die Buchstaben bedeuten gar nichts. Es wurde einfach die Liste der Phrasen gewissermaßen „durchnumeriert“, wobei der erste Buchstabe ein Q war, um den Q-Code anzuzeigen, und die beiden folgenden völlig willkürlich vergeben wurden. Natürlich steht es jedem frei, sich seine eigenen Gedankenstützen zu konstruieren.

Sagt z. B. ein Pilot zum Flugplatz „QNH“, so bedeutet das: „Bitte sage mir, wie ich meinen Höhenmesser einstellen muss, damit er nach der Landung genau die Platzhöhe anzeigt.“ Die Antwort des Flugplatzes lautet dann z. B. „QNH 1010“, was bedeutet: „Wenn Du auf der Einstellskala Deines Höhenmessers 1010 hPa einstellst, so wird er nach der Landung genau die Platzhöhe anzeigen.“

Die Q-Codes sind heute außerhalb des Amateurfunks nur noch in ganz wenigen Fällen in Gebrauch: So z. B.: in der Luftfahrt in Europa für die Höhenangaben (QNH, QNE, QFE), und in Frankreich zusätzlich für die Pistenrichtung der aktiven Piste (QFU). In den USA sind sie überhaupt nicht mehr üblich.

Q-Codes in der Navigation: QDM, QDR, QTE und QUJ. QDM ist die Richtung, die man auf den magnetischen Nordpol bezogen fliegen muss, um zur gewünschten Station zu kommen. QDR ist die Gegenrichtung, also die auf den magnetischen Nordpol bezogene Richtung von einer Funkpeilstation zur aktuellen Position. QTE und QUJ sind analog zur QDM und QDR, nur dass sich die Kurse nicht auf den magnetischen, sondern auf den geographischen Nordpol beziehen. In der Praxis wird aber meistens nur das QDM benötigt. Beispiel: Ein Pilot hat die Orientierung verloren: Er ruft seinen Zielflugplatz über Funk an. Falls dieser eine Funkpeilstation hat, wird dort auf einer Kompassrose das QDM angezeigt: Die Station gibt dem Piloten mündlich über Funk dieses QDM, also den Kurs, den der Pilot nach seinem Kompass fliegen muss, um zum Flugplatz zu gelangen.

QFE

QFE ist der gemessene Luftdruck am Boden (Meteorologische Station oder Flugplatz).

Wird das QFE im Altimeter eingestellt, so zeigt der Höhenmesser in einem Flugzeug am Boden eine Höhe von 0 m oder 0 ft an.

Die Maßeinheit ist Hektopascal hPa oder inch Hg (z. B. USA).

Merksatz: Das QFE ist die Höhe der Kufe (Ku-F-E) auf dem Platz (0 m oder 0 ft)

QNH

Die Abkürzung QNH steht für den nach Standardatmosphäre auf Meeresniveau reduzierten Luftdruck an der Messstation (das ist der QFE).

Im Gegensatz zum QFF wird als Temperaturwert nicht die aktuelle Messung, sondern die zur Ortshöhe korrespondierende ISA Temperatur verwendet.

Wird der Altimeter auf den QNH-Wert eingestellt, so erhält man die (um den Temperatureinfluss verfälschte) Flughöhe über MSL oder Meeresspiegel angezeigt. Am Boden zeigt der Höhenmesser daher die Ortshöhe über dem mittleren Meeresspiegel an. In der Luft wird die Flughöhe (Altitude) angezeigt.

Der QNH-Wert ist abhängig vom lokalen, aktuellen Luftdruck (QFE), was zur Folge hat, dass dieser umso niedriger ist, je näher man an einem Tiefdruckgebiet ist. Luftdruckbedingte Abweichungen des Höhenmessers können beträchtlich sein, daher muss ein Flugzeug unter der sog. Transition Altitude (in Deutschland: 5000ft) immer den aktuellen Wert des zum Flugweg nächsten Verkehrsflughafens eingestellt haben. Zur Landung wird das lokale Flugplatz-QNH eingestellt, soweit dieser berechtigt ist, es auszugeben. Üblicherweise holt sich der Motorflieger das QNH vom nächstgelegenen Verkehrsflughafen. Der Pilot landet dann auf Platzhöhe über NN (und nicht auf Höhe 0).

Der QNH ist standardmäßig die Höhenmessereinstellung in der Fliegerei.

QFF

Als QFF bezeichnet man den aktuellen Luftdruck in Hektopascal (hPa), reduziert auf Meereshöhe unter Berücksichtigung der tatsächlichen Temperaturverhältnisse und nicht des Ideals der ISA. Die in der Bodenwetterkarte eingezeichneten Isobaren beziehen sich auf den QFF.

QNE

QNE ist die Höhe eines Platzes über der Standarddruckfläche von 1013,25 hPa. Die Maßeinheit ist Fuß (ft).

Falls der Luftdruck in Meereshöhe (QNH) an einem Flugplatz so gering ist, dass er sich im Druckfenster des Höhenmessers nicht mehr einstellen lässt, kann der QNH nicht mehr verwendet werden, da sich ein Höhenmesser nur innerhalb bestimmter Grenzen einstellen lässt (z. B. zwischen 950 und 1050 hPa). In diesem Fall muss der Pilot den QNE nutzen. Der QNE eines Flugplatzes ist die Höhe, die der auf den Standarddruck von 1013,25 hPa eingestellte Höhenmesser eines auf dem Platz stehenden Luftfahrzeuges zeigt; er ist damit gleich der Druckhöhe des Platzes.

Das QNE – also die Druckhöhe des Platzes – kann man recht einfach aus dem QFE ermitteln. Es gilt folgende Formel:

QNE = (1013 hPa – QFE) x 27 ft/hPa + (Höhe des Platzes über NN)

27 ft/hPa ist dabei ein Näherungswert für die barometrische Höhenstufe, die Höhendifferenz zweier Druckflächen in Meereshöhe, die eine Druckdifferenz von 1 hPa aufweisen.

Siehe auch

Schleppkegel

Weblinks

• Altitude and altimeters (Englisch)