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Wetterthema

14.08.2019

Flugzeuge und hohe Temperaturen

Gerade zur Ferienzeit gab es in Europa eine saftige Hitzewelle mit Temperaturen über 40 Grad, die sogar an mehreren Tagen hintereinander in Deutschland gemessen wurden. Nicht nur für die Menschen wurden diese Tage zu einer Herausforderung, auch Flugzeuge bekommen bei solchen hohen Temperaturen immer mehr Schwierigkeiten überhaupt abzuheben.

Um zu verstehen, warum Flugzeuge bei hohen Temperaturen schlechter abheben können, muss erst mal geklärt werden, wie es dazu kommt, dass tonnenschwere Metallvögel überhaupt fliegen können. Die Form der Tragflügel spielt hier eine entscheidende Rolle. Vier entscheidende Kräfte wirken auf das Flugzeug und dessen Tragflächen. Die Schwerkraft zieht das Flugzeug nach unten, der Auftrieb wirkt der Schwerkraft entgegen. Dazu gibt es noch den Vortrieb und im Gegensatz dazu den Widerstand in horizontaler Ebene. Ist der Widerstand kleiner als der Vortrieb, bewegt sich das Flugzeug nach vorne. Dies geschieht bei den klassischen Airline Flugzeugen durch ihre Triebwerke. Die Flugzeugform ist so konstruiert, dass der Widerstand möglichst gering ist und somit der Vortrieb schnell die Überhand hat und das Flugzeug beschleunigt. Durch die erhöhte Geschwindigkeit werden die Tragflächen von Luft umströmt. Tragflächen haben eine besondere Form. Sie verlaufen unten fast gerade, während die Oberkante gekrümmt ist. Luft, die um die Tragfläche strömt, muss durch diese Form an der Oberkante entlang einen längeren Weg zurücklegen als an der Unterkante. Um eine längere Strecke in der gleichen Zeit zurückzulegen, muss die Luft dort schneller vorbeiströmen. Der Schweizer Physiker Bernoulli beschrieb schon im 18. Jahrhundert den für die Luftfahrt entscheidenden Bernoulli Effekt. Dieser besagt, dass strömende Flüssigkeiten oder Gase einen geringeren Druck auf ihre Umgebung ausüben, als solche die sich in Ruhe befinden. Im Umkehrschluss bedeutet das auch, dass schneller strömende Luft einen geringeren Druck auf die Tragflächenoberkante ausübt, als die langsamer strömende Luft an der Unterkante. Somit wird ein Unterdruck erzeugt, der Auftrieb. Wenn das Flugzeug schnell genug und der Auftrieb stärker als die Schwerkraft ist, wird es durch den Unterdruck in die Luft gehoben und kann starten.

Was passiert nun, wenn die Lufttemperatur höher ist? Wärmere Luft hat eine geringere Dichte. Sprich die Luftmasse pro Kubikmeter ist geringer. Das bedeutet aber auch, dass der Auftrieb bei gleicher Geschwindigkeit eines Flugzeugs geringer ausfällt. Logischerweise muss das Flugzeug dann schneller rollen um vom Boden abzuheben. Des Weiteren sind die Triebwerke bei höheren Temperaturen und geringerer Luftdichte nicht so leistungsfähig und können nicht den gewohnten Schub aufbringen. Flugzeuge müssen also trotz leistungsschwächeren Triebwerken schneller sein, um abzuheben. Das kann aber nur durch längere Rollwege am Boden oder durch ein geringeres Startgewicht des Flugzeugs erreicht werden. Des Weiteren ist der Startwinkel bei einem geringeren Auftrieb kleiner und das Flugzeug startet flacher. Je nach Flughafen können diese Anforderungen – längerer Rollweg und/oder flacherer Steigwinkel – nicht erfüllt werden. Meist wird das Startgewicht eines Flugzeugs durch die Anpassung der Fracht, die Anzahl Passagiere oder aber auch durch die Menge an Kerosin reguliert. Das stört jedoch den Ablauf des normalen Flugplans und so kann es auch bei schönem Sommerwetter durch die Hitze zu Unregelmäßigkeiten im Flugplan kommen. Sicherheit geht in der Luftfahrt immer vor und durch einfache Physik lassen sich die nötigen Anforderungen für einen sicheren Start genau berechnen, sodass man trotz Hitze nun keine Angst haben muss in den Urlaub zu fliegen.


Pila Bossmann
ARD-Wetterredaktion

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