Gefahr bei Hitze und Höhe (High Density Altitude)

Jeder Pilot lernt ihn – den Unterschied zwischen Pressure und Density Altitude. Dieser Formel nicht mächtig zu sein, bedeutet umso mehr rechnen zu müssen: und zwar mit dem Schlimmsten. Je höher die Temperaturen umso aktueller das Thema.

(Artikel in der AeroRevue 09/2008 - Oliver Baer)

Tiefer Luftdruck, hohe Temperatur und ein Flugplatz in grosser Höhe: Diese Kombination kann einen Start zu einem gefährlichen Abenteuer werden lassen. Es sei denn, man kennt die Leistungsdaten seines Flugzeuges. Bei einem Start etwa mit einem Piper Archer PA-28-181 auf einem Flugplatz im Mittelland bei 30°C verlängert sich die Distanz bis zum Abheben um rund 100 Meter – im Gegensatz zur Situation bei Standard-Temperatur (auf 1500ft 12°C) – und der Durchflug von 50ft Höhe erfolgt sogar erst 150 Meter später. Wird dieselbe Rechnung auf einem Gebirgsflugplatz angestellt, wirken sich die zusätzlichen Höhenmeter noch viel offensichtlicher aus und stellen bei Unkenntnis eine grosse Gefahr dar. Jeder Pilot lernt aus diesem Grund bereits während der Ausbildung, dass zu einer seriösen Flugvorbereitung eine Startstreckenberechnung gehört.
 

Die Pressure und die Density Altitude

Ein Lycoming Motor (O-360-A4M) verbrennt ein Gemisch aus Luft und Benzin im Verhältnis von 15 zu 1. Verändert sich die Dichte der Luft und damit auch die Dichte des Luftanteils im Gemisch (auch bei optimaler Mixer-Setzung), dann hat dies Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit des Motors. Zwei Faktoren beeinflussen die Luftdichte:

  • Luftdruck
  • Temperatur

Ein hoher Luftdruck bewirkt eine hohe Dichte, weil die Luft zusammengepresst wird. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck jedoch ab (das Gewicht der darüber liegenden Luftsäule wird kleiner) und somit auch die Dichte und als Folge davon die Motorenleistung. Bei einem Temperaturanstieg dehnt sich die Luft durch Zunahme der kinetischen Energie aus, was ebenfalls zu einer Dichteabnahme und somit der Verschlechterung der Motorenleistung führt. Wie stark wirken sich nun die beiden Parameter auf die Startstrecke aus? Zwei Begriffe tauchen dabei auf: die Pressure und die Density Altitude. Die Pressure Altitude ist nichts anderes als die Flugplatzhöhe und berücksichtigt zusätzlich den aktuellen Luftdruck (QNH). Ein tieferer Luftdruck als Standard (1013.25 hPa) hat eine höhere Pressure Altitude als die Flugplatzhöhe zur Folge, und zwar pro hPa Abweichung zusätzliche 28ft. Die Density Altitude ist die temperaturkorrigierte Pressure Altitude. Ist die aktuelle Flugplatz-Temperatur höher als die ISA-(International Standard Atmosphere) Temperatur, müssen 120ft pro °C addiert werden. Eine höhere Temperatur bewirkt somit eine bedeutende Zunahme der Density Altitude. Der Motor leistet weniger – nämlich das, was er auf der (theoretischen) Density Altitude leisten würde.
 

Gute Flugvorbereitung ist unerlässlich

Die heute gebräuchlichen Tabellen und Grafiken vereinfachen die Startstreckenberechnung enorm. Dennoch sind die Kenntnisse des QNH und der Flugplatztemperatur zum geplanten Zeitpunkt des Starts wichtige Voraussetzungen für ein verlässliches Resultat. Wie erhält man nun diese beiden Parameter? Aus einem aktuellen METAR kann das QNH und die Temperatur gelesen werden, wenn in Kürze gestartet und davon ausgegangen wird, dass sich die Werte nicht stark verändern werden. Steht für den Flugplatz kein METAR zur Verfügung, kann man sich mit dem METAR eines in der Nähe gelegenen Flugplatzes behelfen.

Beispiel eines METAR mit den aktuellen Temperatur- und Druckwerten:
LSZH 221350Z 26009KT 230V320 CAVOK 31/14 Q1018 NOSIG=

An heissen Sommertagen muss sich ein Pilot bewusst sein, dass sich die Temperatur mit dem Tagesgang stark ändert. Für diesen Parameter, der die Performance wesentlich stärker beeinflusst als Luftdruckänderungen, finden sich in verschiedenen Meldungen Prognosewerte:

1. In der zweimal täglich erscheinenden Motorflugprognose werden Temperatur-Warnungen publiziert, wenn diese über 30° steigen werden. «Gefahren: In den Niederungen stellenweise Temperaturen über 30 Grad».

2. In den TAF’s für den Flughafen Zürich, Genf und Samedan werden mehrmals täglich Temperatur-Prognosen veröffentlicht: 230300Z 230413 VRB03KT CAVOK T25/08Z T29/11Z= (zu lesen: Temperatur erreicht 25°C um 8 Uhr UTC, 29°C um 11 Uhr UTC).

3. Rund um die Uhr erhalten Piloten zudem Auskunft über die zu erwartenden Temperaturen auf einem Flugplatz bei der persönlichen Wetterberatung des Flugwetterdienstes der MeteoSchweiz (0900 162
737, 3 Franken + 1.50 Franken/Minute).
 

Gefahr der falschen Einschätzung minimieren

Neben der deutlichen Verlängerung der Startstrecke bei einer hohen Density Altitude nimmt auch die Steigflugrate massiv ab. Insbesondere bei einem Start auf einem Gebirgsflugplatz muss die schlechte Steigleistung berücksichtigt werden. Folgende Punkte helfen, der Problematik der Leistungsabnahme aufgrund von Höhe und Temperatur entgegenzuwirken:

  • man verringert das Gewicht, indem das Flugzeug nicht voll besetzt und/oder weniger Treibstoff getankt wird (dies zieht eine neue Startstreckenberechnung nach sich);
  • der Mixer wird auf das optimale Benzin-Luft-Gemisch gesetzt womit man die maximal mögliche, aber reduzierte Leistung ausschöpfen kann (nur bei Gebirgsflugplätzen anzuwenden, beziehungsweise nach Vorgaben des Herstellers);
  • nach dem Start wird die Flugtaktik so gewählt, dass über ebenem Grund an Höhe gewonnen und ansteigendes Gelände im Horizontalflug überquert werden kann (vor allem wichtig in den Alpen bei Pass-Überquerungen).

Mit dem Wissen um diese Problematik und einer seriösen Flugvorbereitung lassen sich auch an heissen Sommertagen und auf Gebirgsflugplätzen stressfreie Flüge durchführen und somit die Gefahr von einer falschen Einschätzung der Leistungsfähigkeit des Flugzeuges stark minimieren.
 

Berechnungsbeispiel

Flugplatzhöhe: 1500ft, QNH: 1006 hPa, Temperatur: 30°C

1. Berechnung der ISA-Temperatur auf Flugplatzhöhe:
15°C – (1,5 x 2°C) = 12°C ISA: auf Meereshöhe: 15°C; Abnahme 2°C pro 1000ft Höhe

2. Berechnung der Pressure Altitude:
1500ft + (7.25 x 28ft) = 1703ft; Differenz aktuelles QNH zu Standard-Druck x 28ft (hier: 1013.25hPa - 1006hPa = 7.25hPa)

3. Berechnung der Density Altitude:
1703ft + (18 x 120ft) = 3863ft; Differenz aktuelle Temperatur zu ISA-Standard-Temperatur x 120ft (hier: 30°C - 12°C = 18°C)
 

Weiterführende Informationen