Wie hoch können Flugzeuge fliegen?
Bestimmt haben sich viele unter uns bereits gefragt, wie hoch herkömmliche Flugzeuge eigentlich fliegen können. Wir zeigen Ihnen, dass es darauf keine pauschale Antwort darauf gibt und verraten Ihnen, auf welche Faktoren es ankommt.
Wie hoch fliegen Flugzeuge und welche Faktoren bestimmen ihre Reiseflughöhe?
Foto: PantherMedia / IgorVetushko
Die Frage nach der Flughöhe eines Flugzeugs lässt sich nicht pauschal beantworten. Sie hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Art des Flugzeugs, äußeren Bedingungen wie dem Wetter und natürlich von Gewicht und Antrieb. Wir wollen uns dennoch der Antwort auf die Frage nähern, wie hoch Flugzeuge fliegen können.
Inhaltsverzeichnis
Grundsätzliches zur Flugfähigkeit
Große Passagier- oder auch Frachtflugzeuge wiegen mehrere hundert Tonnen. Eigentlich keine guten Voraussetzungen fürs Fliegen. Doch aufgrund der gekrümmten Tragflächen entsteht dort eine Strömung, die es ermöglicht, dass auch solche Schwergewichte problemlos in die Lüfte steigen können. Eine asymmetrische Form macht das Fliegen also erst möglich. Vom Grundsatz her sind vier physikalische Kräfte beteiligt: die Schwerkraft, der Auftrieb, der Vortrieb und der Widerstand.
Während die Schwerkraft das Flugzeug Richtung Boden zieht, sorgt der Auftrieb dafür, dass es sich in der Höhe halten kann. Dank des Vortriebs ist eine Vorwärtsbewegung in der Luft möglich und gebremst wird das Flugzeug dann vom Widerstand. Sobald der Auftrieb größer ist als die Schwerkraft, kann das Flugzeug vom Boden Richtung Himmel abheben.
Verschiedene Flugzeugtypen – verschiedene Flughöhen
Je nach Größe und Gewicht eines Flugzeugs ist eine bestimmte Geschwindigkeit beim Starten und auch während des Flugs notwendig, damit die Strömung an den Tragflächen ausreichend ist. Befindet sich ein Flugzeug dann in der Luft, bewegt es sich während des Fluges auf einer bestimmten Flughöhe. Sie beschreibt den vertikalen Abstand zwischen Flugzeug und Erdoberfläche. Bei einem Passagierflugzeug liegt die Reiseflughöhe durchschnittlich bei rund 10.000 Metern. Sie wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst: Luftrecht, Topografie, Flugleistung und Wetter. Die optimale Flughöhe wirkt sich zudem auch auf die Wirtschaftlichkeit aus, da das Flugzeug dann auch weniger Treibstoff zum Fliegen benötigt.
Unter den verschiedenen Flugzeugtypen gibt es einige, die besonders hoch fliegen können. Dazu zählen zum Beispiel:
- Lockheed U-2: 21.300 Meter maximale Flughöhe (einstrahliges Aufklärungsflugzeug, auch Dragon Lady genannt, Erstflug am 1. August 1955)
- Concorde: 18.300 Meter maximale Flughöhe (Überschall-Passagierflugzeug im Linienflugdienst, zwischen 1976 und 2003 im Einsatz)
- Cessna Citation X: 15.545 Meter maximale Flughöhe (zweistrahliges Geschäftsreiseflugzeug)
- Gulfstream G650: 15.545 Meter maximale Flughöhe (zweistrahliges Geschäftsreiseflugzeug)
- Dassault Falcon 8X: 15.545 Meter maximale Flughöhe (Geschäftsreiseflugzeug mit drei Triebwerken, besonders für Langstrecken ausgelegt und seit 2016 im Einsatz)
- Boeing 787 Dreamliner: 13.100 Meter maximale Flughöhe
- Airbus A380: 13.100 Meter maximale Flughöhe
Technische Aspekte der Flughöhe
Die Tatsache, dass Flugzeuge trotz ihres hohen Gewichts fliegen können, liegt am asymmetrischen Profil der Tragflächen. Die Oberseite ist gewölbt, die untere dagegen fast gerade. Das Ergebnis: Die Luft strömt oben schneller, was gleichbedeutend ist mit der Tatsache, dass der Druck auch oben geringer ist als unten. Dadurch entsteht der notwendige Auftrieb. Dieses Phänomen wird auch als „Bernoulli-Effekt“ beschrieben, den der Schweizer Physiker Daniel Bernoulli bereits im 18. Jahrhundert entdeckte. Damit der Auftrieb nicht nur entsteht, sondern auch gleichbleibend vorhanden ist, braucht jedes Flugzeug eine Mindestgeschwindigkeit. Sie sorgt dafür, dass die Luft die Flugzeugflügel gleichmäßig umströmt. Reißt die Strömung ab, schwindet der Auftrieb und das Flugzeug stürzt vom Himmel. Dazu braucht ein Flugzeug natürlich noch Triebwerke oder Propeller, damit die notwendige Geschwindigkeit entstehen kann.
Neben den technischen Komponenten des Flugzeugs beeinflussen noch weitere Faktoren den Flug, zum Beispiel der Luftdruck. Er nimmt mit zunehmender Höhe ab, allerdings exponentiell, weil Luft komprimierbar ist. Das hat zur Folge, dass sich Pilotinnen und Piloten auch mit der Methode auskennen müssen, wie der Luftdruck gemessen wird und wie sie den Höhenmesser im Cockpit einstellen und ablesen müssen. Die Flughöhe eines Flugzeugs hängt auch mit dem Flugzeug an sich zusammen. Während Passagierflugzeuge mit Düsenantrieb zwischen 9.000 und 12.000 Meter hoch fliegen können, sind es bei Passagierflugzeugen mit Turboprop-Antrieb im Durchschnitt zwischen 5.000 und 7.500 Meter.
Privatjets können unter Umständen sogar um die 15.500 Meter hoch fliegen. Militärische Flugzeuge, zum Beispiel Jagdflieger, schaffen Höhen von bis zu knapp 30.000 Meter.
Sicherheit beim Fliegen
Für die notwendige Sicherheit im sogenannten kontrollierten Luftraum, kurz IFR, sorgt die Flugverkehrskontrolle, auch Air Traffic Control (ATC), genannt. Ein Sprechfunk stellt dabei die notwendige Verbindung zwischen einem Fluglotsen und Pilotin oder Pilot her. Fluglotsen leiten Flugzeuge vom Start bis zur Landung – das gilt für die zivile Luftfahrt ebenso wie für die militärische. Fluglotsen sitzen üblicherweise am Flughafen im Tower.
Über diverse Bildschirme behalten sie den Überblick darüber, was auf den Start- und Landebahnen des eigenen Flughafens geschieht, sowie im Luftraum. Dazu kommen weitere Fluglotsen in insgesamt vier Kontrollzentralen in Langen, Bremen, München und Karlsruhe. Die Expertinnen und Experten in Langen, Bremen und München haben den unteren Teil des Luftraums bis rund 7.500 Metern im Blick, Karlsruhe den oberen Luftraum. Sie achten zudem darauf, dass die Flugzeuge in der Luft den vorgeschriebenen Abstand zueinander einhalten.
Auch Wetterverhältnisse haben einen großen Einfluss auf Flüge. Schauer, Gewitter, Hagel, Nebel, Eis, Fallwinde, Turbulenzen, Schneefall, Blitzschläge – auf alle diese unterschiedlichen Gegebenheiten müssen Pilotinnen und Piloten während eines Fluges reagieren. Während manche Wettersituationen keine oder sogar günstige Auswirkungen auf ein Flugzeug haben, gibt es andere, die einen Flug erschweren. Gegenwind zum Beispiel begünstigt den Start, weil das Flugzeug dann mehr Auftrieb bekommt. Trifft der Wind seitlich auf das Flugzeug, ist eine Landung deutlich schwieriger. Darüber hinaus wirken sich die unterschiedlichen Windbedingungen auch auf den Treibstoffbedarf aus. Gleiches gilt für die Temperatur: Während sich bei hohen Temperaturen die Motorleistung verringert und damit der Spritverbrauch steigt, verbessern niedrige Temperaturen die Motorleistung und den Auftrieb, was weniger Spritverbrauch zur Folge hat.
Extreme Höhen und ihre Herausforderungen beim Fliegen
Flugzeuge gibt es nicht nur, um Personen und Fracht zu befördern oder zu militärischen Zwecken. Auch Wissenschaft und Forschung nutzen verschiedenartige Flugzeuge, unter anderem für Forschungsprojekte. So werden zum Beispiel sogenannte Stratosphärenflugzeuge als Fernerkundungsinstrumente eingesetzt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat sogar ein solches Stratosphärenflugzeug entwickelt, das unbemannt und solarbetrieben fliegen soll. Der Vorteil solcher Flugzeuge: Sie fliegen weit oberhalb des zivilen Luftverkehrs und des Wettereinflusses in einer Höhe von etwa 20.000 Metern, können an beliebigen Orten positioniert und mit unterschiedlichen Messinstrumenten ausgestattet werden. Damit sind sie für zahlreiche Forschungsmissionen gut geeignet.
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