Fluggeschwindigkeit

Geschwindigkeit eines Luftfahrzeugs schwerer als Luft im Flug.
Sie wurde für Verkehrsflugzeuge im Verlauf der Entwicklung von etwa 40 km/h auf über 2300 km/h (Tu-144/Concorde) gesteigert. Versuchs-, Verkehrs- und Militärflugzeuge erreichen Geschwindigkeiten bis zu mehrfacher Schallgeschwindigkeit.

Die Fluggeschwindigkeit ist der Quotient aus Flugstrecke (km) und der zu ihrer Bewältigung benötigten Flugzeit (h) und wird mit dem Symbol v bezeichnet. Bei bestimmten Flugzuständen unterscheidet man die rechnerische Reise-Fluggeschwindigkeit (v_C), die rechnerische höchste Fluggeschwindigkeit (v_D) und die höchste zulässige Fluggeschwindigkeit (v_NE).

Als Eigengeschwindigkeit, Fahrt, wahre Fluggeschwindigkeit bezeichnet man die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeugs bezogen auf die umgebende Luft, als Höchstgeschwindigkeit die höchste Eigengeschwindigkeit im Horizontalflug, die es unter näher bezeichneten Bedingungen in der Normatmosphäre erreichen kann. Absolut- bzw. Grundgeschwindigkeit, Geschwindigkeit über Grund ist die Geschwindigkeit, bezogen auf die Erdoberfläche, die sich aus der Eigen- und der Windgeschwindigkeit ergibt. Entsprechend den Korrekturen der Fahrtmesseranzeige unterscheidet man die angezeigte Fluggeschwindigkeit (IAS), die äquivalente Fluggeschwindigkeit (EAS), die korrigiert angezeigte Fluggeschwindigkeit (CAS) und die wahre Fluggeschwindigkeit (TAS).

Die Fluggeschwindigkeit, bei der an irgendeinem Punkt des Tragflügels die örtliche Schallgeschwindigkeit erreicht wird, heißt kritische Fluggeschwindigkeit; die zugehörige Mach-Zahl wird als M_krit bezeichnet. Beim Landen wird die Geschwindigkeit durch Triebwerksdrosselung, Schubumkehr, Auftriebshilfen u. a. so vermindert, daß sie gerade noch ausreicht, das Luftfahrzeug im Schwebezustand zu halten (Landegeschwindigkeit). Aufgrund ihrer Masse haben moderne große Verkehrsflugzeuge jedoch trotzdem noch Landegeschwindigkeiten zwischen 150 und 250km/h und benötigen deshalb besesoners lange Landebahnen.

Mindest-Fluggeschwindigkeit nennt man die niedrigste Eigengeschwindigkeit, bei der ein Luftfahrzeug im Horizontalflug gehalten werden kann, Abfluggeschwindigkeit diejenige Fluggeschwindigkeit, bei der das Abheben des Flugzeugs vom Boden möglich ist bzw. geschieht. Die im Luftverkehr durchschnittlich übliche Fluggeschwindigkeit eines Flugzeugs bezeichnet man als Reisegeschwindigkeit, als Blockgeschwindigkeit die mittlere Geschwindigkeit, gebildet als Quotient aus Entfernung zwischen Start- und Landeort und der erforderlichen Blockzeit, d.h. der Flugreisezeit vom Schließen der Türen vor dem Start bis zu deren Öffnen nach der Landung einschließlich erforderlicher Zwischenlandungen. Als Anzeigegeräte der Fluggeschwindigkeit benutzt man Fahrtmesser und Machmeter. Der Fahrtmesser zeigt heute entweder nur die wahre Geschwindigkeit v_w oder diese und die induzierte oder Gerätegeschwindigkeit v_G über ein Zweizeigersystem an. Die Gerätegeschwindigkeit ist ein Äquivalent des Staudrucks $q = \frac{\rho}{2}\cdot v^2$ und ist für das richtige Einleiten und Ausführen von Flugmanövern in unterschiedlichen Flughöhen unerläßlich, während die wahre Geschwindigkeit für die Navigation erforderlich ist. In bezug auf die Höhe der Fluggeschwindigkeit. unterscheidet man
a) Unterschallbereich (subsonisch) bis zu M (Mach-Zahl) 0,8;
b) Schallbereich (transsonisch) von M 0,8 bis 1,2;
c) Überschallbereich (supersonisch) von M 1,2 bis 5;
d) hoher Überschallbereich (hypersonisch) über M 5.

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Entscheidungsgeschwindigkeit

Die Entscheidungsgeschwindigkeit (englisch Decision Speed) bezeichnet die Geschwindigkeit eines startenden Flugzeuges, bis zu der ein Startabbruch erfolgen darf. Sie wird international mit $v_{1}$ abgekürzt.
Die Entscheidungsgeschwindigkeit ist so zu wählen, dass das jeweilige Flugzeug bis zum Erreichen dieser Geschwindigkeit nach einem Startabbruch auf der noch verbleibenden Startbahnstrecke zum vollständigen Stillstand gebracht werden kann, ohne dabei die Schubumkehr zu verwenden. Da die Entscheidungsgeschwindigkeit von verschiedenen – das Flugzeug, die Startbahn und das Wetter betreffenden – Parametern abhängig ist, ist sie für jedes Flugzeug und vor jedem Start individuell zu berechnen.

Die Entscheidungsgeschwindigkeit ist von verschiedenen Parametern abhängig. Neben der Gesamtmasse des Flugzeuges beim Start sind auch die Leistungsfähigkeit der Störklappen und der Fahrwerksbremsen zu berücksichtigen. Hinsichtlich der Startbahn sind die verfügbare Startlaufstrecke (take-off run available TORA) sowie deren Reibungskoeffizient (Gummi der Flugzeugreifen zum Beton bzw. Asphalt der Startbahn), der u. a. von der Rauhigkeit der Startbahn und herrschenden Witterungsbedingungen wie Regen und Schnee beeinflusst wird, zu beachten. Zudem spielt auch die Luftdichte eine Rolle, da diese sowohl den an der Tragfläche erzeugten Auftrieb als auch den Schub der Triebwerke beeinflusst.

Wenn die Entscheidungsgeschwindigkeit überschritten ist und danach ein technischer Defekt am Flugzeug auftritt, darf der Start grundsätzlich nicht mehr abgebrochen werden. Alle Verkehrsflugzeuge müssen so konstruiert werden, dass sie auch nach Ausfall eines Triebwerkes den Startvorgang erfolgreich abschließen können, wenn die Entscheidungsgeschwindigkeit unter Nutzung aller Triebwerke überschritten wurde. Die sichere Abhebegeschwindigkeit $v_{2}$ (englisch Take-Off Safety Speed), die in einer Höhe von 35 Fuß (10,67 Meter) gemessen wird, muss also auch bei Ausfall eines Triebwerkes erreicht werden können. Bei nasser Startbahn darf im Falle einer technischen Störung auch eine geringere Steigleistung in Kauf genommen werden, so dass $v_{2}$ z. B. bei nur 15 Fuß (4,57 Meter) erreicht werden muss. Ein Startabbruch wäre riskanter, als den Start mit einem nach Überschreiten der $v_{1}$ ausgefallenen Triebwerk fortzusetzen.

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IAS

Indicated Air Speed
angezeigte Fluggeschwindigkeit
Anzeige des im Luftfahrzeug eingebauten Anzeigegerätes, korregiert um dessen Fehler.
Da die IAS dem dynamischen Druck und damit auch den Luftkräften proportional ist, werden für den praktischen Flugbetrieb Betriebsbegrenzungen oder Flugleistungen in ISA-Angaben ausgedrückt.

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EAS

Equivalent Air Speed
äquivalente Fluggeschwindigkeit
Anzeige des im Luftfahrzeug eingebauten Anzeigegerätes, korregiert um dessen Fehler, außerdem um den aerodynamischen Einbaufehler der Fahrtmeßanlage sowie den Restfehler infolge Kompression.
Der Restfehler ist die Differenz der Kompressibilitätskorrekturen in einer bestimmten Höhe und in Meereshöhe.
Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt ein weiterer Staurohr-Messfehler erheblich zu: Die Kompression der Luft.
Dadurch, dass die Luft vor dem Staurohr komprimiert wird, sieht das Staurohr eine höhere Luftdichte, als sie tatsächlich ist. Da der Fehler mit der Geschwindigkeit zunächst nur langsam zunimmt, variieren die Angaben, ab welcher Geschwindigkeit der Fehler berücksichtigt werden muss, erheblich, im Bereich von 100 bis über 250 Knoten.

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CAS

Calibrated Air Speed
korrigierte angezeigte Fluggeschwindigkeit
Anzeige des im Luftfahrzeug eingebauten Anzeigegerätes, korrigiert um dessen eigenen Fehler, außerdem um den aerodynamischen Einbaufehler der Fahrtmeßanlage.
Die Luftverdrängung durch den Flugzeugrumpf erzeugt eine Druckwelle, ähnlich der Bugwelle eines Schiffes. Diese Druckwelle führt zu einer Verfälschung des Messergebnisses, die vom Flugzeugmuster und vom Einbauort des Pitotrohres abhängt. Man spricht hier auch vom Instrumenten- und Einbaufehler (engl. static source error).
Sofern die Messskala nicht für das spezielle Flugzeugmuster kalibriert wurde, wird der angezeigte Wert anhand einer Tabelle oder einer im technischen Handbuch eines Flugzeugmusters angegebenen Rechenformel korrigiert. Bei Kleinflugzeugen und ihren geringen Geschwindigkeiten bleibt der Fehler üblicherweise so unbedeutend, dass er vernachlässigt werden kann.

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TAS

True Air Speed
wahre Fluggeschwindigkeit
Anzeige des im Luftfahrzeug eingebauten Anzeigegerätes, korregiert um dessen Fehler, außerdem um den aerodynamischen Einbaufehler der Fahrtmeßanlage sowie den Restfehler infolge Kompressibilität und um die Dichteänderung in der jeweiligen Flughöhe gegenüber der Dichte in Meereshöhe bei Normaltemperatur.
Nach INA ist in Meereshöhe TAS = CAS
Die Berechnung der TAS erfolgt aus der EAS, indem auch noch die Luftdichte in die Berechnung einbezogen wird. Sie lässt sich aus Luftdruck und Temperatur abschätzen und sagt aus, wie viel „Angriffsmasse“ einer Tragfläche zur Verfügung steht und wie viel Masse gegen die Sensoren im Pitot-System strömt. Die Dichte der Luft darf dabei nicht mit ihrem Druck verwechselt werden: Wärmere Luft hat bei gleichem Druck eine geringere Dichte als kältere.