Physik

Wie misst ein Flugzeug die Windgeschwindigkeit?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Wind: Summe aus "wahrem Wind" und Flugwind

Das ist knifflig. Denn wenn das Flugzeug etwa mit einer Geschwindigkeit von 800 km/h fliegt, dann wirken 800 km/h Flugwind. Gleichzeitig weht in der Höhe aber ohnehin immer ein gewisser Wind. Jetzt bräuchte man einen Messfühler am Flugzeug, der den Flugwind außer Acht lässt und nur den "wahren" Wind anzeigt, der dort in der Höhe weht. Das wiederum ist unmöglich, denn beim Fliegen ist es wie beim Radfahren oder beim Segeln: Es gibt immer nur einen Wind, der sich zusammensetzt aus dem "wahren Wind" und dem Fahrtwind. Diese Summe ist das, was man spürt. Die Segler nennen das den "scheinbaren Wind".

Manch einer wird sich dunkel erinnern: Wenn zwei Kräfte aus unterschiedlichen Richtungen wirken, kann man die resultierende Kraft per "Kräfteparallelogramm" ermitteln.

nano-Reporter Axel Wagner am Standrohr eines Segelflugzeugs  (Foto: SWR, nano)
Reporter Axel Wagner am Standrohr eines Segelflugzeugs nano

"Scheinbarer" Wind wird bestimmt durch Flugwind

Auch ein Messfühler, den man am Flugzeug anbringt, kann immer nur den scheinbaren Wind messen, und der wird im Flugzeug vor allem durch den Flugwind von z.B. 800 km/h bestimmt. Trotzdem bekommt man im Flugzeug zum Beispiel mitgeteilt: "Flughöhe: 10.000 Meter, Windgeschwindigkeit: 50 km/h". Dieser Wert lässt sich nur über Umwege errechnen. Und zwar, indem man genau umgekehrt vorgeht: Man ermittelt den scheinbaren Wind und zieht von dem wiederum die Fluggeschwindigkeit ab.

Messfühler messen "scheinbaren Wind"

Um den "scheinbaren Wind" zu messen, sind an der Flugzeugnase verschiedene Rohre angebracht mit Messfühlern am Ende, sogenannte Staudruckrohre. Die messen den Druck, der beim Fliegen auf das Flugzeug wirkt. Über diesen Druck kann man die Kraft des scheinbaren Windes ermitteln. Wenn ich aber den wahren Wind herausbekommen möchte, muss ich von diesem scheinbaren Wind noch den Flugwind bzw. die Fluggeschwindigkeit abziehen.

Fluggeschwindigkeit wird mithilfe von GPS ermittelt

Aber woher weiß der Bordcomputer überhaupt, wie schnell das Flugzeug fliegt? Das geht mit GPS: Der Bordcomputer ermittelt über GPS ständig die absolute Position des Flugzeugs über der Erde, und aus der Veränderung dieser Position ermittelt er die absolute Fluggeschwindigkeit, also die Bewegung des Flugzeugs über Grund.

Jetzt hat der Computer zwei Informationen: Erstens die relative Bewegung des Flugzeugs durch die Luft – nichts anderes ist ja der "scheinbare" Wind – und zweitens die absolute Bewegung über Grund. Und die Differenz entspricht der tatsächlichen Windgeschwindigkeit (auch wieder nach dem Prinzip des Kräfteparallelogramms, nur umgekehrt).

Hinter dieser scheinbar lapidaren Anzeige "Windgeschwindigkeit 50 km/h" steckt also eine ziemlich aufwändige Rechnerei.

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