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Verkehrsflugzeuge ermitteln wichtige Flugdaten wie Flughöhe, Fluggeschwindigkeiten und Steigrate durch Messen von Drücken mit dem Pitot-Static System. Zusätzlich wird die Total Air Temperature (TAT) gemessen. Diese Messwerte werden einem Air Data Computer im Flugzeug zugeführt, welcher die Messwerte kalibriert, um System- und Positionsfehler (Position Error) korrigiert und auf den elektronischen Anzeigegeräten im Glas-Cockpit anzeigt.
Die Anwesenheit des Flugzeugs stört die Luftströmung die gemessen werden soll, was wiederum zu systematischen Störungen der Messung selbst führt. Kompressibilität und Schockwellen stören Luft und Messung ebenfalls. Kompressibilitätseffekte werden ab einer Geschwindigkeit von Mach 0.3 wichtig. Eine Folge sind erhebliche Schwankungen des statischen Luftdrucks in verschiedenen Bereichen des Flugzeugs.
Der Pitot-Druck, oder totale Druck ptot, ist die Summe von statischem Druck ps und dynamischem Druck q (auch als Staudruck bezeichnet) und wird mit einem sog. Pitot-Rohr (Pitot-Tube) gemessen. Der statische Druck entspricht dem Luftdruck der ruhenden Luft, wie er zum Beispiel mit einem Manometer gemessen werden kann. Der dynamische Druck resultiert aus der kinetischen Energie der vom Flugzeug gestauten Luft:
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Wenn also der Pitot-Druck ptot, der statische Druck ps und die Luftdichte
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Das Messen des Pitot-Druckes ist in der Regel einfach und genau. Solange sich das Pitot-Rohr ausserhalb des Boundary Layer der Flugzeugaussenseite befindet und direkt in den Luftstrom orientiert ist, ist seine Position nicht kritisch und allfällige Messfehler sind vernachlässigbar.
Ab Geschwindigkeiten von Mach 0,3 muss jedoch die Kompressibilität der Luft berücksichtigt werden, welche zu einer lokalen Dichteerhöhung infolge des Staues der Luft durch das Flugzeug entsteht. Dadurch ist der reale Staudruck entsprechend überhöht verglichen mit einem inkompressiblen Gas. Dieser Effekt wird Compressibility-Error genannt und kann mittels Compressibility Correction Charts korrigiert werden.
Der statische Druck ps kann mit einem Pitot-Static-Tube oder einem bündig am Flugzeugrumpf montierten Anschluss (Static-Port) gemessen werden. Die Position des Anschlusses ist kritisch, da der statische Druck am Flugzeugrumpf je nach Position beträchtlich variiert (siehe Druckverteilung am Flugzeugrumpf):
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Aus obigem Zusammenhang kann der erwartete zu messende statische Druck p(x) berechnet werden, wenn die obige cp(x)-Kurve bekannt ist. Der Druck p(x) ist abhängig von der Messstelle, der Flughöhe (enthalten in der Luftdichte
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An den Stellen in der Grafik, wo die Druckkurve cp Null ist, sind geeignete Positionen für die Montage von Static-Ports, denn nur dort wird p(x) = ps bei einer bestimmten Fluglage und Konfiguration. Eine dieser Positionen wird also für die Messung des statischen Druckes verwendet. Da sich die Druckverteilung mit den Flugbedingungen ändert, müssen viele solche Kurven cp ermittelt werden.
Selbst wenn die optimale Position für den Static-Port Anschluss gewählt wird, treten Messfehler auf, die im Fluge ermittelt und korrigiert werden müssen. Die Differenz zwischen dem gemessenen statischen Druck und dem wirklichen statischen Druck, welcher abhängig ist vom Anstellwinkel, Fluggeschwindigkeit und Konfiguration, wird als Position Error bezeichnet.
Die ungestörte Umgebungstemperatur Static Air Temperature (SAT) kann nur bei sehr kleinen Geschwindigkeiten gemessen werden. Bei hohen Geschwindigkeiten wird vom Temperatursensor eine durch den Staudruck erhöhte Temperatur, die sog. Total Air Temperature (TAT) gemessen.
Wenn die Fluggeschwindigkeit (als Mach-Zahl) bekannt ist, kann über die Gasgleichung für ideale kompressible Gase für adiabatische Kompression die Temperaturerhöhung aufgrund des Staudruckes berechnet werden und somit aus der gemessenen TAT die OAT abgeleitet werden. Da in der Praxis keine 100% Stauung der Luft erreicht wird, muss der TAT-Messwert um den sog. Recovery Factor korrigiert werden.
Solange der Temperatursensor ausserhalb des Boundary Layer platziert wird, ist seine Position nicht kritisch. Eine bevorzugte Position ist die Nase des Flugzeugs, in einem Bereich wo die Luftströmung noch an der Aussenwand anliegt.
Die meisten Temperatursensoren haben ein elektrisch beheizbares Gehäuse um Eisansatz zu vermeiden. Der Messwert muss natürlich dann um den Heizwert korrigiert werden.