Druck in Flugzeugkabine wie kommt der zustande?
Hallo, es gibt 100000 Seiten über Druckkabinen. Aber keine kann mir erklären, wie der Druck da drinne überhaupt zustande kommt. Ich meine, es herrscht dort annähernd ein Druck wie in 2 km Höhe. Aber weil das Flugzeug so hoch fliegt, muss ja der Druck irgendwie anders als durch die darüberliegenden Luftmassen zustande kommen. Ist es so, dass die Luft im Flugzeug einfach verdammt dicht ist, also etwa 4 oder 5 mal Höher als auf Meereshöhe??? Oder ist es so, dass die Außenhülle des Flugzeugs die Luft im Flugzeug zusammendrückt. Aber dann müsste diese ja extrem schwer sein???
7 Antworten
Hallo,
mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab. Beim Start eines Flugzeugs ist der Innendruck gleich dem Außendruck. Für das Flugzeug wäre es strukturell ideal, wenn dies auch während des Fluges so bleiben könnte, doch da gibt es ein kleines Problem:
Der Mensch kann ohne größere Schwierigkeiten noch in einer Umgebung atmen, die einer Höhe von etwa 2.500 m entspricht. Darüber hinaus wird es für kranke oder ältere Menschen oder Säuglinge unangenehm oder auch gefährlich, zumal die Druck- und damit Höhenänderung ja innerhalb relativ kurzer Zeit erfolgt (15 bis 20 Minuten vom Start bis auf Reiseflughöhe).
Also muss man dafür sorgen, dass die Kabine höchstens auf ca. 2.500 m "gefahren" wird. Das macht der Flugzeughersteller beim Entwurf des Flugzeugs, in dem die Klima- bzw. Druckregelanlage entsprechend ausgelegt wird.
Gehen wir von einem Start bei Meereshöhe aus. Während des Steigflugs ist die Druckdifferenz zwischen innen und außen zunächst gleich Null. Ein Drucksensor steuert ein sog. "Outflow Valve", also ein Ventil, welches sich öffnet, bis der Kabinendruck einem Außendruck von 2.500 m entspricht. Dann schließt das Ventil und die Kabine hält den Druck.
Die Druckdifferenz nimmt dann immer weiter zu, bis sie auf Reiseflughöhe (8.000 bis 13.000 m) ihr Maximum erreicht hat. Der Kabinendruck drückt also die Zelle nach außen.
Das ist die einfache Version. Selbstverständlich ist das System auch noch manuell regelbar. Jeder Hersteller hat eine etwas andere Philosophie, aber das Prinzip ist immer gleich: Druckausgleich bis auf eine bestimmte Flughöhe (genauer: Druckhöhe), dann den Kabinendruck unabhängig von der Flughöhe halten.
In Wirklichkeit ist die ganze Regelung natürlich sehr viel komplizierter. Es gibt Sensoren, mehrere Ventile, einen („oder mehrere) „Cabin Pressure Controller", die Klimaanlage, welche geschwindigkeitsabhängig temperierte Luft unter Druck in die Kabine liefert und die Regelung des Kabinendrucks erfolgt natürlich konstant während des ganzen Fluges.
So gibt Airbus z. B. vier Funktionen der Druckregelanlage an (hier A320):
1) Am Boden sind die outflow valves voll geöffnet => Innen- gleich Außendruck
2) Druckbeaufschlagung der Kabine beim Start, um Druckstöße in der Kabine während der Rotation beim Abheben zu vermeiden
3) Während des Fluges Druckaufbau und dauerhafte Regelung von Druck und Druckänderungen, um den Flug für die Paxe so angenehm wie möglich zu machen
4) Langsamer Druckabbau nach der Landung
Die CPSs erhalten Daten
a) vom ADIRS (Air Data Inertial Reference System)
b) vom FMGC (Flight Management and Guidance Computer)
c) von der EIU (Engine Interface Unit) und
d) von der LGCIU (Landing Gear Control Interface Unit)
und generieren daraus Signale für das ECAM.
"es gibt 100000 Seiten über Druckkabinen. Aber keine kann mir erklären, wie der Druck da drinne überhaupt zustande kommt"
Wie lange (also wie viele Monate) hast du gebraucht, um diese Lektüre zu bewältigen ?
Der Druck in einer Flugzeugkabine wird künstlich durch Kompression erzeugt. Anderfalls könnten Passagiere in den grossen Flughöhen gar nicht überleben. Technisch wird das so realisiert, dass von den Turbinen, die für den Antrieb sorgen so genannten Zapfluft abgezweigt wird und genau dosiert in die Kabine geleitet wird. In einer Turbine gibt es mehrere Verdichterstufen, die die einströmende Luft komprimieren bevor sie in den Brennerraum kommt. Ein kleiner Teil dieser vorverdichteten Luft wird für die Kabinenklimatisierung verwendet. - Üblicherweise realisiert man aber in grossen Flughöhen nicht den Normaldruck, den man am Boden erlebt, sondern reduziert das ein wenig um die Druckbelastung auf Türdichtungen und die gesamte Aussenhaut zu reduzieren. - Es gibt aber auch Fluggesellschaften die mit einem prall aufgepusteten Flieger durch die Atmosphäre schippern, was die Fluggäste als angenehm empfinden, aber was auch ein wenig gefährlich ist.
Mit Logik hast Du es wohl nicht so? Weshalb soll der Druck in der Kabine höher als am Boden sein? Das würde doch keinen Sinn ergeben. Erstens wäre das für die Besatzung und die Passagiere unangenehm und zum anderen würde dadurch die Struktur des Flugzeugs unnötigen Belastungen ausgesetzt. Aus diesem Grund wird der Druck während des Steigflugs reduziert, bis er in Reiseflughöhe von rund 10.000 Metern einen Druck wie in 2.000 Metern entspricht.
Wie kommt wohl der Druck im Fahrradschlauch, im Luftballon oder in der Luftmatratze zustande? Noch nichts gehört von Luftpumpen und Luftturbinen?
Wenn die Flugpassagiere einen gewohnten komfortablen Luftdruck haben sollen, dann pumpt man eben die erforderliche Luft in die Kabine.
Welche Kraft Du als "ungeheuerlich" einstufst, sei dahin gestellt. Außerdem geht es hier nicht um Kraft, sondern um Druck, d.h. Kraft pro Fläche. Und dieser für die Passagiere erforderliche, in technischen Maßstäben ganz kleine Druck von nur etwa 1 bar wird gewöhnlich auch nicht mit eigenen Kompressoren erzeugt, sondern aus den Verdichtern (Kompressoren) der Triebwerke abgeleitet. Dort herrscht ein weitaus größerer Druck! Und Kompressoren sind so eine Art Luftpumpe.
Zum Vergleich: In der Flugzeugkabine herrscht ein Druck von etwa 1 bar. In Fahrradreifen haben wir einen Druck von 4 bis 10 bar. Ist deshalb die Kraft an der Fahrradluftpumpe "ungeheuerlich"?
... es reicht ja nicht einfach eine erhoehung der dichte aus
Ja, warum denn nicht, was denn sonst? Wenn Du die Flugzeugkabine in 10 km Höhe von vielleicht 0,7 bar auf 1 bar mit der Fahrradpumpe aufpumpen müsstest, würdest Du zwar sehr viel Zeit brauchen, aber nur sehr wenig Kraft im Vergleich zum Fahrrad aufpumpen!
aber die Luft muss dann ja mit einer ungehazeren kraft hereingepumpt werden???. es reicht ja nicht einfach eine erhoehung der dichte aua