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Berechnung der Dichtehöhe

Bei der Abschätzung erzielbarer Flugleistungen spielt die Dichtehöhe eine entscheidende Rolle, insbesondere bei erhöhten Außentemperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit sowie der Nutzung hochgelegener Flughäfen. Dieser Artikel erklärt unter Verwendung aktueller Wetterdaten, wie die Dichtehöhe während der Flugvorbereitung eigenständig ermittelt werden kann.

Piper PA28-161 im Queranflug auf den Flughafen Samedan LSZS
Queranflug auf Samedan/LSZS, Europas höchstgelegenen Flughafen (1.707m über dem Meeresspiegel)

Was versteht man unter Dichtehöhe?

Steigende Temperaturen, steigende Luftfeuchtigkeit und zunehmende Höhe verringern die Luftdichte und beeinflussen damit die Leistungsfähigkeit von Tragflächen, Triebwerken und Propellern.
Zur Einschätzung momentan erzielbarer Flugleistungen dient die sog. Dichtehöhe (engl. „Density Altitude“). Die Dichtehöhe ist eine fiktive Höhe, die man erhält, wenn man die Druckhöhe um die Temperaturabweichung von der Standardatmosphäre korrigiert. Ein Luftfahrzeug erbringt unter den aktuellen meteorologischen Bedingungen diejenige Leistung, die es unter Standardbedingungen auf Höhe der Dichtehöhe erzielen würde. Vereinfacht ausgedrückt: Dichtehöhe ist die Höhe, in der sich das Luftfahrzeug (aufgrund der aktuellen Wetterlage) anscheinend befindet und sich dementsprechend verhält.

Schrittanleitung

Als Beispiel für die folgende Berechnung soll uns Europas höchstgelegener Flughafen Samedan/LSZS (2,9 NM nordöstlich von St. Moritz) dienen - auch weil die Auswirkungen der Dichtehöhe hier besonders deutlich werden.

Das Beispiel bedient sich an realen Live-Wetterdaten, alle berechneten Werte sind aktuell.
Datenstand: 18.11.2018, 12:50 UTC

1.) Elevation

Die Höhe der Landebahn über dem Meeresspiegel (engl. „Elevation“) kann dem jew. Anflugblatt, bzw. der ICAO-Karte entnommen werden. Für LSZS lässt sich der Wert 5.600 ft AMSL („Above Mean Sea Level“) ablesen.

2.) Lufttemperatur und QNH-Einstellung

Lufttemperatur und QNH lassen sich dem standardisierten METAR-Bericht entnehmen. Aktuelles Beispiel für LSZS:

LSZS 181250Z 22007KT CAVOK 01/M08 Q1014 RMK L

Dem Bericht entnehmen wir die farbig markierten Werte 1°C für die Lufttemperatur und 1.014 hPa für die QNH-Einstellung. Ist für den gewünschten Flugplatz keine METAR-Publikation verfügbar, so können die METAR-Informationen des nächstgelegenen Verkehrsflughafens herangezogen oder unverbindliche Informationen bei der Flugleitung vor Ort erfragt werden.

3.) Druckdifferenz zur Standardatmosphäre

Der Druck der Standardatmosphäre wurde auf ~1.013 hPa festgelegt. Der heutige Luftdruck in Samedan unterscheidet sich von diesem Standardwert um -1 hPa (Standarddruck 1.013 hPa - QNH 1.014 hPa).

4.) Druckhöhe

Pro 1 hPa Druckdifferenz wird mit einem Zuschlag/Abschlag von ~30ft gerechnet. Es ergibt sich ein Höhenunterschied von -30 ft (-1 x 30 ft). Die derzeitige Druckhöhe für LSZS beträgt somit 5.570 ft.

5.) Standard-Temperatur für die Druckhöhe

Die Temperatur der Standardatmosphäre wurde im mittleren Meeresniveau auf 15°C festgelegt. Pro 1.000 ft Höhenunterschied werden 2°C von 15°C abgezogen. Somit ergibt sich für die Druckhöhe 5.570 ft eine ISA-Standardtemperatur von 3.86°C (15°C - 5.570 ft x 2°C / 1.000 ft).

6.) Temperaturdifferenz zur Standard-Temperatur

Zwischen ISA-Standardtemperatur und Lufttemperatur in Samedan besteht eine Differenz von -2.86°C (1°C - 3.86°C).

7.) Dichtehöhe

Als Faustregel kann mit einem Korrekturwert von 120 ft pro 1°C Abweichung von der Standardtemperatur gerechnet werden. Für die in Schritt 6.) berechnete Temperaturdifferenz ergibt sich so ein Höhenunterschied von -343 ft (-2.86 x 120 ft). Die Dichtehöhe in Samedan beträgt heute somit 5.227 ft (Druckhöhe 5.570 ft + Temperatur-Korrekturwert -343 ft).

Fazit

Im Vergleich zu Standardbedingungen fühlt sich ein Start in Samedan gerade um ~373 ft tiefer an. Dieser Umstand muss bei der Flugvorbereitung - insbesondere der Leistungsbetrachtung (benötigte Start- und Landestrecke, Steigleistung, etc.) - berücksichtigt werden.
Auch die True Airspeed (TAS) verändert sich mit der Dichtehöhe. Nach Daumenregel verändert sich die TAS um etwa 2% pro 1.000 ft. Im obigen Beispiel nimmt die TAS auf Dichtehöhe folglich um etwa 0,75% ab.

Anmerkungen

Dieses Beispiel wurde für die private Überschlagsrechnung vereinfacht. Das Ergebnis gilt nur für trockene Luft, die Luftfeuchtigkeit wird (analog zur ISA-Standardatmosphäre) nicht berücksichtigt; mit steigender Luftfeuchtigkeit wird auch der Wert für die Dichtehöhe steigen. Der beschriebene Rechenweg geht von einer gleichmäßigen Abnahme von Temperatur und Luftdruck mit zunehmender Höhe aus. Tatsächlich fällt der Luftdruck exponentiell (stärker als linear) ab; hierdurch führt die Überschlagsrechnung im Vergleich zur exakten Berechnung stets zu einem höheren Wert für die Dichtehöhe und liegt damit auf der „sicheren Seite“. Wie für alle angebotenen Inhalte gilt auch für diesen Artikel der Haftungsausschluss.

Videos zum Thema:

Density Altitude

Quelle: AOPA Air Safety Institute

Ermittlung der Dichtehöhe mit dem E6B

Quelle: my sky Flight Instruction