| Reiseflughöhe | Die meisten Verkehrsflugzeuge fliegen in einer Höhe zwischen 35.000 und 42.000 Fuß – wo der Luftdruck draußen etwa ein Viertel des Meeresspiegels beträgt. |
| Kabinenhöhe | Wird üblicherweise auf einer Höhe von 6.000–8.000 Fuß (entsprechend dem Meeresspiegel) gehalten – NICHT auf Meereshöhe. |
| Warum nicht auf Meereshöhe? | Die Aufrechterhaltung des Luftdrucks auf Meereshöhe in Reiseflughöhe würde einen wesentlich stärkeren (schwereren, teureren) Rumpf erfordern. |
| Druckdifferenz | Bei einem typischen Verkehrsflugzeug herrschen etwa 8,6 psi – der Rumpf ist im Wesentlichen ein Druckbehälter, der mehrere Tonnen Druck pro Quadratmeter aushält. |
| Boeing 787 Ausnahme | Der Rumpf des 787 Dreamliner aus Verbundwerkstoffen ermöglicht eine niedrigere Kabinenhöhe von 6.000 Fuß – Passagiere berichten von deutlich weniger Ermüdung. |
| Erstes Druckluftflugzeug | Boeing 307 Stratoliner (1938) – konnte in 20.000 Fuß Höhe fliegen und dabei die Kabine auf einer angenehmen Höhe halten. |
Sie sitzen in einer Aluminiumröhre in 11.580 Metern Höhe. Draußen herrschen minus 56 Grad Celsius. Der Luftdruck ist so niedrig, dass ein ungeschützter Mensch in etwa 15 Sekunden das Bewusstsein verlieren würde. Und doch lesen Sie eine Zeitschrift, trinken Kaffee und atmen ganz normal – denn das Drucksystem des Flugzeugs hält die Kabine auf einem Luftdruck, der etwa 1.830 bis 2.430 Metern über dem Meeresspiegel entspricht.
Nicht Meereshöhe. Sechstausend Fuß. Das entspricht in etwa der Höhe von Denver, Colorado – hoch genug, dass Ihr Körper es spürt, selbst wenn Ihr Bewusstsein es nicht wahrnimmt. Es ist der Grund, warum Sie sich nach einem Langstreckenflug müde fühlen, warum Ihre Ohren beim Sinkflug knacken und warum ein Glas Wein im Reiseflug stärker wirkt als am Boden.
Aber warum 6.000 Fuß? Warum nicht einfach den Kabinendruck auf Meereshöhe erhöhen und die Unannehmlichkeiten vollständig beseitigen?
Der technische Kompromiss
Die Antwort liegt in der Struktur. Ein druckbeaufschlagter Flugzeugrumpf ist, technisch gesehen, ein Druckbehälter – ein abgedichteter Behälter, der Luft unter höherem Druck als der Umgebung enthält. Je größer der Druckunterschied zwischen Innen und Außen ist, desto größer ist die strukturelle Belastung der Rumpfhaut, der Spanten und der Nieten.
In 11.580 Metern Höhe beträgt der Luftdruck draußen etwa 2,2 bar (3,1 psi). Auf Meereshöhe sind es 1 bar (14,7 psi). Würde die Kabine auf Meereshöhe druckreguliert, müsste der Rumpf einem Druckunterschied von etwa 8 bar (11,6 psi) standhalten – das bedeutet, dass auf jeden Quadratzentimeter der Rumpfhaut eine Kraft von 5,3 kg (11,6 Pfund) nach außen wirkt. Auf die gesamte Oberfläche eines Flugzeugrumpfes summiert sich das auf Hunderte von Tonnen.
Durch die Akzeptanz einer Kabinenhöhe von 6.000–8.000 Fuß (bei einem Druck von ca. 11,5–10,9 psi) sinkt die Druckdifferenz auf etwa 8–9 psi. Diese Reduzierung – von 11,6 auf 8,6 psi – hat enorme Auswirkungen auf die erforderliche Dicke, das Gewicht und die Kosten des Flugzeugrumpfs. Ein leichterer Rumpf bedeutet geringeren Treibstoffverbrauch, höhere Nutzlast und niedrigere Betriebskosten. Alle Fluggesellschaften weltweit haben dieselbe Berechnung angestellt: 6.000 Fuß Kabinenhöhe sind der optimale Wert, bei dem Passagierkomfort und Wirtschaftlichkeit der Konstruktion Hand in Hand gehen.
Was passiert mit Ihrem Körper in 6.000 Fuß Höhe?
Der menschliche Körper ist bemerkenswert anpassungsfähig, und 1800 Meter Höhe liegen deutlich innerhalb des Bereichs, den gesunde Erwachsene ohne spürbare Beschwerden tolerieren können. Doch "tolerieren" bedeutet nicht "unbeeinträchtigt". In dieser Höhe ist der Sauerstoffpartialdruck der Atemluft um etwa 171 TPS niedriger als auf Meereshöhe. Ihre Sauerstoffsättigung im Blut sinkt leicht – typischerweise von etwa 981 TPS auf 93–951 TPS. Sie werden dies wahrscheinlich nicht bewusst wahrnehmen, aber Ihr Körper muss etwas mehr leisten, um Ihr Gewebe mit Sauerstoff zu versorgen.
Auf einem Langstreckenflug summiert sich diese geringfügige Mehranstrengung. Sie trägt zur allgemeinen Müdigkeit bei, die Passagiere nach stundenlangem Flug verspüren – eine Müdigkeit, die teils auf Jetlag, teils auf Dehydrierung durch die geringe Luftfeuchtigkeit in der Kabine und teils auf den leichten Sauerstoffmangel beim Atmen in der Höhe zurückzuführen ist. Die Luftfeuchtigkeit in der Kabine liegt übrigens typischerweise bei etwa 10–201 µg/m² – trockener als in den meisten Wüsten. Das Drucksystem führt Zapfluft von den Triebwerken zu, die auf extrem hohe Temperaturen erhitzt wird und nahezu keine Feuchtigkeit enthält.
Das Druckgefühl in den Ohren entsteht, weil sich der Luftdruck im Mittelohr beim Steig- und Sinkflug an den sich ändernden Kabinendruck anpassen muss. Die Eustachischen Röhren, die das Mittelohr mit dem Rachen verbinden, regeln dies normalerweise automatisch. Bei schnellen Druckänderungen – insbesondere beim Sinkflug – kann es jedoch zu Verzögerungen kommen, wodurch das unangenehme Druckgefühl entsteht, das durch Gähnen oder Schlucken gelindert wird.
Die 787 veränderte das Spiel
Bei der Entwicklung des 787 Dreamliner traf Boeing eine strukturelle Entscheidung, die das Flugerlebnis für Millionen von Passagieren deutlich verbesserte. Der Rumpf der 787 besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff anstelle der herkömmlichen Aluminiumlegierung. Verbundwerkstoffe sind zugfester, ermüdungsbeständiger und korrodieren nicht – das bedeutet, dass der Rumpf der 787 einen höheren Druckunterschied als eine herkömmliche Aluminiumzelle sicher verkraften kann.
Boeing nutzte diesen Vorteil, um die Kabinenhöhe der 787 auf 6.000 Fuß zu senken – am unteren Ende des üblichen Bereichs und deutlich niedriger als die 7.000–8.000 Fuß, die typisch für ältere Flugzeuge wie die Boeing 767 oder den Airbus A330 sind. Passagiere berichten übereinstimmend von weniger Müdigkeit nach Langstreckenflügen mit der 787, und mehrere Studien bestätigen, dass die niedrigere Kabinenhöhe in Kombination mit der höheren Luftfeuchtigkeit in der Kabine der 787 (ca. 251 % TP3T) messbare Verbesserungen des empfundenen Komforts und der Erholung nach dem Flug bewirkt.
Der Airbus A350, der ebenfalls mit einem hohen Anteil an Verbundwerkstoffen gefertigt wird, erreicht eine ähnliche Kabinenhöhe. Mit der zunehmenden Indienststellung von Flugzeugen mit Rumpf aus Verbundwerkstoffen geht die Ära der Kabinen mit einer Höhe von 8.000 Fuß allmählich zu Ende.
Das unsichtbare System
Die Druckkabine ist eine jener Technologien, die erst dann auffallen, wenn sie versagt. Ein plötzlicher Druckabfall in Reiseflughöhe zählt zu den gefährlichsten Notfällen in der Luftfahrt – Sauerstoffmasken fallen ab, die Piloten leiten einen Notabstieg auf atembare Höhe ein, und jede Sekunde zählt. Der Aloha-Airlines-Vorfall von 1988, bei dem in 7.300 Metern Höhe ein 5,5 Meter langes Stück des Rumpfdachs abriss, ist bis heute das dramatischste Beispiel dafür, was passiert, wenn der Druckbehälter beschädigt wird.
Im Normalbetrieb funktioniert das System so reibungslos, dass die Passagiere gar nichts davon bemerken. Die Luft, die Sie gerade atmen, wurde mit über 200 Grad Celsius aus den Triebwerken abgesaugt, durch Wärmetauscher gekühlt, mit HEPA-gefilterter Kabinenluft vermischt und mit einer angenehmen Temperatur und einem Druck, der dem einer Bergstadt in Colorado entspricht, zu Ihrem Sitzplatz geleitet. Jeder Atemzug in 11.580 Metern Höhe ist ein kleines Meisterwerk der Ingenieurskunst.
Wenn Ihnen beim Landeanflug das nächste Mal die Ohren knacken, denken Sie daran: Das ist das Geräusch eines Kompromisses zwischen Physik und Ökonomie, der modernes Fliegen erst möglich macht.
Quellen: Boeing Commercial Airplanes, FAA Advisory Circulars, Aerospace Medical Association, Smithsonian National Air and Space Museum
Verwandte Fragen
Warum werden Flugzeugkabinen auf einen Druck von 6.000 Fuß und nicht auf Meereshöhe eingestellt?
Die Kabinen werden auf einen Druck entsprechend einer Höhe von 6.000–8.000 Fuß (ca. 1.800–2.400 m) anstatt auf Meereshöhe druckreguliert, da die Aufrechterhaltung des vollen Meeresspiegeldrucks in Reiseflughöhe einen deutlich stabileren, schwereren und teureren Rumpf erfordern würde. Die Einstellung auf 6.000–8.000 Fuß (ca. 1.800–2.400 m) ist ein bewusster Kompromiss zwischen Passagierkomfort und dem Gewicht, das das Flugzeug praktisch tragen kann.
Wie hoch ist die Kabinenhöhe?
Die Kabinenhöhe ist der effektive Luftdruck innerhalb der Kabine, ausgedrückt als die Höhe, der dieser Druck entspricht. Die meisten Verkehrsflugzeuge halten eine Kabinenhöhe von 6.000–8.000 Fuß aufrecht, selbst wenn sie in einer Reiseflughöhe von 35.000–42.000 Fuß fliegen, wo der Außendruck nur etwa ein Viertel des Drucks auf Meereshöhe beträgt.
Wie groß ist der Druckunterschied in einem Verkehrsflugzeug?
Ein typisches Verkehrsflugzeug hält einen Druckunterschied von etwa 8,6 psi zwischen Kabine und Außenluft aufrecht. Der Rumpf ist im Wesentlichen ein Druckbehälter, der mehreren Tonnen Druck pro Quadratmeter standhält. Ausfälle dieses Behälters haben dramatische Folgen, wie beispielsweise bei der Rumpfbruch von Aloha Airlines Flug 243.
Warum fühlt sich die Boeing 787 komfortabler an?
Der Rumpf des Boeing 787 Dreamliner aus Verbundwerkstoffen ist so robust, dass eine niedrigere Kabinenhöhe von 6.000 Fuß anstelle der üblichen 8.000 Fuß möglich ist. Passagiere berichten von deutlich weniger Müdigkeit und weniger Kopfschmerzen auf Langstreckenflügen, da der höhere Kabinendruck dem Körper während der gesamten Reise mehr Sauerstoff zuführt.
Wann wurde das erste Druckkabinenflugzeug eingeführt?
Die Boeing 307 Stratoliner, die 1938 eingeführt wurde, war das erste druckbelüftete Verkehrsflugzeug. Sie konnte in 20.000 Fuß Höhe fliegen und dabei die Kabine auf einem angenehmen Niveau halten, wodurch sie über einem Großteil der Wetterlage fliegen konnte. Die Druckbelüftung ist seitdem für die Sicherheit unerlässlich – Ausfälle wie British Airways Flug 5390 zeigen, was auf dem Spiel steht.
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