Wie funktioniert die Druckbeaufschlagung eines Flugzeugs?

Wir sind so sehr an die Vorstellung gewöhnt, in einem Flugzeug zu fliegen, dass wir nie über einen grundlegenden Aspekt nachdenken: Wie können wir selbst in der Stratosphäre, in 12 Tausend Metern Höhe, noch gleichmäßig atmen?

Alles dank des Druckausgleichssystems des Flugzeugs: ohne das wir in dieser Höhe nicht atmen könnten, bald das Bewusstsein verlieren und den Tod finden würden.

Um in großer Höhe zu überleben, ist es daher notwendig, Luft in das Flugzeug zu pumpen, damit der Innendruck hoch genug ist, so dass die Passagiere atmen können.

Warum sollte man sich die Mühe einer Druckbeaufschlagung machen? Warum entscheiden wir uns nicht für einen niedrigeren Flug?

Flugzeuge können auch unterhalb von 12 Tausend Metern fliegen, wo der atmosphärische Druck 0,68 atm oder höher ist, aber das hat  einige Nachteile:

• Es wäre schwierig, die höchsten Gebirgszüge zu überqueren;
• Schlechtes Wetter tritt oft in niedrigeren Höhenlagen auf;
• Die Triebwerke, die üblicherweise in Flugzeuge eingebaut werden, sind in niedrigeren Höhen viel weniger effizient, was zu viel niedrigeren Fluggeschwindigkeiten und einem viel höheren stündlichen Kraftstoffverbrauch führt.

Wie funktioniert ein Druckausgleichssystem?

Der Flugzeugkörper, der Rumpf, ist ein langes Rohr, das einen erheblichen Luftdruckunterschied zwischen innen und außen aushalten kann; stellen Sie es sich wie eine große Plastikflasche vor. Theoretisch könnten wir die Flasche so versiegeln, dass der Luftdruck im Inneren gleich bleibt, wenn das Flugzeug nach oben steigt.

Das können wir aber nicht, denn es ist schwierig, den riesigen Rumpf eines Flugzeugs perfekt abzudichten und selbst wenn wir es könnten, würden die Passagiere den verfügbaren Sauerstoff schnell aufbrauchen. Ganz zu schweigen von der Gesundheit der Luft in einem perfekt abgedichteten Flugzeug während eines langen Fluges! Außerdem würde beim Steigen einen Druckunterschied zwischen der Innen- und Außenseite des Rumpfes erzeugt, der mit Sicherheit Strukturschäden verursachen würde.

Ein Rumpf ist ein bisschen wie eine Limonadenflasche mit einem Loch im Boden: Die Druckausgleichssysteme pumpen ständig komprimierte Luft aus den Kompressoren in den Triebwerken. Um den Innendruck zu kontrollieren und die interne Luft entweichen zu lassen, befinden sich zwei oder mehr Auslassventile in der Nähe des Hecks des Flugzeugs.

Die Ventile werden automatisch vom Druckausgleichssystem des Flugzeugs gesteuert. Wenn mehr Druck in der Kabine benötigt wird, schließt sich das Ventil. Um den Kabinendruck zu reduzieren, öffnet sich das Ventil langsam, so dass mehr Luft entweichen kann. Auf diese Weise regelt das Druckausgleichssystem sowohl den Innendruck und damit die Kabinenhöhe, was einen komfortablen Aufenthalt für Piloten und Passagiere ermöglicht, als auch die Druckdifferenz, um Strukturschäden am Rumpf zu vermeiden.

Einer der Vorteile eines Druckausgleichssystems ist der konstante Fluss von sauberer, frischer Luft, die durch das Flugzeug strömt. Die Luft im Flugzeug wird alle zwei bis drei Minuten komplett ausgetauscht, wodurch sie sogar viel sauberer ist als die Luft in Ihrem Zuhause oder Büro.

Die Druckausgleichssysteme sind so ausgelegt, dass der Kabinendruck in Reiseflughöhe zwischen 0,81 und 0,75 atm gehalten wird. Auf einem typischen Flug, wenn das Flugzeug auf 10 Tausend Meter aufsteigt, entspricht das Innere der Kabine einer Höhe zwischen 1800-2400 Meter.

Vielleicht fragen Sie sich an dieser Stelle: „Warum wird die Kabine nicht auf 1 atm gehalten, um den Druck auf Meereshöhe zu simulieren?„. Das Flugzeug muss so konstruiert sein, dass es dem Differenzdruck, standhält, d. h. dem Unterschied zwischen dem Luftdruck innerhalb und außerhalb des Flugzeugs. Das Überschreiten der Differenzdruckgrenze ist das, was einen Ballon zum Platzen bringt, wenn er überbläht ist.

Je höher der Differenzdruck, desto stärker (und schwerer) muss das Flugzeug gebaut werden. Es ist möglich, ein Flugzeug zu bauen, das dem Druck auf Meereshöhe im Reiseflug standhält, aber es würde eine erhebliche Steigerung der Rumpfdicke und damit des Gewichts des Flugzeugs erfordern. Eine Kabine zwischen 0,81 und 0,75 atm ist ein guter Kompromiss.

Die Folgen des Fliegens in einer Druckluftkabine

Die Luft in der Flugzeugkabine hat eine sehr geringe Luftfeuchtigkeit. Während eines langen Fluges ist es wichtig, viel Wasser zu trinken, um ausreichend mit Flüssigkeit versorgt zu sein.

Auf der anderen Seite kann der Konsum von Alkohol aufgrund von Flüssigkeitsmangel deutlichere und störendere Auswirkungen haben. Wenn Sie sich dafür entscheiden, während eines Fluges Alkohol zu trinken, achten Sie darauf, dass Sie viel Wasser trinken und etwas essen, während Sie Ihren Cocktail genießen.

Auch das Essen kann anders schmecken oder sogar fade sein. Die niedrige Luftfeuchtigkeit in der Flugzeugkabine und der niedrige Luftdruck reduzieren den Geschmacks- und Geruchssinn um bis zu 30%. Die Küchen der Fluggesellschaften fügen den Mahlzeiten oft zusätzliche Gewürze und Aromen hinzu, um die “ gelähmten“ Geschmacksnerven auszugleichen!

Während des Abflugs herrscht im Ohr ein höherer Druck als in der Kabine, da es sich um einen „Rückstand“ der Luft am Boden handelt: Das Trommelfell, die dünne Membran, die die Schwingungen der Schallwellen an das Innenohr weiterleitet, ragt nach außen. Gähnen, Kauen, Schlucken, Sprechen helfen, den Druck innerhalb und außerhalb des Ohrs auf das gleiche Niveau zu bringen.

Bei der Landung steigt der Kabinendruck wieder an, während der Druck im Ohr noch auf dem Niveau des Fluges liegt. Das Trommelfell wird nach innen gedrückt, weshalb wir verstopfte Ohren und gedämpftes Hören wahrnehmen. Das Kauen auf einem Bonbon, Gähnen oder Trinken hilft, die Eustachischen Röhren – die Kanäle, die das Mittelohr mit der Rückseite der Nase verbinden – zu öffnen und den Druck wieder auszugleichen.

Kurz gesagt, ohne Druckausgleichssystem wäre es nicht möglich, so zu fliegen, wie wir es heute gewohnt sind!