Warum Flugzeuge so hoch fliegen
Kurz nach dem Start beginnt das Flugzeug zu steigen. Häuser werden zu kleinen Punkten, Straßen verschwinden unter den Wolken und irgendwann zeigt der Bildschirm am Sitz eine Flughöhe von mehr als 10.000 Metern an.
Für Passagiere wirkt es manchmal erstaunlich, dass ein voll besetztes Verkehrsflugzeug freiwillig in eine Region steigt, in der die Luft extrem dünn ist, die Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt liegen und Menschen ohne Druckkabine kaum überleben könnten.
Trotzdem verbringen moderne Passagierflugzeuge den größten Teil ihrer Reise genau dort.
Doch warum fliegen Verkehrsflugzeuge so hoch – und weshalb steigen sie nicht einfach noch weiter nach oben? 👇
1. Wie hoch fliegen Verkehrsflugzeuge eigentlich?
Die meisten Verkehrsflugzeuge erreichen während eines normalen Reisefluges eine Höhe von ungefähr 9.000 bis 13.000 Metern.
In der Luftfahrt wird die Flughöhe häufig nicht in Metern, sondern in Fuß angegeben. Eine typische Reiseflughöhe liegt beispielsweise zwischen 30.000 und 40.000 Fuß.
Die genaue Höhe hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Flugzeugtyp - Jedes Modell besitzt eine festgelegte maximale Flughöhe.
- Gewicht - Ein schwer beladenes Flugzeug kann häufig nicht sofort seine optimale Höhe erreichen.
- Streckenlänge - Auf kurzen Flügen lohnt sich ein sehr langer Steigflug möglicherweise nicht.
- Wetter - Wind, Gewitter und Turbulenzen können die Wahl der Flughöhe beeinflussen.
- Luftverkehr - Andere Flugzeuge und Vorgaben der Flugsicherung bestimmen mit, welche Höhe verfügbar ist.
Die Reiseflughöhe ist deshalb kein fest vorgegebener Wert. Sie wird vor jedem Flug geplant und kann während der Reise mehrfach verändert werden.
2. In großer Höhe ist die Luft dünner
Je weiter man sich von der Erdoberfläche entfernt, desto geringer wird die Luftdichte. In großer Höhe befinden sich deutlich weniger Luftmoleküle in einem bestimmten Raum als auf Meereshöhe.
Für ein Flugzeug hat das sowohl Vorteile als auch Nachteile.
Der wichtigste Vorteil: Die dünnere Luft erzeugt weniger aerodynamischen Widerstand. Das Flugzeug muss auf seiner Reise also weniger Luft zur Seite drücken.
Weniger Widerstand bedeutet, dass die Triebwerke weniger Schub erzeugen müssen, um eine bestimmte Geschwindigkeit zu halten. Dadurch kann der Treibstoffverbrauch sinken.
Besonders auf langen Strecken macht dieser Unterschied einen erheblichen Teil der Effizienz aus.
Würde ein modernes Verkehrsflugzeug die gesamte Strecke in wenigen Tausend Metern Höhe zurücklegen, wäre die Luft dichter und der Widerstand deutlich größer. Die Triebwerke müssten stärker arbeiten und mehr Treibstoff verbrauchen.
3. Dünne Luft bedeutet gleichzeitig weniger Auftrieb
Die geringere Luftdichte hat allerdings nicht nur Vorteile.
Flugzeugflügel erzeugen Auftrieb, indem sie sich durch die Luft bewegen. Wird die Luft dünner, treffen weniger Luftmoleküle auf die Tragflächen.
Um trotzdem genügend Auftrieb zu erzeugen, muss das Flugzeug in großer Höhe mit einer entsprechend hohen Geschwindigkeit durch die Luft fliegen.
Das erklärt auch, warum ein Verkehrsflugzeug nicht beliebig langsam in großer Höhe fliegen kann.
Wird es zu langsam, reicht der erzeugte Auftrieb möglicherweise nicht mehr aus. Wird es dagegen zu schnell, nähert es sich den aerodynamischen und strukturellen Geschwindigkeitsgrenzen des Flugzeuges.
In großer Höhe liegt zwischen der minimal erforderlichen und der maximal erlaubten Geschwindigkeit häufig weniger Spielraum als in niedriger Höhe.
Piloten und Flugsteuerungssysteme müssen deshalb Geschwindigkeit, Gewicht und Höhe genau aufeinander abstimmen.
4. Warum spart die richtige Flughöhe Treibstoff?
Die wirtschaftlichste Flughöhe entsteht aus einem Gleichgewicht verschiedener Faktoren.
Einerseits soll die Luft möglichst dünn sein, damit der Widerstand gering bleibt. Andererseits müssen Tragflächen und Triebwerke noch ausreichend Leistung liefern können.
Auch das Gewicht des Flugzeuges spielt dabei eine wichtige Rolle.
Zu Beginn eines Langstreckenfluges befinden sich oft große Mengen Treibstoff an Bord. Dadurch ist das Flugzeug deutlich schwerer als am Ende der Reise.
Ein schweres Flugzeug benötigt mehr Auftrieb und kann seine wirtschaftlichste Flughöhe möglicherweise noch nicht erreichen.
Während des Fluges wird Treibstoff verbraucht. Das Flugzeug wird leichter und kann später effizient in einer größeren Höhe fliegen.
Deshalb steigen Langstreckenflugzeuge während der Reise manchmal schrittweise weiter nach oben.
Diese sogenannten Stufensteigflüge können beispielsweise so aussehen:
- Start des Reisefluges auf 32.000 Fuß
- späterer Steigflug auf 34.000 Fuß
- nach weiterem Treibstoffverbrauch Steigflug auf 36.000 oder 38.000 Fuß
Die genauen Höhen hängen vom Flugzeug, seinem aktuellen Gewicht, den Wetterbedingungen und der Freigabe durch die Flugsicherung ab.
5. Warum steigt das Flugzeug nicht sofort auf die maximale Höhe?
Nach dem Start möchte die Besatzung grundsätzlich eine wirtschaftliche Reiseflughöhe erreichen. Trotzdem wird nicht automatisch bis zur technisch maximal möglichen Höhe gestiegen.
Ein voll beladenes Flugzeug könnte für eine sehr große Höhe zunächst zu schwer sein.
Je höher es steigt, desto geringer wird außerdem die Leistung, die für einen weiteren Steigflug zur Verfügung steht. Das Flugzeug steigt zunehmend langsamer.
Ein unnötiger Steigflug kann mehr Treibstoff kosten, als anschließend durch die größere Höhe eingespart wird.
Außerdem muss immer ein Sicherheitsabstand zur maximal möglichen Flughöhe eingehalten werden. Diese Grenze verändert sich unter anderem mit dem Gewicht, der Temperatur und den aktuellen Flugbedingungen.
Die höchste erreichbare Position ist deshalb nicht automatisch die beste Position.
Entscheidend ist die Höhe, auf der das Flugzeug sicher, stabil und möglichst wirtschaftlich fliegen kann.
6. Liegt ein Flugzeug in großer Höhe über dem Wetter?
Ein großer Teil des Wetters entsteht in der Troposphäre, der untersten Schicht der Erdatmosphäre.
Viele Verkehrsflugzeuge fliegen während des Reisefluges im oberen Bereich dieser Schicht oder nahe am Übergang zur Stratosphäre.
Dort ist die Atmosphäre häufig stabiler als in Bodennähe. Das Flugzeug kann über vielen tieferen Wolken, Regenschauern und kleineren Wettergebieten fliegen.
Vollständig über dem Wetter befindet es sich allerdings nicht.
Große Gewitterwolken können Höhen erreichen, die über den normalen Reiseflughöhen von Verkehrsflugzeugen liegen. Solche Zellen werden deshalb nicht überflogen, sondern mit ausreichendem Abstand umflogen.
Auch sogenannte Klarluftturbulenzen können in großer Höhe auftreten. Sie sind nicht zwingend mit sichtbaren Wolken verbunden und entstehen häufig in Gebieten mit starken Unterschieden der Windgeschwindigkeit.
Große Höhe bedeutet daher nicht automatisch einen vollkommen ruhigen Flug.
In der Reiseflughöhe können weiterhin auftreten:
- Klarluftturbulenzen
- starke Höhenwinde
- Gewitterzellen
- Eiswolken
- Temperatur- und Luftdruckunterschiede
7. Welche Rolle spielt der Jetstream?
In den oberen Bereichen der Atmosphäre befinden sich schmale Zonen mit besonders starken Winden. Diese werden als Jetstreams bezeichnet.
Sie verlaufen häufig in Höhen, die auch von Verkehrsflugzeugen genutzt werden.
Fliegt ein Flugzeug mit einem starken Wind im Rücken, kann sich seine Geschwindigkeit über dem Boden deutlich erhöhen. Dadurch verkürzt sich möglicherweise die Flugzeit und es wird weniger Treibstoff benötigt.
Bei Gegenwind entsteht der umgekehrte Effekt. Das Flugzeug bewegt sich zwar mit seiner normalen Geschwindigkeit durch die Luft, kommt über dem Boden aber langsamer voran.
Besonders auf Strecken über den Nordatlantik beeinflussen starke Höhenwinde deshalb die tägliche Flugplanung.
Flugrouten können so gewählt werden, dass günstige Rückenwinde möglichst gut genutzt und starke Gegenwinde vermieden werden.
Der direkteste Weg zwischen zwei Flughäfen ist daher nicht immer der schnellste oder wirtschaftlichste Weg.
8. Warum benötigen Passagiere eine Druckkabine?
In 10.000 oder 12.000 Metern Höhe ist der natürliche Luftdruck so gering, dass der menschliche Körper nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden könnte.
Deshalb wird die Flugzeugkabine während des Fluges unter Druck gesetzt.
Der Druck in der Kabine entspricht dabei normalerweise nicht dem Luftdruck auf Meereshöhe. Stattdessen entsteht eine sogenannte Kabinenhöhe, die häufig ungefähr einer Höhe von 1.800 bis 2.400 Metern entspricht.
Für die Passagiere fühlt es sich also vereinfacht gesagt so an, als würden sie sich auf einem höheren Berg befinden, obwohl das Flugzeug tatsächlich deutlich weiter über der Erde fliegt.
Der Druckunterschied zwischen der Kabine und der Außenluft belastet den Flugzeugrumpf. Bei jedem Start und jeder Landung verändert sich diese Belastung erneut.
Flugzeugrümpfe, Türen und Fenster müssen deshalb so konstruiert sein, dass sie diesen wiederkehrenden Druckunterschieden zuverlässig standhalten.
Die Kabinenhöhe erklärt auch einige typische Wahrnehmungen während eines Fluges:
- Der Druck auf den Ohren verändert sich.
- Die Luft kann sich trockener anfühlen.
- Getränke und Speisen können etwas anders schmecken.
- Manche Menschen fühlen sich schneller müde.
9. Was passiert bei einem Druckverlust?
Fällt der Kabinendruck während eines Fluges stark ab, sinkt der verfügbare Sauerstoffanteil nicht, aber durch den geringeren Luftdruck gelangt deutlich weniger Sauerstoff in den Körper.
In diesem Fall fallen automatisch Sauerstoffmasken aus den Abdeckungen über den Sitzen.
Gleichzeitig beginnen die Piloten einen schnellen, aber kontrollierten Sinkflug auf eine Höhe, in der wieder ausreichend Luftdruck zum Atmen vorhanden ist.
Für die Besatzung besitzt die Wiederherstellung einer sicheren Flughöhe höchste Priorität.
Die bekannte Sicherheitsanweisung „Setzen Sie zuerst Ihre eigene Maske auf“ hat einen wichtigen Grund: In großer Höhe kann die Fähigkeit, klar zu denken und zu handeln, bei fehlender Sauerstoffversorgung schnell abnehmen.
Erst nachdem die eigene Maske richtig sitzt, sollte anderen Personen geholfen werden.
10. Warum fliegen Flugzeuge nicht noch höher?
Eine größere Flughöhe würde den Luftwiderstand zwar weiter reduzieren, gleichzeitig würden aber neue Probleme entstehen.
Die Luft wäre noch dünner, wodurch die Tragflächen weniger Auftrieb erzeugen. Auch die Triebwerke könnten weniger Luft aufnehmen und ihre verfügbare Schubleistung würde sich verändern.
Gleichzeitig müsste der Druckunterschied zwischen Kabine und Außenluft weiter steigen. Dadurch würden Rumpf und Drucksystem zusätzlich belastet.
Irgendwann wird der Bereich zwischen zu niedriger und zu hoher Geschwindigkeit so klein, dass ein sicherer und komfortabler Reiseflug nicht mehr sinnvoll möglich wäre.
Die maximale Flughöhe wird deshalb unter anderem begrenzt durch:
- die verfügbare Triebwerksleistung
- den benötigten Auftrieb
- die zulässige Geschwindigkeit
- die Belastung der Druckkabine
- das aktuelle Flugzeuggewicht
- die vorgeschriebenen Sicherheitsreserven
Spezielle Forschungsflugzeuge, Militärjets und einige Geschäftsreiseflugzeuge können größere Höhen erreichen. Für normale Passagierflugzeuge wäre das jedoch häufig weder notwendig noch wirtschaftlich.
💡 Fazit: Die Reiseflughöhe ist ein sorgfältiger Kompromiss
Verkehrsflugzeuge fliegen nicht deshalb in mehr als 10.000 Metern Höhe, weil dort grundsätzlich keine Gefahren mehr existieren.
Die typische Reiseflughöhe ist vielmehr ein sorgfältig gewählter Kompromiss zwischen Luftwiderstand, Auftrieb, Triebwerksleistung, Wetter, Gewicht und Kabinendruck.
In der dünneren Luft kann ein Flugzeug über lange Strecken effizienter reisen. Gleichzeitig muss es aber schnell genug fliegen, ausreichende Sicherheitsreserven besitzen und innerhalb seiner technischen Grenzen bleiben.
Auch während des Fluges verändert sich die ideale Höhe. Wenn Treibstoff verbraucht wird und das Flugzeug leichter wird, kann ein weiterer Steigflug sinnvoll werden.
👉 Die beste Flughöhe ist deshalb nicht unbedingt die größtmögliche Höhe, sondern die Position, an der das Flugzeug sicher und wirtschaftlich unterwegs ist.
Wenn du beim nächsten Flug auf dem Bildschirm eine Höhe von 11.000 Metern siehst, weißt du: Diese Zahl ist das Ergebnis aus Aerodynamik, Wetter, Technik und präziser Flugplanung.
