Statischer und dynamischer Druck

In der Strömungsmechanik unterscheidet man zwei Druckarten, die beide am Flugzeug wirken und die Grundlage für Auftrieb, Widerstand und Geschwindigkeitsmessung bilden.

Statischer Druck (p)

Definition: Der Druck, den ein ruhendes Luftpaket ausübt. Wirkt isotrop (in alle Richtungen gleich).

Einheit: Pascal (Pa), Hektopascal (hPa), inHg.
ISA-MSL: p₀ = 1013,25 hPa = 101.325 Pa.
Messung: durch eine Statiköffnung senkrecht zur Strömung.
Höhenmesser misst diesen Druck und rechnet ihn in Höhe um.

Dynamischer Druck (q)

Definition: Der Druck-Zuwachs, den bewegte Luft beim Auftreffen auf eine Fläche erzeugt. Wirkt nur in Strömungsrichtung.

Formel:

q = ½ · ρ · v²

mit:

ρ = Luftdichte (kg/m³)
v = Strömungsgeschwindigkeit relativ zum Körper (m/s)
Beispiel ISA-MSL (ρ = 1,225 kg/m³) bei v = 100 kt ≈ 51,4 m/s: q = 0,5 × 1,225 × 51,4² ≈ 1.620 Pa ≈ 16,2 hPa.
Skaliert quadratisch mit Geschwindigkeit: Verdoppelung von v → Vervierfachung von q.

Gesamtdruck (Stauruck, pt)

Bernoulli: in inkompressibler, reibungsfreier Strömung gilt entlang einer Stromlinie:

pt = p + q = constant

Stauröhre (Pitot) misst den Gesamtdruck pt (Strömung wird zum Stillstand abgebremst).
Statikröhre misst den statischen Druck p.
Differenz pt − p = q → dieser dynamische Druck wird im Fahrtmesser (ASI) in IAS umgerechnet.

Einfluss der Dichte

Dichte ρ ändert sich mit:

Höhe: ρ sinkt mit zunehmender Höhe (ISA).
Temperatur: ρ sinkt mit steigender Temperatur (p/ρT = R).
Feuchte: ρ sinkt leicht mit Feuchte (Subject 050 Lesson "Dichte und Temperatur").

→ Bei gleichem IAS in größerer Höhe ist die wahre Geschwindigkeit (TAS) höher, weil ρ kleiner und q den gleichen Wert hat.

Praktische Bedeutung

Auftrieb: L = q × S × CL → Auftrieb wächst quadratisch mit v.
Widerstand: D = q × S × CD → analog.
Fahrtmesser: misst dynamischen Druck → liefert IAS (calibriert für ρ₀).
Maximale Strukturgeschwindigkeiten (Vno, Vne) sind auf q-Limit basiert → in IAS angegeben.