Was ist die kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS)?

Kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS) – Luftfahrt-Glossar

Kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS): Definition und Grundkonzepte

Die kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS) ist die angezeigte Fluggeschwindigkeit (IAS) eines Flugzeugs, korrigiert um Fehler, die durch Ungenauigkeiten im Druckmesssystem und im Fluggeschwindigkeitsmesser selbst entstehen. Diese Fehler werden als Instrumentenfehler (mechanische Unvollkommenheiten im Fluggeschwindigkeitsmesser) und Positions- oder Installationsfehler (bedingt durch die Anbringungsstelle von Pitot-Rohr und Staudruckdose) kategorisiert. Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation (ICAO) definiert CAS als die Geschwindigkeit, die nach Korrektur dieser Fehler angezeigt wird, was sie zu einer wichtigen Referenz für Betrieb und Zulassung von Flugzeugen macht.

Das Pitot-Statik-System – bestehend aus einem dem Luftstrom zugewandten Pitot-Rohr und statischen Druckdosen – misst die Fluggeschwindigkeit durch Vergleich von Gesamtdruck und Staudruck. Störungen der Luftströmung in der Nähe der Sensoren sowie mechanische Unvollkommenheiten im Anzeigegerät verursachen jedoch Fehler. CAS korrigiert diese, sodass der Wert die Geschwindigkeit des Flugzeugs relativ zur umgebenden Luft genauer wiedergibt.

CAS ist grundlegend für rechtliche und sicherheitskritische Parameter: Überziehgeschwindigkeiten, V-Geschwindigkeiten (wie V1, VR, VREF) und alle wichtigen Leistungstabellen werden in CAS angegeben. Im Reiseflug bei sauberer Konfiguration unterscheiden sich CAS und IAS meist nur geringfügig, aber beim Start, bei der Landung oder in Konfigurationen mit hohem Luftwiderstand kann die Differenz mehr als 10 Knoten betragen – daher ist CAS für Sicherheit und Vorschriften unerlässlich.

Das Pitot-Statik-System und sein Einfluss auf die CAS

Das Pitot-Statik-System ist zentral für die Messung der Fluggeschwindigkeit. Das Pitot-Rohr erfasst den Gesamtdruck (statisch plus dynamisch), während die Staudruckdosen den Umgebungsdruck messen. Der Fluggeschwindigkeitsmesser zeigt die IAS auf Basis der Druckdifferenz an.

Allerdings können Flugzeugstruktur, Konfigurationsänderungen (wie Klappen und Fahrwerk) und Fluglagen die Luftströmung um diese Sensoren stören und so zu Positionsfehlern führen. Instrumentenfehler ergeben sich aus mechanischen Unvollkommenheiten im Fluggeschwindigkeitsmesser. Beide Fehler können dazu führen, dass sich die IAS von der tatsächlichen Fluggeschwindigkeit unterscheidet.

CAS erhält man durch Nachschlagen in Kalibrierungstabellen oder -diagrammen (aus dem POH/AFM), die die IAS um diese Fehler korrigieren. Diese Ressourcen werden durch aufwendige Flugtests ermittelt, sodass Piloten für jede Konfiguration und jede Flugphase genaue Geschwindigkeitsdaten haben.

Warum kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS) für die Luftfahrt unerlässlich ist

CAS ist für Piloten und Ingenieure unverzichtbar:

• Sicherheit: Leistungstabellen, Überziehgeschwindigkeiten und V-Geschwindigkeiten werden in CAS angegeben. So stellen Piloten korrekte Sicherheitsmargen sicher, besonders in kritischen Phasen wie Start und Landung.
• Genauigkeit: CAS korrigiert Positions- und Instrumentenfehler und bietet eine verlässliche Referenz, wenn die IAS am ungenauesten ist – bei niedrigen Geschwindigkeiten oder Konfigurationen mit hohem Luftwiderstand.
• Behördliche Vorschriften: Behörden wie ICAO, FAA und EASA verlangen, dass Leistungsdaten und Betriebsgrenzen als CAS angegeben werden, um Sicherheitsmargen und Verfahren weltweit zu standardisieren.

Die Verwendung von CAS anstelle von IAS stellt sicher, dass Anfluggeschwindigkeiten, Überziehmargen und Leistungsberechnungen stets auf den genauesten verfügbaren Daten beruhen.

Bestimmung der kalibrierten Fluggeschwindigkeit: Flugtests und Kalibrierungstabellen

CAS wird bei der Zulassung eines Flugzeugs bestimmt, indem die IAS des Flugzeugs mit einem Referenz-Luftdatensystem (oft ein “Boom”-Sensor im ungestörten Luftstrom) verglichen wird. Flugtests werden in verschiedenen Konfigurationen und Fluglagen durchgeführt, und die Ergebnisse werden als Kalibrierungstabellen oder -diagramme im POH/AFM festgehalten.

So verwenden Sie eine Kalibrierungstabelle:

1. Aktuelle Konfiguration bestimmen (Klappen, Fahrwerk etc.).
2. IAS ablesen.
3. In der Tabelle die entsprechende CAS ermitteln.

Beispieltabelle:

Moderne Avionik kann dies automatisieren, aber die manuelle Anwendung ist eine wichtige Fähigkeit.

Instrumenten- und Installationsfehler: Technische Detailanalyse

Instrumentenfehler:
Entstehen durch Unvollkommenheiten im Fluggeschwindigkeitsmesser (z. B. mechanische Reibung, Kalibrierungsabweichungen). In der Regel gering (1–2 Knoten), können aber bei älteren oder schlecht gewarteten Instrumenten größer sein.

Positions- (Installations-)Fehler:
Ergeben sich aus gestörter Luftströmung am Pitot-Rohr oder der Staudruckdose, insbesondere bei hohem Anstellwinkel, mit ausgefahrenen Klappen/Fahrwerk oder ungewöhnlichen Fluglagen. Die Fehler sind konfigurationsabhängig und können erheblich sein.

Praxisbeispiele: Unterschiede zwischen IAS und CAS

• Überziehgeschwindigkeit: Im POH einer Cessna 150 ist die Überziehgeschwindigkeit mit vollen Klappen mit 48 Knoten CAS angegeben, während die IAS beim Überziehen nur 39 Knoten betragen kann. Vertraut ein Pilot nur auf die IAS, könnte er zu langsam anfliegen und ein Überziehen riskieren.
• Reiseflug: Bei 100 Knoten IAS im Reiseflug beträgt die CAS meist 100–101 Knoten – ein vernachlässigbarer Unterschied.
• Konfigurationen mit hohem Widerstand: Mit ausgefahrenen Klappen/Fahrwerk kann die Differenz zwischen IAS und CAS 10 Knoten oder mehr betragen, je nach Flugzeug.

Beziehungen: CAS, IAS, TAS, EAS und GS

Flussdiagramm: IAS ➔ CAS (Fehler korrigieren) ➔ EAS (Kompressibilität) ➔ TAS (Dichte) ➔ GS (Wind)

CAS in Flugzeugleistung und -zulassung

CAS ist die Referenz für Überziehgeschwindigkeiten, Start-/Landestrecken und V-Geschwindigkeiten im POH/AFM. Zulassungstests werden durchgeführt und Leistungsgrenzen in CAS veröffentlicht, um Sicherheitsmargen über Flugzeugtypen und Bedingungen hinweg konstant zu halten.

Betriebsgeschwindigkeitsgrenzen (wie VFE, VLO, VA) werden in CAS angegeben, um die strukturelle Integrität zu schützen und einen sicheren Betrieb im gesamten Flugbereich zu gewährleisten.

Verwendung der CAS im täglichen Flugbetrieb

Piloten nutzen die Kalibrierungstabelle, um IAS in CAS umzuwandeln für:

• Leistungsberechnungen (Start-/Landestrecken)
• Festlegung von Anfluggeschwindigkeiten
• Einhaltung behördlicher Vorschriften

Beispiel:
Wenn die Anfluggeschwindigkeit 65 Knoten CAS (mit ausgefahrenen Klappen) beträgt und laut Tabelle 60 Knoten IAS entspricht, fliegt der Pilot den Anflug mit 60 Knoten IAS für die korrekte Sicherheitsmarge.

Schaubilder und Beispiel-Kalibrierungstabellen

Kalibrierungstabellen und grafische Hilfsmittel helfen Piloten, schnelle und genaue Korrekturen vorzunehmen. Verwenden Sie immer die Tabelle für Ihr spezifisches Flugzeug und die jeweilige Konfiguration.

Technische Details: ICAO- und Zulassungsstandards

ICAO und nationale Behörden verlangen CAS für Betriebs- und Zulassungsdaten (siehe ICAO Annex 6, Doc 4444). Leistungs-, Überzieh- und Grenzgeschwindigkeiten werden in CAS veröffentlicht, um branchenweit Konsistenz und Sicherheit zu gewährleisten. Hersteller führen Flugtests durch und publizieren die Daten als CAS – dies ist die Grundlage aller Betriebsgrenzen im POH/AFM.

Fehlersuche und Wartung: Wenn CAS auf Systemprobleme hinweist

Signifikante oder unerwartete Abweichungen zwischen IAS und CAS können auf Folgendes hinweisen:

• Verstopfte Pitot-Rohre/Staudruckdosen (Eis, Schmutz)
• Undichtigkeiten oder Knicke in Pitot-Statik-Leitungen
• Defekte oder nicht kalibrierte Fluggeschwindigkeitsmesser

Der Vergleich von IAS mit der erwarteten CAS hilft, Instrumentierungsprobleme zu diagnostizieren – entscheidend für einen sicheren und genauen Betrieb.

Zusammenfassung

Die kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS) ist ein Grundpfeiler des sicheren Flugbetriebs und bietet die zuverlässige, standardisierte Geschwindigkeitsreferenz, die für genaue Flugleistungen, Vorschriften und Sicherheit erforderlich ist. Das Verständnis von CAS, ihrer Bestimmung und betrieblichen Anwendung ist für jeden Piloten und Luftfahrtprofi eine unverzichtbare Kompetenz.

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