Wie hängen IAS, CAS, TAS und Mach zusammen?

So funktioniert es

Der Fahrtmesser misst, wie stark die Luft in das Pitotrohr drückt. Dieser Druck hängt von Luftdichte und Geschwindigkeit ab. Auf Luft in Meereshöhe kalibriert, zeigt er die angezeigte Fluggeschwindigkeit (IAS). Nach Korrektur der flugzeugspezifischen Instrumenten- und Einbaufehler ergibt sich die kalibrierte Fluggeschwindigkeit (CAS). In größerer Höhe ist die Luft dünner. Das Flugzeug bewegt sich daher schneller durch die Luft, als der Fahrtmesser anzeigt. Diese tatsächliche Geschwindigkeit heißt wahre Fluggeschwindigkeit (TAS). Die Machzahl M = TAS / a vergleicht sie mit der Schallgeschwindigkeit a = √(γ · R · T). Diese hängt nur von der Temperatur T ab; γ = 1,4 und R ist die Gaskonstante der Luft.

Der Rechner folgt dem Standardverfahren: Er bestimmt den Luftdruck in der Druckhöhe nach der ICAO-Standardatmosphäre (Dokument 7488), berechnet aus der CAS mit der Formel für kompressible Strömung den Pitotdruck, ermittelt die Machzahl in dieser Höhe und multipliziert sie mit der Schallgeschwindigkeit bei der Außentemperatur. Die äquivalente Fluggeschwindigkeit (EAS) ist die TAS mal der Quadratwurzel des Dichteverhältnisses. Oberhalb von etwa Mach 0,3 liegt sie wegen der Luftverdichtung im Rohr merklich unter der CAS.

Beispiel: Angezeigte 120 kt auf 8.000 ft an einem Standardtag (−0,8 °C) entsprechen Mach 0,210 und etwa 135 kt wahrer Fluggeschwindigkeit. Die Faustregel aus dem FAA Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge, TAS ≈ IAS + 2 % je 1.000 ft, ergibt 139 kt. Sie ist im Cockpit praktisch, überschätzt den Wert aber mit steigender Höhe und Geschwindigkeit zunehmend.

IAS wird hier mit CAS gleichgesetzt, da der Einbaufehler für jedes Flugzeug anders ist und im Flughandbuch steht. Das Ergebnis gilt nur unter Mach 1. Es dient dem Lernen und Simulatoren, nicht der Flugplanung.