Sicherheit durch Mathematik

𝗪𝗮𝗿𝘂𝗺 𝗱𝗮𝗿𝗳 𝗲𝗶𝗻 𝗔𝗶𝗿𝗯𝘂𝘀 𝘀𝗼𝗳𝗼𝗿𝘁 𝗻𝗮𝗰𝗵 𝗲𝗶𝗻𝗲𝗿 𝗖𝗲𝘀𝘀𝗻𝗮 𝗹𝗮𝗻𝗱𝗲𝗻 – 𝗮𝗯𝗲𝗿 𝗻𝗶𝗰𝗵𝘁 𝘂𝗺𝗴𝗲𝗸𝗲𝗵𝗿𝘁?

Zwischen der Landung einer kleinen Cessna und einem davor gelandeten Airbus müssen mindestens drei Minuten liegen. Umgekehrt darf ein Airbus direkt nach einer Cessna landen.

Aber warum eigentlich?

Die Antwort steckt in den Turbulenzen, die durch 𝗪𝗶𝗿𝗯𝗲𝗹𝘀𝗰𝗵𝗹𝗲𝗽𝗽𝗲𝗻 verursacht werden.

Wenn ein Flügel Auftrieb erzeugt, ist der Druck an der Unterseite höher als an der Oberseite. Die Luft strömt über die Flügelspitzen nach oben – spiralförmige Wirbel entstehen, die für kleinere Maschinen gefährlich sein können.

Die Wirbelgleichung sagt: Viskosität dämpft diese Strukturen – aber die Abklingzeit wächst mit dem Quadrat der Wirbelgröße. Würde nur dieser Effekt wirken, blieben die Wirbelschleppen von Großflugzeugen stundenlang bestehen – eine Landebahn wäre praktisch blockiert.

Was wirklich passiert, sieht man eindrucksvoll im Video der Hawker Sea Fury. Sie verwendet einen besonderen Rauch, der sehr lange sichtbar bleibt.

Die parallel verlaufenden Wirbelschleppen drehen sich gegenläufig, werden instabil und beginnen, sich wellenförmig zu bewegen – ein Effekt, den man Crow-Instabilität nennt. Treffen sie aufeinander, löschen sich die Rotationen an den Kontaktstellen aus, und die Wirbelschleppen zerfallen zu geschlossenen Wirbelringen.

Diese Ringe sind noch groß, aber weitere Instabilitäten zerlegen sie in kleinere Strukturen. Erst wenn sie klein genug sind, sorgt die Viskosität der Luft dafür, dass sie innerhalb weniger Minuten verschwinden – und der Luftraum wieder sicher wird.

Ich muss zugeben: Als ich 2011 die Sea Fury, geflogen von Christophe Jacquard, auf der Hahnweide gesehen habe, war ich fasziniert – aber mir war damals nicht klar, welche Mathematik hinter diesem Schauspiel steckt.

Und wie geht’s dir? Hättest du gedacht, dass Mathematik so direkt über die Sicherheit in der Luft entscheidet?

In diesem Sinne: Clear to land. Caution wake turbulences.