Groundspeed im Radar: Warum die angezeigte Geschwindigkeit nicht die Fluggeschwindigkeit ist

Die Geschwindigkeit, die ein Flugradar anzeigt, ist die Groundspeed – das Tempo über dem Boden, im Kern aus Satellitennavigation abgeleitet. Im Cockpit steht daneben eine ganz andere Zahl: die Indicated Airspeed, gemessen als Staudruck der anströmenden Luft. Zwischen den beiden liegen die Luftdichte und der Wind, und im Reiseflug macht das leicht 300 bis 400 km/h Unterschied. Deshalb kann ein Flugzeug im Radar mit 1.000 km/h unterwegs sein und im Cockpit trotzdem gemütliche 280 Knoten anzeigen.

Drei Geschwindigkeiten, die alle stimmen

Wer nach oben schaut und im Radar nachsieht, bekommt genau eine Zahl. In der Luftfahrt gibt es dagegen mindestens drei, und sie beantworten unterschiedliche Fragen.

Indicated Airspeed (IAS) ist der Staudruck, den das Pitotrohr an der Flugzeugnase misst – also der Druck, den die anströmende Luft aufbaut. Genau das, und nicht die tatsächliche Geschwindigkeit, ist die Größe, an der die Aerodynamik hängt: Auftrieb, Strömungsabriss und die zulässigen Grenzen für Klappen und Fahrwerk. Streng genommen wird die IAS noch um Instrumenten- und Einbaufehler korrigiert, dann heißt sie Calibrated Airspeed. Für den Blick von unten ist dieser Unterschied vernachlässigbar.

True Airspeed (TAS) ist die IAS, korrigiert um die tatsächliche Luftdichte, also um Druck und Temperatur in der jeweiligen Höhe. Das ist die echte Geschwindigkeit des Flugzeugs relativ zur umgebenden Luft.

Groundspeed (GS) ist die TAS plus oder minus die Windkomponente entlang der Flugrichtung. Das ist die Zahl, die zählt, wenn man wissen will, wann das Flugzeug über dem eigenen Dach steht – und es ist die Zahl, die im Radar erscheint.

Die Besatzung fliegt im Steigflug und im Anflug nach IAS, weil der Flügel nichts anderes „spürt“. Erst in großer Höhe wird auf eine konstante Machzahl umgestellt, meist irgendwo zwischen Flugfläche 290 und 310. Welche Geschwindigkeiten dabei im Anflug über dem Rheinland herauskommen, steht in Wie schnell fliegt ein Flugzeug im Landeanflug.

Warum die Cockpit-Anzeige mit der Höhe zurückbleibt

In 10 Kilometern Höhe ist die Luft nur noch etwa ein Drittel so dicht wie am Boden. Das Pitotrohr bekommt bei gleicher echter Geschwindigkeit also deutlich weniger Druck zu sehen – und zeigt entsprechend weniger an.

Die Faustformel, mit der Piloten das im Kopf abschätzen, lautet: Die TAS liegt rund zwei Prozent pro 1.000 Fuß Höhe über der IAS. Auf Flugfläche 350 sind das etwa 70 Prozent Zuschlag. Aus 280 Knoten Anzeige werden so grob 480 Knoten echte Geschwindigkeit, also knapp 890 km/h. Die Faustformel ist dabei nur eine Näherung, weil sie die tatsächliche Außentemperatur nicht berücksichtigt – für die Größenordnung reicht sie.

Gerundete Werte für die Standardatmosphäre; die echte TAS hängt zusätzlich von der Außentemperatur ab und liegt bei hohen Machzahlen etwas unter der einfachen Faustformel.

Die dritte Zeile ist die interessanteste für NRW. Unterhalb von Flugfläche 100 gilt in Deutschland grundsätzlich eine Höchstgeschwindigkeit von 250 Knoten. Eine Ausnahme hat die Deutsche Flugsicherung im Juni 2024 für den Luftraum C bestätigt, in dem auch schneller geflogen werden darf, weil dort alle Flugzeuge dem Lotsen bekannt sind. Entscheidend ist aber: Diese 250 Knoten sind eine IAS-Grenze. Ein Flugzeug, das sie exakt einhält, kann im Radar mühelos mit 600 km/h über Neuss oder Leverkusen ziehen, ohne gegen irgendeine Regel zu verstoßen. Welche Luftraumklassen über dem Rheinland übereinanderliegen, erklärt Luftraum C, D und E über NRW.

Der Wind ist der größere Hebel

Die Dichtekorrektur ist berechenbar und für alle gleich. Der Wind ist es nicht – und er erklärt fast alles, was im Radar zunächst unerklärlich aussieht.

In Reiseflughöhe weht der Wind über Mitteleuropa überwiegend aus westlicher Richtung, und im Bereich des Jetstreams erreicht er regelmäßig 80 bis 150 Knoten, in kräftigen Wintersituationen auch deutlich mehr. Zwei baugleiche Flugzeuge, gleiche Höhe, gleiche Machzahl, gegenläufige Richtung: Das eine zeigt im Radar 1.050 km/h, das andere 750 km/h. Keines von beiden ist schneller als das andere. Sie fliegen identisch, nur eben in unterschiedliche Richtungen durch dieselbe Luftmasse. Dass Flugpläne diese Windfelder aktiv ausnutzen und Routen deshalb oft weit von der Luftlinie abweichen, steht in Warum Flugzeuge nicht die kürzeste Strecke fliegen.

Wie weit das gehen kann, zeigte ein Rekordflug am 9. Februar 2020. Eine Boeing 747 von British Airways flog von New York nach London in 4 Stunden und 56 Minuten und erreichte dabei eine Groundspeed von 825 Meilen pro Stunde, also 1.327 km/h – schneller als jedes andere Verkehrsflugzeug mit Strahlantrieb auf dieser Strecke zuvor. Möglich machte das Sturm Ciara, der den Jetstream auf Rückenwinde von bis zu 260 Meilen pro Stunde beschleunigte.

Warum 1.327 km/h trotzdem nicht Überschall sind

Hier hakt die Intuition, und zwar aus zwei Gründen gleichzeitig.

Erstens bezieht sich die Machzahl auf die TAS, nicht auf die Groundspeed. Die Schallmauer ist eine Eigenschaft der Strömung um den Flügel. Der Boden darunter spielt dabei keine Rolle: Eine Luftmasse, die selbst mit 200 Knoten nach Osten zieht, nimmt das Flugzeug einfach mit, ohne dass sich an der Anströmung etwas ändert.

Zweitens ist die Schallgeschwindigkeit keine feste Zahl. Sie hängt allein von der Temperatur ab. Am Boden sind es bei 15 Grad rund 1.225 km/h, auf Flugfläche 350 bei etwa minus 54 Grad nur noch rund 1.065 km/h. Die 747 flog also mit einer TAS in der Größenordnung von 900 km/h durch Luft, in der die Schallgeschwindigkeit bei 1.065 km/h lag – Mach 0,85, ein völlig normaler Reiseflugwert. Die 1.327 km/h waren die Summe aus Flugzeug und Luftmasse, und diese Summe kennt keine Schallmauer.

Was das Radar wirklich überträgt

Die Geschwindigkeit steht nicht einfach so im Datenstrom, sie wird vom Flugzeug gesendet. Über ADS-B gibt es dafür eine eigene Nachricht, die Airborne Velocity Message. Und die hat einen Haken, der selten erwähnt wird.

Im Normalfall überträgt diese Nachricht die Geschwindigkeit über Grund, aufgeteilt in eine Ost-West- und eine Nord-Süd-Komponente. Daraus wird die Groundspeed berechnet, die im Radar erscheint. Fällt die Satellitennavigation aber aus oder stehen zu wenige Satelliten zur Verfügung, kennt das Flugzeug seine Geschwindigkeit über Grund nicht mehr – und sendet stattdessen die Luftgeschwindigkeit. Das Datenfeld sieht gleich aus, die angezeigte Zahl bedeutet dann aber etwas anderes. Solche Fälle sind selten, aber sie sind der Grund, warum eine Geschwindigkeitsanzeige in einem Flugradar streng genommen immer eine Nachricht über eine Messung ist und nicht die Messung selbst. Wie viel Verzögerung und Unschärfe ohnehin im Spiel ist, steht in Wie genau ist Flightradar.

Für den Zweck, um den es hier geht, ist die Groundspeed übrigens genau die richtige Größe. Wer wissen will, wann ein Flugzeug über Düsseldorf steht, braucht das Tempo über dem Boden und nicht das durch die Luft. Deshalb rechnet aplanebox den Überflugzeitpunkt aus der Groundspeed und dem gesendeten Kurs – und zeigt die Geschwindigkeit in km/h an, umgerechnet aus den Knoten des ADS-B-Signals.

Die Gegenprobe: Wind aus dem Radar ablesen

Man kann die Rechnung umdrehen und aus der Anzeige den Höhenwind schätzen. Das funktioniert überraschend gut.

1. Flugzeug im Reiseflug auswählen, möglichst hoch und mit konstanter Höhe – beim Sinkflug und im Steigflug ändert sich zu viel gleichzeitig.
2. TAS abschätzen: Auf Flugfläche 350 bis 400 fliegen Verkehrsflugzeuge grob zwischen Mach 0,78 und 0,85, das sind rund 830 bis 910 km/h.
3. Differenz bilden: Angezeigte Groundspeed minus geschätzte TAS ergibt näherungsweise die Windkomponente in Flugrichtung. 1.010 km/h bei angenommenen 880 km/h heißt: etwa 130 km/h, also gut 70 Knoten Rückenwind.
4. Kontrolle am Gegenverkehr: Ein Flugzeug auf entgegengesetztem Kurs in ähnlicher Höhe müsste dann ungefähr genauso viel unter der TAS liegen. Passt das grob zusammen, war die Schätzung brauchbar.

Was dabei nicht funktioniert: der Vergleich zweier Flugzeuge in sehr unterschiedlichen Höhen. Und was auch nicht funktioniert: aus einer niedrigen Groundspeed auf ein langsames Flugzeug zu schließen. Ein A320 mit 700 km/h im Radar ist kein gebremster A320, sondern einer mit Gegenwind.

Häufige Fragen

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