Unter einer Druckkabine wird in der Luft- und Raumfahrt eine druckfeste Bauform von Passagierkabine, Cockpit oder Frachtraum für höher fliegende Flugzeuge oder Raumschiffe verstanden, die Menschen und Tieren den Aufenthalt unter diesen beeinträchtigenden bis lebensfeindlichen Bedingungen ermöglicht. Das wird durch einen in der Druckkabine aufrechterhaltenen gegenüber der Umgebung erhöhten Luftdruck erreicht.
Die erste Druckkabine wurde von Auguste Piccard gebaut. An einen Gasballon gehängt erreichte er in ihr am 27. Mai 1931 eine Höhe von 15.781 m und konnte so den 30 Jahre alten Höhenrekord von Arthur Berson und Reinhard Süring überbieten, die in offenem Korb auf 10.800 m aufgestiegen waren. Bereits 1903 hatte Hermann von Schrötter auf der 232. Versammlung des Berliner Vereins zur Förderung der Luftschifffahrt den Einsatz eines hermetisch geschlossenen Korbs mit erhöhter Sauerstoffspannung für Ballonfahrten in Höhen über 10.000 m vorgeschlagen.
Die Junkers Ju 49, ein spezielles Höhenforschungsflugzeug, das 1931 zum Erstflug startete, verfügte über eine Druckkabine für zwei Personen. Auguste Piccard wurde in den 1930er Jahren von Alfred Renard bei der Entwicklung eines Passagierflugzeuges mit Druckkabine eingebunden. Das Ergebnis war die Renard R-35, die beim Jungfernflug 1938 abstürzte und nicht weiter entwickelt wurde.
Das erste in Serie gefertigte Passagierflugzeug mit Druckkabine war die nur 10-mal gebaute Boeing 307 Stratoliner, die ab Mitte 1940 von der Transcontinental and Western Air (TWA) im Langstreckendienst zwischen New York und Los Angeles eingesetzt wurde, bei der Gesellschaft Pan Am gefolgt ab Februar 1946 von der später in größeren Stückzahlen gefertigten und ebenfalls viermotorigen Lockheed-Constellation-Familie. Im Kurzstreckenverkehr setzte American Airlines ab Juli 1948 die zweimotorige Convair CV-240 ein. Bereits im Mai 1944 kam der mit einer zweigeteilten Druckkabine versehene Bomber Boeing B-29 im Pazifikkrieg bei den Verbänden der United States Army Air Forces (USAAF) zum Einsatz.
Die Martin 2-0-2 und die Saab Scandia waren nicht mit einer Druckkabine versehen, was gegenüber der konkurrierenden Convair CV-240 ein entscheidender Nachteil für den Verkauf war.
Im Zusammenhang mit der Unfallserie der de Havilland Comet, die in Reiseflughöhe (35.000 bis 40.000 ft) eine Kabinenhöhe von 8000 ft hatte, mussten die Ingenieure in den 1950er Jahren nach aufwendigen Untersuchungen feststellen, dass bei der Druckkabine eine bis dahin nicht bekannte Form der Materialermüdung auftreten kann.
Der Absturz einer Vickers 951 Vanguard auf British-European-Airways-Flug 706 im Oktober 1971 wurde von der durch Korrosion verursachten Zerstörung des hinteren Druckschotts verursacht. Nach Abriss beider Höhenleitwerksflächen war die Vanguard nicht mehr steuerbar.
Ein Boeing 747 Jumbo-Jet stürzte 1985 auf Japan-Air-Lines-Flug 123 ab, weil sieben Jahre vorher das hintere Druckschott nicht nach Herstellervorschrift instand gesetzt wurde. Das fehlerhaft reparierte Schott barst in 7300 Metern Höhe und der entweichende Kabinendruck sprengte das Seitenleitwerk ab.
Der Unfall einer Boeing 737 auf dem Aloha-Airlines-Flug 243 auf Hawaii zeigte, dass unter dem Einfluss salzhaltiger Luft eine hohe Anzahl von Dekompressionszyklen die Druckkabine zusätzlich beansprucht und dies bei den Wartungsintervallen der Luftfahrzeug-Instandhaltung mit zu berücksichtigen ist.
Die meisten Turboprop-Flugzeuge haben mittlerweile ebenfalls eine Druckkabine. Die kleinsten Flugzeuge mit Druckkabine sind die Cessna P210 Pressurised Centurion, die Piper PA-46 Malibu oder die zweimotorige Cessna P337 Pressurized Skymaster.
Die traditionelle Methode, den Druck in der Druckkabine mit Zapfluft (bleed air) zu erzeugen, wurde bei der Boeing 787 verlassen. Bei diesem Flugzeug wurde gänzlich auf Zapfluft verzichtet, um den Wirkungsgrad der Triebwerke (Leistung, Treibstoffverbrauch) nicht durch die Entnahme von Zapfluft zu beeinträchtigen. Der Kabinendruck wird stattdessen durch einen elektrisch betriebenen Kompressor erzeugt.
Um den Komfort für die Passagiere zu erhöhen, sind Flugzeughersteller bestrebt, die Kabinenhöhe näher an den vom Boden gewohnten Druck anzupassen. So beträgt sie bei der Boeing 787 (bei einer maximalen Reiseflughöhe von 43.000 ft) maximal 6000 ft (1829 m), was einem relativen Unterschied zum Standarddruck von ca. 20 % entspricht. Die Kabinenhöhe des Airbus A380 wird (bei gleicher maximaler Reiseflughöhe) hingegen auf maximal nur 5000 ft (1525 m) gehoben, was einer Abweichung von ca. 17 % vom Standarddruck entspricht.
Eine kostengünstige Alternative für kleinere Flugzeuge ohne Druckkabine, die zum Beispiel wegen eines Gebirgsüberfluges nur gelegentlich in großen Höhen fliegen müssen, sind tragbare, nicht fest installierte Sauerstoffsysteme.
Der Luftdruck in der Kabine lässt sich in Relation zu einer bestimmten Höhe ausdrücken. Statt vom Luftdruck in der Kabine wird daher auch von Kabinenhöhe (engl. cabin altitude) oder genauer der Kabinendruckhöhe gesprochen. Die Kabinenhöhe wird im Flug reguliert und soll sich im Bereich von −200 ft (−60 m) bis +8000 ft (+2438 m) bewegen. Der Druck in der Kabine soll also einem Luftdruck in dieser Höhe entsprechen.
Wird der Luftdruck in der Kabine erhöht, dann sinkt die Kabinenhöhe, was auch als Sinkflug der Kabine bezeichnet wird. Umgekehrt steigt die Kabinenhöhe (Steigflug der Kabine), wenn der Druck in der Kabine gesenkt wird. Die Kabinenhöhe ist in Analogie zur Flughöhe zu sehen, die auf den Umgebungsdruck (Druckhöhe, siehe Dichtehöhe) bezogen wird. In einem Flugzeug ohne Druckkabine sind Flughöhe und Kabinenhöhe identisch. Dass durch den Fahrtwind leichte Druckabweichungen in der Kabine herrschen können, wird bei dieser Betrachtung vernachlässigt.
Die Druckverhältnisse ändern sich während eines Fluges erheblich. Bereits in einer Höhe von 18.000 ft (ca. 5450 m) hat sich der Luftdruck der Außenluft halbiert, in 34.000 ft (ca. 10.300 m) beträgt er nur noch ein Viertel.
Die Kabine eines Flugzeugs, das sich im Steigflug befindet, dehnt sich wegen des abnehmenden Außendrucks bei gleich bleibendem Innendruck aus. Im Sinkflug verringert sich die Ausdehnung der Kabine wieder. (Abbildung 1)
Die erlaubte Differenz zwischen Innendruck und Außendruck (Differenzdruck, delta P, ΔP; maximaler Druckunterschied oder engl. pressure differential auch differential pressure) ist durch die Bauweise (Gewicht) der Kabine begrenzt, aber auch durch das Verhalten der Kabine bei plötzlicher Dekompression. Wegen dieser konstruktionsbedingten Begrenzung muss der Innenkabinendruck gegenüber dem Druck auf Meereshöhe abgesenkt werden, wenn das Flugzeug in großen Höhen fliegt (Abbildung 2 und 3). Bei einem Kabinendruck nach dem Start von konstant auf 0 m Kabinenhöhe (= Meereshöhe) wäre der Druck in der Kabine gegenüber dem Außendruck größer, so dass die Flugzeughülle stabiler dimensioniert werden müsste, um nicht durch Materialermüdung zu versagen.