Hustota nadmořská výška - Density altitude

Výška hustota je výška vzhledem k normální atmosférické podmínky , při které je hustota vzduchu by se rovnala indikované hustotě vzduchu v místě pozorování. Jinými slovy, hustota nadmořské výšky je hustota vzduchu udávaná jako výška nad střední hladinou moře . Hustotní výšku lze také považovat za tlakovou nadmořskou výšku upravenou pro nestandardní teplotu.

Jak zvýšení teploty, tak snížení atmosférického tlaku a v mnohem menší míře i zvýšení vlhkosti způsobí zvýšení hustoty. V horkých a vlhkých podmínkách může být nadmořská výška v určitém místě výrazně vyšší než skutečná nadmořská výška.

V letectví se hustota nadmořské výšky používá k posouzení aerodynamického výkonu letadla za určitých povětrnostních podmínek. Výtah generované letadla profilů , a vztah mezi jeho indikované rychlosti letu (IAS) a jeho pravé vzdušné rychlosti (TAS), jsou také předmětem změn vzduch hustotou. Kromě toho je síla dodávaná motorem letadla ovlivněna hustotou a složením atmosféry.

Bezpečnost letadel

Hustota vzduchu je možná jediným nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím výkon letadla. Má přímý vliv na:

• Lift generované křídla - snížení hustoty vzduchu snižuje vztlak křídle je.
• Účinnost vrtule nebo rotoru - která se u vrtule (efektivně profil křídla ) chová podobně jako zdvih na křídle.
• Výkon motoru-výkon závisí na příjmu kyslíku, takže výkon motoru se snižuje, protože klesá ekvivalentní hustota suchého vzduchu, a produkuje ještě menší výkon, protože vlhkost vytlačuje kyslík ve vlhčích podmínkách.

Letadla startující z „ horkého a vysokého “ letiště, jako je letiště Quito nebo Mexico City , jsou ve značné aerodynamické nevýhodě. Následující efekty vyplývají z nadmořské výšky hustoty, která je vyšší než skutečná fyzická nadmořská výška:

• Letoun bude při vzletu zrychlovat pomaleji v důsledku snížené výroby energie.
• Letadlo bude muset dosáhnout vyšší skutečné rychlosti letu, aby dosáhlo stejného množství vztlaku - to znamená jak delší vzlet, tak vyšší skutečnou rychlost letu, kterou je třeba udržovat ve vzduchu, aby se zabránilo zastavení .
• Letadlo bude stoupat pomaleji v důsledku snížené produkce energie a sníženého zdvihu.

Kvůli těmto problémům s výkonem může být nutné snížit vzletovou hmotnost letadla nebo naplánovat vzlety na chladnější denní dobu. Možná bude nutné vzít v úvahu směr větru a sklon dráhy .

Parašutismus

Hustota nadmořské výšky je důležitým faktorem parašutismu a ten může být obtížné správně posoudit, a to i pro zkušené parašutisty. Kromě obecné změny účinnosti křídel, která je společná všem letectvím, má parašutismus další úvahy. Zvýšené riziko je způsobeno vysokou pohyblivostí propojek (které často cestují do spouštěcí zóny se zcela jinou nadmořskou výškou, než na jakou jsou zvyklí, aniž by si to vědomě uvědomovali rutinou kalibrace na QNH / QFE ) . Dalším faktorem je vyšší náchylnost k hypoxii ve výškách s vysokou hustotou, což v kombinaci zejména s neočekávanou vyšší rychlostí volného pádu může vytvářet nebezpečné situace a nehody. Padáky ve vyšších nadmořských výškách létají agresivněji, čímž se jejich efektivní plocha zmenšuje, což je náročnější na dovednosti pilota a může být zvláště nebezpečné pro vysoce výkonná přistání, která vyžadují přesné odhady a mají nízkou chybovost, než se stanou nebezpečnými.

Výpočet

Hustotu nadmořské výšky lze vypočítat z atmosférického tlaku a teploty venkovního vzduchu (za předpokladu suchého vzduchu) pomocí následujícího vzorce:

${\ Displaystyle {\ text {DA}} \ cca {\ frac {T _ {\ text {SL}}} {\ Gamma}} \ left [1- \ left ({\ frac {P/P _ {\ text {SL }}} {T/T _ {\ text {SL}}}} \ right)^{\ left ({\ frac {gM} {\ Gamma R}}-1 \ right)^{-1}} \ right] .}$

V tomto vzorci

${\ displaystyle {\ text {DA}}}$, nadmořská výška v metrech (m);

${\ displaystyle P}$, (statický) atmosférický tlak;

${\ displaystyle P _ {\ text {SL}}}$, standardní atmosférický tlak na úrovni mořské hladiny , mezinárodní standardní atmosféra (ISA): 1013,25 hektopascalů (hPa) nebo standardní americká atmosféra : 29,92 palců rtuti (inHg);

${\ displaystyle T}$, teplota venkovního vzduchu v kelvinech (K);

${\ displaystyle T _ {\ text {SL}}}$= 288,15  K, teplota vzduchu u hladiny ISA;

${\ displaystyle \ Gamma}$= 0,0065  K/m, teplotní prodleva ISA (pod 11  km);

${\ displaystyle R}$≈ 8,3144598  J/mol · K, konstanta ideálního plynu ;

${\ displaystyle g}$≈ 9,80665  m/s ² , gravitační zrychlení ;

${\ displaystyle M}$≈ 0,028964  kg/mol, molární hmotnost suchého vzduchu.

Vzorec Národní meteorologické služby (NWS)

Národní meteorologická služba používá následující suchého vzduchu sbližování s vzorce pro výšku hustoty uvedené v jeho standardu:

${\ displaystyle {\ text {DA}} _ {\ text {NWS}} = 145442.16 ~ {\ text {ft}} \ left (1- \ left [17.326 ~ {\ frac {^{\ circ} {\ text {F}}} {\ text {inHg}}} \ {\ frac {P} {459,67 ~ {{}^{\ circ} {\ text {F}}}+T}} \ right]^{0,235} \že jo).}$

V tomto vzorci

${\ displaystyle {\ text {DA}} _ {\ text {NWS}}}$„Národní meteorologická služba nadmořská výška v stopách ( );${\ displaystyle {\ text {ft}}}$

${\ displaystyle P}$, staniční tlak (statický atmosférický tlak) v palcích rtuti (inHg);

${\ displaystyle T}$, teplota stanice (teplota venkovního vzduchu) ve stupních Fahrenheita (° F).

Všimněte si toho, že norma NWS specifikuje, že hustota nadmořské výšky by měla být zaokrouhlena na nejbližší 100  stop.

Aproximační vzorec pro výpočet hustoty nadmořské výšky z tlakové výšky

Toto je jednodušší vzorec pro výpočet (s velkou aproximací) nadmořské výšky hustoty z tlakové výšky a teplotní odchylky ISA :

${\ displaystyle {\ text {DA}} \ cca {\ text {PA}}+118,8 ~ {\ frac {\ text {ft}} {^{\ circle} {\ text {C}}}} \ left ( T _ {\ text {OA}}-T _ {\ text {ISA}} \ vpravo).}$

V tomto vzorci

${\ displaystyle {\ text {PA}}}$, tlaková nadmořská výška ve stopách (ft) ;${\ textstyle \ zhruba {\ text {nadmořská výška stanice ve stopách}}+27 ~ {\ frac {\ text {ft}} {\ text {mb}}} (1013 ~ {\ text {mb}}-{\ text {QNH}})}$

${\ displaystyle {\ text {QNH}}}$, atmosférický tlak v milibarech (mb) upravený na průměrnou hladinu moře ;

${\ displaystyle T _ {\ text {OA}}}$, teplota venkovního vzduchu ve stupních Celsia (° C);

${\ textstyle T _ {\ text {ISA}} \ cca 15 ~ {{}^{\ circ} {\ text {C}}}-1,98 ~ {{}^{\ circ} {\ text {C}}} \, {\ frac {\ text {PA}} {1000 ~ {\ text {ft}}}}}$Za předpokladu, že je venkovní teplota klesá rychlostí 1,98  ° C na 1000  ft výšce až do tropopause (na36 000 ft ).

Zaokrouhlováním nahoru o 1,98  ° C na 2  ° C se tato aproximace zjednodušuje

${\ displaystyle {\ begin {aligned} {\ text {DA}} & \ zhruba {\ text {PA}}+118,8 ~ {\ frac {\ text {ft}} {^{\ circ} {\ text {C }}}} \ left [T _ {\ text {OA}}+{\ frac {\ text {PA}} {500 ~ {\ text {ft}}}} {^{\ circ} {\ text {C} }}-15 ~ {^{\ circ} {\ text {C}}} \ right] \\ [3pt] & = 1,2376 \, {\ text {PA}}+118,8 ~ {\ frac {\ text {ft }} {{}^{\ circ} {\ text {C}}}} \, T _ {\ text {OA}}-1782 ~ {\ text {ft}}. \ end {aligned}}}$

Viz také

• Venkovní teplota
• Barometrický vzorec
• Hustota vzduchu
• Horké a vysoké
• Seznam nejdelších drah

Poznámky

Reference

•  Tento článek včlení  materiál public domain z dokumentu vlády USA : „ Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge “.

externí odkazy

• Kalkulačka hustoty nadmořské výšky
• Hustota Vliv nadmořské výšky na výkon letadla
• Atmosférická kalkulačka NewByte