¿La temperatura afecta el rendimiento del despegue?

Hace unos días, un vuelo de Copa de Porto Alegre a Panamá se retrasó desde el mediodía hasta las 00:30 horas. La compañía explicó que la alta temperatura (alrededor de 40 grados centígrados) requeriría una pista más larga para el despegue ya que el aire era más delgado, y eso resultó en condiciones no operativas para las alas y los motores con la longitud de pista disponible.

Una fuente (en portugués): http://www.radioguaiba.com.br/Noticias/?Noticia=515816

¿Es esto cierto? ¿Puede una temperatura alta realmente impedir el despegue?

También existe el problema de la temperatura máxima del combustible para algunos aviones. Según recuerdo, para los aviones 747-100 y -200 con motores Pratt & Whitney, eran 54 C. Recuerdo que eso fue una preocupación solo una vez cuando el avión se empapó de calor sentado en la rampa en Bahrein en un día muy caluroso para ellos. .
No voy a publicar como respuesta, porque toda la ciencia ya está lo suficientemente bien como se indica a continuación. Pero este video muestra lo que les sucede a los aviones con altitud de baja densidad: youtube.com/…
Mierda, ese es un video increíble.
El verano de 1990 esperábamos a otros estudiantes en un programa de pasantías de verano. Llegaron un día tarde porque volaron a través de Phoenix, AZ y el día anterior hacía tanto calor que tuvieron que cerrar el aeropuerto porque el aire era demasiado delgado para proporcionar la sustentación adecuada para el despegue y el aterrizaje. Consulte las respuestas a continuación para obtener información técnica.

Respuestas (4)

Sí, la temperatura afecta el rendimiento del avión tanto en el motor como en la aerodinámica involucrada.

¿Qué es la altitud de densidad?

La altitud de densidad es la altitud de presión corregida por temperatura no estándar. A medida que aumentan la temperatura y la altitud, la densidad del aire disminuye. En cierto sentido, es la altitud a la que el avión "siente" que vuela.

¿Cómo afectará la altitud de alta densidad al vuelo?

En un día cálido y húmedo, la aeronave acelerará más lentamente por la pista, necesitará moverse más rápido para alcanzar la misma sustentación y ascenderá más lentamente. Cuanto menos denso sea el aire, menos sustentación, más deslucida la subida y mayor la distancia necesaria para el despegue y el aterrizaje. Menos moléculas de aire en un volumen dado de aire también dan como resultado una eficiencia reducida de la hélice y, por lo tanto, un empuje neto reducido. Todos estos factores pueden conducir a un accidente si no se ha previsto el bajo rendimiento.

Consejos para volar en áreas de altitud de alta densidad

Una forma de verlo es que las temperaturas más altas hacen que el avión vuele como lo haría a mayor altitud donde el aire es menos denso. Un avión no puede subir hasta el infinito, tiene lo que se llama un techo de servicio [y un techo absoluto] que el avión ya no puede subir más alto. Esto también se debe a una disminución en la densidad del aire, pero por una razón diferente. El aumento de la temperatura del aire también disminuye esta densidad del aire. Puede usar una calculadora de densidad del aire o una tabla de altitud de densidad :

ingrese la descripción de la imagen aquí

para determinar cómo volará la aeronave. Es especialmente importante en aeropuertos con pistas cortas o altitudes reales elevadas [Denver, Colorado, por ejemplo] donde la aeronave ya puede necesitar estar cerca del máximo rendimiento.

Si la altitud de densidad es de 4000 pies, eso significa que el avión volará como si estuviera a 4000 pies a temperatura atmosférica estándar. La temperatura atmosférica estándar [al nivel del mar] es de 15 grados Celsius o 59 grados Fahrenheit. Un avión que sale de un aeropuerto a nivel del mar, a 100F se sentiría como si ya estuviera volando a más de 2600ft. Un avión que sale de un aeropuerto a 5000 pies se sentiría como si ya estuviera volando a más de 8700 pies. Si despejar los árboles al final de la pista ya era una preocupación en este aeropuerto en particular, es posible que ya no suceda.

No puedo dar una mejor respuesta a esta pregunta que esta. :-)
¿El hecho de que se muevan más lento en clima frío y más rápido en clima cálido también afecta el rendimiento de la aeronave o no? Entonces, si hace frío, hay una mayor posibilidad de que las moléculas de aire golpeen el ala y los motores porque las moléculas de aire están compactadas y se mueven lentamente y en climas cálidos se dispersan y se mueven más rápido, por lo que hay menos posibilidades de que las moléculas de aire golpeen las alas y entrando en el motor.

Sí, es bastante correcto que un avión requiera una pista más larga en un día caluroso. El efecto es el mismo que estar a gran altura. En lo alto en un día caluroso, en medio de una zona de baja presión es lo peor, ya que los efectos se combinan.

Todo se reduce a la densidad del aire, el aire menos denso significa menos "cosas" para que las alas naveguen, generando menos sustentación y, por lo tanto, requiere una mayor velocidad antes de poder despegar. Además de eso, los motores necesitan oxígeno para alimentar la combustión, aire menos denso significa menos oxígeno y, por lo tanto, menos potencia de salida del motor. Y así como las alas son menos efectivas, también lo son las hélices o las aspas del ventilador, que convierten menos potencia del motor en empuje.

Entonces, en esencia, la baja densidad significa que necesitará más velocidad aerodinámica para alejarse del suelo, y tendrá menos potencia a su disposición para alcanzar esa velocidad aerodinámica.

Un conocido video grabado del accidente de Stinson en Idaho hace un tiempo generalmente se atribuye a la altitud de alta densidad. Altitud de alta densidad significa baja densidad del aire (puede sonar contradictorio, pero básicamente significa que es equivalente a una gran altitud, donde la atmósfera es naturalmente menos densa). La elevación del aeródromo era de 6370 pies, sin embargo, se ha calculado que la altitud de densidad ese día fue de 9167 pies, una diferencia sustancial.

Yo amo este video. Principalmente porque todos se fueron, así que podemos mostrarlo una y otra vez para recordárselo a la gente. No solo sobre la planificación previa al vuelo, sino que este tipo tenía MUCHAS posibilidades de abortar. Me encanta ver este video con la gente y pensar que aún podría abortar, aún podría abortar, tiene mucho espacio para aterrizar de nuevo, todavía hay mucho espacio para aterrizar, ¿tal vez girar un poco y permanecer sobre ese campo descomunal? No.. no.. solo vas por los árboles. Hay un par de actitudes peligrosas en juego, él simplemente lo intenta sin importar qué enfrente de cualquier cosa. Debe haber sabido que tenía 3 minutos completos.
@p1l0t; es un buen video de aprendizaje seguro. Siendo honesto conmigo mismo, creo que tomaría la decisión de establecerlo justo en la marca de 2:10 del video, aún estando al mismo nivel y terriblemente cerca de las copas de los árboles tan avanzados en el despegue. Pero quién sabe, es difícil decir que uno reaccionaría, me encontré más bajo de lo que me hubiera gustado sobre los árboles (fuera del extremo de salida en mi aeródromo local), pero solo me di cuenta por completo de que el rendimiento de ascenso fue miserable (HOT !) cuando ya estaba sobre dichos árboles.
Hay un punto de no retorno, pero antes de ese tiempo estoy esperando una excusa para abortar. Prefiero sentirme tonto por abortar que sacar piñas de mis trenes de aterrizaje. Otro buen hábito que tengo es que sé que en un día cálido/húmedo al máximo bruto puedo hacer una cierta distancia sin sudar (digamos 2500 pies) sobre un obstáculo de 50 pies. De esa manera puedo decir OK 6k es suficiente o hey 2200 pies Realmente mejor hago los números en esto. Sin embargo, también tengo la ventaja de que la mayoría de los aeropuertos a los que vuelo están cerca del nivel del mar. En las montañas, si estás cargado y no eres el primero en las listas, entonces lo estás pidiendo.
@roe Definitivamente debería haber decidido abortar. Sin embargo, sostendré que nunca debió haber tenido que tomar la decisión de abortar. Esta es una simple planificación previa al vuelo. Y fracasó miserablemente. Nunca querrás tener que tomar la decisión que nunca deberías haber tenido que tomar.
@Shawn; Oh, definitivamente, no hay discusión aquí. Solo digo que es fácil mirar desde afuera y decir "¡Yo nunca haría eso!". Soy un fanático de la planificación previa al vuelo, pero a veces todavía nos encontramos detrás del avión y nos damos cuenta más tarde de lo que pensamos que lo haríamos.
Todos somos capaces, pero es por eso que volamos en hangar, miramos estos videos, practicamos emergencias, leemos informes de accidentes, etc. No podemos vivir lo suficiente para cometer todos los errores nosotros mismos.
@p1l0t "No podemos vivir lo suficiente como para cometer todos los errores nosotros mismos". Muy cierto. :-)

Absolutamente: el aire más delgado, ya sea causado por una mayor altitud o una temperatura más alta, disminuye el rendimiento de la aeronave de dos maneras:

  1. Disminuye la cantidad de aire que ingresa al motor, lo que significa que se puede introducir menos combustible para mantener la mezcla correcta de combustible y aire. Esto produce menos potencia de salida del motor y disminuye el empuje generado por los ventiladores en los motores turboventiladores. Esto aumenta la cantidad de tiempo (y por lo tanto la distancia de la pista) que se necesita para acelerar a la velocidad de vuelo.

  2. A una velocidad aerodinámica particular, hay menos aire real (menos partículas de aire) moviéndose a través de las alas. Dado que esto es lo que produce sustentación, el avión debe moverse más rápido para crear la misma cantidad de sustentación. Esto requiere más tiempo y, por lo tanto, más pista.

El rendimiento de ascenso también se reduce por las mismas razones, y también puede ser un factor que impida que una aeronave despegue si hay obstáculos que deben superarse (también se requiere una cantidad mínima de ascenso después del despegue para la certificación, por lo que las tablas de rendimiento ni siquiera tienen información más allá de cierto punto).

Para un ejemplo del "mundo real", eche un vistazo a este gráfico de un jet que vuelo, y observe que cuanto mayor sea la temperatura o mayor sea la altitud de despegue, menor será el peso con el que se le permite despegar:

Peso máximo de despegue del Falcon 50

A 40 °C, incluso al nivel del mar, este avión está limitado por su rendimiento de ascenso a un peso de despegue de unos 13.700 kg. (en lugar de los 17.600 kg normales ), ¡y esto ni siquiera considera la cantidad de pista requerida!

Se aplica exactamente el mismo principio a la distancia requerida de la pista, pero hay variables adicionales que hacen que el gráfico sea mucho más complicado de seguir:

Longitud de campo equilibrada DA50

Gracias, lo tengo. Es una gran diferencia de combustible en un vuelo largo...
@woliveirajr Sí, debido al peso de despegue limitado, es posible que no puedan llevar suficiente combustible para llegar a su destino y aun así despegar con la pista disponible.
¿Cómo lees/interpretas ese segundo gráfico? ¿O es algo que se calcula mediante una fórmula específica?
@BurhanKhalid Ese gráfico es complicado de seguir, y este ejemplo en particular es más difícil porque comienzan con dos factores limitantes (temperatura y longitud de la pista) y ven dónde se encuentran en el medio. Sin embargo, las flechas lo guían: comience en la parte superior, dibuje una línea desde la temperatura actual hacia la derecha hasta que alcance la altitud de presión del aeropuerto. Luego dibuje una línea recta hacia abajo hasta que alcance la línea de referencia para la siguiente sección. Luego dibuja una línea paralela a las líneas existentes hacia abajo y hacia la derecha. Repita de abajo hacia arriba (hacia atrás) hasta que se una a su primera línea.
@BurhanKhalid Sin embargo, cuando lo trabajas al revés, no vas directamente a la línea de referencia. En este caso, dibuje una línea recta hacia arriba desde la longitud de la pista hasta que se encuentre con una línea dibujada desde el lado izquierdo, comenzando en la cantidad de viento (viento de frente en este caso). Luego, paralelas las líneas existentes hasta llegar a la línea de referencia. Repita esto hasta llegar a su primera línea y luego dibuje una línea a la izquierda para ver el peso máximo de despegue para la temperatura actual y la longitud de la pista. Si la pista fuera muy larga, simplemente trabajaría de punta a punta y determinaría la pista requerida en su lugar.

Como han dicho otros, sí puede suceder y sucede. En PHX, hace unos años, el aeropuerto estaba cerrado a la mayoría de los aviones por temperaturas de 120 o más. Tenga en cuenta que no es que los aviones no puedan volar con ese calor, es porque los aviones no tienen la altitud adecuada de alta densidad. gráficos para que no puedan determinar cuánto tiempo se necesita una pista. es decir, para las operaciones de la parte 121, dicho vuelo sería ilegal.
¿Por qué no tienen las tablas de rendimiento? Cuesta mucho desarrollarlos, y SI existen, los fabricantes los venden como un artículo de costo adicional al operador del avión.

No creo que haya un límite máximo de temperatura para los pequeños aviones GA que muchos de nosotros volamos, excepto para decir que más de 120 grados es @#&*$# caliente en un avión GA sin aire acondicionado.

¡Todavía necesitarías números de rendimiento en un avión pequeño!
¿Para un vuelo parte 91? Sí, el piloto prudente querría esa información, pero ¿se requiere legalmente? No conozco tal requisito. Pero me he equivocado antes, ¡así que edúquenme por favor!