¿Qué es la altitud de densidad?

El concepto de 'altitud de densidad' es algo así como el concepto de 'sensación térmica'.

Quédate conmigo aquí, voy a alguna parte con esto.

El clima frío es peligroso para el cuerpo humano y el viento (debido a la mayor pérdida de calor en la piel humana) lo empeora. ¿Pero cuánto peor? ¿Es peor estar afuera con temperaturas de -10C con un viento de 20 nudos, o temperaturas de -15C con un viento de 12 nudos? El concepto de "sensación térmica" resuelve esos dos valores en un solo número fácil.

La altitud de densidad funciona de la misma manera. Es difícil y tedioso comparar y contrastar el rendimiento de un avión en un día de 25 °C con una presión de 29,80 a una altura de 600 MSL, frente a un día de 20 °C con una presión de 30,17 a una altura de 1250 MSL. Necesitamos una forma de combinar todas estas variables en un número fácil de usar. Ese número es la altitud de densidad.

Así como puedo decir "La sensación térmica es de -10 °C" y no importa si hace calor pero hay viento o frío y calma, puedo decir "La altitud de densidad es 2000" y todos tendrán la misma idea de lo esperado desempeño del avión, sin importar qué combinación de factores condujo a ese resultado.

Una vez que empiezas a pensar en (¡y usar!) la altitud de densidad como una herramienta de simplificación , su valor se vuelve mucho más obvio.

Prueba este artículo

https://www.aopa.org/training-and-safety/active-pilots/safety-and-technique/weather/density-altitude

Como piloto, nos gusta la presión más alta y las temperaturas frías: hace que el aire sea más denso para que el motor pueda generar más caballos de fuerza. Los sistemas de alta presión, donde el barómetro lee por encima de 29,92, y el aire frío, donde la temperatura es inferior a 59F (estoy en los EE. UU.), significan que la aeronave despegará antes y ascenderá mejor. Entonces - ¡Invierno! Tiempo de vuelo ideal desde una perspectiva de rendimiento.

En verano, es posible que veamos el mismo aumento en la lectura del barómetro, pero la temperatura más alta significa que el aire es menos denso (el calor hace que el aire se expanda), por lo que el rendimiento del motor se ve afectado. Peor aún, si hay un sistema de baja presión, combinado con altas temperaturas, puede hacer que el avión se sienta como si estuviera despegando desde una altitud superior.

Entonces, la altitud de densidad es la altitud que el avión cree que es: la lectura del barómetro con el impacto de la temperatura agregado.

Supongamos que estás en un lugar determinado, con una temperatura determinada, y el barómetro marca, por ejemplo, 25,84 pulgadas de presión atmosférica. Esa es precisamente la presión a 4000 pies de altitud dentro de la 'atmósfera estándar'. Por lo tanto, puede decir que la altitud de presión en ese lugar donde se encuentra es exactamente de 4000 pies.

Suponga ahora que en el mismo lugar dado la densidad del aire (medida o calculada a partir de la presión y la temperatura) es de 1,121 kg/m^3. Esa es precisamente la densidad a 3000 pies de altitud dentro de la 'atmósfera estándar'. Por lo tanto, puede decir que la altitud de densidad en ese mismo lugar es en cambio 3000 pies.

Density Altitude, en pocas palabras, le dice cómo se comportará el avión, en particular, el rendimiento de ascenso para despegues o maniobras de motor y al aire.

Las tablas de rendimiento en su POH se basan en ISA, que para fines prácticos, ningún avión vuela realmente. Eso significa que debe calcular la altitud de densidad para las condiciones actuales y mirar esa línea en las tablas para averiguar cuál es el rendimiento real . será.

Si la altitud de densidad es muy alta (es decir, se acerca a su techo de servicio), es posible que su avión no pueda sortear obstáculos/terreno o, en casos extremos, incluso salirse de la pista. Esto les sucede con frecuencia a los pistones sin turbo en las montañas durante el verano, y ocasionalmente es lo suficientemente malo como para que incluso los aviones no puedan despegar de aeropuertos como PHX y LAS.

Cada vez que su vuelo planificado sea Alto, Caliente y Pesado (conocido como las tres H), debe considerar DA y consultar las tablas de rendimiento para determinar si será seguro. El terreno alto puede significar una ruta diferente a través de pasos de montaña; Carga pesada puede significar deshacerse de pasajeros/carga o combustible, y Caliente puede significar esperar hasta la noche o temprano en la mañana. Si alguna de estas no son cosas que encuentra regularmente, por ejemplo, porque vive en una región (relativamente) fría y llana, sería prudente consultar con un CFI para actualizar su conocimiento y verificar dos veces sus planes antes de ir.

Prueba esto: Altitud de densidad

Tipos definidos de altitud Los pilotos a veces confunden el término “altitud de densidad” con otras definiciones de altitud. Para repasar, aquí hay algunos tipos de altitud:

• La altitud indicada es la altitud que se muestra en el altímetro.
• La altitud verdadera es la altura sobre el nivel medio del mar (MSL).
• La altitud absoluta es la altura sobre el nivel del suelo (AGL).
• La altitud de presión es la altitud indicada cuando un altímetro se establece en 29,92 in Hg (1013 hPa en otras partes del mundo). Se utiliza principalmente en los cálculos de rendimiento de aeronaves y en vuelos a gran altitud.
• La altitud de densidad se define formalmente como " altitud de presión corregida para variaciones de temperatura no estándar". ”

La altitud de densidad es básicamente esto:

1. Medir la densidad en una ubicación determinada (o calcularla)
2. Pregúntese: ¿a qué altura encuentra esa densidad en la atmósfera estándar?
3. La respuesta a la pregunta 2 es la altitud de densidad.

Más prácticamente, así es como puedes calcularlo:

$$\mathrm{DA_{feet}}=\mathrm{PA_{feet}}+ 120\cdot(T_{\mathrm{OAT}}-T_{\mathrm{ISA}})\tag{1}$$

dónde:

• $\mathrm{DA_{feet}}$: Altitud de densidad en pies
• $\mathrm{PA_{feet}}$: Altitud de presión en pies
• $T_{\mathrm{OAT}}$: Temperatura del aire exterior en Kelvin
• $T_{\mathrm{ISA}}$: Temperatura (en Kelvin) encontrada en la atmósfera estándar en$\mathrm{PA_{feet}}$pies

---

Si te preguntas cuál es la ecuación no aproximada para la altitud de densidad , aquí está:

$$\mathrm{DA}=\frac{T_0}{L}-\frac{T_{\mathrm{OAT}}}{L}\cdot\left(\frac{T_0-L\cdot\mathrm{PA}}{T_{\mathrm{OAT}}}\right)^{\frac{g}{g-R_s\cdot L}}=\frac{T_0}{L}-\frac{T_{\mathrm{OAT}}}{L}\cdot\left(\frac{T_{\mathrm{ISA}}}{T_{\mathrm{OAT}}}\right)^{\frac{g}{g-R_s\cdot L}}\tag{2}$$

dónde:

• $\mathrm{DA}$: Altitud de densidad en metros
• $\mathrm{PA}$: Altitud de presión en metros
• $T_{\mathrm{ISA}}$: Temperatura (en Kelvin) encontrada en la atmósfera estándar en$\mathrm{PA}$metros (es decir$T_{\mathrm{ISA}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}$)
• $L$: Lapso de temperatura$=0.0065 \mathrm{~K/m}$
• $T_0$: Temperatura estándar$=288.15 \mathrm{~K}$
• $g$: Aceleración gravitacional$\approx 9.81 \mathrm{~m/s}^2$
• $R_s$: constante de gas específica para aire seco$\approx 287.058 \mathrm{~J \cdot kg^{−1}K^{−1}}$

Algunas notas:

• se puede derivar directamente de la fórmula barométrica en la atmósfera estándar y de la definición de altitud de densidad
• supone aire seco y no tiene en cuenta la humedad
• si$T_{\mathrm{OAT}}=T_{\mathrm{ISA}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}$, entonces se sigue que$\mathrm{DA}=\mathrm{PA}$(y uno realmente puede ver que la altitud de densidad es básicamente la altitud de presión corregida por la temperatura)

Para derivar la ecuación 1 de la ecuación 2, necesitamos calcular la expansión de Taylor (ver este enlace ) de la ecuación 2 alrededor del punto$T_{\mathrm{OAT}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}=T_{\mathrm{ISA}}$y solo mantenemos la constante y los términos lineales:

$$\mathrm{DA}\approx DA(T_{\mathrm{ISA}})+\frac{DA'(T_{\mathrm{ISA}})}{1!}(T_{\mathrm{OAT}}-T_{\mathrm{ISA}})\tag{3}$$

Si ejecutas las matemáticas, obtienes:

$$\mathrm{DA}\approx\mathrm{PA}+(T_{\mathrm{OAT}}-T_{\mathrm{ISA}})\cdot\frac{R_s}{g-R_s\cdot L}\tag{4}$$

que finalmente se ve similar a la ecuación 1. El término multiplicativo es:

$$\frac{R_s}{g-R_s\cdot L}= 36.13\mathrm{\frac{m}{K}}=118.55\mathrm{\frac{ft}{K}}$$

Y ese es el valor generalmente aproximado como 120

El altímetro, aunque se usa principalmente para darte la altitud, es un manómetro. A través de trucos matemáticos internos, tomará la presión, la temperatura y el QNH y le dará una lectura de la altitud.

Cuando establece 29,92 en la ventana, entonces el altímetro realmente mide la presión, aunque en unidades impares de "altitud de presión". La lectura tiene una correspondencia uno a uno con otras unidades de presión. Solo una extraña conversión no lineal para pasar de uno a otro.

La altitud de presión es importante, porque las superficies aerodinámicas vuelan por presión. El aire más delgado pero a mayor velocidad da la misma presión, da la misma velocidad indicada. Aviones en pérdida de vuelo 1G en el mismo IAS, independientemente del TAS.

Cuando haces la corrección de temperatura a la lectura del altímetro, obtienes la altitud de densidad. El altímetro mide ahora la densidad, no la altitud ni la presión. La altitud de densidad es una medida de la densidad. Nuevamente, solo unidades extrañas con una conversión no lineal a otras medidas de densidad.

La altitud de densidad es importante porque te dice cuántos átomos de oxígeno hay en cada porción de aire, y los motores ingieren oxígeno para generar empuje. La misma presión pero una temperatura más alta y, por lo tanto, menos densidad, y obtienes menos átomos de oxígeno por trago.

Entonces, para resumir, la altitud de densidad es en realidad una medida de densidad , solo que extraña.