LA DENSITY ALTITUDE

LA DENSITY ALTITUDE Le prestazioni di un aereo dipendono dalla Density Altitude.

Come mai con temperature elevate e/o condizioni di bassa pressione le prestazioni di un aereo si degradano rispetto a quelle indicate nel Manuale di Volo?
Le prestazioni di un aereo sono gli spazi necessari per il decollo e l'atterraggio, il rateo col quale è in grado di salire, la quota che può essere raggiunta, la velocità anemometrica con cui può volare e il consumo di carburante. Tali parametri vengono riportati sul Manuali di Volo di un aereo, facendo riferimento alle condizioni di atmosfera standard internazionale al livello del mare (cioè temperatura di 15 °C e pressione di 1013,25 mb).?
Un aereo non avrà le prestazioni indicate nel Manuale di Volo, se le condizioni non sono le stesse con le quali sono state determinate. Atmosfera standard Tipo ICAO L'atmosfera standard internazionale (ISA: International Standard Atmosphere) è un modello atmosferico di come pressione, temperatura, densità e viscosità dell'atmosfera terrestre variano in un'ampia gamma di altitudini o elevazioni. è stata definita dall'ISO (International Standardization Organization), l'organismo che si occupa di standardizzazioni a livello internazionale, per fornire un riferimento comune per temperatura e pressione e consiste di tabelle di valori a varie quote, più alcuni formule da cui derivano tali valori. L'ICAO (International Civil Aviation Organization), come altri organismi di normalizzazione, definiscono estensioni o sottoinsiemi dello stesso modello atmosferico.

International Civil Aviation Organization

L'atmosfera standard Tipo ICAO indica i seguenti valori:

Parametro	Valore
Pressione atmosferica MSL:	p0 = 1013,25 hPa = 760 mmHg = 29.92 inHg
Temperatura MSL:	T0 = 15 °C (288,16 K)
Densità MSL:	ρ0 = 1,225 Kg/m3
Quota della Tropopausa:	htp = 11.000 m (36.089 ft)
Gradiente termico verticale:	GTV = -6,5 °C/Km = circa -2 °C/1000 ft (*)
Gradiente Barico Verticale:	GBV = 1 hPa ogni 27 ft
Umidità relativa dell'aria:	U% = 0 (aria secca)

(*)costante fino alla tropopausa con temperatura di - 56,5 °C - nullo da 11.000 m a 20.000 m, irregolare da 20.000 m

Densità dell'aria L'aria può essere considerata, con buona approssimazione, un gas perfetto, pertanto possiamo considerare valida l'equazione di stato dei gas perfetti che può essere scritta nel modo seguente:

\rho=R\cdot \frac{p}{T}

ove:

• ρ = densità
• p = pressione
• T= temperatura
• R è una costante (costante dei gas perfetti)

Ciò vuol dire che un aumento della temperatura, ad esempio nelle ore centrali delle calde giornate estive, oppure una diminuzione della pressione atmosferica, ad esempio trovandosi ad una quota maggiore, provocano una diminuzione della densità dell'aria.

T\blacktriangle \Rightarrow \rho \blacktriangledown

p\blacktriangledown \Rightarrow \rho \blacktriangledown

Anche un aumento dell'umidità provoca una diminuzione della densità, seppure in misura molto minore. L'effetto dell'umidità influisce più sulla potenza del motore che sull'efficienza aerodinamica. Definizioni di quota di volo Vi sono varie definizioni di quota che incontriamo nel mondo del volo e spesso vengono confuse.

• La Indicated Altitude (altitudine indicata): è l'indicazione fornitaci dall'altimetro.
• La True Altitude (altitudine vera): è la distanza verticale dal livello del mare (MSL).
• L'Absolute Altitude (altitudine assoluta o altezza): è la distanza verticale rispetto al suolo (AGL).
• La Pressure Altitude (altitudine di pressione o livello di volo): è la distanza verticale misurata a partire dalla superficie isobarica cui corrisponde un valore della pressione pari a 1013,25 mb (29,92 inHg).

Infine abbiamo la Density Altitude.

Le diverse definizioni di quota di volo

Density Altitude La Density Altitude (altitudine di densità) che è quella quota in cui la densità dell'aria è uguale alla densità dell'aria misurata nel luogo di osservazione se ci trovassimo in condizioni di atmosfera standard anzicheacute; in aria reale, ovvero è l'altitudine di pressione corretta per tener conto delle variazioni di temperatura non standard. La Density Altitude è un parametro molto importante percheacute; tiene conto del fatto che la densità dell'aria reale potrebbe essere (e in generale è) minore di quella prevista in atmosfera standard e ciò influisce negativamente sulle prestazioni di un aereo. Una Density Altitude alta significa trovarsi in condizioni di densità dell'aria minore di quella standard. Ciò comporta prestazioni aerodinamiche dell'aereo inferiori: distanza di decollo risulta maggiore, il rateo di salita più basso e anche lo spazio per l'atterraggio è più lungo. Sebbene la velocità indicata (IAS) rimanga la stessa, la velocità vera (TAS) aumenta. Inoltre si ha una riduzione della potenza disponibile del motore (in motori aspirati). Se, ad esempio, ci trovassimo su una pista con un'elevazione di 700 ft MSL e la Density Altitude fosse di 5.000 ft, le prestazioni del nostro aereo saranno quelle che avrebbe se l'elevazione della pista fosse 5.000 ft. Alta Density Altitude e alta umidità non sempre vanno di pari passo. Tuttavia se siamo in condizione di elevata umidità è opportuno considerare un deterioramento delle prestazioni dell'aereo in termini di distanza necessaria per il decollo e di rateo di salita. Per tutto questo il pilota dovrebbe determinare la Density Altitude e verificare i grafici delle prestazioni che sono riportati nel Manuale di Volo del suo aereo, oppure si può utilizzare il diagramma di Koch per determinare approssimativamente le correzioni di temperatura e altitudine per la distanza di decollo e il rateo di salita.

Come determinare la Density Altitude col regolo La density Altitude può essere facilmente ricavata tramite il regolo aeronautico. Esempio: Si veda l'immagine sottostante.
Supponiamo che la Pressure Altitude (QNE) sia di 3.000 ft, ricavabile settando l'altimentro sulla 1.013,25 hPa, e la temperatura dell'aria sia di 25 °C, misurabile tramite il termometro di bordo.
Allora nel regolo aeronautico selezioniamo la Pressure Altitude (QNE) 3.000 ft nella finestra in corrispondenza della temperatura dell'aria (True Air Temperature) di 25 °C.
Possiamo leggere la Density Altitude, che in questo caso è 5.000 ft, in corrispondenza della freccia nella finestra della Density Altitude.