Was ist die Dichtehöhe?

Das Konzept der „Dichtehöhe“ ist so etwas wie das Konzept der „Windkälte“.

Bleiben Sie hier bei mir, ich gehe damit irgendwo hin.

Kaltes Wetter ist gefährlich für den menschlichen Körper, und Wind (aufgrund des erhöhten Wärmeverlusts auf der menschlichen Haut) macht es noch schlimmer. Aber wie viel schlimmer? Ist es schlimmer, draußen bei -10 °C und 20 Knoten Wind oder bei -15 °C bei 12 Knoten Wind zu sein? Das Konzept „Windchill“ löst diese beiden Werte in einer einzigen einfachen Zahl auf.

Die Dichtehöhe funktioniert auf die gleiche Weise. Es ist schwierig und mühsam zu vergleichen und gegenüberzustellen, wie sich ein Flugzeug an einem Tag mit 25 ° C und einem Druck von 29,80 auf einer Höhe von 600 m MSL mit einem Tag mit 20 ° C und einem Druck von 30,17 auf einer Höhe von 1250 m MSL verhält. Wir brauchen eine Möglichkeit, all diese Variablen in einer benutzerfreundlichen Zahl zusammenzufassen. Diese Zahl ist die Dichtehöhe.

So wie ich also sagen kann "Die Windchill ist -10 ° C" und es egal ist, ob es warm, aber windig oder kalt und windstill ist, kann ich sagen "Die Dichtehöhe beträgt 2.000" und jeder wird die gleiche Vorstellung von dem haben, was erwartet wird Leistung des Flugzeugs, unabhängig davon, welche Kombination von Faktoren zu diesem Ergebnis geführt hat.

Sobald Sie anfangen, über die Dichtehöhe als Vereinfachungswerkzeug nachzudenken (und sie zu verwenden!) , wird ihr Wert viel offensichtlicher.

Versuchen Sie es mit diesem Artikel

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

Als Piloten mögen wir höheren Druck und kalte Temperaturen – dadurch wird die Luft dichter, sodass der Motor mehr PS erzeugen kann. Hochdrucksysteme, bei denen das Barometer über 29,92 anzeigt, und kalte Luft, bei der die Temperatur unter 59 ° F liegt (ich bin in den USA), bedeuten, dass das Flugzeug früher vom Boden abhebt und besser steigt. Also - Winter! Ideale Flugzeit aus Leistungssicht.

Im Sommer sehen wir möglicherweise den gleichen erhöhten Barometerwert, aber die höhere Temperatur bedeutet, dass die Luft weniger dicht ist (Wärme dehnt die Luft aus), sodass die Motorleistung leidet. Schlimmer noch, wenn ein Niederdrucksystem in Kombination mit hohen Temperaturen vorhanden ist, kann sich das Flugzeug so anfühlen, als würde es aus größerer Höhe abheben.

Die Dichtehöhe ist also die Höhe, die das Flugzeug glaubt - der Barometerwert mit hinzugefügter Temperaturauswirkung.

Angenommen, Sie befinden sich an einem bestimmten Ort mit einer bestimmten Temperatur, und das Barometer zeigt beispielsweise einen Luftdruck von 25,84 Zoll an. Das ist genau der Druck in 4000 Fuß Höhe innerhalb der „Standardatmosphäre“. Daher können Sie sagen, dass die Druckhöhe an dem Ort, an dem Sie sich befinden, genau 4000 Fuß beträgt.

Nehmen wir nun an, dass die Dichte der Luft (gemessen oder berechnet aus Druck und Temperatur) an demselben gegebenen Ort 1,121 kg/m^3 beträgt. Das ist genau die Dichte in 3000 Fuß Höhe innerhalb der „Standardatmosphäre“. Daher können Sie sagen, dass die Dichtehöhe an derselben Stelle stattdessen 3000 Fuß beträgt.

Die Dichtehöhe sagt Ihnen kurz gesagt, wie sich das Flugzeug verhalten wird, insbesondere die Steigleistung für Starts oder Durchstarten.

Die Leistungstabellen in Ihrem POH basieren auf ISA, in die praktischerweise kein Flugzeug tatsächlich einfliegt. Das bedeutet, dass Sie die Dichtehöhe für die aktuellen Bedingungen berechnen und sich diese Zeile in den Tabellen ansehen müssen, um die tatsächliche Leistung herauszufinden wird sein.

Wenn die Dichtehöhe sehr hoch ist (dh sich Ihrer Dienstgipfelhöhe nähert), ist es möglich, dass Ihr Flugzeug nicht in der Lage ist, Hindernisse/Gelände zu überwinden oder im Extremfall sogar die Landebahn zu verlassen. Dies passiert im Sommer häufig mit Nicht-Turbo-Kolben in den Bergen, und es ist gelegentlich schlimm genug, dass selbst Flugzeuge nicht von Flughäfen wie PHX und LAS abheben können.

Jedes Mal, wenn Ihr geplanter Flug hoch, heiß und schwer (bekannt als die drei Hs) sein wird, müssen Sie DA berücksichtigen und die Leistungstabellen überprüfen, um festzustellen, ob es sicher ist. Hohes Gelände kann eine andere Route über Bergpässe bedeuten; Schwere Ladung kann bedeuten, dass Passagiere/Fracht oder Treibstoff abgesetzt werden müssen, und heiß kann bedeuten, bis in die Nacht oder in den frühen Morgen zu warten. Wenn Ihnen eines dieser Dinge nicht regelmäßig begegnet, zB weil Sie in einer (relativ) kalten und flachen Region leben, wäre es ratsam, sich bei einem CFI zu erkundigen, um Ihr Wissen aufzufrischen und Ihre Pläne zu überprüfen, bevor Sie gehen.

Versuchen Sie Folgendes: Dichtehöhe

Definierte Arten von Höhen Piloten verwechseln manchmal den Begriff „Dichtehöhe“ mit anderen Höhendefinitionen. Zur Überprüfung hier einige Arten von Höhen:

• Angezeigte Höhe ist die auf dem Höhenmesser angezeigte Höhe.
• Die wahre Höhe ist die Höhe über dem mittleren Meeresspiegel (MSL).
• Die absolute Höhe ist die Höhe über dem Boden (AGL).
• Druckhöhe ist die angezeigte Höhe, wenn ein Höhenmesser auf 29,92 in Hg (1013 hPa in anderen Teilen der Welt) eingestellt ist. Es wird hauptsächlich in Flugzeugleistungsberechnungen und im Höhenflug verwendet.
• Die Dichtehöhe ist formal definiert als „ Druckhöhe, korrigiert um nicht standardmäßige Temperaturschwankungen. ”

Die Dichtehöhe ist im Grunde dies:

1. Messen Sie die Dichte an einem bestimmten Ort (oder berechnen Sie sie)
2. Fragen Sie sich: Auf welcher Höhe finden Sie diese Dichte in der Standardatmosphäre?
3. Die Antwort auf Frage 2 ist die Dichtehöhe.

Praktischer, hier ist, wie Sie es berechnen können:

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

Wo:

• $\mathrm{DA_{feet}}$: Dichtehöhe in Fuß
• $\mathrm{PA_{feet}}$: Druckhöhe in Fuß
• $T_{\mathrm{OAT}}$: Außenlufttemperatur in Kelvin
• $T_{\mathrm{ISA}}$: Temperatur (in Kelvin) in der Standardatmosphäre bei gefunden$\mathrm{PA_{feet}}$Füße

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Wenn Sie sich fragen, was die nicht approximierte Gleichung für die Dichtehöhe ist, hier ist sie:

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

Wo:

• $\mathrm{DA}$: Dichtehöhe in Metern
• $\mathrm{PA}$: Druckhöhe in Metern
• $T_{\mathrm{ISA}}$: Temperatur (in Kelvin) in der Standardatmosphäre bei gefunden$\mathrm{PA}$Meter (bzw$T_{\mathrm{ISA}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}$)
• $L$: Temperaturabfall$=0.0065 \mathrm{~K/m}$
• $T_0$: Standardtemperatur$=288.15 \mathrm{~K}$
• $g$: Schwerkraftbeschleunigung$\approx 9.81 \mathrm{~m/s}^2$
• $R_s$: spezifische Gaskonstante für trockene Luft$\approx 287.058 \mathrm{~J \cdot kg^{−1}K^{−1}}$

Ein paar Anmerkungen:

• sie kann direkt aus der barometrischen Formel in der Standardatmosphäre und aus der Definition der Dichtehöhe abgeleitet werden
• es geht von trockener Luft aus und berücksichtigt keine Feuchtigkeit
• Wenn$T_{\mathrm{OAT}}=T_{\mathrm{ISA}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}$, dann folgt das$\mathrm{DA}=\mathrm{PA}$(und man kann wirklich sehen, dass die Dichtehöhe im Grunde eine temperaturkorrigierte Druckhöhe ist)

Um Gleichung 1 aus Gleichung 2 abzuleiten, müssen wir die Taylor-Entwicklung (siehe diesen Link ) von Gleichung 2 um den Punkt herum berechnen$T_{\mathrm{OAT}}=T_0-L\cdot\mathrm{PA}=T_{\mathrm{ISA}}$und behalte nur die konstanten und die linearen Terme:

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

Wenn Sie rechnen, erhalten Sie:

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

was schließlich ähnlich aussieht wie Gleichung 1. Der multiplikative Term ist:

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

Und das ist der Wert, der normalerweise auf 120 geschätzt wird

Obwohl der Höhenmesser hauptsächlich dazu dient, Ihnen die Höhe anzuzeigen, ist er ein Manometer. Durch mathematische Tricks in seinem Inneren misst es den Druck und die Temperatur sowie QNH und gibt Ihnen einen Höhenmesswert.

Wenn Sie im Fenster 29,92 einstellen, misst der Höhenmesser wirklich den Druck, wenn auch in ungeraden Einheiten der "Druckhöhe". Der Messwert hat eine Eins-zu-eins-Übereinstimmung mit anderen Druckeinheiten. Nur eine seltsame nichtlineare Konvertierung, um von einem zum anderen zu gelangen.

Die Druckhöhe ist wichtig, weil Tragflächen durch Druck fliegen. Dünnere Luft, aber höhere Geschwindigkeit ergibt den gleichen Druck, ergibt die gleiche angezeigte Fluggeschwindigkeit. Flugzeuge im 1G-Flug bleiben beim gleichen IAS stehen, unabhängig von TAS.

Wenn Sie die Temperaturkorrektur an der Höhenmesseranzeige vornehmen, erhalten Sie die Dichtehöhe. Der Höhenmesser misst jetzt die Dichte, nicht die Höhe oder den Druck. Die Dichtehöhe ist ein Maß für die Dichte. Wieder nur seltsame Einheiten mit einer nichtlinearen Umrechnung in andere Dichtemaße.

Die Dichtehöhe ist wichtig, weil sie Ihnen sagt, wie viele Sauerstoffatome sich in jedem Luftpaket befinden, und Motoren nehmen Sauerstoff auf, um Schub zu erzeugen. Derselbe Druck, aber höhere Temperatur und daher weniger Dichte, und Sie erhalten weniger Sauerstoffatome pro Schluck.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dichtehöhe eigentlich ein Maß für die Dichte ist , nur ein seltsames.