محاسبه ارتفاع فشار و چگالی

چگالی هوا به عنوان جرم هوا در واحد حجم تعریف می شود. اندازه گیری تعداد مولکول های هوا در واحد حجم هوا است. هوا توسط نیروی گرانش به سطح زمین نگه داشته می شود و بنابراین، هر چه در اتمسفر بالاتر می رود، هوا “رقیق تر” (کمتر چگال تر) می شود. اتمسفر استاندارد بین المللی (ISA) به عنوان یک چوب اندازه گیری تعریف شده است که می توان جو واقعی موجود در یک زمان و مکان خاص را با آن مقایسه کرد. تعدادی از ویژگی ها (مانند فشار، دما و چگالی) برای سطوح مختلف در جو استاندارد بین المللی مشخص شده است.

• فشار هوا در ISA 1013 هکتوپاسکال در سطح متوسط ​​دریا است و فشار با ارتفاع کاهش می یابد، در حدود 1 hPa در هر 30 فوت افزایش ارتفاع در سطوح پایین تر جو.
• دمای هوا در ISA +15 درجه سانتیگراد در سطح متوسط ​​دریا است و در حدود 2 درجه سانتیگراد در هر 1000 فوت افزایش ارتفاع کاهش می یابد.
• چگالی هوا در ISA با افزایش ارتفاع کاهش می یابد.

عملکرد اصلی اتمسفر استاندارد کالیبره کردن ارتفاع سنج ها (که اساساً دستگاه های فشار خوان هستند) است به طوری که آنها فشارهای هوای خاصی را با ارتفاعات صحیح مطابقت دهند. با تنظیم ارتفاع سنج روی 1013 hPa (ISA MSL)، ارتفاع سنج ارتفاعی را نشان می دهد که مطابق با ارتفاع در جو استاندارد بین المللی است. این به عنوان ارتفاع فشار شناخته می شود .

شکل 1. با فشار استاندارد 1013 تنظیم شده در پنجره مقیاس فرعی، ارتفاع سنج ارتفاع فشار را نشان می دهد.

میانگین واقعی فشار سطح دریا متفاوت است

فشار واقعی هوا که در یک مکان مشخص وجود دارد از روز به روز و از ساعتی به ساعت دیگر متفاوت است. در هوانوردی، ما با استفاده از تنظیم فشار QNH در مقیاس فرعی ارتفاع سنج که ارتفاع سنج را به فشار سطح دریا مرتبط می‌کند، هر چه در آن زمان و مکان باشد، با این مشکل کنار می‌آییم.

برای اینکه ارتفاع سنج ارتفاع (ارتفاع از سطح دریا) را به طور دقیق بخواند، باید اطمینان حاصل کنید که QNH صحیح در مقیاس فرعی تنظیم شده است.

محاسبه ارتفاع فشار، دانستن ارتفاع

ما می توانیم ارتفاع فشار را با یکی از این موارد تعیین کنیم: خواندن ارتفاع سنج با 1013 تنظیم شده در مقیاس فرعی. یا با استفاده از تفاوت بین QNH و 1013 برای تبدیل ارتفاع به ارتفاع فشار. اگر فشار واقعی سطح دریا با اتمسفر استاندارد 1013 hPa متفاوت باشد، یک نمودار ساده به ما در محاسبه ارتفاع فشار کمک می کند. ما ارتفاع را با اجازه دادن 30 فوت به ازای هر 1hPa اختلاف فشار به ارتفاع فشار تبدیل می کنیم.

مثال 1 . یک فرودگاه با ارتفاع 670 فوت دارای QNH فرودگاه 1020 hPa است. ارتفاع فشار آن چقدر است؟

ارتفاع = 670 فوت
QNH = 1020 hPa

پاسخ: ارتفاع فشار = 670 – 7 x 30 = 460 فوت

مثال 2 . یک بالن در ارتفاع 8500 فوتی در حال پرواز است. QNH 996 hPa. ارتفاع فشار آن چقدر است؟

ارتفاع = 8500
QNH = 996 hPa

پاسخ: ارتفاع فشار = 8500 + 17 x 30 = 9010 فوت

روش های ارتفاع سنجی برای هواپیماهای کروز

سفر با کشتی در زیر 10000 فوت در استرالیا، جدایی از زمین یک نکته قابل توجه است و بنابراین دانستن ارتفاع AMSL ارزشمند است. برای اینکه ارتفاع سنج ارتفاع را نشان دهد (یعنی ارتفاع AMSL)، معمول است که با QNH تنظیم شده در مقیاس فرعی حرکت کنید. QNH از زمان به زمان و مکان به مکان متفاوت است و باید به طور مداوم به روز شود (هر ساعت یا بیشتر همانطور که توصیه می شود). از آنجایی که بلندترین زمین در استرالیا کمتر از 8000 فوت AMSL است، هواپیماهای کروز بالای 10000 فوت دارای 1013 hPa تنظیم شده در مقیاس فرعی ارتفاع سنج هستند. البته این نیازی نیست که به طور مداوم به روز شود. همچنان ایمنی را فراهم می کند زیرا همه هواپیماهای بالای 10000 فوت دارای 1013 hPa هستند و می توانند جدایی عمودی خود را از یکدیگر با استفاده از ارتفاع فشار نشان داده شده به جای ارتفاع تعیین کنند. به عنوان یک موضوع راحتی، ارتفاع فشار بالای 10000 فوت به عنوان سطوح پرواز نامیده می شود.

• ارتفاع فشار 15000 فوت FL150 است
• ارتفاع فشار 21000 فوت FL210 است

شکل 3. بلندترین زمین در پاپوآ گینه نو تقریباً 16000 فوت AMSL است.
به همین دلیل، انتقال از تنظیم QNH به 1013 hPa در PNG تا 20000 فوت انجام نمی شود.

دمای هوا با ارتفاع در جو استاندارد کاهش می یابد

در اتمسفر استاندارد بین المللی (ISA) میانگین دمای سطح دریا (MSL) 15+ درجه سانتیگراد است و به ازای هر 1000 فوت افزایش ارتفاع، 2 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. ISA MSL روش دیگری برای گفتن “ارتفاع فشار صفر” است.

• در ارتفاع فشار 1000 فوت، دمای ISA = +15 -2 = + 13 o C
• در ارتفاع فشار 2000 فوت، دمای ISA = 15+ – 2×2 = 11 o C
• در ارتفاع فشار 3000 فوت، دمای ISA = 15+ – 3×2 = +9 درجه سانتی گراد
• در ارتفاع فشار 7000 فوت، دمای ISA = +15 – 7×2 = +1 o C
• در ارتفاع فشار 8000 فوت، دمای ISA = 15+ – 8×2 = -1 o C
• در ارتفاع فشار 20000 فوت، دمای ISA = 15+ – 20×2 = -25 درجه سانتی گراد
• در FL250، دمای ISA = +15 – 25×2 = -35 o C

هر گونه تغییر از دمای ISA در یک ارتفاع فشار معین ممکن است به صورت یکی نوشته شود

• دمای واقعی، به عنوان مثال. +14 درجه سانتیگراد در ارتفاع فشار 3000 فوت؛ یا
• تغییر ISA، به عنوان مثال. در PH 3000 = 14 o C = ISA+5

مثال 3: PH 16000، ISA -10 چه دمایی است؟

در 16000 فوت PH ISA = +15 – 2×16 = +15 – 32 = -17 o C
ISA-10 = -17 – 10 = -27 o C

پاسخ: دما = -27 درجه سانتیگراد

مثال 4: ارتفاع 10000 فوت QNH 1030 دمای هوای بیرون (OAT) – 12 o C

این چه تنوع ISA است؟

PH = 10,000 – 17 × 30 = 10,000 – 510 = 9,490، مثلاً 9,500 فوت.
در PH 9,500، ISA = +15 – 2 x 9.5 = = 15-19 = -4 o C
در PH 9500 ، که 1- 8 درجه سانتیگراد سردتر از -4 درجه سانتیگراد است، بنابراین:

پاسخ: ISA Variation = ISA-8

چگالی هوا با ارتفاع متفاوت است

در اتمسفر استاندارد، ارتفاع فشار و ارتفاع چگالی در هر نقطه برابر است. همانطور که هوا با فشار ثابت گرم می شود، منبسط می شود. این باعث می شود چگالی هوا کاهش یابد، زیرا مولکول های هوا کمتر در واحد حجم وجود خواهد داشت، با این حال ارتفاع فشار بدون تغییر باقی می ماند. برای هر 1 درجه سانتیگراد بیش از ISA در یک ارتفاع فشار معین، ارتفاع چگالی تقریباً 120 فوت بیشتر از ارتفاع فشار خواهد بود.

محاسبه ارتفاع چگالی

مثال 5: تعیین ارتفاع چگالی در ارتفاع فشار 13000 فوت (سطح پرواز 130) ISA + 10

DH = PH 13,000 + 10x 120 = 13,000 + 1,200 = 14,200

مثال 6: ارتفاع چگالی را در ارتفاع 10000 فوت، QNH 1030، +6 o C تعیین کنید

مثال 7 : ارتفاع چگالی را در ارتفاع 10000 فوت، QNH 996، -11 o C تعیین کنید.

نسخه pdf این صفحه را می‌توانید با استفاده از لینک « نحوه محاسبه ارتفاع فشار و ارتفاع چگالی » دانلود کنید. همچنین برخی از تمرینات ارتفاع چگالی در اینجا وجود دارد .