O termo mais apropriado para correlacionar o desempenho aerodinâmico na atmosfera não padrão é a altitude de densidade – a altitude na atmosfera padrão correspondente a um valor particular de densidade do ar.

A altitude de densidade é uma altitude de pressão corrigida para temperaturas não padronizadas. À medida que a densidade do ar aumenta (altitude de menor densidade), o desempenho da aeronave aumenta. Por outro lado, à medida que a densidade do ar diminui (altitude de maior densidade), o desempenho da aeronave diminui. Uma diminuição na densidade do ar significa uma altitude de alta densidade; Um aumento na densidade do ar significa uma altitude de densidade mais baixa. A altitude de densidade é usada no cálculo do desempenho das aeronaves. Sob condições atmosféricas padrão, o ar em cada nível na atmosfera tem uma densidade específica; Sob condições padrão, a altitude de pressão e a altitude de densidade identificam o mesmo nível. A altitude de densidade, então, é a distância vertical acima do nível do mar na atmosfera padrão na qual uma determinada densidade deve ser encontrada.

O cálculo da altitude de densidade deve envolver a consideração da pressão (altitude de pressão) e da temperatura. Como os dados de desempenho das aeronaves em qualquer nível são baseados na densidade do ar sob condições padrão do dia, esses dados de desempenho se aplicam a níveis de densidade do ar que podem não ser idênticos às indicações do altímetro. Em condições superiores ou inferiores ao padrão, esses níveis não podem ser determinados diretamente pelo altímetro.

A altitude de densidade é determinada primeiro encontrando a altitude de pressão e, em seguida, corrigindo essa altitude para variações de temperatura não padrão. Uma vez que a densidade varia diretamente com a pressão e inversamente com a temperatura, uma determinada altitude de pressão pode existir para uma ampla faixa de temperatura, permitindo que a densidade varie. No entanto, ocorre uma densidade conhecida para qualquer temperatura e altitude de pressão. A densidade do ar tem um efeito pronunciado no desempenho das aeronaves e do motor. Independentemente da altitude real em que a aeronave está operando, ela funcionará como se estivesse operando a uma altitude igual à altitude de densidade existente.

Por exemplo, quando fixado em 29,92 “Hg, o altímetro pode indicar uma altitude de pressão de 5.000 pés. De acordo com o AFM/POH, o solo na decolagem pode exigir uma distância de 790 pés em condições de temperatura padrão.

No entanto, se a temperatura for 20 °C acima do padrão, a expansão do ar aumenta o nível de densidade. Usando dados de correção de temperatura de tabelas ou gráficos, ou derivando a altitude de densidade com um computador, pode-se descobrir que o nível de densidade está acima de 7.000 pés, e a corrida no solo pode estar mais próxima de 1.000 pés.

A densidade do ar é afetada por mudanças na altitude, temperatura e umidade. Altitude de alta densidade refere-se ao ar rarefeito, enquanto altitude de baixa densidade refere-se ao ar denso. As condições que resultam em uma altitude de alta densidade são altas elevações, baixas pressões atmosféricas, altas temperaturas, alta umidade ou alguma combinação desses fatores. Elevações mais baixas, alta pressão atmosférica, baixas temperaturas e baixa umidade são mais indicativos de baixa altitude.

Usando um computador de vôo, a altitude de densidade pode ser calculada introduzindo a altitude de pressão e a temperatura externa do ar no nível do vôo. A altitude de densidade também pode ser determinada consultando a tabela e o gráfico nas Figuras 10-3 e 10-4.

10.4.1 Efeitos da pressão na densidade #

Como o ar é um gás, ele pode ser comprimido ou expandido. Quando o ar é comprimido, uma quantidade maior de ar pode ocupar um determinado volume. Por outro lado, quando a pressão sobre um determinado volume de ar diminui, o ar se expande e ocupa um espaço maior. Ou seja, a coluna original do ar a uma pressão mais baixa contém uma massa menor de ar. Em outras palavras, a densidade diminui. Na verdade, a densidade é diretamente proporcional à pressão. Se a pressão for duplicada, a densidade dobrará e, se a pressão for baixada, a densidade também será. Esta afirmação é verdadeira apenas a uma temperatura constante.

10.4.2 Efeitos da temperatura na densidade #

Aumentar a temperatura de uma substância diminui sua densidade. Por outro lado, diminuir a temperatura aumenta a densidade. Assim, a densidade do ar varia inversamente com a temperatura. Esta afirmação é verdadeira apenas a uma pressão constante.

Na atmosfera, tanto a temperatura quanto a pressão diminuem com a altitude e têm efeitos conflitantes sobre a densidade. No entanto, a queda bastante rápida na pressão, pois a altitude é aumentada, geralmente tem o efeito dominante. Portanto, os pilotos podem esperar que a densidade diminua com a altitude.

10.4.3 Efeitos da umidade (umidade) na densidade #

Os parágrafos anteriores são baseados na pressuposição do ar perfeitamente seco. Na realidade, nunca está completamente seco. A pequena quantidade de vapor de água suspensa na atmosfera pode ser insignificante sob certas condições, mas em outras condições a umidade pode se tornar um fator importante no desempenho de uma aeronave. O vapor de água é mais leve que o ar; Consequentemente, o ar úmido é mais leve que o ar seco. Portanto, à medida que o teor de água do ar aumenta, o ar se torna menos denso, aumentando a altitude de densidade e diminuindo o desempenho. É mais leve ou menos denso quando, em um determinado conjunto de condições, contém a quantidade máxima de vapor de água.

A umidade, também chamada de umidade relativa, refere-se à quantidade de vapor de água contida na atmosfera e é expressa como uma porcentagem da quantidade máxima de vapor de água que o ar pode conter. Esta quantidade varia com a temperatura; O ar quente pode conter mais vapor de água, enquanto o ar mais frio pode conter menos. O ar perfeitamente seco que não contém vapor de água tem uma umidade relativa de zero por cento, enquanto o ar saturado que não pode conter mais vapor de água tem uma umidade relativa de 100 por cento. A umidade por si só geralmente não é considerada um fator essencial no cálculo da altitude de densidade e do desempenho das aeronaves; No entanto, contribui.

Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de vapor de água que o ar pode conter. Ao comparar duas massas de ar separadas, a primeira quente e úmida (ambas as qualidades que tornam o ar mais leve) e o segundo frio e seco (ambas as qualidades que o tornam mais pesado), o primeiro deve ser menos denso que o segundo. A pressão, a temperatura e a umidade têm uma grande influência no desempenho das aeronaves devido ao seu efeito sobre a densidade. Não existe uma regra de polegar ou um gráfico usado para calcular os efeitos da umidade na altitude de densidade, mas deve ser levado em consideração. Espere uma diminuição no desempenho geral em condições de alta umidade.