Dichtehöhe

SDP ist eine theoretische Druckhöhe, aber Flugzeuge arbeiten in einer nicht standardmäßigen Atmosphäre und der Begriff Dichtehöhe wird verwendet, um die aerodynamische Leistung in der nicht standardmäßigen Atmosphäre zu korrelieren. Die Dichtehöhe ist der vertikale Abstand über dem Meeresspiegel in der Standardatmosphäre, bei dem eine bestimmte Dichte vorzufinden ist. Die Luftdichte hat erhebliche Auswirkungen auf die Leistung des Flugzeugs, da die Luft mit abnehmender Dichte abnimmt:

• Leistung, weil der Motor weniger Luft ansaugt 

• Schub, weil ein Propeller in dünner Luft weniger effizient ist 

• Auftrieb, weil die dünne Luft weniger Kraft auf die Flügel ausübt 

Die Dichtehöhe ist die Druckhöhe, korrigiert um nicht standardmäßige Temperatur. Wenn die Dichte der Luft zunimmt (Höhe mit geringerer Dichte), steigt die Flugzeugleistung; umgekehrt, wenn die Luftdichte abnimmt (Höhe mit höherer Dichte), nimmt die Flugzeugleistung ab. 

Eine Abnahme der Luftdichte bedeutet eine Höhe mit hoher Dichte; eine Zunahme der Luftdichte bedeutet eine geringere Dichtehöhe. Die Dichtehöhe wird bei der Berechnung der Flugzeugleistung verwendet, da unter normalen atmosphärischen Bedingungen Luft auf jeder Ebene in der Atmosphäre nicht nur eine bestimmte Dichte hat, sondern ihre Druckhöhe und Dichtehöhe dieselbe Ebene identifizieren.

Die Berechnung der Dichtehöhe beinhaltet die Berücksichtigung von Druck (Druckhöhe) und Temperatur. Da die Leistungsdaten des Luftfahrzeugs auf allen Ebenen auf der Luftdichte unter normalen Tagesbedingungen basieren, gelten diese Leistungsdaten für Luftdichtewerte, die möglicherweise nicht mit den Höhenmesserangaben identisch sind. Unter Bedingungen, die über oder unter dem Standard liegen, können diese Pegel nicht direkt vom Höhenmesser bestimmt werden.

Die Dichtehöhe wird bestimmt, indem zuerst die Druckhöhe ermittelt wird und diese Höhe dann für nicht standardmäßige Temperaturänderungen korrigiert wird. Da sich die Dichte direkt mit dem Druck und umgekehrt mit der Temperatur ändert, kann eine bestimmte Druckhöhe für einen weiten Temperaturbereich bestehen, indem zugelassen wird, dass sich die Dichte ändert. Für jede Temperatur- und Druckhöhe tritt jedoch eine bekannte Dichte auf. Die Dichte der Luft hat einen ausgeprägten Einfluss auf die Flugzeug- und Triebwerksleistung. Unabhängig von der tatsächlichen Höhe des Flugzeugs verhält es sich so, als ob es in einer Höhe betrieben würde, die gleich der vorhandenen Dichtehöhe ist. 

Die Luftdichte wird durch Höhen-, Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen beeinflusst. Die Höhe mit hoher Dichte bezieht sich auf dünne Luft, während sich die Höhe mit niedriger Dichte auf dichte Luft bezieht. Die Bedingungen, die zu einer Höhe mit hoher Dichte führen, sind große Erhebungen, niedriger atmosphärischer Druck, hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder eine Kombination dieser Faktoren. Niedrigere Erhebungen, hoher atmosphärischer Druck, niedrige Temperaturen und niedrige Luftfeuchtigkeit weisen eher auf eine Höhe mit geringer Dichte hin. 

Einfluss des Drucks auf die Dichte 

Da Luft ein Gas ist, kann sie komprimiert oder expandiert werden. Wenn Luft komprimiert wird, kann eine größere Luftmenge ein gegebenes Volumen einnehmen. Umgekehrt, wenn der Druck auf ein bestimmtes Luftvolumen verringert wird, dehnt sich die Luft aus und nimmt einen größeren Raum ein. Bei einem niedrigeren Druck enthält die ursprüngliche Luftsäule eine kleinere Luftmasse. Die Dichte wird verringert, da die Dichte direkt proportional zum Druck ist. Wird der Druck verdoppelt, verdoppelt sich die Dichte; wenn der Druck verringert wird, wird die Dichte verringert. Diese Aussage gilt nur bei konstanter Temperatur. 

Einfluss der Temperatur auf die Dichte 

Die Erhöhung der Temperatur eines Stoffes verringert seine Dichte. Umgekehrt erhöht eine Verringerung der Temperatur die Dichte. Somit ändert sich die Dichte der Luft umgekehrt mit der Temperatur. Diese Aussage gilt nur bei konstantem Druck.

In der Atmosphäre nehmen sowohl Temperatur als auch Druck mit der Höhe ab und haben widersprüchliche Auswirkungen auf die Dichte. Ein ziemlich schneller Druckabfall mit zunehmender Höhe hat jedoch normalerweise eine dominierende Wirkung. Daher können Piloten erwarten, dass die Dichte mit der Höhe abnimmt.

Einfluss der Feuchtigkeit (Feuchtigkeit) auf die Dichte 

Die vorstehenden Absätze beziehen sich auf vollkommen trockene Luft. In Wirklichkeit ist es nie ganz trocken. Die geringe Menge an in der Atmosphäre schwebendem Wasserdampf kann unter bestimmten Bedingungen fast vernachlässigbar sein, aber unter anderen Bedingungen kann die Feuchtigkeit ein wichtiger Faktor für die Leistung eines Flugzeugs werden. Wasserdampf ist leichter als Luft; folglich ist feuchte Luft leichter als trockene Luft. Wenn der Wassergehalt der Luft zunimmt, wird die Luft daher weniger dicht, wodurch die Dichtehöhe zunimmt und die Leistung abnimmt. Es ist am leichtesten oder am wenigsten dicht, wenn es unter bestimmten Bedingungen die maximale Menge an Wasserdampf enthält.  

Die Luftfeuchtigkeit, auch relative Luftfeuchtigkeit genannt, bezieht sich auf die in der Atmosphäre enthaltene Wasserdampfmenge und wird als Prozentsatz der maximalen Wasserdampfmenge ausgedrückt, die die Luft aufnehmen kann. Diese Menge variiert mit der Temperatur. Warme Luft hält mehr Wasserdampf, während kalte Luft weniger hält. 

Vollkommen trockene Luft, die keinen Wasserdampf enthält, hat eine relative Luftfeuchtigkeit von null Prozent, während gesättigte Luft, die keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann, eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent hat. Die Luftfeuchtigkeit allein wird normalerweise nicht als wichtiger Faktor bei der Berechnung der Dichtehöhe und der Flugzeugleistung angesehen, ist jedoch ein beitragender Faktor.

Mit steigender Temperatur kann die Luft größere Mengen an Wasserdampf aufnehmen. Beim Vergleich zweier separater Luftmassen, der ersten warm und feucht (beide Qualitäten neigen dazu, die Luft aufzuhellen) und der zweiten kalt und trocken (beide Qualitäten machen sie schwerer), muss die erste weniger dicht sein als die zweite. Druck, Temperatur und Feuchtigkeit haben aufgrund ihrer Auswirkung auf die Dichte einen großen Einfluss auf die Flugzeugleistung. 

Es gibt keine Faustregeln, die einfach angewendet werden können, aber der Einfluss der Feuchtigkeit kann mit mehreren Online-Formeln bestimmt werden. Im ersten Beispiel wird der Druck in der Höhe benötigt, für die Dichtehöhe gesucht wird. Wählen Sie mit Figure den barometrischen Druck aus, der der zugehörigen Höhe am nächsten liegt. Beispielsweise beträgt der Druck bei 8.000 Fuß 22,22 "Hg. 

Geben Sie unter Verwendung der Website der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) (www.srh.noaa.gov/epz/?n=wxcalc_densityaltitude) für die Dichtehöhe 22,22 für 8.000 Fuß in das Stationsdruckfenster ein. Geben Sie eine Temperatur von 80° und einen Taupunkt von 75° ein. Das Ergebnis ist eine Dichtehöhe von 11.564 Fuß. Ohne Feuchtigkeit wäre die Dichtehöhe fast 500 Fuß niedriger.

Eine andere Website (www.wahiduddin.net/calc/density_ height.htm) bietet eine einfachere Methode zur Bestimmung der Auswirkungen der Feuchtigkeit auf die Dichtehöhe, ohne zusätzliche interpretative Diagramme zu verwenden. In jedem Fall beinhalten die Auswirkungen der Feuchtigkeit auf die Dichtehöhe eine Abnahme der Gesamtleistung bei Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit.