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L’altitudine di densità

Da un articolo della F.A.A.


Definizione semplificata - L’altitudine di densità è l’altitudine teorica in cui la densità dell’aria sarebbe uguale a quella presente nel punto di rilevamento, dove tale densità è ridotta a causa principalmente dell’alta temperatura e secondariamente dell’elevata umidità ambientale.


Nel corso delle tradizionali "chiaccherate da hangar" un argomento che non pare essere frequentemente trattato è quello dell’altitudine di densità. La ragione è che la maggioranza dei piloti dimostra ben scarsa dimestichezza con questi concetti. Ciononostante, l’inesorabile influenza che l’altitudine di densità esercita sulle prestazioni dei velivoli e dei motori impone che ogni pilota ne comprenda gli effetti. Il calore, l’altitudine e l’umidità dell’aria possono trasformare in men che non si dica un ordinario decollo od atterraggio in un disastro. La densità dell’aria è influenzata da tre importanti fattori:

  1. L’altitudine. Maggiore è l’altitudine, minore è la densità dell’aria.
  2. La temperatura. Più l’aria è calda, meno è densa.
  3. L’umidità. L’umidità non è generalmente considerata un fattore importante nel calcolo dell’altitudine di densità, in quanto l’effetto dell’umidità influisce sulla potenza del motore più che sull’efficienza aerodinamica. Ad elevate temperature ambientali, l’atmosfera può trattenere maggiori quantità di vapore acqueo. Per esempio, a 35.5 °C, il vapore acqueo contenuto nell’aria può essere di otto volte maggiore di quello possibile a 5.5 °C. Elevate altitudini di densità ed elevate umidità non vanno sempre di pari passo, comunque, in condizioni "umide", è opportuno stimare un 10% in più nella corsa di decollo ed aspettarsi un rateo di salita ridotto.

I manuali operativi approntati dai costruttori dei velivoli forniscono in genere buone informazioni riguardo alle prestazioni del mezzo in condizioni standard (livello del mare a 15 °C). Comunque, qualora il pilota sovrastimasse le prestazioni dell’aereo o non si curasse di consultare le tabelle, gli effetti dell’altitudine di densità potrebbero apportare un inatteso elemento di apprensione durante il decollo e la salita.

Gli effetti dell’altitudine di densità non sono limitati alle zone montuose, divengono infatti sensibili anche ad altitudini prossime al livello del mare quando le temperature sono maggiori dei 15 °C standard. D’ogni modo gli effetti sono certamente più drammatici a quote più elevate. La corsa di decollo, la potenza disponibile (nei normali motori aspirati) ed il rateo di salita sono tutti di pari passo penalizzati e, mentre la velocità indicata non cambia, la velocità vera tende ad aumentare. Troppo spesso, un pilota che si trova a volare in condizioni di elevata altitudine di densità su di un velivolo con un normale motore aspirato, si rende dolorosamente conto della penalizzazione sulle prestazioni del mezzo.

Inoltre, a livelli di potenza inferiori al 75% o ad altitudini di densità superiori ai 1500 m è essenziale che i normali motori aspirati siano "smagriti" per la potenza massima al decollo, a meno che siano dotati di un compensatore automatico di quota. Contrariamente la miscela troppo ricca porta un ulteriore riduzione della potenza globale. Per contro, i motori turbocompressi non necessitano di essere smagriti per il decollo in condizioni di elevata altitudine di densità, poiché sono in grado di ottenere pressioni di alimentazione uguali o maggiori della pressione standard al livello del mare.

L’altitudine di densità non deve essere confusa con l’altitudine di pressione, l’altitudine indicata, l’altitudine vera e quella assoluta, inoltre non deve essere utilizzata come un riferimento di quota, ma solo come un criterio per determinare le prestazioni del velivolo. Le prestazioni indicate sui manuali operativi sono in genere relative a condizioni atmosferiche standard al livello del mare (15 °C di temperatura e 1013 hectopascal / 29.92 pollici di pressione).

Quando la temperatura sale al di sopra della media per la località, la densità dell’aria si riduce e, parallelamente, aumenta l’altitudine di densità. Questo influisce sulle prestazioni aerodinamiche del velivolo e diminuisce la potenza del motore. I piloti dovrebbero abituarsi a consultare i diagrammi delle prestazioni del proprio aereo durante la preparazione del volo. Questo è importante quando le temperature sono al di sopra della norma, indipendentemente dall’altitudine dell’aeroporto.

Questa tabella può dare un’idea di quanto la temperatura influisce sull’altitudine di densità.

 

26 °C

32 °C

37 °C

44 °C

49 °C

54 °C

Liv. mare (15 °C)

400 m

600 m

800 m

1100 m

1300 m

1500 m

600 m (11 °C)

1300 m

1500 m

1700 m

1900 m

2100 m

2300 m

1200 m (7 °C)

2100 m

2300 m

2500 m

2700 m

2900 m

3100 m

1800 m (3 °C)

2900 m

3100 m

3300 m

3500 m

3700 m

3900 m

2400 m (0 °C)

3700 m

3900 m

4100 m

4300 m

4600 m

4900 m

Dal punto di vista del pilota, un aumento dell’altitudine di densità comporta:

  1. Un aumento della corsa di decollo.
  2. Un ridotto rateo di salita.
  3. Un aumento nella velocità vera in avvicinamento ed atterraggio (con la stessa velocità indicata).
  4. Un aumento della corsa di atterraggio

Su aeroporti ad altitudine maggiore, come quelli nell’ovest degli Stati Uniti, le alte temperature hanno un tale effetto sull’altitudine di densità da compromettere seriamente la sicurezza delle operazioni. In tali condizioni, le operazioni nelle ore centrali della giornata possono essere estremamente rischiose. Anche ad altitudini inferiori le prestazioni dei velivoli possono talora diventare marginali e per garantire la sicurezza è necessario ridurre il peso complessivo dei mezzi. Se sono previste temperature al di sopra della norma, nel dubbio di una riduzione delle prestazioni, è pertanto consigliabile programmare le operazioni nelle ore fresche della giornata, mattino presto e tardo pomeriggio. Il mattino presto e la sera offrono sempre condizioni migliori per la partenza e l’arrivo.

Il principale riferimento per il pilota dovrebbe essere il capitolo sulle prestazioni del manuale operativo dell’aeroplano, approntato dalla casa produttrice del mezzo. Se questi dati non sono disponibili, il nomogramma di Koch può essere utilizzato per stimare l’influenza della temperatura e dell’altitudine della pista sulla corsa di decollo ed il rateo di salita.

Il nomogramma di Koch

Per rilevare gli effetti della temperatura e dell’altitudine, connettere i punti sulle scale relative, a sinistra la temperatura in °C, a destra l’altitudine barometrica in metri (con l’altimetro tarato su 1013 hp / 29.92 pollici). I dati sull’aumento della corsa di decollo e la riduzione del rateo di salita possono essere letti sulla scala centrale.

Esempio: la linea diagonale mostra che per una temperatura di 38 °C ad un’altitudine barometrica di 1800 m si stima una corsa di decollo più lunga del 230%. Pertanto, se la corsa di decollo per salire di 15 metri in condizioni standard al livello dl mare è di 300 metri, nelle condizioni indicate diventerebbe di 1 Km. Inoltre il rateo di salita sarebbe ridotto del 76%, pertanto se in condizioni standard è di 1500 m al minuto, si ridurrebbe a 360 m al minuto.

Il nomogramma mostra dei valori indicativi. I valori esatti sono pubblicati sui manuali operativi. Il calcolo potrebbe essere sovrastimato per motori turbocompressi.
Si ricordi inoltre che l’erba alta, la sabbia, il fango e la neve fresca possono facilmente raddoppiare la corsa di decollo.


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