密度高度

密度高度は、観測場所での空気密度が指示された空気密度と等しくなる標準大気条件に対する高度です。言い換えると、密度高度は、平均海面上の高さとして与えられる空気密度です。密度高度は、標準外の温度に合わせて調整された圧力高度と見なすこともできます。

温度の上昇と大気圧の低下、およびそれよりはるかに低い湿度の上昇は、密度高度の上昇を引き起こします。高温多湿の条件では、特定の場所の密度高度が実際の高度よりもかなり高くなる場合があります。

航空では、密度高度を使用して、特定の気象条件下での航空機の空力性能を評価します。航空機の翼によって生成される揚力、および指示された対気速度（IAS）と真の対気速度（TAS）の関係も、空気密度の変化の影響を受けます。さらに、航空機のエンジンによって供給される出力は、大気の密度と組成の影響を受けます。

航空機の安全性

空気密度は、おそらく航空機の性能に影響を与える最も重要な要因の1つです。以下に直接関係します。

• 翼によって生成される揚力—空気密度の低下により、翼の揚力が減少します。
• プロペラまたはローターの効率—プロペラ（実質的に翼）の場合、翼で揚力するのと同じように動作します。
• エンジンの出力—出力は酸素摂取量に依存するため、同等の乾燥空気密度が低下するとエンジン出力が低下し、湿度が高い環境では水分が酸素と置き換わるため、出力はさらに低下します。

キト空港やメキシコシティなどの「暑くて高い」空港から離陸する航空機は、空力的に重大な不利な状況にあります。以下の効果は、実際の物理的高度よりも高い密度高度から生じます。

• 航空機は、発電量が減少するため、離陸時にはよりゆっくりと加速します。
• 航空機は、同じリフト量を得るためにより高い真対気速度を達成する必要があります。これは、より長い離陸ロールとより高い真対気速度の両方を意味します。
• 航空機は、発電量の減少と揚力の減少の結果、よりゆっくりと上昇します。

これらのパフォーマンスの問題により、航空機の離陸重量を下げるか、1日の涼しい時間に離陸をスケジュールする必要があります。風向と滑走路の傾斜を考慮する必要がある場合があります。

スカイダイビング

密度高度は、スカイダイビングの重要な要因であり、経験豊富なスカイダイバーであっても、適切に判断することが難しい場合があります。すべての航空に共通する翼の効率の一般的な変化に加えて、スカイダイビングには追加の考慮事項があります。ジャンパーの移動性が高いため、リスクが増加します（ジャンパーは、QNH / QFEへのキャリブレーションのルーチンによって意識的に認識されることなく、以前とは完全に異なる密度高度のドロップゾーンに移動することがよくあります） 。別の要因は、高密度の高度での低酸素症に対する感受性が高いことです。これは、特に予想外の高い自由落下率と相まって、危険な状況や事故を引き起こす可能性があります。より高い高度のパラシュートはより積極的に飛行し、有効面積を小さくします。これはパイロットのスキルにとってより厳しいものであり、正確な推定値を必要とし、危険になる前に誤差が少ない高性能の着陸には特に危険です。

計算

密度高度は、次の式を使用して、大気圧と外気温度（乾燥空気と仮定）から計算できます。

DA =TSLΓ。{\ displaystyle {\ text {DA}} = {\ frac {T _ {\ text {SL}}} {\ Gamma}} \ left。}

この式では、

DA = {\ displaystyle {\ text {DA}} =}メートル単位の密度高度（m {\ displaystyle \ mathrm {m}}）; P = {\ displaystyle P =}（静的）大気圧; PSL = {\ displaystyle P _ {\ text {SL}} =}国際標準大気（ISA）の標準海面気圧（1013.25 {\ displaystyle 1013.25}ヘクトパスカル（hPa {\ displaystyle \ mathrm {hPa}}）、または29.92 {\ displaystyle 29.92}水銀柱インチ（inHg {\ displaystyle \ mathrm {inHg}}）、米国標準大気）。 T = {\ displaystyle T =}ケルビン単位の外気温（K {\ displaystyle \ mathrm {K}}）（摂氏温度（∘C{\ displaystyle {^ {\ circに273.15 {\ displaystyle 273.15}を追加します。 } \ mathrm {C}}}））; TSL = {\ displaystyle T _ {\ text {SL}} =} ISA海面気温= 288.15 K {\ displaystyle = 288.15〜\ mathrm {K}}; Γ= {\ displaystyle \ Gamma =} ISA温度経過率= 0.0065 K / m {\ displaystyle = 0.0065〜\ mathrm {K} / \ mathrm {m}}; R = {\ displaystyle R =}理想気体定数= 8.3144598 J /（mol K）{\ displaystyle = 8.3144598〜\ mathrm {J} /（\ mathrm {mol}〜\ mathrm {K}）}; g = {\ displaystyle g =}重力加速度= 9.80665 m / s2 {\ displaystyle = 9.80665〜\ mathrm {m} / \ mathrm {s} ^ {2}}; M = {\ displaystyle M =}乾燥空気のモル質量= 0.028964 kg / mol {\ displaystyle = 0.028964〜\ mathrm {kg} / \ mathrm {mol}}。

国立気象サービス（NWS）フォーミュラ

National Weather Serviceは、標準の上記の密度高度の公式に次の乾燥空気近似を使用します。

DA =（145442.16フィート）×（1-0.235）。{\ displaystyle {\ text {DA}} =（145442.16〜\ mathrm {ft}）\ times \ left（1- \ left ^ {0.235} \ right）。 }

この式では、

DA = {\ displaystyle {\ text {DA}} =}フィート単位の密度高度（ft {\ displaystyle \ mathrm {ft}}）; P = {\ displaystyle P =}水銀柱インチでのステーション圧力（静的大気圧）（inHg {\ displaystyle \ mathrm {inHg}}）; T = {\ displaystyle T =}ステーション温度（外気温）華氏（degreesF {\ displaystyle {^ {\ circ} \ mathrm {F}}}）。

NWS標準では、密度高度を最も近い100フィート{\ displaystyle 100〜\ mathrm {ft}}に丸める必要があることに注意してください。

気圧高度から密度高度を計算するための近似式

これは、 圧力高度とISA温度偏差から密度高度を（非常に近似的に）計算するための簡単な式です。

DA = PA +（118.8 ft /∘C）×（OAT-ISA温度）。{\ displaystyle {\ text {DA}} = {\ text {PA}} +（118.8〜\ mathrm {ft} / {^ {\ circ} \ mathrm {C}}）\ times（{\ text {OAT}}-{\ text {ISA temperature}}）。}

この式では、

PA = {\ displaystyle {\ text {PA}} =}フィート単位の気圧高度（ft {\ displaystyle \ mathrm {ft}}）=フィート単位の駅標高+（27 ft / mb）×（1013 mb-QNH）{\ displaystyle = {\ text {フィート単位の駅の標高}} +（27〜\ mathrm {ft} / \ mathrm {mb}）\ times（1013〜\ mathrm {mb}-{\ text {QNH}}）}; QNH = {\ displaystyle {\ text {QNH}} =}平均海面レベルに調整された大気圧（mb {\ displaystyle \ mathrm {mb}}）; OAT = {\ displaystyle {\ text {OAT}} =}摂氏温度での外気温（∘C{\ displaystyle {^ {\ circ} \ mathrm {C}}}）; ISA温度= 15 ∘C−（1.98∘C）×（PA1000フィート）{\ displaystyle {\ text {ISA温度}} = 15〜{^ {\ circ} \ mathrm {C}}-（1.98〜{^ { \ circ} \ mathrm {C}}）\ times \ left（{\ dfrac {\ text {PA}} {1000〜\ mathrm {ft}}} \ right）}、外気温度がこのレートで低下すると仮定1.98 1,000C {\ displaystyle 1.98〜{^ {\ circ} \ mathrm {C}}}対流圏界面までの標高1,000フィート{\ displaystyle 1,000〜\ mathrm {ft}}（36,000フィート{\ displaystyle 36,000〜） \ mathrm {ft}}）に達しました。

1.98∘C{\ displaystyle 1.98〜{^ {\ circ} \ mathrm {C}}}を2∘C{\ displaystyle 2〜{^ {\ circ} \ mathrm {C}}}に切り上げると、この近似はなる

DA = PA +（118.8 ft /∘C）×=（1.2376×PA）+-1782 ft。{\ displaystyle {\ begin {aligned} {\ text {DA}}＆= {\ text {PA}} +（118.8 〜\ mathrm {ft} / {^ {\ circ} \ mathrm {C}}）\ times \ left \\＆=（1.2376 \ times {\ text {PA}}）+-1782〜\ mathrm {ft} \ end {aligned}}}