Portanza dell'aria fredda

[maksim]

Tutti noi sappiamo che l'aria fredda sostiene di più di quella calda.
E' più "densa"...
La mia domanda è: qualcuno è in grado di darmi alcuni numeri e citarmi alcuni aspetti per fare in modo che riesca
a "quantificare" e a farmi un'idea degli "ordini di grandezza" della maggior portanza dovuta ad una temperatura
più bassa dell'aria ?
Ad esempio, dirmi: quando la temperatura dell'aria è più bassa, serve meno velocità per fare la rotation...
Oppure: a parità di velocità, si può mettere flap 5 anzichè flap 10...
Oppure: a parità di velocità, si ha lo stesso rateo di salita con un angolo di incidenza minore...
Oppure: se la temperatura diminuisce di 30 gradi (la differenza tra estate e inverno) la portanza raddoppia...
Ho detto una serie di cavolate...
...ma il mio intento è cercare di far capire il senso della mia domanda: insomma, qualcuno mi può citare alcuni
aspetti, alcuni dati e come variano le grandezze in gioco, quando si decolla con +40 e quando si decolla con 10 sotto zero ?
So che ci sono le tabelle, ma non liquidate la mia domanda in questo modo...
Saluti...


Staff: titolo modificato perché tutto in maiuscolo (Bacione)

[max70]

Se considero l'aria un gas perfetto e immagino di metterne un chilogmanno dentro un contenitore isolato, vale:

(p*v)/t =costante, cioè il prodotto pressione per volume diviso la temperatura è costante.
Consideriamo una condizione 1 (caratterizzata da p1, t1 e v1) ed una condizione 2 (p2, v2 e t2) questo vuole dire che:

p1*v1/t1=p2*v2/t2

Ora se imponiamo p1=p2 si ottiene v1/t1=v2/t2 cioè v2=v1*(t2/t1)

Se poniamo t2=0C (=273 K), e t1=30C (=303 K)

Ciò vuole dire che il nostro kg di aria nella condizione 2 occupa un volume
v2=v1*(273/303)=v1*0.9 (circa)

La densità è definita come la qunatità di roba (massa) che sta in un dato volume, noi qui abbiamo il reciproco (la quantità di volume occupata dalla nostra massa di un kg) quindi diminuendo di 30C la temperatura la densità è aumentata di 1/0.9 = 1.1

Considerando che la portanza è data da

L=0.5*rho (densità)*S(superfice di riferimento)*V2(quadrato della velocità)*Cl (coefficiente funzione della forma)

si ottiene che aumentando la densità del 10% la portanza aumenta della stessa quantità (al pari di tutte le altre condizioni)

Purtroppo non so come la cosa venga effettivamente sfruttata (se si riduce l'incidenza dei flap in decollo...)

[max70]

chilogmanno

cioè: chilogrammo

[Otaku]

...qualcuno mi può citare alcuni
aspetti, alcuni dati e come variano le grandezze in gioco, quando si decolla con +40 e quando si decolla con 10 sotto zero ?

Le prestazioni in decollo con le varie temperature dipendono anche dalla variazione della spinta erogata dei motori.

[Black Magic]

Considerate che l'espressione del rendimento reale di un turbogas (che non ho tempo di scrivere in modo ordinato, ma la trovate subito con una semplice ricerca) contiene al suo interno le temperature estreme del ciclo.
Quindi queste, insieme alla densità, influiscono significativamente nelle prestazioni del motore.
La massima è fissa da camera di combustione, ma la minima varia a seconda dell'ambiente...

[TKO]

le tebelle che un pilota usa per determinare i parametri del suo decollo :
peso massimo
velocità
assetti
...

sono calcolate al variare della temperatura, quindi il tutto è assolutamente sfruttato per le prestazioni.

ricordo :

se ho una temperatura bassa = maggiore spinta, minore TAS a parità di IAS.
potrò ottenere un peso massimo al decollo che sarà maggiore.

il peso reale dell'aereo non varia e quindi, anche se l'aria fredda è più densa, ho necessità di un valore uguale di portanza che ottengo volando sempre la stessa velocità indicata e lo stesso angolo di incidenza.

le variazioni che noterò sono : distanza inferiore per raggiungere il punto di rotazione; maggior angolo di assetto durante la salita dovuto al maggior angolo di rampa con costante incidenza.

insomma aerodinamicamente, fluidodinamicamente ... è diverso avere una densità maggiore.
a livello di uso del velivolo si pensa al beneficio che ottengono i motori e poco più.

aria fredda okkio all'altimetro.

saluti

[Flyfree]

aria fredda okkio all'altimetro.

anche al terreno

[IFACN]

Purtroppo non so come la cosa venga effettivamente sfruttata (se si riduce l'incidenza dei flap in decollo...)

Normalmente, in aria calda/maggior altitudine, su usano più flap in decollo (p.es. 5 gradi anzichè 1).

[IFACN]

L'anemometro è tarato in base alle caratteristiche dell'aria standard (1013,25 hPa, 15 Celsius e ben definiti gradienti barici e termici).

In aria la cui temperatura è diversa da 15 Celsius o su una superficie di pressione diversa da 1013,25 hPa, la lettura anemometrica è influenzata da queste variazioni (velocità indicata diversa dalla velocità al suolo).

Siccome le velocità di riferimento per le manovre sono quelle anemometriche, è ovvio che la variazione di temperatura/pressione dell'aria influenza il tempo e la distanza necessaria per avere la velocità indicata che serve.

Aria più fredda e densa: meno distanza; aria più calda: più distanza.
Aeroporto a livello del mare in inverno: meno distanza; aeroporto in quota d'estate con 40 gradi: tantissima distanza.

P.es. le tabelle delle prestazioni di decollo del Cessna 172M, al peso massimo di 1043Kg, mi dicono che più l'aria è calda e più sono in quota, più la corsa di decollo aumenta e più la prestazione in salita decade.

A livello del mare e zero gradi: 236 metri per arrivare ai 55 nodi del distacco; la salita che posso ottenere è di 700 piedi/minuto.
A 5000 piedi e 40 gradi: 503 metri (più del doppio!!); la salita è 310 piedi/minuto.

Spero di non avervi confuso troppo...

[N757GF]

L'anemometro è tarato in base alle caratteristiche dell'aria standard (1013,25 hPa, 15 Celsius e ben definiti gradienti barici e termici).

Meglio dire densita` che usare temperatura e pressione e l'equazione dei gas perfetti. La pressione dinamica, misurata dall'anemometro dipende dalla densita`. I gradienti barici e termici non c'entrano nulla, lavora solo in base alla densita`.

In aria la cui temperatura è diversa da 15 Celsius o su una superficie di pressione diversa da 1013,25 hPa, la lettura anemometrica è influenzata da queste variazioni (velocità indicata diversa dalla velocità al suolo).

ci sono situazioni in cui pur non essendoci temperatura e pressione standard la lettura e` corretta (IAS=TAS, a parte la calibrazione), perche' la grandezza importante e` la densita` dell'aria. Inoltre mi pare inopportuno citare la velocita` al suolo senza specificare in assenza di vento. Meglio parlare di tas.

Siccome le velocità di riferimento per le manovre sono quelle anemometriche, è ovvio che la variazione di temperatura/pressione dell'aria influenza il tempo e la distanza necessaria per avere la velocità indicata che serve.

Questo e` uno dei due fattori che influenza le prestazioni dell'aereo. L'altra e` la potenza che il propulsore riesce a sviluppare, che dipende dalla densita` (elica) e dalla temperatura, pressione e umidita` (potenza meccanica, almeno con un modello semplificato)

Aria più fredda e densa: meno distanza; aria più calda: più distanza.
Aeroporto a livello del mare in inverno: meno distanza; aeroporto in quota d'estate con 40 gradi: tantissima distanza.

L'umidita` diminuisce la densita`, e quindi indicazione e prestazioni, senza cambiare pressione e temperatura: magari mettici anche aria umida, che riduce ancora di un pochino le prestazioni, che pero` sono anche dettate dalla riduzione di potenza erogata dal motore (alternativo)

P.es. le tabelle delle prestazioni di decollo del Cessna 172M, al peso massimo di 1043Kg, mi dicono che più l'aria è calda e più sono in quota, più la corsa di decollo aumenta e più la prestazione in salita decade.

certo, a causa della densita` e del calo delle prestazioni del propulsore. Quelle tabelle non indicano di solito l'umidita`, che entra anche lei nei conti, anche se relativamente poco.

Spero di non avervi confuso troppo...

Pero` ti sei messo d'impegno

[Aldus]

Topic molto interessante.
Bravi.