Tlak vzduchu a chyby v nastavení výškoměru RNDr. Jacek KERUM, ÚFA AVČR, v.v.i.

Mezinárodní standardní atmosféra (MSA – ISA) Jednotky SI základní: Hmotnost: kilogram [kg] Délka: metr [m] Čas: sekunda [s] Jednotky SI odvozené: Síla: N [kg.m/s] Tlak: Pa [N/m2] Hodnoty důležité pro letectví: Na 0 m střední hladiny moře (MSL) má vzduch: tlak: 1013,25 hPa teplotu: +15°C (288,15 K) hustotu: 1,225 kg/m3 γ (vertikální teplotní gradient): 6,5°C/1000m nebo 2°C/1000ft

Pro výpočty je vhodnější tak zvaný vertikální tlakový stupeň (hodnota výšky na 1hPa): na 0 m MSL: 8m / 27ft pro střední výšky: 9m / 30ft

Výsledky se používají pro další výpočty, např. ve stavové rovnici

1. vypočtený podle reálné atmosféry: QFF=p*exp[g*H/(287.04*TV)] Tlak vzduchu redukovaný na hladinu moře je tlak v hladině odpovídající stř. výšce hladiny moře: 1. vypočtený podle reálné atmosféry: QFF=p*exp[g*H/(287.04*TV)] z naměřeného tlaku p v nadm. výšce tlakoměru H, virtuální teploty TV a tíhového zrychlení g v zeměpisné šířce stanice; vypočtený podle mezinárodní standardní atmosféry ICAO: QNH=p*[1+(1013.25n*0.0065*0.003472)*H/pn] 1/n z naměřeného tlaku p v nadm. výšce tlakoměru H a pro n = 0,190284.

Pro naše potřeby stačí vědět, že se na každou odchylku teploty od ISA o 1°C změní tloušťka vrstvy o 4 jednotky (metr nebo foot)

Zjednodušený výpočet hodnoty výškového stupně

Vliv odchylek teploty od ISA (MSA) na indikaci výškoměru Pro jednoduchost budeme uvažovat jen odchylky teploty vzduchu při stálém tlaku. Jestliže je teplota vzduchu nižší než ISA, letadlo je níže, než je hodnota na výškoměru. Výškoměr udává vyšší hodnoty. Jestliže je teplota vzduchu vyšší než ISA, letadlo je výše, než je hodnota na výškoměru. Výškoměr udává nižší hodnoty. Takže při letu do nižších teplot ukazuje výškoměr více, než je skutečná výška letadla = záporná chyba, letadlo je níže. při letu do vyšších teplot ukazuje výškoměr méně, než je skutečná výška letadla = kladná chyba, letadlo je výše. Je to jednoduché: při letu do studenějšího vzduchu jsem níže, při letu do teplejšího vzduchu jsem výše – než co vidím na výškoměru

Vliv horizontálního rozložení tlaku vzduchu na indikaci výškoměru Pro jednoduchost budeme uvažovat, že teplota vzduchu odpovídá MSA. Jestliže tlak vzduchu během letu klesá, letadlo je níže, než udává výškoměr Výškoměr udává vyšší hodnoty. Jestliže tlak vzduchu během letu roste, letadlo je výše, než udává výškoměr Výškoměr udává nižší hodnoty. Takže při letu do tlakové výše ukazuje výškoměr méně, než je skutečná výška letadla = kladná chyba, letadlo je výše. při letu do tlakové níže ukazuje výškoměr více, než je skutečná výška letadla = záporná chyba, letadlo je níže. Je to jednoduché: při letu do nižšího tlaku jsem níže, při letu do vyššího tlaku jsem výše – než co vidím na výškoměru

V reálné atmosféře je vše složitější – změny teploty a tlaku působí současně jak v čase, tak v prostoru. Změny odchylek teploty od ISA s výškou způsobují rostoucí chyby, horizontální změny tlaku vzduchu ovlivňují let ve všech hladinách stejně. Obě změny mohou působit stejným směrem a tím se umocňují nebo mohou působit proti sobě a tím se potlačují.

Pojďme si jen tak pro názornost ukázat na jednoduchých příkladech rozdíl mezi hodnotou, kterou udává výškoměr a skutečnou výškou: Letiště je na úrovni moře: 0 m MSL; QNH: 983 hPa; OSA pod FL 100 = -15°C. Jaká je skutečná výška ve 2000 m? a) 1013 - 983 = 30 [hPa]; na 1hPa připadá 8m výšky; vrstva bude díky nízkému tlaku o 30 x 8m tenčí = o -240m; b) Std teplota bude ve 2000m 2x6,5 = 13°C, ale o 15°C chladnější = -2°C, ale snížena o OSA, tedy o -15°C = -17°C; c) změna tloušťky vrstvy: -15°C x 4m = - 60m x 2(000) = -120m; d) -240m na tlak, -120m na odchylku od teploty = -360m; Výsledek: skutečná výška letu bude ve studeném vzduchu vůči MSL 2000m - 360m = 1640m 2. Letiště je ve 1240 ft MSL; QNH: 1008 hPa; jakou hodnotu ukazuje výškoměr nastavený na 1013 hPa? a) 1013 - 1008 = 5hPa; na 1hPa je potřeba 27ft: 5 x 27 = 135ft; 1240 + 135 = 1375ft. Výsledek: výškoměr v parkujícím letadle na letišti s výškou 1240ft bude udávat výšku 1375ft

Závěr K čemu jsou předchozí obrázky a výpočty dobré? Když pro nic jiného, tak aspoň pro představu, že pokud nebudeme poctivě a zodpovědně pracovat s výškoměrem podle daných pravidel, můžeme si přivolat nepříjemné chvíle. Chyby z podceňování vyžadovaného nastavení výškoměru při mimoletištních letech a přeletech mohou vést k nepříjemným až nebezpečným sblížením, protože se v prostoru třídy „E“, kterou GA používá nejčastěji, můžeme setkat se všemi druhy provozu. Postupy pro nastavení výškoměru jsou dobře popsány ve VFR příručce: https://lis.rlp.cz/vfrmanual/actual/enr_3_cz.html Všichni víme, že bychom měli při stoupání s výškoměrem nastaveným na QNH (regionální QNH) po dosažení převodní výšky (u nás stabilně 5000ft = cca 1500m) přestavět výškoměry na QNE = 1013,25hPa. Stejně tak bychom měli při klesání po dosažení převodní hladiny přejít opět na potřebné QNH (regionální nebo cílového letiště). Přestavění by mělo proběhnout nejpozději v převodní vrstvě. Proto by měli všichni, co létají s letadly, která během letu často mění výšku (paraglidery, rogala, kluzáky atd.) létat s výškoměry nastavenými aspoň na regionální QNH a svoji skutečnou pozici zodpovědně a poctivě oznámit v hlášení na každý dotaz o poloze včetně informace, na jaký tlak mají výškoměr nastaven. A další důvod, proč si uvědomovat chyby výškoměru je, včas se rozhodnout, zda budeme pokračovat v letu za zhoršujících se podmínek dohlednosti (mlha, snižující se základna oblačnosti, husté srážky) do studenějšího vzduchu nebo do tlakového pole s klesajícím tlakem, zvláště když víme, že před námi jsou kopce, které svoji výšku nemění ……

Mnoho zdaru v nadcházející sezóně 2019 Váš Jacek KERUM