טיפ בטיחות 20/26 - גובה צפיפות (Density Altitude)

מקרה שקרה:

ג׳ון ומקנזי המריאו במטוס Cessna 170 ממנחת Byrds Backcountry Airstrip, מנחת דשא קצר באזורי הבר של הרי האוזרק, כ-13 מייל מהעיר Ozark שבארקנסו. הם המריאו מיד אחרי ארוחת הצהרים. באותו אחר צהרים, גובה הצפיפות במנחת היה גבוה.

המטוס האיץ באיטיות על המסלול הקצר. לאחר כשלושת רבעי המסלול, בדיוק כשג׳ון עמד לבטל את ההמראה, המטוס התנתק והחל בטיפוס שטוח מאוד, אך הביצועים הדלים בגובה הצפיפות הגבוה לא אפשרו לו לטפס מספיק, המטוס לא הצליח לעבור מעל קו העצים בקצה המסלול, והתרסק.

בסרטון המצורף, (מומלץ לצפות) בני הזוג עצמם וטייס שהיה עד לתאונה מספרים על החוויה המבעיתה ועל שרשרת הנסיבות שהובילה לתאונה. זהו בדיוק התרחיש הקלאסי של גובה צפיפות גבוה: ריצת המראה ארוכה, האצה איטית, וקצב טיפוס שאינו מספיק לעבור מכשול בקצה מנחת קצר.

מהו גובה צפיפות?

גובה צפיפות (Density Altitude) הוא גובה הלחץ מתוקן לטמפרטורה שאינה סטנדרטית. במילים פשוטות, זה הגובה שבו המטוס ״מרגיש״ שהוא טס, בלי קשר למה שמד הגובה מראה.

ככל שהטמפרטורה והגובה עולים, צפיפות האוויר יורדת, כלומר יש פחות מולקולות אוויר בכל נפח נתון. ביום חם או לח, המטוס מתנהג כאילו הוא טס בגובה גבוה יותר ממה שהוא באמת. הרחבנו על כך בטיפ בטיחות 12/26 על טיסה בתנאי שרב, וכאן נתמקד במנגנון הפיזיקלי ובמשמעויות שלו לביצועים.

כלל אצבע לחישוב:

גובה צפיפות (רגל) = גובה לחץ (רגל) + [ 120 × (טמפ׳ חיצונית פחות טמפ׳ סטנדרטית (בצלסיוס) ]

טמפ׳ סטנדרטית = C°15 בגובה הים, יורדת בכ-C°2 לכל 1,000 רגל.

לדוגמא, מטוס בגובה 1,000 רגל ביום שבו הטמפ׳ החיצונית בגובה 1,000 רגל היא 30 מעלות צלסיוס:

• הטמפ׳ בגובה 1,000 רגל לפי טמפ׳ סטנדרטית היא 13 מעלות

• גובה הצפיפות הוא 1,000 + 120 * (30-13)  = 3,040 רגל

• המטוס "מרגיש" שהוא טס גבוה ב 2,000 רגל ממה שהוא באמת !  

ביום יום, אפשר פשוט להשתמש במחשבון טיסה או אפליקציה. הנתונים הדרושים : גובה לחץ וטמפרטורה.

בראש פינה למשל, גובה השדה הוא 900 רגל. ביום חם שk 35 מעלות ולחץ סטנדרטי, גובה הצפיפות בשדה הוא 3,300 רגל.

מה ההשפעה של גובה צפיפות?

האוויר הדליל פוגע בו-זמנית בשלושה גורמים וזה השילוב שהופך את גובה הצפיפות למסוכן:

• עילוי: הכנף מייצרת עילוי מתנועת מולקולות אוויר. כשיש פחות מולקולות, הכנף חייבת לנוע מהר יותר כד לייצר את אותו עילוי. הדבר גורם לכך שמהירות הניתוק (האמיתית) תהיה גבוהה יותר וריצת ההמראה ארוכה יותר. המטוס עדיין ינתק בערך באותה מהירות מכשירית, אבל ייקח לו הרבה יותר זמן להאיץ אליה.

• סחב : המדחף הוא כנף מסתובבת, וסובל מאותה בעיה. אוויר דליל יוצר פחות ״אחיזה״ של הלהבים, ולכן ירידה ביעילות המדחף ובכוח הסחב נטו.

• ביצועי מנוע: מנוע בוכנה שואב אוויר לבעירה. פחות מולקולות חמצן בכל שאיפה מגבילים את היכולת לשרוף דלק והתוצאה היא פחות כוח. במנוע ללא Turbo Charging, כמו ברוב מטוסי האז״מ, ההספק יורד ישירות עם גובה הצפיפות.

ומה שמטעה במיוחד: מהירות האוויר האמיתית (TAS) עולה ביחס למהירות המכשירית (IAS) – כ-2% לכל 1,000 רגל של גובה צפיפות.

תזכורת:

מהירות מכשירית היא המהירות שמראה מד המהירות במטוס. היא מחושבת מתוך הלחץ הכולל והלחץ הסטטי, לפי נוסחה שמניחה צפיפות אוויר סטנדרטית. ככל שצפיפות האוויר בו טס המטוס שונה מההנחה הזו, כך יגדל ההבדל בין המהירות המכשירית (IAS – Indicated Airspeed) למהירות האמיתית (TAS – True Airspeed) בה נע המטוס דרך גוש האוויר.

כנגזרת מכך, המהירות הקרקעית גבוהה מהרגיל, מרחק ריצת ההמראה גדול (המטוס צריך לצבור יותר מהירות כדי להגיע ל IAS המתאים לניתוק), ומהירות הנגיעה בנחיתה עולה גם היא. המטוס יגע במהירות קרקעית גבוהה יותר כי ה TAS שלו יותר גבוה.

לדוגמא, מטוס שמנתק ב IAS של 45 קשר, בגובה צפיפות של 5,000 רגל וביום ללא רוח כלל, יינתק למעשה במהירות קרקעית של 50 קשרים.

בנוסף, רדיוס הפניות גדל, והיכולת ״לעבור״ מכשולים או שטח עולה נפגעת, כי טסים יותר מהר בכיוונם.

מה נרגיש בפועל

• ריצת המראה ארוכה: תוספת של כ-10% לכל 1,000 רגל בגובה הצפיפות.

• קצב נסיקה נמוך וביצועי טיפוס נמוכים: משמעותי במיוחד ליד שטח עולה או מכשולים.

• מהירות אמיתית גבוהה יותר: מהירות ניתוק ונגיעה יותר גבוהה, פחות מרווח לתמרון לקראת מעבר מכשול.

איך טסים נכון בגובה צפיפות גבוה

1. חשבו ביצועים. משקל ואיזון וביצועי המראה/טיפוס לפי ה-POH/AFM – בכל פעם מחדש. אם ספר המטוס לא כולל ביצועים מפורטים לפי גובה, ניתן להיעזר בכלים כמו Koch Chart, אך יש לזכור שהחישובים בהם מהווים הערכה מקורבת בלבד.  מצורף קישור לכלי האינטראקטיבי של Koch Chart 

2. טוסו בשעות הקרירות. מוקדם בבוקר או לקראת ערב.

3.  הקלו על המטוס. דלק, נוסעים, מטען.

4. כלל הביטחון לריצת המראה: הגיעו ל-80% ממהירות ההתנתקות עד אמצע המסלול, אחרת בטלו את ההמראה. יש לחשב את מהירות היעד ונקודת ההחלטה לפני שמתחילים את ריצת ההמראה !

5.  תכננו מסלול יציאה נקי ממכשולים ומשטח עולה. גובה צפיפות אינו רק עניין של המראה, הוא מלווה אתכם בכל שלבי הטיסה, ובפרט בטיפוס.

חומר נוסף

·       מאמר ה-FAA על גובה צפיפות (PDF)

·       מאמר של AOPA בנושא גובה צפיפות

לסיכום

גובה צפיפות מתעתע - לא מרגישים בו עד שכבר מאוחר.

ביום חם ולח, תכננו את הטיסה בהנחה של ביצועים מופחתים, הגדילו שולי בטחון ואם המספרים גבוליים – הישארו על הקרקע.

מנע את הסיכונים בשליטתך וטוס בביטחה