밀도 고도는 표준 대기로부터의 온도 편차에 대해 보정된 압력 고도입니다. 밀도 고도는 진고도가 지시 고도에 미치는 것과 동일한 압력 고도에 대해 관계를 갖습니다.
밀도 고도는 간접적으로 대기의 밀도와 관련이 있습니다. 공기 밀도가 증가함에 따라, 밀도 고도는 감소합니다. 반대로 공기의 밀도가 감소함에 따라, 밀도 고도는 증가합니다. 공항 표고가 높은 공항(예 : 덴버공항)은 낮은 공항 표고(뉴올리언스 공항)를 가진 공항보다 낮은 압력, 낮은 밀도를 가집니다.
밀도 고도는 표준 대기 상태에서 공항 표고와는 동일하지만, 대기 상태가 표준인 경우는 드뭅니다. 표준 압력(standard pressure, 29.92 inHg) 보다 낮거나(높거나) 표준 온도보다 높은 것(낮은 것)으로 보고되는 공항에서의 밀도 고도는 표준보다 높(낮)습니다. 온도는 대기 중 수평적으로 밀도에 가장 큰 영향을 미치기 때문에 가장 중요한 요소입니다. 더운 날에 공기의 밀도는 낮아져 높은 밀도 고도를 발생시키고, 추운 날에 공기의 밀도는 높아져, 낮은 밀도 고도를 발생시킵니다. 이슬점(수증기) 또한 영향을 미치는 요인이지만, 그 영향은 일반적으로 무시할 수 있을 정도입니다.
밀도 고도는 항공기 성능의 지표입니다. 밀도 고도가 높아지면 항공기의 성능이 저하됩니다. 반대로, 밀도 고도가 낮아지면 항공기의 성능은 증가합니다. 높은 밀도 고도는 다음 세 가지 방법으로 항공기 성능을 감소시키기 때문에 위험합니다.
- 엔진이 연소를 하기 위해 더 적은 공기를 사용하기 때문에 밀도 고도의 증가는 동력(power)을 감소시킵니다.
- 프로펠러를 통과하는 공기가 적어지고 제트기에서 배기가스를 밀어낼 수 있는 공기의 양이 적어지기 때문에 밀도 고도의 증가는 추력을 감소시킵니다.
- 가벼운 공기는 에어포일(airfoil)에 더 적은 힘을 가하기 때문에 밀도 고도의 증가는 양력을 감소시킵니다.
조종사는 높은 밀도 고도가 항공기의 속도계에 미치는 영향을 감지할 수는 없습니다. 항공기는 지정된 속도에서 이륙, 상승, 순항, 활공 및 착륙을 하게 됩니다. 그러나 지정된 속도에서 항공기의 실제 비행속도(진대기 속도, true airspeed)와 대지 속도(GS, ground speed)는 밀도 고도가 높아질수록 비례하여 증가하게 됩니다.
밀도 고도의 증가에 대한 결과는 조종사가 긴 이/착륙 활주(takeoff and landing rolls)를 하게 하고 상승률을 감소시킨다는 것입니다. 항공기가 이륙하기 전(lift-off)에 항공기는 더 빠른 지상 속도(ground speed)에 도달해야 하므로 더 많은 활주로를 필요로 하게 됩니다. 추가적으로 밀도 고도의 증가로 인해 감소한 추력과 파워는 더 긴 활주로를 필요로 하게 됩니다. 게다가 비행기는 더 빠른 대지 속도로 착륙하기 때문에 멈추기 위한 더욱 긴 활주로가 더 필요하게 됩니다. 규정된 지시 속도에서, 높아진 밀도 고도에 더 빠른 진대기 속도로 비행하게 되고, 따라서 주어진 시간 내에 더 많은 거리를 비행하게 됨으로써, 이것은 더 얕은 각도로 상승하는 것을 의미합니다. 이런 와중에 설상가상으로 여기에 파워(추력) 감소와 상승률의 문제가 더해집니다. [Figure 5-18]은 이륙 거리와 상승률에 대한 밀도 고도의 영향을 보여줍니다.
높은 밀도 고도는 순항 고도에서도 문제가 될 수 있습니다. 공기 온도가 표준 대기보다 높을 때(따뜻할 때), 높은 밀도 고도는 실용 상승한도(service ceiling)를 낮춥니다. 예를 들어, 10,000 feet의 압력 고도에서 온도가 20℃면 밀도 고도는 12,700 feet입니다. 조종사의 항공기는 정상적으로 -8℃에서의 12,700 feet 상공에 있는 것처럼 운항합니다.
밀도 고도를 계산하기 위해, 조종사는 고도계를 29.92inch(1013.2mb)로 설정하고, 고도계에서 압력 고도를 읽고, 외부 공기 온도를 얻은 다음, 밀도 고도를 계산하기 위해 비행 컴퓨터(flight computer)를 사용합니다.
- 밀도 고도(density altitude) : 압력 고도에서 비표준 온도와 압력을 수정해서 얻은 고도를 말하며, 밀도 고도는 항공기 이륙 및 상승 성능에 직접적으로 영향을 미친다. 표준 대기압 상태에서는 압력 고도와 밀도 고도가 일치합니다만, 표준 온도보다 높을 경우 밀도 고도는 압력 고도보다 높고 반대로 표준 온도보다 낮을 때 밀도 고도는 압력 고도보다 낮습니다.
- 실용 상승한도(service ceiling) : 항공기가 표준 대기 상태에서 분당 100 feet의 일정한 상승 속도를 얻을 수 있는 최대 고도를 뜻합니다.
- 진대기 속도(true airspeed) : 지시 대기 속도에서 계기 오차를 보정하고 고도에 따른 밀도 변화를 보정하여 구한 속도입니다.
- 대지 속도(GS, ground speed) : 지표면에 대한 항공기의 속도를 말합니다.
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 5-16~17 해석
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