Gęstość powietrza

Gęstość powietrza to masa powietrza w jednostce objętości. Im wyższa gęstość powietrza, tym więcej cząsteczek powietrza znajduje się w danej objętości, co ma bezpośredni wpływ na wydajność aerodynamiczną, w tym na siłę nośną generowaną przez śmigła drona.

Im mniej gęste powietrze tym trudniej jest wytworzyć odpowiednią siłę nośną, wymaga to zwiększenia obrotów napędu i powierzchni nośnych.

Czynniki wpływające na gęstość powietrza:

• Temperatura: Gdy temperatura powietrza rośnie, jego gęstość maleje, co oznacza, że w ciepłym powietrzu dron będzie mniej wydajny. Z kolei niższe temperatury zwiększają gęstość powietrza, co poprawia siłę nośną.
• Wysokość: Gęstość powietrza zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości. Drony latające na większych wysokościach napotkają na mniejsze opory powietrza, co zmniejsza ich wydajność.
• Wilgotność: Wilgotne powietrze jest lżejsze od suchego, co również zmniejsza jego gęstość. Wysoka wilgotność może więc obniżyć wydajność drona, zwłaszcza w połączeniu z wysokimi temperaturami​ (My Drone Guide).

Wpływ gęstości powietrza na wydajność lotu:

• Siła nośna: Wysoka gęstość powietrza zwiększa siłę nośną generowaną przez śmigła, co jest korzystne dla stabilności i kontroli lotu. Natomiast niska gęstość powietrza wymaga od drona większej mocy do utrzymania stabilności i wysokości, co może skracać czas lotu.
• Zużycie energii: Przy niższej gęstości powietrza, silniki drona muszą pracować ciężej, co zwiększa zużycie baterii. Wysokie zużycie energii może prowadzić do szybszego wyczerpywania się baterii i ograniczenia zasięgu oraz czasu lotu.
• Stabilność: W warunkach niskiej gęstości powietrza dron może być bardziej podatny na zawirowania i trudności w utrzymaniu stabilnego lotu, co wymaga od operatora większej precyzji w kontrolowaniu urządzenia.

‍

Zmienność ciśnienia barometrycznego

Ciśnienie barometryczne zmienia się w zależności od wysokości oraz systemów pogodowych, co ma bezpośredni wpływ na gęstość powietrza. Spadek ciśnienia powoduje spadek gęstości powietrza, co zmniejsza siłę nośną i wydajność silników. Na przykład, na dużych wysokościach, gdzie ciśnienie jest niższe, silniki muszą pracować ciężej, aby utrzymać wymaganą moc, co zwiększa zużycie paliwa​ (Virtual Airline Captain).

Wzrost znaczenia "density altitude"

Density altitude, czyli wysokość gęstościowa, to pojęcie łączące wpływ temperatury, ciśnienia i wilgotności na lot. Wysoka temperatura i niskie ciśnienie zwiększają density altitude, co powoduje, że samolot czy dron „czuje się”, jakby latał na większej wysokości, niż faktycznie jest. To zjawisko wymaga odpowiednich dostosowań w planowaniu misji, zwłaszcza na lotniskach położonych na dużych wysokościach, gdzie wydajność maszyn może być znacznie ograniczona​ (Virtual Airline Captain).

Density Altitude (Wysokość gęstościowa):

• Definicja: Wysokość gęstościowa (density altitude) to wysokość, na której dron „czuje się”, jakby latał, uwzględniając gęstość powietrza. Wysoka temperatura, niskie ciśnienie atmosferyczne i wysoka wilgotność mogą zwiększać density altitude, co sprawia, że dron działa, jakby znajdował się na większej wysokości, nawet jeśli faktycznie jest bliżej ziemi.
• Znaczenie: Przy wysokiej wartości density altitude, dron wymaga większej mocy do utrzymania wysokości i stabilności, co może prowadzić do skrócenia czasu lotu i zwiększenia ryzyka przegrzania silników i baterii.

‍