اینسترومنت هایی که اساس کارشان اختلاف فشار است مانند سرعت سنج و ارتفاع سنج ٫ از سیستم استاتیک استفاده میکنند. البته ناگفته نماند که سرعت سنج هواپیما Airspeed از یک سیستم دیگر به نام پیتوت تیوب نیز بهره میبرد تا با سنجش میزان اختلاف این دوفشار به سرعت هواپیما پی ببرد. دو اینسترومنت دیگر یعنی ارتفاع سنج Altimeter و نشانگر سرعت عمودی Vertical speed indicator تنها از سیستم استاتیک استفاده میکنند. برای آگاهی از روند کار هرکدام از این ابزار آلات و همچنین ارور های موجود به مقالاتی با همین عنوان در سایت بست پایلت مراجعه نمایید.

تاثیر شرایط جوی

از انجایی که تغییر فشار استاتیک می تواند بر اینسترومنت هایی که تحت  این فشار عمل می کنند تاثیر بگذارد٫ بسیار مهم است اساس کار حو و اتمسفر را بشناسیم.

به صورت کلی فشار هوا در سطح دریا چیزی برابر  14.7pounds per square inch  (پوند بر مجزور اینچ) است. همانطور که در شکل ۶۲-۲ میبینید با افزایش ارتفاع فشار هوا به تدریج کاهش میابد.برای مثال فشار کل جو در ارتفاع ۱۸۰۰۰ فیتی یا همان ۵.۵ کیلومتری سطح زمین به نصف میزان خود در سطح دریا خواهد رسید.

علاوه بر این فشار هوا تحت تاثیر عامل دیگری به نام دما نیز تغییر میکند.. برای مثال فرض کنید تمام عوامل دیگر ثابت باقی بمانند. در این شرایط  کم شدن دما باعث کاهش فشار جو خواهد شد. آن هم به این دلیل که در هوای سرد جنبش مولکولی بسیار کمتر از هوای گرم است. بنابراین در هوای گرم فشار هوا بیشتر خواهد بود.

از آنجایی که به صورت کلی برای مقایسه ی دویا چند چیز نیاز به یک رفرنس واحد خواهیم داشت٫ برای سنجش میزان پرفورمنس و کارایی هواپیماها و همچنین استفاده ی اصولی و صحیح از ابزار آلات وابسته به فشار هوا مانند سرعت سنج و ارتفاع سنج از یک مقیاس کلی به نام شرایط استاندارد جوی بین المللی استفاده می کنیم. در ادامه ی مطلب در این باره بیشتر توضیح خواهیم داد.

شرایط استاندارد جوی بین المللی چیست؟

از آنجایی که یک هواپیما به طور معمول مسافتی را بین دو نقطه  از کره ی زمین  طی میکند که طبق خواص جوی موجود٫ ممکن است  این دو نقطه ی مشخص از اتمسفر دارای شرایط بسیار متفاوتی از یکدیگر باشند و این به دلیل تنوع آب و هوا٫ سطح ارتفاع زمین و عوامل بسیار زیاد دیگری است. اما نکته ی بسیار مهم این است که یک هواپیما در طول مسیر پرواز خود نیازمند استفاده از ابزار آلات دقیقی است که نشان دهد هواپیما هم اکنون دارای چه شرایطی از منظر های متفاوت است. برای مثال شما به عنوان یکی خلبان نیاز دارید از پرفورمنس و عملکرد هواپیمای خود در هر لحظه و هر ارتفاعی از پرواز آگاهی کامل داشته باشید تا برای قدم های بعدی برنامه ریزی کنید. بدین منظور میبایست یک مقیاس واحدی را برای تمام موقعیت های جغرافیایی سطح زمین در نظر داشته باشیم تا حین پرواز براساس همان مقیاس اولیه محاسبات لازم را انجام دهیم.

اما این مقیاس واحد چه چیزی می تواند باشد؟

به نظرتان بهترین رفرنسی که بتوان در همه ی نقاط سطح زمین از ان بهره مند شد کدام است؟

بله درست حدس زده اید. سطح دریا!

سطح دریا بهترین مقیاس برای سنجش ارتفاع و فشار و دمای استاندارد است.

در یک روز استاندارد از نظر جوی٫ دمای سطح دریا 15 درجه ی سانتی گراد (59 درجه ی فارنهایت) و فشار استاندارد نیز 29.92 اینچ جیوه است.یعنی 1013.2 میلی بار. این بدان معنیست که وزن ستون هوا در سطح دریا برابر با 29.92 اینچ جیوه یا 14.7 پوند بر اینچ مربع میباشد.

شکل ۲ـ۶۳

یکی از ساده ترین وسیله ها برای اندازه گیری فشار هوا دستگاه فشار سنج جیوه ای است که توسط توریچلی٫ ریاضیدان و فیزیکدان  ایتالیایی بود اختراع شده است.

این وسیله از یک لوله ی ته بسته که پر از جیوه است ساخته شده و سپس وارونه میشود تا انتهای باز ان درون ظرف پر از جیوه قرار بگیرد.

وزت جیوه ی داخل ستون با وزت جوی که روی ظرف جیوه قرار گرفته متعادل می شود. در سطح دریا و در شرایط استاندارد ارتفاع ستون جیوه 29.92 اینج است.

تا اینجا دانستیم که یک مقیاس جهانی برای شرایط جوی استاندارد وجود دارد که دما در این حالت 15 درجه سانتی گراد ( 59 درجه ی فارنهایت ) و فشار 29.92 اینچ جیوه یا 1013.2 میلی بار است. حال سوال اینجاست که ایا تغییرات جوی را نیز می توان با مقیاس استانداری اندازه گیری کرد؟ جواب اینجاست: بله!

به طور کلی در لایه های مختلف جو شرایط متفاوتی نیز حاکم است اما در لایه ی تراپوسفر (troposphere) که ارتفاع آن از سطح زمین تا 18000 فیتی یا 5.5 کیلومتری زمین است با افزایش ارتفاع فشار و دما کاهش میباید. اما به چه میزان؟

از آنجایی که حین پرواز ارتفاعات متفاوتی را تجربه خواهید کرد بنابراین برای محسابات خود نیازمند آگاهی از شرایط جوی موجود و دو فاکتور تاثیر گذار بر عملکرد هواپیما یعنی دما و فشار خواهید بود بدین منظور برای تعیین فشار و دمای موجود در هر ارتفاعی می توانید از فرمول زیر استفاده نمایید. دمای هوا در ازای هر 1000 فیت به میزان دو درجه ی سانتی گراد تغییر خواهد کرد.  برای درک این موضوع به مثال زیر توجه فرمایید یعنی 10 درجه به ازای 5000 فیت. حال باید این عدد را از امای استاندارد یعنی 15 درجه کسر نماییم. :

دمای استاندارد در ارتفاع 5000 فیتی به این روش محاسبه میشود. : 15-(2✖️5)=5

همچنین برای محاسبه‍ ی فشار استاندارد در هر ارتفاعی می توانید به ازای هر ۱۰۰۰ فیت یه میزان یک اینچ جیوه از فشار استاندارد کم کنید یعنی فشار استاندارد در ارتفاع ۵۰۰۰ فیت برابر با 29.92 خواهد بود.

زیر شکل ۶۴ـ۲

دما و فشار جو با افزایش ارتفاع در شرایط استاندارد محیطی کاهش میابد. این موضوع در روند برنامه ریزی شما برای پرواز بسیار مفید خواهد بود. اما  به خاطر داشته باشید که شرایط جوی حقیقی می تواند تفاوت عمده ای با شرایط استاندارد آن روز داشته باشد.

برای مطالعه ی هواشناسی میتوانید مقالات زیادی را در همین باب در سایت بست پایلت بخوانید.