ISA+deltaT (cálida/fría)

[AlexS12]

A este respecto quería plantear varias dudas:

• ¿Cuál va a ser nuestra referencia para comprobar que los resultados que arroja nuestro programa son buenos si usamos una ISA+dT?

Lo digo porque yo no tengo claro el modelo matemático que hay que usar:

• En esta página hay una calculadora con esta funcionalidad incluida. Pero he visto que al cambiar el temperature offset a una altura dada (por ejemplo 10000 m) no cambia la presión a esa altitud. ¿Esto es así?
• En el guión de Aeronaves dice que si hay una desviación de temperatura en la superficie, la presión en la superficie no cambia, pero luego se debe usar la nueva temperatura en la fórmula de la presión. Por tanto la distribución de presión cambia si la temperatura en la superficie no es la misma según esta versión.

La implementación que yo he seguido es parecida a lo que se cuenta por aquí

[astrojuanlu]

Más información (buscando "ICAO standard day deviation"):

http://www.wikiwand.com/en/Standard_day

Y poco más he visto. Si pudiéramos encontrar alguna referencia sobre el tema en la OACI o en textos como el Torenbeek sería ideal, para no quedarnos solo con el guión de Aeronaves.

[martosc]

Según este paper la presión no varia con la altitud presión.
http://www.adac.aero/linked/us_standard_atmosphere_rev1.pdf

Parece ser que depende que altitud tomes (geométrica, geopotencial, presión altitud..)

[AlexS12]

Según veo, comenta que se obtiene con la fórmula 2 (que es la de la presión en la atmósfera estándar), pero ¿no habría que cambiar T_0 por la nueva T*_0 = T_0 + deltaT? Yo creo que habría que llegar a un consenso sobre lo que tiene que hacer el programa o si hay algún estándar al que nos podamos ceñir. El que os puse yo arriba: http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/ no cambia la presión desde luego.

[newlawrence]

La presión sí que cambia si utilizamos el modelo del libro de aeronaves. La presión a nivel del mar se queda fija, y al variar el dT, lo que se hace es tumbar un poco más o menos la curva del descenso de presiones con la altura.

No sé, tal y como lo tenemos programado yo y Siro, hemos adoptado esa asunción. Pero sería bueno llegar a un consenso, sí.

[AunSiro]

Si utilizas las ecuaciones que se deducen de los gases ideales, las que vienen en la wikipedia, la presión cambia. En la primera versión que hice, la presión en el cambio de cada capa la metía como dato, pero al meterle un dT se me hacía discontinua, así que le he tenido que meter primero un algoritmo que calcule estas presiones teniendo en cuenta el dT.

Lo que sí tomo como constante es la presión a nivel del mar.

Así que mi voto es para que sí que cambia.

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/International_Standard_Atmosphere

[AlexS12]

Vale, yo estoy de acuerdo en que cambia. Me parece que físicamente es lo que tiene más sentido (y es eso es probable que todos estemos de acuerdo). Ahora, punto dos, si tenemos resultados diferentes, ¿cómo sabemos cuales son los buenos? Alguien ha encontrado algún estándar. Yo en todos los que he visto, no cambia la presión si hay un deltaT (no entiendo por qué 😳)

[astrojuanlu]

A lo mejor todo el problema viene por la distinción entre altura geométrica y altitud presión.

No creo que esto podamos resolvarlo votando. Según el artículo que ha mandado @martosc:

Fortunately the vertical displacement of the atmosphere doesn’t concern us (and thus makes calculations a lot easier), because we are concerned only with pressure altitude, and on a pressure altitude scale (as shown on the figure above), the height of the tropopause remains at a pressure altitude of 36,089 ft.

[...]

The assumed pressure variation with altitude is unchanged (remember that the altitude is defined as the pressure altitude, not geometric altitude).

[...]

Pressure, by definition, remains independent of temperature offset from an ISA day and is therefore defined by Eq. (5).

[AlexS12]

Yo creo que sí que influye algo de eso. Para ver si nos ponemos de acuerdo en lo que estamos utilizando:

• Altitud geométrica (h): sería la distancia al centro de la tierra menos el radio (medio) de la tierra.
• Altitud barométrica: es la altitud que en la atmósfera estándar corresponde al valor de presión que lee el barómetro del avión en vuelo.
• Altitud geopotencial (H): es la altitud geométrica considerando la gravedad constante. Para obtener la geométrica a la que corresponde: se busca la altitud (geométrica y con gravedad dependiente de la altura) que tiene el mismo potencial que la altitud geopotencial dada. Acaba siendo: h = r_t * H / (r_t - H)

Como en las ISA se mantiene g =cte = 9.80665 m/s^2 (según todas las referencias que yo he visto), entiendo que estamos trabajando con altitud geopotencial.

Creo que el artículo habla de otro tema más relacionado con la navegación que con la ISA en sí, que sería como varía la altitud barométrica que lee el piloto en el reloj a una misma altitud geométrica si cambia la temperatura la T_0.

Nosotros queremos ver: cómo cambia la presión a una misma altitud geopotencial si cambia la T_0. Por lo que sigo manteniendo que son las mismas fórmulas, cambiando el valor de T_0 por T_0 + deltaT (y por tanto si cambia la distribución de presión).

PD. Y parecía fácil esto...

PD2. Lo de que la altitud geométrica de la tropopausa cambie con un deltaT me parece muy muy raro... Es cómo decir que la temperatura se hace constante cuando alcanza los 216.65 K y no los 11000 m ¿por qué ese criterio?

[astrojuanlu]

@AlexS12 Acerca de lo de la tropopausa, más que un criterio parece un hecho empírico:

http://www.wikiwand.com/en/Tropopause

Since the tropopause responds to the average temperature of the entire layer that lies underneath it, it is at its peak levels over the Equator, and reaches minimum heights over the poles.

(énfasis mío).

Y si buscas "tropopause" en Google imágenes hay más información en este sentido.

[astrojuanlu]

Ya he añadido a la wiki que hay que introducir altura geopotencial.

[astrojuanlu]

No tenemos todavía una fuente primaria con la que validar esta parte. @martosc ha investigado un poco pero no sé si ha encontrado alguna tabla, Carlos se iba a poner también con ello.

[astrojuanlu]

Referencia: http://everyspec.com/MIL-HDBK/MIL-HDBK-0300-0499/MIL_HDBK_310_1851/

[astrojuanlu]

@martosc cuando acabe el sprint el resultado de esto tiene que ser: o nos olvidamos de los offsets de temperatura, o los consideramos y tenemos cómo validarlos. Queda pendiente también el asunto de la altura de las capas, por si estas se definen por temperatura en vez de por altura.

[astrojuanlu]

¿Retomamos esto?

[AlexS12]

Después de releer todo lo que dijimos con calma, creo que lo más sensato es buscar un modelo "oficial" para el las desviaciones con respecto al día estándar. Si no lo encontramos, tomamos uno "no oficial" o hacemos el nuestro como mejor nos parezca y lo documentamos.

En Public Domain Aeronautical Software (http://www.pdas.com/hotcold.html), se puede encontrar:

The standards group COESA has not defined the characteristics of a typical hot day or cold day, but there is a definition that has been released as MIL-STD-210A and MIL-STD-210C by the US Department of Defense. This MIL-STD defines a hot day, a cold day, a polar day and a tropical day. The definition extends from sea level to 30.5 km (100000 ft). In addition, it is common practice among some aerospace designers to define a non-standard day by an increment in temperature that is applied at all altituded to the standard day temperature.

Con lo cual, parece que no hay un estándar para aceptar cualquier desviación de temperatura como input.

[astrojuanlu]

Ha llegado a mis manos el manual de usuario de BADA, un modelo desarrollado por EUROCONTROL:

BADA (Base of Aircraft DAta) is an Aircraft Performance Model (APM) applicable for aircraft
trajectory simulation and prediction within the domain of Air Traffic Management (ATM).

Y que contiene las ecuaciones para la ISA no estándar. No puedo compartir ese documento, pero sí puedo enlazar este otro que está en su web:

http://web.archive.org/web/20150607142132/http://www.eurocontrol.int/sites/default/files/field_tabs/content/documents/sesar/bada-revision-atmosphere-model-2010.pdf

En la sección 3, "New BADA atmosphere model", desarrolla las ecuaciones para atmósferas no estándar, caracterizadas por un ΔT y un Δp.

Casi tres años hemos tardado... No está mal :)

[astrojuanlu]

Por cierto, este documento está enlazado aquí:

http://web.archive.org/web/20170317142658/https://www.eurocontrol.int/services/bada