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Strumenti a capsula

L'atmosfera standard
La Terra è avvolta da un involucro gassoso, l'atmosfera. Man mano che la quota aumenta l'aria si fa sempre più rarefatta. Le caratteristiche dell'atmosfera variano non soltanto con la località e con la quota ma rappresentano variazioni giornaliere e stagionali notevoli. Per la taratura di alcuni strumenti di bordo, per costruire diagrammi e tabelle con le caratteristiche aerodinamiche ed operative dell'aeromobile, è necessario riferirsi ad un modello di atmosfera stazionario, cioè non variabile nel tempo e valido su tutta la superficie terrestre.
Tale modello è stato definito da un organismo intenazionale, I'ICAO, ed è pertanto denominato ISA (International Standard Atmosphere). L'ISA rappresenta le condizioni normali riscontrabili alle latitudini medie nel periodo equinoziale (21 marzo e 23 settembre). Si considera la composizione dell'atmosfera costante a tutte le quote. Benché l'aria contenga particelle solide e liquide in sospensione, essa viene considerata secca, ovvero priva di vapore acqueo, ed assimilabile ad un gas perfetto il che significa che tra la pressione p (espressa in pascal), la densità p (in kg/m3) e la temperatura T (in Kelvin) intercorre la seguente relazione:
P=pRT
essendo R una costante uguale a 287

Le caratteristiche dell'aria al livello del mare sono le seguenti:
- La pressione P si considera pari a 1013.25 millibar o ettopascal
- La temperatura è di 15 C°, pari a 288.16 K
- La densità risulta uguale a 1.225 kg/m3.
L'atmosfera ICAO è definita fino a 32000 m e si divide in:
- Troposfera (dal livello del mare fino 11000 m)
- Stratosfera (da 11000 m fino a 32000 m).

Qui di seguito verrà considerata soltanto la troposfera in quanto, a parte i voli
supersonici, la navigazione aerea civile si effettua a quote troposferiche.

Si ipotizza che nella troposfera la temperatura dell'aria diminuisce con l'aumentare della quota in modo lineare di una quantità pari a 0.0065C° per ogni metro di elevazione, corrispondente a circa 2C° ogni 1000 ft (per l'esattezza 1.98 C). Dai 15C° al livello del mare essa decresce in modo continuo fino a raggiungere il valore di -56.5C° al limite della troposfera. Per quote non eccessivamente elevate la pressione diminuisce di 1 hPa per ogni 27ft di elevazione.
La diminuzione della pressione comporta la necessità di pressurizzare l'aeromobile e creare all'interno di esso un'atmosfera artificiale rifornita continuamente di ossigeno e dalla quale possa essere rimossa l'anidride carbonica prodotta (a 6100 m di quota un individuo non acclimatato comincerebbe a manifestare una crisi di ipossia con possibile perdita della conoscenza). Anche la densità dell'atmosfera standard, diminuisce con l'aumentare della quota. Dal valore 1.225 kg/m3 al livello del mare la densità si riduce a 0.364 al limite della troposfera.
In realtà l'aria tipo è un'astrazione e ben raramente le condizioni reali sono quelle teoriche, molte volte un primo scostamento dall'aria tipo si ha per il fatto che la pressione a quota zero non è quella teorica di 1013,25 mbar, né la temperatura è quella di 15C°, ma essi sono valori dipendenti dalle condizioni meteorologiche locali.

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Gueorgui Iliev Tchervenkov