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我们的大气是一个动态系统，在相对较小的区域内，压力、温度、湿度和降水通常会在一天中发生变化。当地环境条件的这些变化会导致空气密度的相关变化，而空气密度在决定飞机性能方面起着至关重要的作用。
空气密度和飞机性能
空气密度的增加与空气动力学性能和飞机产生的推力的改善有关。 相反，空气密度的降低会导致产生的发动机功率减少，机翼产生的升力减少，这将导致飞行关键阶段（如起飞）的性能损失。
空气密度的下降导致机翼在给定的空速和攻角下产生的升力减少。
空气密度的下降会导致发动机产生的功率损失（尤其是在正常吸气的通用航空飞机发动机中）。
由于螺旋桨无法在给定的 RPM 下提取尽可能多的推力，由于空气密度下降，螺旋桨驱动的飞机将看到额外的推力损失（螺旋桨的作用方式与机翼相同，机翼部分设计为由于上下表面的压力变化而产生力）。
飞机性能的损失在高海拔起飞和爬升期间以及炎热的天气中最为明显。
影响空气密度的因素
空气密度由四个主要因素驱动。这些是 海拔高度 、 气压的局部变化 、 局部温度变化 和 湿度 。
海拔高度： 海拔高度的增加导致空气密度降低，静压和温度也相应下降。
局部气压变化： 与当地天气现象相关的高压和低压区域会导致密度变化。较高的压力会导致更稠密的空气，而较低的压力会导致密度较低的空气。
局部温度变化： 较高的温度与较低的空气密度相关，而较低的温度与较高的空气密度相关。
湿度： 潮湿空气的密度低于干燥空气，因此湿度增加会导致空气密度降低。
标准大气模型
由于全球和局部天气现象，大气处于不断变化的状态。由于当地条件在所有地方和任何时候都不同，因此航空工程师在执行飞机性能分析计算（例如飞机飞行员操作手册中出现的计算）时使用理论大气模型。该大气模型被称为 国际标准大气 ，它提供了一个数学模型，描述了 压力、温度、密度和粘度 在从海平面到 80 公里的高度范围内如何变化。
AeroToolbox 标准大气计算器 已被证明是一种流行的工具，它可以在给定高度和温度或温度与标准温度的偏移量下输出相关的大气特性。
从航空的角度来看，海平面标准条件非常重要。例如， 空速指示器 的校准假设是飞机在标准日在海平面运行。
| 温度 | 15 °摄氏度 |
| 压力 | 1013.25 百帕斯卡 |
| 密度 | 1.225 千克/立方米 |
当然，飞机在这些标准条件下实际运行的情况非常少，因此真实空速通常会与指示的空速相差——通常相差很大。您可以使用我们的 Airspeed Conversion Tool 来查看其实际效果。当想要在给定指示空速和工作高度的情况下计算真实空速时，该工具特别有用。
那么什么是密度高度呢？
密度高度只是标准大气模型中对应于当前体验的实际空气密度的高度。这是描述空气密度的一种方便直观的方式，因为它为飞行员提供了他或她正在操作的“等效高度”。
例如，南非约翰内斯堡位于海拔约 5000 英尺的高度。然而，在夏季，气温通常达到 30+ Celcuis，下午有雷雨。炎热潮湿的夏日可能导致密度高度超过 9000 英尺，从而严重降低飞机性能。
性能图表
为了显示盛行大气条件对飞机性能的重要性，您只需将任何飞机 POH 打开到专门用于起飞性能的部分。下面的示例来自 Piper PA-28-121 Archer II 手册，并绘制了在襟翼 25 设置下起飞性能随压力、高度和工作温度的变化。根据工作空气温度校正的压力高度当然是密度高度。
在气压高度为 6000 英尺的炎热天气，无风条件下的总重量起飞距离约为 3700 英尺。
在无风条件下，在海平面 （15°C） 上以总重量计算标准日会导致起飞高度接近 1600 英尺。这还不到炎热和高空起飞的一半！
这是密度高度对性能影响的一个很好的示例。海拔 5000 英尺、室外空气温度为 32°C 的机场密度高度超过 8000 英尺。这就是为什么在开始飞行之前了解和了解您的飞机及其性能限制如此重要的原因——尤其是在高海拔的炎热天气中达到或接近总重量。