حار وعالي

في مجال الطيران ، تُعرف حالة " الجو الحار والعالي" بانخفاض كثافة الهواء نتيجة ارتفاع درجة الحرارة المحيطة وارتفاع المطار . وتقل كثافة الهواء مع ازدياد درجة الحرارة والارتفاع. ويؤدي انخفاض كثافة الهواء إلى تقليل قدرة محرك الطائرة ، كما يتطلب سرعة جوية حقيقية أعلى قبل أن تتمكن الطائرة من الإقلاع. ويقوم الطيارون بقياس كثافة الهواء عن طريق حساب ارتفاع الكثافة . ^{[ 1 ]}

قد يكون المطار حارًا أو مرتفعًا بشكل استثنائي، دون وجود أي من الحالتين الأخريين. تتغير درجة الحرارة والضغط الجوي من ساعة لأخرى. ونظرًا لأن درجة الحرارة تنخفض عمومًا مع ازدياد الارتفاع، فإن ذلك يخفف من تأثير "الحرارة والارتفاع" إلى حد ما.

• تحتاج الطائرات إلى مسافة إقلاع أطول، مما قد يتجاوز طول المدرج المتاح.
• يؤدي انخفاض قوة الإقلاع إلى إعاقة قدرة الطائرة على الارتفاع. وفي بعض الحالات، قد لا تتمكن الطائرة من الارتفاع بالسرعة الكافية لتجاوز التضاريس المحيطة بمطار جبلي.
• قد تُضطر المروحيات إلى العمل في الجزء المظلل من مخطط الارتفاع والسرعة لكي تتمكن من الإقلاع. وهذا يُؤدي إلى احتمال هبوط لا يُمكن السيطرة عليه في حال تعطل المحرك.
• في بعض الحالات، هبطت الطائرات في مطارات على ارتفاعات عالية مستفيدة من درجات الحرارة المنخفضة، لكنها علقت هناك مع ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض كثافة الهواء.
• على الرغم من أنها غير آمنة على أي ارتفاع، إلا أن الطائرة المحملة فوق طاقتها تكون أكثر خطورة في ظل الظروف الحارة والمرتفعة.

تتضمن بعض الطرق لزيادة أداء الطائرات في الظروف الحارة والمرتفعة ما يلي:

• يمكن تقليل وزن الطائرة عن طريق حمل كمية وقود كافية للوصول إلى الوجهة (على ارتفاع منخفض) بدلاً من ملء الخزانات بالكامل. وفي بعض الحالات، يمكن إزالة المعدات غير الضرورية من الطائرة. ولكن في كثير من الأحيان، تكون الطريقة العملية الوحيدة لتقليل وزن الطائرة بشكل كافٍ هي الإقلاع بحمولة أقل من الركاب أو البضائع أو الأسلحة. ونتيجة لذلك، قد تمنع الظروف الجوية الحارة والمرتفعة في مطار المغادرة طائرة تجارية من العمل بحمولة كافية لتحقيق الربحية، أو قد تحد من القوة النارية التي يمكن أن توفرها طائرة حربية عند تنفيذ غارة جوية بعيدة المدى .
• زيادة قوة المحرك. يمكن للمحركات الأقوى تحسين تسارع الطائرة وتقليل مسافة الإقلاع. إلا أن هذه المحركات عادةً ما تكون أكبر حجمًا وأثقل وزنًا، وتستهلك وقودًا أكثر أثناء الطيران، مما يزيد من كمية الوقود اللازمة للوصول إلى الوجهة نفسها. قد يُلغي الوزن الإضافي للوقود والمحركات التحسن المُحتمل في الأداء، كما أن التكلفة الإضافية للوقود قد تُحد من ربحية الطائرة التجارية. من ناحية أخرى، يُمكن لاستبدال محرك قديم أقل كفاءة بمحرك أحدث ذي تصميم أكثر تطورًا أن يزيد من كلٍ من قوة المحرك وكفاءته، بل وقد يُقلل من وزنه في بعض الأحيان. في هذه الحالة، العيب الوحيد الحقيقي هو تكلفة التحديث.
• استخدم أجهزة الإقلاع المساعدة ، مثل الصواريخ ، لزيادة التسارع ومعدل الصعود.
• يُحقن الماء المقطر في ضاغط المحرك أو غرفة الاحتراق. والهدف الأساسي من حقن الماء في المحركات النفاثة هو زيادة الكتلة المُسرّعة، وبالتالي زيادة القوة التي يُولدها المحرك. أما الهدف الثانوي فهو خفض درجة حرارة الاحتراق، ما يسمح باستخدام إعدادات طاقة أعلى دون تجاوز درجة حرارة المحرك للحدود المسموح بها.

يمكن للصواريخ المساعدة و/أو المحركات النفاثة أن تُساعد طائرة مُحمّلة بالكامل على الإقلاع ضمن طول المدرج. عادةً ما تكون هذه الصواريخ وحدات تُستخدم لمرة واحدة ويتم التخلص منها بعد الإقلاع. كان هذا الإجراء شائعًا في خمسينيات وستينيات القرن الماضي، عندما كانت مستويات الدفع المنخفضة من المحركات النفاثة العسكرية غير كافية للإقلاع من مدارج قصيرة أو بحمولات ثقيلة جدًا. أما الآن، فنادرًا ما يُستخدم.

نادرًا ما استُخدمت الصواريخ والمحركات النفاثة المساعدة في الطائرات المدنية نظرًا لمخاطر تلف الطائرة وفقدان السيطرة عليها في حال حدوث أي خلل أثناء استخدامها. مع ذلك، أنتجت شركة بوينغ نسخة من طائرتها الشهيرة بوينغ 727 مزودة بنظام JATO، وذلك بشكل أساسي لعمليات الإقلاع والهبوط في ظروف جوية حارة وعلى ارتفاعات عالية انطلاقًا من مطار مكسيكو سيتي ( MMMX ) ومدينة لاباز في بوليفيا. وُضعت هذه المحركات بجوار جهاز الهبوط الرئيسي عند جذر الجناح على جانبي الطائرة، وكان الغرض منها العمل فقط كخيار احتياطي في حالات الطوارئ، في حال تعطل أحد المحركات أثناء الإقلاع. ^{[ 2 ]}

قدّم العديد من مصنّعي الطائرات النفاثة المبكرة طرازات مُحسّنة للعمليات في الأجواء الحارة وعلى ارتفاعات عالية. تميّزت هذه الطائرات عمومًا بأكبر الأجنحة و/أو أقوى المحركات في تشكيلة طرازاتها، بالإضافة إلى هيكل صغير لتقليل الوزن. ومن هذه الطائرات:

• جمعت طائرة BAC One-Eleven 475 بين الهيكل القصير للسلسلة 400 والمحركات الأكثر قوة والأجنحة المحسنة للسلسلة 500. كما تميزت هذه الطائرة بمعدات هبوط أقوى للعمليات في المدارج الوعرة.
• طائرة بوينغ 707-220 ، وهي هيكل طائرة 707-120 مُجهزة بمحركات برات آند ويتني JT4A الأكثر قوة ، وهي نسخ مدنية من محركات J75 العسكرية. كانت طائرة 707-220 تستهلك كميات كبيرة من الوقود، ولم يُصنع منها سوى 5 طائرات، جميعها لصالح شركة برانيف الدولية للطيران . أصبحت طائرة 707-220 فائضة عن الحاجة مع إطلاق طائرة 707-120B المزودة بمحرك توربيني مروحي ، والتي تميزت بقوة أكبر واستهلاك أقل للوقود، مما أدى إلى زيادة مداها.
• طائرة كونفير 880. على الرغم من أن شركة كونفير لم تُقدّم سوى طراز واحد من هذه الطائرة، إلا أنها كانت تتمتع بقوة أكبر وهيكل أصغر من منافسيها من بوينغ ودوجلاس. راهنت كونفير بشكل أساسي على نجاح سلسلة طراز 880 بأكملها، مُستندةً إلى جاذبية طائرة مُحسّنة للعمليات في الأجواء الحارة وعلى ارتفاعات عالية. لكن الرهان لم يُكتب له النجاح؛ إذ لم تُبَع سوى 65 طائرة من طراز 880، وسرعان ما انهار قطاع الطائرات التجارية الناشئ لشركة كونفير.
• طائرة دي هافيلاند كندا داش 8-200 ، وهي هيكل طائرة من طراز -100 مزود بمحركات أكبر من طراز -300 للعمليات في الأجواء الحارة وعلى ارتفاعات عالية. وقد أثبتت نجاحها وحلت في نهاية المطاف محل خط إنتاج طراز -100.
• طائرة لوكهيد L-1011-200 ، والتي كانت في الأصل طائرة L-1011-100 بمحركات RB.211-524B أكثر قوة.
• طائرة ماكدونيل دوغلاس DC-9-20 ، التي جمعت بين الهيكل الأصغر لطائرة DC-9-10 والأجنحة الأكبر والمحركات الأكثر قوة لطائرة DC-9-30، تفوقت عليها كلتا الطائرتين بشكل كبير في المبيعات.
• طائرة ماكدونيل دوغلاس DC-10-15 ، التي جمعت بين هيكل طائرة DC-10-10 ومحركات DC-10-30 الأكبر حجماً. صُممت هذه الطائرات خصيصاً لشركتي طيران إيرومكسيكو ومكسيكانا ، وبِيعت لهما . لم يُصنع منها سوى سبع طائرات.
• صُممت طائرة فيكرز VC10 لتلبية متطلبات شركة الخطوط الجوية البريطانية لما وراء البحار (BOAC) لطائرة ركاب كبيرة قادرة على تسيير رحلات متوسطة المدى من مدارج قصيرة في جنوب آسيا وأفريقيا. وقد ساهمت المحركات الخلفية في تحسين كفاءة الجناح وتقليل تعرضه لحطام المدرج. إلا أن ارتفاع استهلاك الوقود الناتج مقارنةً بطائرة بوينغ 707 المعاصرة دفع جميع شركات الطيران الكبرى الأخرى إلى التخلي عن طائرة VC10.
• كانت طائرة ماكدونيل دوغلاس MD-82 نسخةً مُحسّنة من طائرة MD-80، وحققت مبيعات جيدة، وهو أمر نادر الحدوث بالنسبة لهذا النوع من الطائرات المتخصصة في الأداء العالي. وخلفها طائرة MD-88 ، التي احتفظت ببعض أوجه التشابه مع MD-82، وقدمت ميزات أكثر تطوراً، على الرغم من أنها لم تُسوّق كطائرة نفاثة مُحسّنة.

أظهر الفشل التسويقي لمعظم هذه الطائرات أن شركات الطيران لم تكن راغبة عمومًا في قبول انخفاض الكفاءة أثناء التحليق وانخفاض سعة الحمولة القصوى مقابل تحسين طفيف في الأداء في مطارات معينة. وبدلًا من قبول هذه العيوب، كان من الأسهل على شركات الطيران المطالبة ببناء مدارج أطول، أو تشغيل الطائرات بحمولات أقل حسب الظروف، أو ببساطة التخلي عن الوجهات غير المربحة.

علاوة على ذلك، مع ظهور الجيل الثاني من الطائرات النفاثة في سبعينيات القرن الماضي، صُممت بعض الطائرات بحيث لا تحتاج إلى نسخة خاصة تُعرف باسم "المطارات الحارة والمرتفعة" - على سبيل المثال، تستطيع طائرة إيرباص A300 الإقلاع بزاوية 15/0، حيث تُضبط الشرائح الأمامية على 15 درجة مع إبقاء اللوحات مرفوعة. تُستخدم تقنية الإقلاع هذه فقط في المطارات الحارة والمرتفعة، لأنها تُمكّن من رفع حد وزن الصعود وتُحسّن أداء الصعود في المرحلة الثانية.

اليوم، تخلّت معظم شركات تصنيع الطائرات النفاثة عن طرازات "الظروف الجوية الحارة والمرتفعة" من تشكيلاتها. وقد مكّن الأداء والموثوقية المحسّنان للأجيال الأحدث من محركات التوربوفان، مثل GE90 و CFM56 ، معظم الطائرات القادرة على الإقلاع في مثل هذه الظروف.

من الأمثلة البارزة على المطارات ذات الحرارة المرتفعة والارتفاعات العالية ما يلي:

• أديس أبابا ، إثيوبيا – مطار بولي
• ألبوكيرك ، نيو مكسيكو ، الولايات المتحدة - مطار ألبوكيرك الدولي ، خاصة من أواخر الربيع إلى أوائل الخريف
• برازيليا , البرازيل – مطار برازيليا
• بوغوتا ، كولومبيا – مطار الدورادو
• كالجاري ، ألبرتا ، كندا – مطار كالجاري الدولي ، خاصة من أواخر الربيع إلى أوائل الخريف
• مدينة دالي ، يونان ، الصين - مطار دالي فينغي  ؛ الارتفاع: 2,149 م (7,050 قدمًا)
• مقاطعة داوتشنغ ، سيتشوان ، الصين - مطار داوتشنغ يادينغ ؛ يقع مطار داوتشنغ يادينغ على ارتفاع 4411 مترًا (14472 قدمًا) فوق مستوى سطح البحر، وهو أعلى مطار مدني في العالم.
• دولت بيغ أولدي ، لاداخ ، الهند - مهبط دولت بيغ أولدي المتقدم (أعلى مدرج طائرات في العالم على ارتفاع 16700 قدم (5100 متر) . يتراوح المناخ من 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) كحد أقصى في الصيف إلى -35 درجة مئوية (-31 درجة فهرنهايت) في الشتاء ^{[ 3 ]} ).     
• دنفر ، كولورادو – مطار دنفر الدولي ، خاصة من أواخر الربيع إلى أوائل الخريف
• قاعدة إدواردز الجوية ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية
• مدينة غواتيمالا ، غواتيمالا - مطار لا أورورا الدولي ، وهو أعلى مطار دولي في أمريكا الوسطى ( 1509 مترًا ) . يكون الجو حارًا من أواخر فبراير إلى أواخر أكتوبر. 
• هراري ، زيمبابوي – مطار روبرت غابرييل موغابي الدولي
• بلدة جانغدام في شيغاتسي ، التبت ، الصين – مطار شيغاتسي للسلام ؛ الارتفاع: 3782 مترًا (12408 قدمًا)
• جوهانسبرج ، جنوب أفريقيا – مطار أو آر تامبو الدولي
• كابول ، أفغانستان – مطار كابول الدولي
• كمبالا ، أوغندا – مطار عنتيبي الدولي
• كانغدينغ ، سيتشوان ، الصين – مطار كانغدينغ ؛ الارتفاع: 4,280 م (14,042 قدمًا)
• كونمينغ ، يوننان ، الصين – مطار كونمينغ تشانغشوي الدولي
• مدينة الكويت ، الكويت - مطار الكويت الدولي (على الرغم من أنه يقع على ارتفاع 206 أقدام (63 مترًا) فقط ، إلا أنه يعتبر على نطاق واسع أحد أكثر المطارات حرارة في العالم، حيث يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 114 درجة فهرنهايت (46 درجة مئوية) في يوم صيفي عادي) ^{[ 4 ].}   
• لاباز ، بوليفيا - مطار إل ألتو الدولي (ليس مطارًا "حارًا" بشكل عام، حيث لا تتجاوز متوسط ​​درجات الحرارة العالية 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) على مدار العام، ولكنه أعلى مطار تجاري في العالم برحلات دولية مجدولة بانتظام على ارتفاع 13325 قدمًا (4061 مترًا) )   
• لاس فيغاس ، نيفادا ، الولايات المتحدة الأمريكية - مطار هاري ريد الدولي
• ليه ، لاداخ ، الهند - مطار كوشوك باكولا ريمبوتشي - (يُعدّ هذا المطار من أعلى المطارات التجارية في العالم، إذ يبلغ ارتفاعه 3300 متر (10700 قدم) . يحيط به قمم جبلية شاهقة، وتتراوح درجات الحرارة فيه بين -42 درجة مئوية (-43.6 درجة فهرنهايت) في الشتاء و33 درجة مئوية (91.4 درجة فهرنهايت) في الصيف، ^{[ 5 ]} مما يجعله مطارًا صعبًا للغاية للطيران منه).     
• لاسا ، التبت ، الصين – مطار لاسا جونجار
• ليجيانغ ، يونان ، الصين - مطار ليجيانغ ساني الدولي  ؛ الارتفاع: 2243 م (7359 قدمًا)
• لوساكا ، زامبيا – مطار كينيث كاوندا الدولي
• ميديلين ، كولومبيا - مطار خوسيه ماريا كوردوبا الدولي ( تم إجراء اختبارات الحرارة والارتفاع لطائرة إيرباص A380 هناك ^{[ 6 ]} ).
• مدينة مكسيكو ، المكسيك - مطار مدينة مكسيكو الدولي ، ومطار فيليبي أنخيليس الدولي
• نيروبي ، كينيا – مطار جومو كينياتا الدولي
• بلدة جونسا في ولاية نغاري ، التبت ، الصين - مطار نغاري جونسا ؛ الارتفاع: 4,274 م (14,022 قدمًا)
• ماينلينغ في نينغتشي ، التبت ، الصين – مطار نينغتشي ماينلينغ ؛ الارتفاع: 2949 مترًا (9675 قدمًا)
• فينيكس، أريزونا ، الولايات المتحدة - مطار فينيكس سكاي هاربور الدولي (ارتفاع 1135 قدمًا (346 مترًا) ليس ارتفاعًا شديدًا، لكن مناخ الصحراء الحار في المنطقة يمنحها خصائص حارة وعالية طوال معظم أيام السنة). 
• تشامدو ، التبت ، الصين – مطار تشامدو بامدا ؛ الارتفاع: 4334 مترًا (14219 قدمًا)
• كيتو ، الإكوادور - مطار ماريسكال سوكري
• الرياض ، المملكة العربية السعودية – مطار الملك خالد الدولي
• مدينة سولت ليك ، يوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية – مطار سولت ليك سيتي الدولي ، خاصة من أواخر الربيع إلى أوائل الخريف
• صنعاء ، اليمن – مطار صنعاء الدولي
• نهر سياشين الجليدي ، الهند - مركز سونام ، أعلى مهبط طائرات هليكوبتر في العالم (على ارتفاع 21000 قدم (6400 متر)) في أعلى مركز مأهول بالموظفين في العالم. ^{[ 7 ]} 
• شانغريلا، يونان ، الصين – مطار ديتشينغ شانغريلا ؛ الارتفاع: 3,280 م (10,761 قدم)
• طهران ، إيران - مطار الإمام الخميني الدولي
• يريفان ، أرمينيا – مطار زفارتنوتس الدولي
• ويندهوك ، ناميبيا – مطار هوشع كوتاكو الدولي ^{[ 8 ]}