Скорость полета

редактировать

Индикатор воздушной скорости - это прибор для полета, который отображает скорость полета. Этот индикатор воздушной скорости имеет стандартную маркировку для многомоторного самолета.

Самолет имеет трубки Пито для измерения воздушной скорости.

Воздушная скорость - это скорость для самолет относительно воздуха. Среди общих условных обозначений для определения воздушной скорости - указанная воздушная скорость («IAS»), калиброванная воздушная скорость («CAS»), эквивалентная воздушная скорость («EAS»), истинная воздушная скорость («TAS») и плотная воздушная скорость.

Указанная воздушная скорость - это просто то, что считывается датчиком воздушной скорости, подключенным к статической системе Пито, калиброванная воздушная скорость - это указанная воздушная скорость, скорректированная с учетом положения системы Пито и ошибки установки, а эквивалентная воздушная скорость - это откалиброванная воздушная скорость с поправкой на эффекты сжимаемости. Истинная воздушная скорость эквивалентна воздушной скорости с поправкой на плотность воздуха, а также является скоростью самолета в воздухе, в котором он летит. Калиброванная воздушная скорость обычно находится в пределах нескольких узлов от указанной воздушной скорости, в то время как эквивалентная воздушная скорость немного уменьшается от CAS по мере увеличения высоты воздушного судна или на высоких скоростях.

При постоянном EAS истинная воздушная скорость увеличивается с увеличением высоты воздушного судна. Это связано с тем, что плотность воздуха уменьшается с увеличением высоты, но крыло самолета требует того же количества воздушных частиц (т. Е. массы воздуха ), обтекающих его для создания такой же подъемной силы. для заданного угла атаки ; таким образом, крыло должно двигаться быстрее в более разреженном воздухе, чем в более густом, чтобы получить такую же подъемную силу.

Измерение и индикация воздушной скорости обычно осуществляется на борту воздушного судна с помощью индикатора воздушной скорости («ASI»), подключенного к статической системе Пито. Статическая система Пито включает один или несколько зондов Пито (или трубок), обращенных к набегающему потоку воздуха, для измерения давления Пито (также называемого застоя, всего или давление поршня) и один или несколько статических портов для измерения статического давления в воздушном потоке. Эти два давления сравниваются ASI, чтобы получить показания IAS.

Содержание

1 Единицы
2 Указанная воздушная скорость
3 Калиброванная воздушная скорость
4 Эквивалентная воздушная скорость
5 Истинная воздушная скорость
- 5.1 Использование истинной воздушной скорости
- 5.2 Измерение истинной воздушной скорости
6 См. Также
7 Ссылки
8 Библиография
9 Внешние ссылки
- 9.1 Калькуляторы

Единицы

Воздушная скорость обычно указывается в узлах (kn). С 2010 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) рекомендует использовать километров в час (км / ч) для воздушной скорости (и метров в секунду для скорости ветра на взлетно-посадочных полос), но не имеет установленной даты, когда следует прекратить использовать текущий стандарт де-факто, которым являются узлы для воздушной скорости.

Авиационная промышленность в России и Китае, а также экипажи российских / китайских самолетов в настоящее время используют км / ч для сообщения воздушной скорости. Многие современные европейские планеры также указывают скорость полета в километрах в час. Некоторые старые самолеты, такие как немецкие самолеты времен Второй мировой войны, также указывали скорость в километрах в час.

Однако в полете на большой высоте иногда используется число Маха. для сообщения воздушной скорости. Иногда для воздушной скорости также используются другие единицы измерения, включая миль в час (миль / ч) или метров в секунду.

Указанная воздушная скорость

Указанная воздушная скорость (IAS) - это показания индикатора воздушной скорости (ASIR) без поправок на прибор, положение и другие ошибки. Из текущих определений EASA: указанная воздушная скорость означает скорость самолета, показанную на его индикаторе статической воздушной скорости Пито, откалиброванном для отражения стандартного атмосферного адиабатического сжимаемого потока на уровне моря без поправки на ошибки системы воздушной скорости.

За пределами бывшего советского блока, большинство индикаторов воздушной скорости показывают скорость в узлах (морских миль в час). У некоторых легких самолетов есть указатели скорости, показывающие скорость в установленных милях в час или километрах в час.

Индикатор воздушной скорости представляет собой манометр дифференциального давления, показание которого выражается в единицах скорости, а не давления. Скорость полета определяется разницей между давлением набегающего воздуха из трубки Пито или давлением торможения и статическим давлением. Трубка Пито установлена лицевой стороной вперед; статическое давление часто обнаруживается в статических портах на одной или обеих сторонах самолета. Иногда оба источника давления объединены в одном зонде, статической трубке Пито. Измерение статического давления может быть ошибочным из-за невозможности разместить статические порты в положениях, где давление равно истинному статическому давлению при любых скоростях и положениях воздуха. Исправление этой ошибки - это поправка на ошибку местоположения (PEC), которая различается для разных самолетов и скоростей полета. Дальнейшие ошибки в 10% и более являются обычными, если самолет летит в «нескоординированном» полете.

Калиброванная воздушная скорость

Калиброванная воздушная скорость (CAS) - указанная воздушная скорость, скорректированная с учетом ошибок прибора, ошибки положения (из-за неправильного давления в статическом отверстии) и ошибок установки.

Откалиброванные значения воздушной скорости меньше скорости звука на стандартном уровне моря (661,4788 узлов) рассчитываются следующим образом:

$V c = A 0 5 [(qc P 0 + 1) 2 7 - 1] {\ displaystyle V_ {c} = A_ {0} {\ sqrt {5 {\ Bigg [} {\ bigg (} {\ frac {q_ {c}} {P_ {0}}} + 1 {\ bigg)} ^ {\ frac {2} {7}} - 1 {\ Bigg]}}}}$ $V_ {c} = A_ {0} {\ sqrt {5 {\ Bigg [} {\ bigg (} {\ frac {q_ {c}} {P_ {0}}} + 1 {\ bigg)} ^ {{\ frac {2} {7}}} - 1 {\ Bigg]}}}$ минус положение и исправление ошибок установки.

где: $V c {\ displaystyle V_ {c} \,}$ $V_ {c} \,$ - откалиброванная воздушная скорость,; $qc {\ displaystyle q_ {c} \,}$ $q_ {c} \,$ - ударное давление (дюймы рт. ст.): разница между общим давлением и статическим давлением,; $P 0 {\ displaystyle P_ {0} \,}$ $P_ {0} \,$ составляет 29,92126 дюймов рт. статическое давление воздуха на стандартном уровне моря,; $A 0 {\ displaystyle A_ {0} \,}$ $A_ {0} \,$ составляет 661,4788 узлов; скорость звука на стандартном уровне моря.

Единицы измерения, отличные от узлов и при постоянном использовании можно использовать дюймы ртутного столба.

Это выражение основано на форме уравнения Бернулли, применимого к изоэнтропическому сжимаемому потоку. Значения для $P 0 {\ displaystyle P_ {0}}$ $P_ {0}$ и $A 0 {\ displaystyle A_ {0}}$ $A_ {0}$ соответствуют ISA т.е. условия, при которых калибруются индикаторы воздушной скорости.

Эквивалентная воздушная скорость

Эквивалентная воздушная скорость (EAS) определяется как воздушная скорость на уровне моря в Международной стандартной атмосфере, при которой (несжимаемое) динамическое давление равно динамическому давлению при истинной воздушной скорости (TAS) и высоте, на которой летит самолет. То есть он определяется уравнением

$1 2 ρ 0 (EAS) 2 = 1 2 ρ (TAS) 2 {\ displaystyle {\ frac {1} {2}} \ rho _ {0} (\ mathrm {EAS}) ^ {2} = {\ frac {1} {2}} \ rho (\ mathrm {TAS}) ^ {2}}$ ${\ displaystyle {\ frac {1} {2}} \ rho _ {0} (\ mathrm { EAS}) ^ {2} = {\ frac {1} {2}} \ rho (\ mathrm {TAS}) ^ {2}}$

где

ρ {\ displaystyle \ rho \,}

\ rho \,

- плотность воздуха на высоте, на которой в данный момент летит самолет;

ρ 0 {\ displaystyle \ rho _ {0} \,}

\ rho_0 \,

- это плотность воздуха на уровне моря в международной стандартной атмосфере (1,225 кг / м или 0,00237 снаряда / фут).

EAS - это мера воздушной скорости, которая является функцией динамического давления несжимаемой жидкости. Структурный анализ часто проводится с точки зрения динамического давления несжимаемой жидкости, поэтому эквивалентная воздушная скорость является полезной скоростью для структурных испытаний. Значение эквивалентной воздушной скорости состоит в том, что при числах Маха ниже начала волнового сопротивления все аэродинамические силы и моменты на летательном аппарате пропорциональны квадрату эквивалентной воздушной скорости. Таким образом, управляемость и «ощущения» от самолета, а также аэродинамические нагрузки на него при заданной эквивалентной воздушной скорости почти постоянны и равны таковым на стандартном уровне моря независимо от реальных условий полета.

При стандартном давлении на уровне моря CAS и EAS равны. Примерно до 200 узлов CAS и 10000 футов (3000 м) разница незначительна, но на более высоких скоростях и высотах CAS отклоняется от EAS из-за сжимаемости.

Истинная воздушная скорость

истинная воздушная скорость (TAS ; также KTAS для истинной воздушной скорости в узлах) скорость самолета относительно воздушной массы, в которой он летит. Истинная воздушная скорость и курс воздушного судна составляют его скорость относительно атмосферы.

Использование истинной воздушной скорости

Истинная воздушная скорость является важной информацией для точной навигации воздушного судна. Чтобы поддерживать желаемый наземный путь во время полета в движущейся воздушной массе, пилот самолета должен использовать данные о скорости ветра, направлении ветра и истинной воздушной скорости для определения требуемого курса. См. треугольник ветра..

TAS - это истинная мера летно-технических характеристик самолета в крейсерском режиме, таким образом, это скорость, указанная в спецификациях самолетов, руководствах, сравнениях характеристик, отчетах пилотов и каждой ситуации, когда необходимо измерить характеристики крейсерского полета или выносливости. Это скорость, обычно указываемая в плане полета, также используемая в планировании полета, прежде чем учитывать влияние ветра.

Поскольку указанная воздушная скорость является лучшим индикатором используемой мощности и доступной подъемной силы, истинная воздушная скорость не используется для управления воздушным судном во время руления, взлета, набора высоты, снижения, захода на посадку или посадки; для этих целей используется указанная воздушная скорость - IAS или KIAS (узлы указываются воздушной скорости).

Измерение истинной воздушной скорости

Механический указатель истинной воздушной скорости для самолета, показывающий скорость в узлах (узлов) и милях в час (миль / ч). Пилот устанавливает барометрическую высоту и температуру воздуха в верхнем окне с помощью ручки; стрелка указывает истинную воздушную скорость в нижнем левом окне.

Истинная воздушная скорость связана с числом Маха $M {\ displaystyle M}$ $M$ и скоростью звука $c {\ displaystyle c}$ $c$ по

$TAS = c M {\ displaystyle \ mathrm {TAS} = cM}$ ${\ displaystyle \ mathrm {TAS} = cM}$

И число Маха, и скорость звука могут рассчитывается с использованием измерений ударного давления, статического давления и температуры наружного воздуха.

на уровне моря в Международной стандартной атмосфере (ISA) и на низких скоростях, когда сжимаемость воздуха незначительна (и поэтому можно предположить постоянную плотность воздуха), TAS равно CAS. Выше примерно 100 узлов (190 км / ч) погрешность сжимаемости значительно возрастает.

В полете его можно рассчитать с помощью полетного калькулятора E6B или аналогичного.

Поскольку колебания температуры оказывают меньшее влияние, ошибку ASI можно приблизительно оценить как примерно на 2% меньше, чем TAS на 1000 футов (305 м) высоты над уровнем моря. Например, самолет, летящий на высоте 15 000 футов (4572 м) в атмосфере международного стандарта с IAS 100 узлов (190 км / ч), на самом деле летит со скоростью 126 узлов (233 км / ч) TAS.

См. Также

Ссылки

Библиография

Глауэрт Х. (1947). "2". Элементы теории Aerofoil и Airscrew. Издательство Кембриджского университета. ISBN 9781139241953.
Уильям Грейси (май 1980 г.). Измерение скорости и высоты полета самолета (PDF). НАСА.
Знакомство с характеристиками самолета (PDF). Поддержка полетов и линейная помощь. Служба поддержки клиентов Airbus. Январь 2002.

Внешние ссылки

Кевин Браун. «Истинная, эквивалентная и калиброванная воздушная скорость». MathPages.

Калькуляторы

Дэн Исраэль Мальта. «MaltApplication». Авиационный и атмосферный калькулятор, приложения для windows и android.
Луис Монтейро. "Альтиметрия". Калькуляторы учитывают сжимаемость, нагрев из-за трения и другие переменные.
Луис Монтейро. «Ветер и время - скорость - расстояние». Учет изменений плотности топлива из-за температуры.
Барух Кантор. «Атмосферный калькулятор». NewByte Flight Dynamics.