Prędkość lotu - Airspeed

Prędkościomierz jest instrumentem lot , który wyświetla prędkości rzeczywistej. Prędkościomierz posiada znormalizowane oznaczenia dla samolotu wielosilnikowego .
Samoloty mają rurki Pitota do pomiaru prędkości lotu.

W lotnictwie , prędkość lotu jest prędkość o samolotu względem powietrza . Wśród powszechnych konwencji określania prędkości lotu są:

Skalibrowana prędkość lotu zwykle mieści się w zakresie kilku węzłów od prędkości wskazanej, podczas gdy równoważna prędkość lotu nieznacznie spada od CAS wraz ze wzrostem wysokości samolotu lub przy dużych prędkościach.

Przy stałym EAS rzeczywista prędkość lotu wzrasta wraz ze wzrostem wysokości samolotu . Dzieje się tak, ponieważ gęstość powietrza maleje wraz ze wzrostem wysokości.

Pomiar i wskazanie prędkości lotu odbywa się zwykle na pokładzie statku powietrznego za pomocą wskaźnika prędkości lotu („ASI”) podłączonego do systemu statycznego Pitota . Statyczny system Pitota składa się z jednej lub więcej sond Pitota (lub rurek) skierowanych w stronę nadchodzącego przepływu powietrza w celu pomiaru ciśnienia Pitota (zwanego również stagnacją , ciśnieniem całkowitym lub nurnika) oraz co najmniej jednego portu statycznego do pomiaru ciśnienia statycznego w powietrzu pływ. Te dwa ciśnienia są porównywane przez ASI w celu uzyskania odczytu IAS.

Jednostki

Prędkość lotu jest zwykle podawana w węzłach (kn). Od 2010 roku Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego (ICAO) zaleca stosowanie kilometrów na godzinę (km/h) jako prędkości lotu (oraz metrów na sekundę dla prędkości wiatru na pasach startowych), ale dopuszcza stosowanie de facto standardu węzłów i nie ma ustalonej daty kiedy przestać.

Przemysł lotniczy w Rosji i Chinach, a także załoga samolotów rosyjsko-chińskich używa obecnie km/h do zgłaszania prędkości lotu. Wiele współczesnych europejskich samolotów szybowcowych wskazuje również prędkość lotu w kilometrach na godzinę. Niektóre starsze samoloty, jak niemieckie samoloty z czasów II wojny światowej , również wskazywały prędkość lotu w kilometrach na godzinę.

Jednak w locie na dużych wysokościach liczba Macha jest czasami używana do zgłaszania prędkości lotu. Czasami inne jednostki są również używane do określania prędkości, w tym mile na godzinę (mph) lub metry na sekundę.

Wskazywana prędkość lotu

Prędkość wskazywana (IAS) to odczyt prędkościomierza (ASIR) nieskorygowany dla przyrządów, pozycji i innych błędów. Z aktualnych definicji EASA: Prędkość wskazywana oznacza prędkość statku powietrznego wskazaną na jego wskaźniku prędkości statycznej Pitota, skalibrowanym tak, aby odzwierciedlał ściśliwy przepływ adiabatyczny w atmosferze standardowej na poziomie morza, nieskorygowany o błędy systemu pomiaru prędkości.

Poza byłym blokiem sowieckim większość wskaźników prędkości pokazuje prędkość w węzłach ( mil morskich na godzinę). Niektóre lekkie samoloty mają wskaźniki prędkości lotu pokazujące prędkość w milach na godzinę lub kilometrach na godzinę.

Prędkościomierz jest manometr różnicowy z odczytem ciśnienia wyrażone w jednostkach prędkością niż ciśnieniem. Prędkość powietrza wywodzi się z różnicy między ciśnieniem powietrza nurnika z rurki Pitota lub ciśnieniem stagnacji a ciśnieniem statycznym . Rurka Pitota jest zamontowana przodem; ciśnienie statyczne jest często wykrywane w portach statycznych po jednej lub obu stronach samolotu. Czasami oba źródła ciśnienia są połączone w jedną sondę, rurkę statyczną Pitota . Pomiar ciśnienia statycznego jest obarczony błędem ze względu na niemożność umieszczenia portów statycznych w pozycjach, w których ciśnienie jest rzeczywistym ciśnieniem statycznym przy wszystkich prędkościach lotu i położeniach. Korekta tego błędu to korekcja błędu pozycji (PEC) i różni się dla różnych statków powietrznych i prędkości lotu. Dalsze błędy 10% lub więcej są powszechne, jeśli samolot leci w „nieskoordynowanym” locie.

Skalibrowana prędkość lotu

Kalibrowana prędkość lotu (CAS) jest wskazywaną prędkością lotu skorygowaną o błędy przyrządu, błąd pozycji (z powodu nieprawidłowego ciśnienia w porcie statycznym) i błędy instalacji.

Skalibrowane wartości prędkości lotu mniejsze niż prędkość dźwięku na standardowym poziomie morza (661,4788 węzłów) oblicza się w następujący sposób:

minus pozycja i korekcja błędów instalacji.

gdzie
jest skalibrowaną prędkością lotu,
to ciśnienie uderzenia (cale Hg): różnica między ciśnieniem całkowitym a ciśnieniem statycznym,
wynosi 29,92126 cali Hg; statyczne ciśnienie powietrza na standardowym poziomie morza,
wynosi 661,4788 węzłów; prędkość dźwięku na standardowym poziomie morza.

Jednostki inne niż węzły i cale rtęci mogą być używane, jeśli są stosowane konsekwentnie.

Wyrażenie to jest oparte na postaci równania Bernoulliego stosowanego do izentropowego przepływu ściśliwego. Wartości dla i są zgodne z ISA, tj. warunkami, w jakich kalibrowane są prędkościomierze.

Równoważna prędkość lotu

Ekwiwalentna prędkość lotu (EAS) jest zdefiniowana jako prędkość lotu na poziomie morza w międzynarodowej atmosferze wzorcowej, przy której (nieściśliwe) ciśnienie dynamiczne jest takie samo jak ciśnienie dynamiczne przy rzeczywistej prędkości lotu (TAS) i wysokości, na której leci statek powietrzny. Oznacza to, że jest zdefiniowany równaniem

gdzie

to gęstość powietrza na wysokości, na której aktualnie leci samolot;
to gęstość powietrza na poziomie morza w międzynarodowej atmosferze wzorcowej (1,225 kg/m 3 lub 0,00237 slug/ft 3 ).

EAS jest miarą prędkości lotu, która jest funkcją nieściśliwego ciśnienia dynamicznego. Analiza strukturalna często dotyczy nieściśliwego ciśnienia dynamicznego, więc prędkość równoważna jest prędkością użyteczną do testowania strukturalnego. Znaczenie równoważnej prędkości lotu polega na tym, że przy liczbach Macha poniżej początku oporu falowego, wszystkie siły i momenty aerodynamiczne w samolocie są proporcjonalne do kwadratu równoważnej prędkości lotu. Zatem obsługa i „odczucie” statku powietrznego oraz obciążenia aerodynamiczne na nim przy danej prędkości równoważnej są prawie stałe i równe tym na standardowym poziomie morza, niezależnie od rzeczywistych warunków lotu.

Przy standardowym ciśnieniu na poziomie morza CAS i EAS są równe. Do około 200 węzłów CAS i 10 000 stóp (3 000 m) różnica jest znikoma, ale przy wyższych prędkościach i wysokościach CAS odbiega od EAS ze względu na ściśliwość.

Prawdziwa prędkość lotu

Prawda prędkość lotu ( TAS ; także KTAS dla węzłów prędkości rzeczywistej ) statku powietrznego jest prędkość statku powietrznego względem airmass w którym jest latania. Rzeczywista prędkość i kurs statku powietrznego stanowią jego prędkość względem atmosfery.

Zastosowania prawdziwej prędkości lotu

Rzeczywista prędkość lotu jest ważną informacją dla dokładnej nawigacji samolotu. Aby utrzymać pożądany ślad na ziemi podczas lotu w poruszającej się masie powietrznej, pilot statku powietrznego musi wykorzystać wiedzę o prędkości i kierunku wiatru oraz rzeczywistej prędkości powietrza w celu określenia wymaganego kursu. Zobacz trójkąt wiatru .

TAS jest prawdziwą miarą osiągów samolotu podczas przelotu, a zatem jest to prędkość wymieniona w specyfikacjach samolotu, instrukcjach, porównaniach osiągów, raportach pilotów i w każdej sytuacji, w której należy zmierzyć osiągi przelotowe lub wytrzymałościowe. Jest to prędkość zwykle podana w planie lotu, używana również w planowaniu lotu , przed rozważeniem wpływu wiatru.

Ponieważ wskazywana prędkość lotu jest lepszym wskaźnikiem zużytej mocy i dostępnej siły nośnej, rzeczywista prędkość lotu nie jest wykorzystywana do sterowania samolotem podczas kołowania, startu, wznoszenia, opadania, podejścia lub lądowania; do tych celów stosuje się prędkość indykowaną – IAS lub KIAS (prędkość wskazywana w węzłach).

Pomiar rzeczywistej prędkości lotu

Mechaniczny wskaźnik prędkości rzeczywistej samolotu, pokazujący prędkość w węzłach (kn) i milach na godzinę (mph). Pilot ustawia wysokość ciśnienia i temperaturę powietrza w górnym oknie za pomocą pokrętła; igła wskazuje rzeczywistą prędkość w lewym dolnym oknie.

Rzeczywista prędkość lotu jest powiązana z liczbą Macha i prędkością dźwięku przez

Zarówno liczba Macha, a prędkość dźwięku może być obliczany za pomocą pomiarów ciśnienia na uderzenia , ciśnienia statycznego i temperatury powietrza na zewnątrz .

Na poziomie morza w Międzynarodowej Atmosferze Standardowej (ISA) i przy niskich prędkościach, gdzie ściśliwość powietrza jest znikoma (a więc można założyć stałą gęstość powietrza), TAS równa się CAS. Powyżej około 100 węzłów (190 km/h) błąd ściśliwości znacznie wzrasta.

W locie można go obliczyć za pomocą kalkulatora lotu E6B lub jego odpowiednika.

Ponieważ zmiany temperatury mają mniejszy wpływ, błąd ASI można z grubsza oszacować jako wskazujący około 2% mniej niż TAS na 1000 stóp (305 m) wysokości nad poziomem morza. Na przykład samolot lecący na 15 000 stóp (4572 m) w międzynarodowej atmosferze standardowej z IAS 100 węzłów (190 km/h), faktycznie leci z prędkością 126 węzłów (233 km/h) TAS.

Zobacz też

Bibliografia

Bibliografia

Linki zewnętrzne

Kalkulatory