что такое истинная скорость самолета
Приборная, истинная, путевая скорости на доступном языке
Возможно вы удивитесь, но в авиации все совсем не так как в автомобилестроении. У вас в машине один спидометр который показывает скорость вашего движения. Все просто, чем быстрее вращается колесо, тем выше скорость, у нее всегда одно значение скорость относительно земли.
Но вот какая история, у самолета все иначе, скоростей здесь гораздо больше.
Приборная скорость (Indicated Airspeed)
То что показывает «спидометр» пилота называется приборная скорость или приборная воздушная скорость.
Дело в том, что для измерения скорости движения самолета используется Приемник воздушного давления, то есть скорость измеряется относительно потока воздуха в котором движется самолет с допущением. что за бортом так называемые «нормальные условия» (давление 760 мм ст, температура +15 и влажность 0%). Но они ведь не всегда такие, правда?
Истинная скорость (True Airspeed)
Идем дальше и обнаруживаем истинную воздушную скорость. Это скорость с учетом поправок. Учитывается инструментальная поправка (ведь прибор сам по себе может давать погрешность) аэродинамическая, волновая (возникновение скачков уплотнения на сверхзвуковых и близких к ним скоростях) и методическая.
На высоте уровня моря обе скорости совпадают, а вот с увеличением высоты полета истинная скорость начинает расти и на высоте 12 км истинная может быть в 2 раза выше приборной скорости.
Есть несколько типов указателей скорости (авиационный спидометр): показывающей приборную скорость, показывающий истинную скорость, показывающий приборную скорость и число М и т. д.. В общем, исходя из типа самолета приборы могут быть разными.
Указатель скорости самолета DC-10
Эквивалентная скорость (Equivalent Airspeed)
Скорость применяемая для расчетов инженерами, она учитывает сжимаемость воздуха. Прибора показывающего ее нет.
Скорости выше «воздушные». А вот и:
Путевая скорость (Ground Speed)
Это скорость самолета относительно земли, а не воздуха. В современном мире она измеряется с помощью GPS. Суть в том, что, например, при встречном ветре скорость самолета относительно земли будет меньше, чем при попутном, а относительно воздуха не изменится. Поэтому зная скорость относительно воздуха и скорость ветра можно вычислить свою путевую скорость.
Вертикальная скорость
Это скорость набора высоты или снижения.
Число Маха
Фактически скорость относительно скорости звука
В принципе для пилота самой важной является приборная скорость, она влияет на динамику полета, число М важно для понимания не превысил ли пилот допустимое значения. Истинная и путевая скорости важнее для навигации, эквивалентная для расчетов.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Содержание
Спектакль
Ошибки определения воздушной скорости
На уровне моря в Международной стандартной атмосфере (ISA) и при низких скоростях, когда сжимаемость воздуха незначительна (т. Е. При условии постоянной плотности воздуха), IAS соответствует TAS. Когда плотность или температура воздуха вокруг самолета отличается от стандартных условий на уровне моря, IAS больше не будет соответствовать TAS, поэтому он больше не будет отражать характеристики самолета. ASI будет показывать меньше, чем TAS, когда плотность воздуха уменьшается из-за изменения высоты или температуры воздуха. По этой причине TAS нельзя измерить напрямую. В полете его можно рассчитать либо с помощью полетного калькулятора E6B, либо его эквивалента.
Поскольку колебания температуры оказывают меньшее влияние, ошибку ASI можно приблизительно оценить как примерно на 2% меньше, чем TAS на 1000 футов (300 м) высоты над уровнем моря. Например, самолет, летящий на высоте 15 000 футов (4600 м) в международной стандартной атмосфере с IAS 100 узлов (190 км / ч), фактически летит со скоростью 126 узлов (233 км / ч) TAS.
Использование в навигационных расчетах
Расчет истинной воздушной скорости
Полет на малой скорости
На малых скоростях и высотах IAS и CAS близки к эквивалентной воздушной скорости (EAS). TAS можно рассчитать как функцию от EAS и плотности воздуха:
Скоростной полет
TAS можно рассчитать как функцию числа Маха и статической температуры воздуха:
Для ручного расчета TAS в узлах, когда известны число Маха и статическая температура воздуха, выражение можно упростить до
(помня, что температура в кельвинах).
Скорость самолета. Приборная, истинная, путевая…
Возможно, вы удивитесь, но в авиации все совсем не так как в автомобилестроении. У вас в машине один спидометр который показывает скорость вашего движения. Все просто, чем быстрее вращается колесо, тем выше скорость, у нее всегда одно значение — скорость относительно земли.
Но вот какая история, у самолета все иначе, скоростей здесь гораздо больше.
Приборная скорость (Indicated Airspeed)
То что показывает «спидометр» пилота называется приборная скорость или приборная воздушная скорость.
Дело в том, что для измерения скорости полета самолета используется приемник воздушного давления, то есть скорость измеряется относительно потока воздуха, в котором движется самолет, с допущением, что за бортом так называемые «нормальные условия» (давление 760 мм ст, температура +15 и влажность 0%). Но они ведь не всегда такие, правда?
Истинная скорость (True Airspeed)
Идем дальше и обнаруживаем истинную воздушную скорость. Это скорость с учетом поправок. Учитывается инструментальная поправка (ведь прибор сам по себе может давать погрешность) аэродинамическая, волновая (возникновение скачков уплотнения на сверхзвуковых и близких к ним скоростях) и методическая.
На высоте уровня моря обе скорости совпадают, а вот с увеличением высоты полета истинная скорость начинает расти и на высоте 12 км истинная может быть в 2 раза выше приборной скорости. Растет разница и с увеличением скорости полета.
Есть несколько типов указателей скорости (авиационный спидометр): показывающей приборную скорость, показывающий истинную скорость, показывающий приборную скорость и число М и т. д… В общем, исходя из типа самолета приборы могут быть разными.
Указатель скорости самолета DC-10
Эквивалентная скорость (Equivalent Airspeed)
Скорость применяемая для расчетов инженерами, она учитывает сжимаемость воздуха. Прибора показывающего ее нет.
Скорости выше «воздушные». А вот и:
Путевая скорость (Ground Speed)
Это скорость самолета относительно земли, а не воздуха. В современном мире она измеряется с помощью GPS. Суть в том, что, например, при встречном ветре скорость самолета относительно земли будет меньше, чем при попутном, а относительно воздуха не изменится. Поэтому, зная скорость относительно воздуха и скорость ветра можно вычислить свою путевую скорость.
Вертикальная скорость
Это скорость набора высоты или снижения. Имеет значения во время взлета и посадки.
Число Маха
Фактически число М, это скорость относительно скорости звука.
В принципе, для пилота самой важной является приборная скорость, она влияет на динамику полета, число М важно для понимания, не превысил ли пилот допустимое его значение. Истинная и путевая скорости важнее для навигации, эквивалентная — для расчетов.
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.
СОДЕРЖАНИЕ
Единицы измерения
Скорость полета обычно указывается в узлах (узлах). С 2010 года Международная организация гражданской авиации (ИКАО) рекомендует использовать километры в час (км / ч) для воздушной скорости (и метры в секунду для скорости ветра на взлетно-посадочных полосах), но позволяет использовать фактический стандарт узлов и не имеет установленной даты. когда остановиться.
Однако в полете на большой высоте число Маха иногда используется для сообщения о воздушной скорости. Иногда для определения воздушной скорости также используются другие единицы измерения, включая мили в час (миль в час) или метры в секунду.
Указанная воздушная скорость
За пределами бывшего советского блока большинство указателей скорости показывают скорость в узлах ( морских милях в час). У некоторых легких самолетов есть указатели скорости полета, показывающие скорость в законных милях в час или километрах в час.
Калиброванная воздушная скорость
Калиброванные значения воздушной скорости меньше скорости звука на стандартном уровне моря (661,4788 узла) рассчитываются следующим образом:
При постоянном использовании могут использоваться другие единицы, кроме узлов и дюймов ртутного столба.
Это выражение основано на форме уравнения Бернулли, применимого к изэнтропическому сжимаемому потоку. Значения и соответствуют ISA, т. Е. Условиям, при которых калибруются индикаторы воздушной скорости. п 0 <\ displaystyle P_ <0>> 
А 0 <\ displaystyle A_ <0>>
Эквивалентная воздушная скорость
Эквивалентная воздушная скорость (EAS) определяется как воздушная скорость на уровне моря в международной стандартной атмосфере, при которой (несжимаемое) динамическое давление совпадает с динамическим давлением при истинной воздушной скорости (TAS) и высоте, на которой летит самолет. То есть определяется уравнением
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
Использование истинной воздушной скорости
Измерение истинной воздушной скорости
На уровне моря в Международной стандартной атмосфере (ISA) и при низких скоростях, когда сжимаемость воздуха незначительна (и поэтому можно предположить постоянную плотность воздуха), TAS равняется CAS. Выше примерно 100 узлов (190 км / ч) ошибка 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), фактически летит со скоростью 126 узлов (233 км / ч) TAS.
Скорость полета
При измерении и указании воздушной скорости (см. Указатель воздушной скорости ) необходимо различать две важные системы отсчета:
Оглавление
Скорость относительно воздуха (путешествие, воздушная скорость)
Метод измерения
В принципе, измерение с помощью трубки Пито зависит от плотности воздуха (уменьшающейся вверх) в той же степени, что и подъемная сила крыльев, поэтому влияние плотности воздуха учитывается автоматически. Таким образом, метод измерения предлагает хорошую основу для оценки летных характеристик.
Измерение через трубку Пито все еще содержит ряд мешающих влияний. Поэтому делаются несколько уровней коррекции. Некоторые из этих разрушительных воздействий становятся заметными только на высоких скоростях или на больших высотах, и поэтому ими можно пренебречь в любительских полетах, но они важны для коммерческой авиации.
Каждый промежуточный результат соответствующих уровней коррекции имеет собственное обозначение:
Нескорректированная воздушная скорость (IAS)
IAS актуален только для небольших самолетов, так как CAS отображается непосредственно для более крупных самолетов.
Скорректированная воздушная скорость (CAS)
Вытеснение воздуха через фюзеляж самолета создает волну давления, похожую на носовую волну корабля. Эта волна давления приводит к искажению результата измерения, который зависит от типа самолета и места установки трубки Пито. Здесь говорят об ошибке прибора и установки (ошибка статического источника ).
Если измерительная шкала не была откалибрована для конкретного типа воздушного судна, отображаемое значение корректируется с помощью таблицы или формулы расчета, указанной в техническом руководстве для данного типа воздушного судна. В случае малых самолетов и их малых скоростей погрешность обычно остается настолько незначительной, что ею можно пренебречь.
Эквивалентная воздушная скорость (EAS)
Другая ошибка измерения трубки Пито значительно увеличивается с увеличением скорости: сжатие воздуха.
Поскольку воздух перед трубкой Пито сжимается, в трубке Пито наблюдается более высокая плотность воздуха, чем на самом деле. Поскольку погрешность вначале увеличивается медленно с увеличением скорости, информация о скорости, при которой необходимо учитывать погрешность, значительно варьируется в диапазоне от 100 до более 250 узлов.
Эта поправка играет довольно незначительную роль при взлете и посадке, потому что скорости ниже.
Однако, если скорость приближается к скорости звука, вместо этого на первый план выходит число Маха. (см. раздел ниже)
Для небольших самолетов EAS по-прежнему согласуется с достаточным приближением к CAS или даже IAS из-за малых скоростей и высот и не требует отдельного определения.
Истинная воздушная скорость (TAS)
Для коммерческих самолетов, которые покрывают большую территорию с разной плотностью воздуха и скоростью от взлетно-посадочной полосы до вершины, эту поправку очень сложно рассчитать, поскольку также необходимо учитывать, что сжатие воздуха также нагревает его. Измеренные температуры необходимо соответствующим образом скорректировать.
На практике TAS вычисляется из CAS, поэтому два шага расчета объединяются (CAS → EAS → TAS). Расчет довольно сложен для высоких скоростей. Если TAS не рассчитывается с использованием компьютерного дисплея, его можно выполнить в итеративном расчете с использованием полетного калькулятора (логарифмическая линейка, аналогичная логарифмической линейке, с дополнительными вспомогательными шкалами и таблицами).
Für Kleinflugzeuge und ihren Einsatzbereich können wiederum vereinfachte Formeln herangezogen werden bzw. vereinfachte Anzeigeinstrumente eingesetzt werden, bei denen zum Beispiel die TAS ermittelt wird, indem der Skalenring verdreht wird und dabei die sogenannte Druckhöhe mit der Außentemperatur zur Deckung gebracht wird (siehe Abbildung von einem Fahrtmesser на самом верху). Однако для больших высот и высоких скоростей такие инструменты были бы совершенно непригодны.
Для пилотов малой авиации применимо следующее эмпирическое правило первого приближения :
| В небольших самолетах TAS составляет примерно 2% на высоту полета AMSL на 1000 футов выше, чем CAS или IAS. |
|---|
Например, на высоте 5000 футов при отображении IAS 100 узлов и аналогичной CAS TAS на 5 * 2% = 10% выше, то есть на 110 узлов TAS.
формула
В принципе, действует следующая зависимость:
V Т А. С. знак равно V Э. А. С. ⋅ ρ Я. N А. ρ р е а л <\ displaystyle V _ <\ mathrm
| ρ Я. N А. знак равно 1,225 k грамм м 3 <\ displaystyle \ rho _ <\ mathrm | : Плотность воздуха в стандартной атмосфере ИКАО. |
| ρ р е а л <\ displaystyle \ rho _ <\ mathrm | : Плотность воздуха на текущей высоте. |
Однако на практике эта формула помогает лишь в ограниченной степени, так как плотность воздуха нельзя измерить напрямую, ее следует оценивать по давлению и температуре воздуха.