Приборная скорость полета

Приборная воздушная скорость ( IAS ) — это воздушная скорость самолета, измеренная его статической системой Пито. ^[1] и отображается индикатором воздушной скорости (ASI). ^[2] Это основной ориентир воздушной скорости пилотов.

Это значение не корректируется с учетом ошибки установки, ошибки прибора или фактической плотности воздуха . ^[2] вместо этого он калибруется так, чтобы всегда отражать адиабатический сжимаемый поток международной стандартной атмосферы на уровне моря. ^[1]

Он использует разницу между общим давлением и статическим давлением, обеспечиваемую системой, для механического или электронного измерения динамического давления . Динамическое давление включает в себя как плотность, так и скорость полета. Поскольку индикатор воздушной скорости не может знать плотность, он по своей конструкции откалиброван так, чтобы при расчете воздушной скорости принимать стандартную плотность атмосферы на уровне моря . Поскольку фактическая плотность будет значительно отличаться от этого предполагаемого значения при изменении высоты самолета, IAS значительно отличается от истинной воздушной скорости (TAS), относительной скорости между самолетом и окружающей воздушной массой. Калиброванная воздушная скорость (CAS) — это IAS, скорректированная с учетом ошибок по приборам и местоположению . ^[3]

Указанная воздушная скорость самолета в узлах обычно обозначается сокращенно KIAS ( узлы - индикаторная воздушная скорость) (в отличие от KCAS для калиброванной воздушной скорости и KTAS для истинной воздушной скорости ).

IAS является важной величиной для пилота, поскольку именно указанные скорости указаны в руководстве по летной эксплуатации самолета для таких важных характеристик, как скорость сваливания . Эти скорости, если говорить об истинной воздушной скорости, значительно различаются в зависимости от высоты по плотности . Однако на типичных гражданских рабочих скоростях аэродинамическая конструкция самолета реагирует только на динамическое давление, и самолет будет вести себя так же при том же динамическом давлении. Поскольку именно это динамическое давление приводит в движение указатель воздушной скорости, самолет всегда будет, например, останавливаться на опубликованной указанной воздушной скорости (для текущей конфигурации) независимо от плотности, высоты или истинной воздушной скорости. ^[4]

Кроме того, IAS указан в некоторых правилах, а также в органах управления воздушным движением при указании пилотов, поскольку указатель воздушной скорости отображает эту скорость (по определению) и является основным ориентиром воздушной скорости для пилота при работе на околозвуковых или сверхзвуковых скоростях.

Расчет

Приборная воздушная скорость, измеренная трубкой Пито, может быть приблизительно выражена следующим уравнением, полученным на основе уравнения Бернулли .

IAS\approx {\sqrt {\frac {2(p_{t}-p_{s})}{\rho (0)}}}

ПРИМЕЧАНИЕ. Приведенное выше уравнение применимо только к условиям, которые можно рассматривать как несжимаемые. Жидкости считаются несжимаемыми почти при всех условиях. Газы при определенных условиях можно назвать несжимаемыми. См. Сжимаемость .

Эффекты сжатия можно скорректировать с помощью константы Пуассона . Эта компенсация соответствует эквивалентной воздушной скорости (EAS). ^{[ нужна ссылка ]}.

u={\sqrt {{\frac {2\gamma }{\gamma -1}}{\frac {p_{s}}{\rho }}\left[\left({\frac {p_{t}}{p_{s}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1\right]}}

где:

$u$ указана скорость полета в м/с,
$p_{t}$ - застой или полное давление в паскалях,
$p_{s}$ статическое давление в паскалях,
$\rho (0)$ стандартная плотность атмосферной жидкости в $kg/m^{3}$ на уровне моря и
$\ \gamma \,$ - коэффициент удельной теплоемкости (≈1,401 для воздуха ^[5]).

МСФО против КАС

IAS не является фактической скоростью в воздухе, даже когда самолет находится на уровне моря в условиях атмосферы, соответствующих международным стандартам (15 °C, 1013 гПа , влажность 0%). IAS необходимо корректировать с учетом известных ошибок приборов и положения, чтобы показывать истинную воздушную скорость в конкретных атмосферных условиях, и это CAS (калибровочная воздушная скорость). Несмотря на это, основной эталон воздушной скорости пилота, ASI, показывает IAS (по определению). Взаимосвязь между CAS и IAS известна и документирована для каждого типа и модели воздушного судна.

IAS и скорости V

В руководстве пилота самолета обычно в качестве IAS указываются критические скорости V , которые указываются указателем воздушной скорости. Это связано с тем, что самолет ведет себя одинаково при одной и той же IAS, независимо от того, какой TAS: например, пилот, приземляющийся на жарком и высоком аэродроме, будет использовать ту же IAS для управления самолетом с правильными скоростями захода на посадку и посадки, как и при посадке на высоте холодный аэродром на уровне моря, хотя TAS должен значительно различаться между двумя посадками.

Хотя IAS можно надежно использовать для мониторинга критических скоростей, значительно меньших скорости звука, на более высоких скоростях это не так. Пример: потому что (1) сжимаемость воздуха значительно изменяется, приближаясь к скорости звука, и (2) скорость звука значительно меняется в зависимости от температуры и, следовательно, высоты; Максимальная скорость, при которой конструкция самолета безопасна, скорость, никогда не превышаемая (сокращенно V _NE ), указана на нескольких разных высотах в руководствах по эксплуатации более быстрых самолетов, как показано в примерной таблице ниже.

Дайвинг ниже	МСФО миль в час	МСФО км/ч
30 000 футов (9 100 м)	370	595
25000 футов (7600 м)	410	660
20 000 футов (6 100 м)	450	725
15000 футов (4600 м)	490	790
10 000 футов (3 000 м)	540	870

Ссылка: Заметки пилота Tempest V Sabre IIA двигателя — Министерство авиации AP2458C-PN.

IAS и навигация

Для навигации необходимо преобразовать IAS в TAS и/или путевую скорость (GS), используя следующий метод:

скорректировать IAS в соответствии с калиброванной воздушной скоростью (CAS) с использованием таблицы поправок для конкретного самолета;
скорректировать CAS в соответствии с истинной воздушной скоростью (TAS), используя температуру наружного воздуха (OAT) , барометрическую высоту и CAS на бортовом компьютере E6B или эквивалентные функции на большинстве GPS ;
преобразовать TAS в путевую скорость (GS) с учетом влияния ветра .

С появлением доплеровской радиолокационной навигации, а в последнее время и GPS- приемников, а также другого современного навигационного оборудования, которое позволяет пилотам напрямую считывать путевую скорость , расчет TAS в полете становится ненужным для целей навигационных оценок.

TAS является основным методом определения крейсерских характеристик самолета в соответствии со спецификациями производителя. ^[2] сравнения скоростей и отчеты пилотов.

Другие скорости полета

Из IAS также можно рассчитать следующие скорости:

преобразовать CAS в эквивалентную воздушную скорость (EAS), учитывая эффекты сжимаемости (не обязательно на малой скорости или малой высоте); EAS используется авиаконструкторами и некоторыми очень высотными самолетами, такими как U-2 и SR-71;
преобразовать EAS в истинную воздушную скорость (TAS), учитывая разницу в высоте по плотности .

На больших реактивных самолетах IAS является, безусловно, самым важным индикатором скорости. Большинство ограничений скорости самолетов основаны на IAS, поскольку IAS точно отражает динамическое давление. TAS обычно также отображается, но исключительно для консультативной информации и, как правило, не на видном месте.

Современные реактивные авиалайнеры также включают в себя путевую скорость (GS) и махметр . Скорость относительно земли показывает фактическую скорость, которую использует самолет по сравнению с землей. Обычно это связано с GPS или аналогичной системой. Путевая скорость — это всего лишь средство, помогающее пилоту оценить, выполняется ли рейс вовремя, с отставанием или опережением графика. Он не используется для целей взлета и посадки, поскольку обязательной скоростью летящего самолета всегда является скорость против ветра.

Махметр на дозвуковых самолетах является предупредительным индикатором. Дозвуковой самолет не должен летать со скоростью, превышающей определенный процент скорости звука. Обычно пассажирские авиалайнеры не летают со скоростью более 85% скорости звука, или 0,85 Маха. Сверхзвуковые самолеты, такие как «Конкорд» и военные истребители, используют махметр в качестве основного прибора измерения скорости, за исключением взлета и посадки.

Некоторые самолеты также имеют индикатор скорости руления для использования на земле. Поскольку IAS часто начинается со скорости около 74–93 км/ч (40–50 узлов) (на реактивных авиалайнерах), пилотам может потребоваться дополнительная помощь при рулении самолета на земле. Его диапазон составляет около 0–93 км / ч (0–50 узлов).

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Экологическое техническое руководство (PDF) . Том. I, Процедуры сертификации самолетов по шуму (3-е изд.). Международная организация гражданской авиации . 2018. с. 19. ISBN 978-92-9258-369-9 . OCLC 1031377368 . Архивировано (PDF) из оригинала 22 декабря 2022 г. Проверено 26 декабря 2022 г. Приборная скорость полета. Скорость самолета, измеренная статической системой воздушной скорости Пито, откалиброванной для отражения стандартного адиабатического сжимаемого потока атмосферы на уровне моря, без поправки на ошибки системы воздушной скорости.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с «Глава 8, Летательные приборы» (PDF) . Справочник пилота по авиационным знаниям . Министерство транспорта США , ФАУ , Служба стандартов полетов. 2016. с. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 20 декабря 2022 года . Проверено 26 декабря 2022 г. Приборная воздушная скорость (IAS) — прямые показания прибора, полученные от ASI, без поправки на изменения плотности атмосферы, ошибку установки или ошибку прибора.
^ Клэнси, LJ (1975), Аэродинамика , Раздел 3.9, Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN 0-273-01120-0
^ Кермод, AC, Механика полета , 8-е издание - стр. 64. Longman Group Limited, Лондон ISBN 0-582-23740-8
^ «Коэффициент удельной теплоемкости воздуха» . Инженерный набор инструментов. 2003. Архивировано из оригинала 12 июля 2022 года . Проверено 26 декабря 2022 г.

Библиография

Грейси, Уильям (1980), «Измерение скорости и высоты самолета». Архивировано 26 сентября 2021 г. в Wayback Machine (11 МБ), Справочная публикация НАСА 1046.

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б Экологическое техническое руководство (PDF) . Том. I, Процедуры сертификации самолетов по шуму (3-е изд.). Международная организация гражданской авиации . 2018. с. 19. ISBN 978-92-9258-369-9 . OCLC 1031377368 . Архивировано (PDF) из оригинала 22 декабря 2022 г. Проверено 26 декабря 2022 г. Приборная скорость полета. Скорость самолета, измеренная статической системой воздушной скорости Пито, откалиброванной для отражения стандартного адиабатического сжимаемого потока атмосферы на уровне моря, без поправки на ошибки системы воздушной скорости.

[:1-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с «Глава 8, Летательные приборы» (PDF) . Справочник пилота по авиационным знаниям . Министерство транспорта США , ФАУ , Служба стандартов полетов. 2016. с. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 20 декабря 2022 года . Проверено 26 декабря 2022 г. Приборная воздушная скорость (IAS) — прямые показания прибора, полученные от ASI, без поправки на изменения плотности атмосферы, ошибку установки или ошибку прибора.

[LJC3.9-3] Клэнси, LJ (1975), Аэродинамика , Раздел 3.9, Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN 0-273-01120-0

[4] Кермод, AC, Механика полета , 8-е издание - стр. 64. Longman Group Limited, Лондон ISBN 0-582-23740-8

[5] «Коэффициент удельной теплоемкости воздуха» . Инженерный набор инструментов. 2003. Архивировано из оригинала 12 июля 2022 года . Проверено 26 декабря 2022 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]