Калиброванная скорость полета

В авиации калиброванная воздушная скорость ( CAS ) представляет собой воздушную скорость с поправкой на ошибку приборов и местоположения .

При полете на уровне моря в условиях международной стандартной атмосферы (15 °C, 1013 гПа, влажность 0%) калиброванная воздушная скорость равна эквивалентной воздушной скорости (EAS) и истинной воздушной скорости (TAS). При отсутствии ветра она равна путевой скорости (GS). При любых других условиях CAS может отличаться от TAS и GS самолета.

Калиброванная воздушная скорость в узлах обычно обозначается сокращенно KCAS , а указанная воздушная скорость обозначается сокращенно KIAS .

В некоторых приложениях, особенно в Великобритании, выражение «выпрямленная воздушная скорость» используется вместо «калиброванной воздушной скорости». ^[1]

Практическое применение CAS

CAS имеет два основных применения в авиации:

для навигации CAS традиционно рассчитывается как один из шагов между приборной и истинной воздушной скоростью;
для управления самолетом CAS (и EAS) являются основными ориентирами, поскольку они описывают динамическое давление, действующее на поверхности самолета независимо от плотности, высоты, ветра и других условий. EAS используется авиаконструкторами в качестве эталона, но EAS не может правильно отображаться на разных высотах с помощью простого (одной капсулы) указателя воздушной скорости. Таким образом, CAS является стандартом для калибровки указателя воздушной скорости, так что CAS равен EAS при давлении на уровне моря и приблизительно соответствует EAS на больших высотах.

С широким распространением GPS и других передовых навигационных систем в кабинах важность первого применения быстро снижается: пилоты могут определять путевую скорость (а зачастую и истинную воздушную скорость).напрямую, без расчета калиброванной воздушной скорости в качестве промежуточного шага. Однако второе применение остается критическим — например, при одинаковом весе самолет будет вращаться и набирать высоту примерно с одинаковой калиброванной воздушной скоростью на любой высоте, даже если истинная воздушная скорость и путевая скорость могут значительно отличаться. Эти скорости V обычно задаются как IAS, а не CAS, чтобы пилот мог считывать их непосредственно с указателя воздушной скорости.

Расчет по ударному давлению

Поскольку капсула указателя воздушной скорости реагирует на ударное давление , ^[2] CAS определяется только как функция ударного давления. Статическое давление и температура представляют собой фиксированные коэффициенты, определяемые по соглашению как стандартные значения уровня моря. Так получилось, что скорость звука является прямой функцией температуры, поэтому вместо стандартной температуры мы можем определить стандартную скорость звука.

Для дозвуковых скоростей CAS рассчитывается как:

$CAS=a_{0}{\sqrt {5\left[\left({\frac {q_{c}}{P_{0}}}+1\right)^{\frac {2}{7}}-1\right]}}$

где:

$q_{c}$ = ударное давление
$P_{0}$ = стандартное давление на уровне моря
${a_{0}}$ стандартная скорость звука при 15 °C

Для сверхзвуковых скоростей полета, когда перед датчиком Пито образуется нормальная ударная волна, применяется формула Рэлея:

$CAS=a_{0}\left[\left({\frac {q_{c}}{P_{0}}}+1\right)\times \left(7\left({\frac {CAS}{a_{0}}}\right)^{2}-1\right)^{2.5}/\left(6^{2.5}\times 1.2^{3.5}\right)\right]^{(1/7)}$

Формула сверхзвука должна решаться итеративно, принимая начальное значение $CAS$ равный $a_{0}$ .

Эти формулы работают в любых единицах измерения при условии, что для них заданы соответствующие значения. $P_{0}$ и $a_{0}$ выбраны. Например, $P_{0}$ = 1013,25 гПа, $a_{0}$ = 1225 км/ч (661,45 узлов). Отношение теплоемкостей воздуха принимается равным 1,4.

Эти формулы затем можно использовать для калибровки указателя воздушной скорости при ударном давлении ( $q_{c}$ ) измеряется с помощью водяного манометра или точного манометра. При использовании водяного манометра для измерения миллиметров воды эталонное давление ( $P_{0}$ ) можно ввести как 10333 мм. $H_{2}0$ .

На больших высотах CAS можно исправить на ошибку сжимаемости, чтобы получить эквивалентную воздушную скорость (EAS). На практике ошибка сжимаемости незначительна ниже примерно 3000 м (10 000 футов) и 370 км/ч (200 узлов).

См. также

Ссылки

^ Клэнси, LJ (1975) Аэродинамика , стр. 31, 32. Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN 0 273 01120 0
^ Некоторые авторы в области сжимаемых потоков используют термин динамическое давление или сжимаемое динамическое давление вместо ударного давления.

Библиография

Блейк, Уолт (2009). Методы работы реактивного транспорта . Сиэтл : Коммерческие самолеты Boeing.
Грейси, Уильям (1980), «Измерение скорости и высоты самолета» (12 МБ), стр. 15, Справочная публикация НАСА 1046.

Внешние ссылки

[1] Клэнси, LJ (1975) Аэродинамика , стр. 31, 32. Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN 0 273 01120 0

[2] Некоторые авторы в области сжимаемых потоков используют термин динамическое давление или сжимаемое динамическое давление вместо ударного давления.

[1]

[2]