Как самолеты поддерживают постоянную скорость на крейсерских высотах?

Я нуб, так что простите за невежество. Насколько я понимаю, по мере того, как самолет становится легче во время полета, его масса уменьшается, что снижает подъемную силу, необходимую для поддержания высоты. Насколько я понимаю, на таких высотах и ​​скоростях мы не можем задействовать предкрылки или закрылки. В результате нам пришлось бы уменьшить тягу, чтобы уменьшить подъемную силу, чтобы компенсировать потерю топлива и сохранить тот же эшелон полета.

Так что же можно использовать для постоянного уменьшения коэффициента подъемной силы на этих высотах, чтобы поддерживать постоянную скорость полета и эшелоны полета? Я понимаю, что УВД также разрешает самолетам летать на более высоких эшелонах полета, тем самым уменьшая плотность воздуха и тем самым уменьшая подъемную силу и обеспечивая более высокую скорость полета, но это все еще оставляет нам проблему полета с постоянной скоростью полета на крейсерских высотах.

Одно слово: автопилот.
Обратите внимание, что по этой причине (а также потому, что он летел выше, чем другие самолеты, поэтому над ним не было движения, которого можно было бы избежать) Concorde действительно набирал высоту во время круиза .
@ManuH Concorde также был экстремальным дизайном, который был нетипично (для пассажирского самолета) восприимчивым к огромной эффективности, портившей практически все, что отклонялось от его идеальной конфигурации полета. Обычный дозвуковой реактивный самолет не наказывается так строго за поддержание фиксированной барометрической высоты во время крейсерского полета, поэтому на самом деле причина, по которой Concorde этого не делал, была больше связана с его особыми и строго ограниченными параметрами полета, чем с чем-либо еще.
@JonathanWren: Однако часть его массы всегда выходит из задней части двигателей (сгоревшее топливо). Это гораздо важнее, чем любое изменение гравитации из-за высоты.
На самом деле разница из-за дополнительной высоты снижает силу тяжести только примерно на 0,33% и, как говорит @FredLarson, совершенно незначительна по сравнению с изменением массы из-за потерь топлива.
@FredLarson О, ха! Очень хороший момент. Виноват.
Обратите внимание, что вы спрашиваете о скорости в заголовке, но затем речь идет о подъемной силе . Скорость должна оставаться неизменной до тех пор, пока остается неизменной высота , потому что форма самолета одинакова [см.: Галилео, падающие тела в вакууме и т. д.]... Итак, если автопилот (только) держит его на одинаковая высота уровня с теми же настройками двигателя, никакого ускорения не происходит.

Ответы (5)

Автопилот наклоняется, чтобы удерживать эшелон полета, когда он захватывает уровень на вершине набора высоты, поэтому позже, когда самолет становится легче и хочет набрать больший набор высоты, A/P опустит нос, чтобы удерживать эшелон полета ( A/P может перемещать руль высоты через соединение своего сервопривода с органами управления рулем высоты; он также может управлять дифферентом, если сервоприводу приходится слишком долго удерживать слишком большую силу отклонения от дифферента, чтобы избежать износа сервопривода. по сути, он делает то же самое, что и пилот-человек, более или менее). Это происходит очень медленно, и значительный перекос не заметен до тех пор, пока не пройдет некоторое время.

По сути, угол атаки уменьшается за счет A/P, чтобы компенсировать снижение нагрузки на крыло. Поскольку индуктивное сопротивление уменьшается, если тяга не уменьшается, чтобы компенсировать уменьшение сопротивления, кондиционер будет ускоряться. Если ваш клиренс требует от вас поддержания определенного числа Маха, это проблема.

Если реактивный самолет имеет систему автоматического управления тягой, которую можно настроить на удержание числа Маха, в то время как A/P удерживает высоту, тяга регулируется автоматически. Если нет, пилот, наблюдающий за полетом, в какой-то момент заметит увеличение числа Маха и будет уменьшать тягу с очень небольшими приращениями, чтобы компенсировать и поддерживать запланированное/разрешенное число Маха полета.

Какие поверхности управления использует автопилот? Я полагаю, лифт? Это, вероятно, очевидно для пилотов, но, возможно, стоит добавить здесь, но это элементарный вопрос ... в конце концов, автопилот не может «думать на уровне самолета»! :-)
Спасибо за ответ Джон. Значит, A/P опускает нос, перемещая рули высоты? Это правильное прочтение задачи? Но другой вопрос, который у меня возник, заключался в том, опуская/поднимая нос, разве вы не меняете направление тяги двигателя? Мне просто кажется немного нелогичным, что A/P опускает нос. Может быть, вы могли бы пролить немного больше света.
Текст добавлен спасибо. Другая вещь, которая происходит гораздо более внезапно, это то, что вы влетаете в какую-то горную волну, которая поднимается, может быть, на 50 или 100 футов в минуту, и вы наблюдаете, как нос вашего PFD наклоняется вниз, потому что A/P хочет удерживать альт и начинает применяя руль высоты вниз, и вам нужно уменьшить тягу, может быть, на процент или около того, чтобы сохранить ту же скорость. Затем вы вылетаете из волны, и она снова поднимается вверх, и вам приходится возвращать тягу, как она была.
@SriramSubramanian нет, изменение шага не вызывает подъем или спуск только из-за ориентации линии тяги. Я добавил немного текста в свой пост. A/P в значительной степени делает то же, что и человек, чтобы удерживать высоту, но он немного менее суетлив в работе с триммером и будет терпеть постоянное удержание небольшого усилия, но в остальном это те же управляющие входы.
Потрясающий! Это действительно хорошо подводит итог. Большое спасибо!

Есть много вещей, которые влияют на подъемную силу, помимо скорости и плотности воздуха. Например, угол атаки. По мере уменьшения веса самолета пилот (или автопилот) слегка наклоняет нос, чтобы уменьшить угол атаки и, следовательно, подъемную силу.

Как указывает HiddenWindshield, пилот слегка наклонит нос по мере того, как будет сгорать топливная нагрузка. Пилот делает это с помощью управления триммером руля высоты и время от времени в длительном полете добавляет триммер на нос вниз, чтобы поддерживать нулевую вертикальную скорость. При меньшей нагрузке требуется меньшая подъемная сила, а удаление ненужной подъемной силы приведет к небольшому увеличению скорости самолета, если только пилот не уменьшит мощность.

Это легко. Просто слегка надавите на нос. (точнее, меньше тянуть нос вверх .) Это уменьшит угол атаки, немного уменьшит подъемную силу, предотвратит набор высоты и будет удерживать высоту.

— Но тогда мы ускоримся! Правильный. Поэтому уменьшайте тягу по мере необходимости.

Другой вариант — намеренно лезть. Затем вы наслаждаетесь преимуществом экономии топлива на большей высоте. Большой самолет, нагруженный топливом, не может достичь максимальной расчетной высоты. Таким образом, по мере того, как самолет сбрасывает топливо, он может стремиться к все большей и большей высоте, чтобы повысить эффективность использования топлива при движении через более разреженный воздух. Обычно дальнемагистральный полет начинается на высоте 31 000 футов, а затем поднимается до 33, 35, 37, 39 000 по мере сжигания топлива.

Как указано в других ответах, существует множество факторов, влияющих на то, как и почему воздушному судну потребуется постоянная регулировка для поддержания скорости и высоты во время полета.

Вы правы, предполагая, что по мере того, как масса уменьшается по мере того, как вы сжигаете топливо, для противодействия гравитации требуется меньшая подъемная сила. Кроме того, потребуется меньшая тяга, чтобы противодействовать сопротивлению воздуха, поэтому либо пилот, либо автопилот должны будут в полете постоянно вносить коррективы, какими бы незначительными они ни были.

Одна вещь, которая еще не была упомянута, — это управление воздушным движением. Каждый самолет на «крейсерской высоте» (которая обычно выше 18 000 футов, или эшелон полета 180, и чаще всего выше 29 000 футов, FL290) находится в контролируемом воздушном пространстве и имеет высоту, назначенную им управлением воздушного движения (УВД). Вы должны поддерживать эту высоту, чтобы поддерживать надлежащее расстояние от других самолетов. Менее важно, но все же следует иметь в виду, что УВД ожидает, что вы будете поддерживать свою воздушную скорость во время крейсерского полета и не будете значительно увеличивать или уменьшать ее, если вы не уведомите их. Опять же, это позволяет им сохранять дистанцию ​​между вами и другими воздушными судами.

Имея это в виду, я надеюсь, вы сможете лучше понять, почему постоянные регулировки шага и газа, упомянутые выше, даже если они небольшие, необходимы.

Как самолеты поддерживают постоянную скорость на крейсерских высотах?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v