Почему лучший угол/скорость набора высоты указывается в воздушной скорости?

Потому что определение Vx и Vy связано с конкретным самолетом, удельной выходной мощностью двигателя, тягой винта и т. д., что часто зависит от барометрической высоты и воздушной скорости.

Помните, что Vx представляет собой ситуацию, когда самолет имеет МАКСИМАЛЬНУЮ ИЗБЫТОЧНУЮ ТЯГУ, то есть ситуацию, когда разница между максимально доступной тягой и тягой, необходимой для нейтрализации силы сопротивления и поддержания прямолинейного и горизонтального полета, является наибольшей.

Изображения предоставлены BoldMethod

Vy, с другой стороны, - это точка, в которой самолет имеет МАКСИМАЛЬНУЮ ИЗБЫТОЧНУЮ МОЩНОСТЬ, доступную ему, что выражается в наибольшем изменении высоты за данный период времени за счет простых соображений сохранения энергии.

Изображения предоставлены BoldMethod

Воздушная скорость, при которой возникает Vx, увеличивается по мере увеличения барометрической высоты. И наоборот, Vy уменьшается по мере увеличения барометрической высоты. Это связано с изменением выходной мощности и тяги с увеличением барометрической высоты. Vx и Vy в конечном итоге сравняются друг с другом на абсолютном потолке самолета, поскольку здесь больше нет ни избыточной тяги, ни мощности для набора высоты.

Очень простая практическая причина заключается в том, что скорости Vx и Vy можно легко контролировать, когда пилот набирает высоту, и управлять ими с помощью руля высоты. Эта полезная информация находится в POH для использования людьми, которые в данный момент очень заняты, здесь она выражена в удобной для пользователя форме.

Угол набора высоты, ради интереса, можно изучить для различных двигателей, винта, веса, установки закрылков и т. д., но то, что пилоту нужно на месте, это V при наборе высоты на полном газу.

Допустим, у вас проблема с двигателем, или жарко, и это отрицательно сказывается на вашей производительности. Угол атаки будет очень разным, чтобы получить лучший набор высоты, но скорость полета будет такой же, как если бы у вас было много мощности.

Угол тангажа соответствует только углу или скорости набора высоты при определенной избыточной тяге.

Рассмотрим типичное упражнение сваливания: вы переводите двигатель на холостой ход, затем увеличиваете высоту руля высоты, пытаясь удержать высоту, тем самым повышая тангаж и одновременно снижая скорость полета. В какой-то момент скорость полета падает до такой степени, что вы теряете подъемную силу, и вы падаете с неба, несмотря на то, что у вас высоко поднят нос.

Как только вы приложите усилие и немного опустите нос, снова станет легко установить набор высоты, чтобы восстановить потерянную высоту.

Черт возьми, подумайте, как вы замедляете самолет в воздухе, поднимая нос без избыточной тяги.

Если бы скорость набора высоты (выраженная либо как лучший угол, либо как лучшая скорость) относилась бы только к углу тангажа или углу атаки, то вместо замедления вы бы начали набор высоты и поддерживали бы этот набор высоты до тех пор, пока угол тангажа не изменился, нет. вопрос настройки мощности. Этого явно не происходит, по крайней мере, ненадолго, поэтому должно быть что-то еще, чтобы определить, действительно ли самолет набирает высоту или снижается. Этот фактор, как уже упоминалось, является (избыточной) тягой.

Следовательно, выражение V _x или V _y в терминах угла тангажа потребует учета величины доступной избыточной тяги. Точная оценка этого напрямую нетривиальна, по крайней мере, без специальных приборов, а также, вероятно, потребует от пилота запоминания всей таблицы, а не одной (или двух) указанной воздушной скорости (скоростей). Во время фазы полета с высокой нагрузкой, включая взлет и начальный набор высоты, любая мелочь, которая увеличивает умственную нагрузку пилота, может увеличить рабочую нагрузку сверх возможностей пилота.

Если вместо этого вы стремитесь поддерживать заданную указанную воздушную скорость, вы окажетесь в точке кривой мощности, где все факторы выстраиваются в линию для этой воздушной скорости, независимо от внешних условий (барометрическая высота, ветер и т. д.). Если воздушная скорость по какой-либо причине падает, вы слегка снижаете высоту, чтобы набрать больше скорости и сохранить набор высоты; если воздушная скорость увеличивается, вы вместо этого поднимаете нос, чтобы замедлиться (меняя воздушную скорость на угол набора высоты). Вы используете угол тангажа для поддержания воздушной скорости, и единственный инструмент, на который вам нужно обратить очень пристальное внимание, — это индикатор воздушной скорости.