Почему самолеты медленнее на больших высотах?

На многих авиасимуляторах я заметил, что самолеты имеют тенденцию становиться медленнее с увеличением высоты. Например, я могу разогнаться до 1100 узлов прямо над уровнем моря в авиасимуляторе Google Earth (F16), но только около 400 узлов на высоте 11 км на том же самолете.

Почти, но не совсем дубликат Aviation.stackexchange.com/questions/5121/… .

Ответы (3)

Это потому, что вы смотрите на индикатор IAS (приведенная скорость воздуха). Это представляет собой количество относительного воздуха, который проходит над и под крыльями самолета. Это то, что создает подъемную силу и позволяет самолету летать. Вот почему этот прибор так важен и относится к основным пилотажным приборам.

Это не следует путать с GS (наземной скоростью), которая может быть определена IRS (внутренней системой отсчета) или GPS. Наземная скорость не имеет отношения к пилотированию самолета, но все же полезно, например, для определения ETA (расчетное время прибытия) и для оценки топлива во время полета.

Индикатор IAS показывает более низкую скорость, потому что чем больше вы поднимаетесь, тем меньше воздуха. Таким образом, даже воздух течет быстрее, общее ощущение давления ниже.

Так что на самом деле самолеты не медленнее на больших высотах . Они быстрее (по крайней мере, большинство самолетов, полетный диапазон которых заставляет их лететь быстрее, когда они выше, иначе они бы свалились, потому что им пришлось бы слишком сильно увеличивать угол атаки, чтобы уравновесить недостаток воздуха, протекающего над и под крыльями. ). Но когда они достигают целевой скорости Маха, их скорость будет медленно уменьшаться по мере снижения температуры наружного воздуха до конца набора высоты.

Извините за то, что картинка на французском языке... Но, как видите, полетный диапазон авиалайнера заставляет его лететь быстрее, когда он набирает высоту.

Конверт полета авиалайнера

 


 

Различные скорости

На самолетах разные скорости, и это может сбивать с толку.

  1. IAS (Индикаторная воздушная скорость) — это то, что непосредственно измеряют приборы. Оно вычисляется путем вычитания статического давления (статические порты расположены на фюзеляже вертикально относительно относительного потока воздуха) из общего давления (трубки Пито расположены параллельно относительному потоку воздуха). Это дает измеренное динамическое давление , которое затем отображается в узлах, км . / ч или миль / ч. Эта скорость отображается на большинстве самолетов авиации общего назначения в качестве основного показателя скорости (но на самом деле это не скорость, а скорее «ощущение давления воздуха»).

  2. CAS (калибровка воздушной скорости) аналогична IAS, но без ошибок приборов. Это дает скорость, связанную с реальным динамическим давлением , ощущаемым самолетом. Эта скорость отображается на большинстве авиалайнеров как основная индикация скорости (для пилота и автопилота).

  3. TAS (истинная воздушная скорость) аналогична CAS при температуре 15°C, влажности 0% и давлении 1013,25 гПа (29,92 дюйма ртутного столба) (ISA, международная стандартная атмосфера). На этот раз это буквально воздушная скорость (скорость воздуха): это реальная скорость, с которой относительный воздух обтекает самолет . При этом учитывается тот факт, что плотность воздуха не всегда одинакова. Эта скорость используется, например, при измерении характеристик самолета во время крейсерского полета. Он также используется при планировании полета до того, как будет учтен ветер.

  4. GS (наземная скорость)- скорость самолета относительно поверхности Земли (эквивалент скорости, показанной в автомобиле). В самолете мы не можем использовать скорость вращения колеса для ее измерения, потому что мы находимся в воздухе, поэтому для этого нам нужны GPS или IRS. Если на улице нет ветра, TAS и GS одинаковы. При попутном ветре в 30 узлов GS на 30 узлов выше, чем TAS. Эта скорость используется, чтобы узнать, когда вы прибудете в аэропорт назначения, и чтобы узнать, достаточно ли у вас топлива (поскольку учитывается ветер). Эта скорость также используется, когда самолет находится на земле (при рулении или, в более общем случае, на малых скоростях, когда колеса находятся на земле). Авиакомпании или аэропорты устанавливают ограничения скорости при рулении. Единственный способ узнать, соблюдаете ли вы ограничения, — это посмотреть на скорость относительно земли. Кроме того, обычно выигрывал индикатор воздушной скорости.

Итак, почему первичная индикация воздушной скорости (IAS или CAS) является неправильной скоростью (а не фактической скоростью) воздуха, обтекающего самолет? Это потому, что эта неправильная воздушная скорость на самом деле представляет реальное ощущение давления вокруг крыльев, которое отвечает за подъемную силу.. Именно этот параметр нужен нам, как пилоту, и он используется в руководствах по эксплуатации самолетов для описания V-скоростей. Это прекрасно, что IAS и CAS не корректируются по высоте и температуре, потому что, если мы знаем, что наш самолет глохнет, например, на скорости 120 узлов, нам не нужно заботиться о высоте или температуре. Наш самолет будет глохнуть на той же скорости независимо от высоты и температуры. Если бы мы использовали TAS, скорость сваливания постоянно менялась бы, и было бы сложнее поддерживать самолет в хороших и безопасных условиях полета.

Скорости в авиации: преобразование приборной воздушной скорости в путевую

 

Вот где вы можете найти эти скорости в кабине Boeing 737 NG:

Индикация скорости в 737NG

Я только что отредактировал ответ, чтобы добавить часть о различных скоростях, используемых в авиации.
На вашем рисунке горизонтальная ось - это число Маха с пиком в 0,85 . Поскольку температура воздуха падает с высотой, истинная скорость воздуха, соответствующая Маха 0,85 также падает.
@Fox На графике перехода от TAS к GS рассмотрите возможность замены «Убрать ветер» на «Добавить ветер» или «Учитывать ветер».
@Fox Я внес корректировку, предложенную Терри, в нижний рисунок (главным образом потому, что лично мне всегда не нравилось «удалять ветер») - ваш исходный рисунок остается здесь , если вам не нравится изменение :)
@voretaq7: спасибо, так понятнее! Кроме того, я только что добавил картинку, показывающую, где найти эти скорости в B737 NG. Я обдумываю, добавить ли в список скорости Mach & EAS, но не знаю, хорошая ли это идея.
@RossMillikan Я только что отредактировал ответ, чтобы исправить ошибку, которую вы упомянули. Спасибо!
Я никогда не слышал «Расчетное время прибытия (EAT)», я думаю, что «Расчетное время прибытия (ETA)» встречается чаще. Может это только я? Как насчет "Расчетного времени ожидания"? ;)
@falstro Спасибо, я исправил ошибку!
Даже не уверен, что это ошибка. Там очень много сокращений. Я даже думаю, что есть ожидаемое/расчетное время захода на посадку (время, когда вы ожидаете начать заход на посадку), это не так уж и далеко :)
У меня нет опыта работы с авиацией, но я думаю о том, что земля круглая, а не о том, что у гоночного автомобиля меньшее расстояние для прохождения внутреннего края поворота. Не повлияет ли это и на путевую скорость, поскольку самолет должен лететь выше над облаками (внешний край виража), чтобы совершить кругосветное путешествие, чем если бы он находился у земли (внутренний край виража). повернуть)?
@jt0dd Мне будет очень интересна эта тема.

То, что вы на самом деле видите в кабине, — это Indicated AirSpeed ​​(IAS). Индикатор воздушной скорости фактически измеряет динамическое давление (которое зависит от скорости и плотности воздуха). Прибор предполагает, что плотность составляет 1,225 кг/куб.м, независимо от высоты над уровнем моря. В реальной жизни этого не происходит. По мере того, как вы поднимаетесь выше, плотность уменьшается, а также динамическое давление. Прибор чувствует уменьшение динамического давления, и поскольку "он знает", что плотность постоянна, он покажет вам, что воздушная скорость уменьшается.

Во время набора высоты есть точка, в которой набор высоты продолжается при поддержании фиксированного числа Маха. Эта точка во время набора высоты называется пересечением высоты.

М=ТАС/а

  • М: число Маха
  • TAS: истинная скорость полета
  • а: скорость звука

Поскольку скорость звука уменьшается с уменьшением OAT, TAS также должен уменьшаться, чтобы число Маха оставалось постоянным. Однако, несмотря на то, что TAS уменьшается, самолет не уменьшается.

введите описание изображения здесь
( pprune.org )

Каков источник (очень полезной) графики, пожалуйста?
Я рад, что график оказался полезным. Я нашел изображение по следующей ссылке: quora.com/What-is-a-crossover-altitude .