Постоянный TAS по сравнению с постоянным GS: каково влияние на радиус поворота?

Если вы поддерживаете постоянный угол крена (30 градусов для разворота на 1,15 g) и поддерживаете постоянную истинную скорость полета 200 узлов, ваш путь будет таким, как показано на схеме желтой линией.

Если вы поддерживаете постоянную путевую скорость (150 узлов) и постоянное ускорение 1,15, то ваш путь будет таким, как показано серой линией. Это будет как если бы ветра не было, но это требует изменения тяги и изменения угла крена.

Чтобы лучше понять физику поворота, возможно, стоит взглянуть на центростремительную силу по-другому. Эта сила фактически тянет самолет в сторону в новом направлении движения. При вираже в восточном направлении центростремительная сила ускорит самолет на север и к концу поворота снизит его восточную скорость, так что после завершения поворота он будет иметь северную скорость. Центростремительная сила — это средство, с помощью которого путевая скорость преобразуется из чисто восточной скорости в северную.

Если вы летите со скоростью 200 уз при встречном ветре 50 уз и хотите лететь по северному маршруту после окончания поворота, вы просто прекращаете разворот после замедления самолета всего на 150 уз. Вы пролетите не четверть круга 90°, а только 75,5°; угол, где косинус уменьшился до 0,25. После этого ваша восточная составляющая скорости уменьшилась на 150 узлов, а ваша северная составляющая скорости увеличилась до 193,6 узлов. С точки зрения другого самолета, летящего при том же встречном ветре, вы пролетели сегмент круга размером 75,5°. Когда наблюдатель на земле видит ваш наземный трек, он представляет собой сегмент сжатого круга.

Начиная со скорости 250 узлов, вы будете выполнять поворот на более высокой скорости, но с той же техникой.

Любая ошибка до сих пор?

Да! Ваше предположение, что ваша путевая скорость будет 200 узлов, неверно. Все время будете поддерживать TAS 200 уз, а путевая скорость после разворота в первом случае всего 193,6 уз.

Во втором случае вы начинаете с TAS 250 узлов и поддерживаете ее на протяжении всего поворота. Ваша путевая скорость после выхода на северную колею теперь составляет 242 узла.

Вопрос в том, как это влияет на радиус поворота? В каком из двух случаев круг поворота плоский/растянутый, а в каком круговой? Какова их приблизительная форма?

Это зависит от наблюдателя. Ваш наземный путь сжат в восточном направлении, потому что вы начали с восточного компонента скорости 150 узлов, но использовали аэродинамические силы 200 узлов для поворота. Вы перестали поворачивать после того, как отклонили самолет от курса всего на 75,5°, поэтому теперь вы летите с углом коррекции 14,5°, чтобы достичь чисто северного курса. Наблюдатель увидит, как вы разгоняетесь со 150 узлов до 193,6 узлов (и с 200 до 242 узлов во втором случае).

Форма круга будет оглядываться только для наблюдателя, летящего при том же встречном ветре.

При попутном ветре вы будете продолжать поворачивать до тех пор, пока не завершите круговой сегмент в 104,5°, поэтому вы можете позволить центростремительной силе действовать дольше в восточном направлении для изменения путевой скорости на 250 узлов в восточном направлении. Поскольку это уменьшит северную составляющую скорости самолета на последних 14,5°, центростремительная сила замедлит северную составляющую скорости до 193,6 узлов на последних 14,5° поворота после того, как она достигнет 200 узлов после поворота на 90°. Сейчас грунтовая колея протянута в восточном направлении.

Ниже я добавил график с тремя наземными треками и наложенными символами самолетов, чтобы показать угол коррекции в конкретной точке поворота. Все три случая выполняют разворот на 90° и первоначально летят параллельно направлению ветра. Я использовал TAS 50 м/с и скорость ветра ±20 м/с; оси в метрах. Синяя линия – это случай без ветра.

Отслеживание грунта при повороте на ветру (собственная работа). Поворот с курса встречного ветра требует гораздо меньше времени и изменения азимута, чем поворот с курса попутного ветра. Только наземная дорожка без ветра представляет собой круг, все остальные наземные дорожки представляют собой эллипсы. В случае встречного ветра ось, параллельная направлению ветра, является более короткой осью, а в случае попутного ветра - более длинной из двух осей эллипса.

Если вы настаиваете на том, чтобы поддерживать постоянную скорость относительно земли, вам нужно будет увеличить скорость при повороте против ветра. замедляться при повороте против ветра. Ваш второй случай со скоростью 250 узлов при движении на восток и 206 узлов при полете по северному маршруту очень необычен. Этот ответ дает вам основные уравнения. Время выполнения разворота на 75,5° с углом крена 30° (= 1,15 g) равно

что дает 30,4 с для 250 узлов (= 118,6 м / с) и 25,1 с для 206 узлов, поэтому вы потратите 27,75 с на поворот при линейном замедлении. Замедление на траектории полета составляет 0,455 м/с², поэтому вам нужно будет сбросить газ во время поворота и увеличить газ, когда фаза торможения закончится. Удачи, удерживая мяч в центре, одновременно поворачивая и меняя p-фактор !

Радиус круга поворота зависит от истинной воздушной скорости, а не от наземной скорости. TAS является истинным показателем летно-технических характеристик самолета и используется в любой ситуации, когда необходимо измерить фактические летно-технические характеристики.

Рассмотрим силы, действующие на самолет при скоординированном развороте с углом крена$\phi$

Изображение с сайта code7700.com

Теперь коэффициент загрузки самолета n — это просто отношение подъемной силы к весу.

$n = \frac{L}{W} = \frac{1}{cos\phi}$

Центростремительная сила, действующая на самолет, может быть определена как

$F = L sin\phi$,

что равно,

$F = m . \frac{v^{2}}{R}$,

куда$v$это ТАС и$R$это радиус поворота.

Решая, получаем,

$R = \frac{v^{2}}{g . tan\phi}$,

или с точки зрения коэффициента нагрузки,

$R = \frac{v^{2}}{g . \sqrt{n^{2} - 1}}$

Отметим, что во всех этих случаях скорость$v$это TAS, а не путевая скорость. Таким образом, для поворота 1,15g (или n равно любому другому значению) чем больше скорость, тем больше радиус поворота при постоянном угле крена .

Я просто перечислю различные скорости, используемые для оценки характеристик самолета.

• Приведенная воздушная скорость - это скорость самолета, отображаемая на его статическом индикаторе воздушной скорости Пито, откалиброванная для отражения адиабатического сжимаемого потока в стандартной атмосфере на уровне моря. Проще говоря, это то, что показывает индикатор воздушной скорости.

• Калиброванная воздушная скорость - это указанная воздушная скорость с поправкой на различные ошибки (например, ошибки прибора и позиционирования).

• Эквивалентная воздушная скорость - это воздушная скорость на уровне моря в ISA, при которой динамическое давление такое же, как динамическое давление при истинной воздушной скорости (TAS) и высоте, на которой летит самолет.

• Истинная воздушная скорость — это скорость самолета относительно атмосферы. Это скорость, используемая для измерения летно-технических характеристик самолета. TAS вместе с курсом дает скорость самолета относительно атмосферы.

• Наземный скорость представляет собой векторную сумму скорости самолета и скорости ветра (на высоте полета). Это дает скорость самолета относительно земли.

Изображение с сайта stackexchange.com

Путевая скорость редко используется непосредственно для измерения летно-технических характеристик самолета. Измерения производительности выполняются со ссылкой на атмосферу в качестве системы отсчета. Это означает, что используется истинная скорость воздуха, которая дает скорость относительно атмосферы.

-------------------------------------------------- -----------------------------Для наблюдателя на земле поворот будет по кругу, если TAS равна путевой скорости т.е. если нет ветра.

При встречном ветре поворот будет сжатым, т.е. круг разворота будет яйцевидным, со сплющенной стороной в направлении движения. При попутном ветре сжатая сторона будет в противоположном направлении.

Случай, когда встречный ветер равен TAS, является предельным случаем - в основном, для наземного наблюдателя будет казаться, что самолет поворачивает вдоль линии.

Это будет похоже на то, как кто-то на берегу видит, как пловец поворачивается в водоеме, где течения воды меняются.

Не обращая внимания на ветер: :

Ваш первый случай имеет постоянный TAS, поэтому вы должны ожидать постоянный радиус (т.е. круговой) путь. (Скорость не меняется, угол крена или g не меняется, поэтому радиус постоянный)

Ваш второй случай требует, чтобы самолет уменьшил свой TAS с 250 узлов до 200 узлов без изменения угла крена. Это повлияет на путь без ветра, чтобы сделать «поворот с уменьшающимся радиусом». Ответ @Aeroalias показывает взаимосвязь между радиусом и скоростью). Для данного угла крена более низкая скорость воздуха приведет к меньшему радиусу поворота. Представьте себе 1,15-граммовый поворот SR-71 по сравнению с тем же 1,15-граммовым поворотом Piper Cub. Поскольку вы замедляетесь во время поворота, ваш путь без ветра будет больше похож на букву «J», чем на четверть круга.

Не игнорируя ветер:

До сих пор я говорил о безветренной ситуации, потому что самолет на самом деле не знает и не заботится о земле. Это просто плавание в большой массе воздуха. «Ветер» — это то, что мы называем воздушной массой, когда она движется относительно земли.

В первом случае ветер будет «сжимать» наземную колею последней 1/2 вашего хода, придавая ей форму буквы «J».

Во втором случае ветер будет «сжимать» траекторию земли последней 1/2 вашего J-образного поворота, чтобы она казалась более острой (менее круглой).