Калиброванная воздушная скорость - Calibrated airspeed

Калиброванная воздушная скорость (CAS) указывается скорость полета с поправкой на инструмент и ошибка положения.

При полете на уровне моря в условиях международной стандартной атмосферы (15 ° C, 1013 гПа, влажность 0%) калиброванная воздушная скорость такая же, как и эквивалентная воздушная скорость (EAS) и истинная воздушная скорость (ТАС). Если нет ветра, то тоже самое, что и путевая скорость (GS). При любых других условиях CAS может отличаться от TAS и GS самолета.

Калиброванная воздушная скорость в узлах обычно сокращенно обозначается как KCAS, а указанная воздушная скорость сокращается как КИАС.

В некоторых приложениях, особенно в британском, 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 указанной и истинной воздушной скоростью;
для управления самолетом CAS (и EAS) являются основными опорными точками, поскольку они описывают динамическое давление, действующее на поверхности самолета, независимо от плотности, высоты, ветра и других условий. Конструкторы самолетов используют EAS в качестве ориентира, но EAS не может правильно отображаться на различных высотах с помощью простого (одиночного капсульного) индикатора воздушной скорости. Таким образом, CAS является стандартом для калибровки индикатора воздушной скорости, так что CAS соответствует EAS при давлении на уровне моря и приближается к EAS на больших высотах.

При широком использовании GPS и других передовых навигационных систем в кабинах, первое применение быстро теряет важность - пилоты могут считывать наземную скорость (и часто истинную воздушную скорость) напрямую, без вычисления 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 V скорости обычно указываются как IAS, а не CAS, чтобы пилот мог считывать их непосредственно по индикатору воздушной скорости.

Расчет от ударного давления

Поскольку капсюль индикатора скорости полета реагирует на ударное давление,^[2] CAS определяется как функция только от ударного давления. Статическое давление и температура отображаются как фиксированные коэффициенты, определенные 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.

За дозвуковой скорости, CAS рассчитывается как:

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

куда:

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

За сверхзвуковой скорости полета, при которой перед зондом Пито образуется нормальный удар, применяется формула Рэлея:

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

Сверхзвуковая формула должна решаться итеративно, принимая начальное значение для ${ displaystyle CAS}$ равно ${ displaystyle a_ {0}}$ .

Эти формулы работают в любых единицах измерения при условии соответствующих значений для ${ displaystyle P_ {0}}$ и ${ displaystyle a_ {0}}$ выбраны. Например, ${ displaystyle P_ {0}}$ = 1013,25 гПа, ${ displaystyle a_ {0}}$ = 1225 км / ч (661,45 узлов). В соотношение удельных теплоемкостей для воздуха принимается равным 1,4.

Эти формулы затем можно использовать для калибровки индикатора воздушной скорости при ударном давлении ( ${ displaystyle q_ {c}}$ ) измеряется с использованием воды манометр или точный манометр. При использовании водяного манометра для измерения водяного столба в миллиметрах эталонное давление ( ${ displaystyle P_ {0}}$ ) можно ввести как 10333 мм ${ displaystyle H_ {2} 0}$ .

На больших высотах CAS может быть исправлен на ошибку сжимаемости, чтобы дать эквивалентная воздушная скорость (EAS). На практике погрешность сжимаемости незначительна ниже примерно 3000 м (10000 футов) и 370 км / ч (200 узлов).

Смотрите также

Библиография

Блейк, Уолт (2009). Методы производительности реактивного транспорта. Сиэтл: Коммерческие самолеты Boeing.
Грейси, Уильям (1980), «Измерение скорости и высоты самолета» (11 МБ), стр. 15, справочная публикация НАСА 1046.

внешняя ссылка

[1] Клэнси, Л. Дж. (1975) Аэродинамика, pp 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]