Калиброванная воздушная скорость

Скорость полета скорректирована с учетом погрешности прибора и местоположения

В авиации калиброванная воздушная скорость ( CAS ) — это измеренная воздушная скорость, скорректированная с учетом погрешности прибора и местоположения .

При полете на уровне моря в условиях Международной стандартной атмосферы (15 °C, 1013 гПа, влажность 0%) калиброванная воздушная скорость совпадает с эквивалентной воздушной скоростью (EAS) и истинной воздушной скоростью (TAS). При отсутствии ветра она также совпадает с путевой скоростью (GS). При любых других условиях CAS может отличаться от TAS и GS самолета.

Калиброванная воздушная скорость в узлах обычно обозначается аббревиатурой KCAS , а приборная воздушная скорость — аббревиатурой KIAS .

В некоторых приложениях, особенно в британском использовании, выражение «выпрямленная воздушная скорость» используется вместо термина «калиброванная воздушная скорость». ^[1]

Практическое применение CAS

CAS имеет два основных применения в авиации:

• Для целей навигации CAS традиционно рассчитывается как один из шагов между приборной 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. EAS используется в качестве опорной точки конструкторами самолетов, но EAS не может быть правильно отображен на различных высотах простым (однокапсульным) указателем воздушной скорости. Поэтому CAS является стандартом для калибровки указателя воздушной скорости, так что CAS равен EAS при давлении на уровне моря и приближается к EAS на больших высотах.

С широким распространением GPS и других современных навигационных систем в кабинах пилотов, первое приложение быстро теряет свою значимость — пилоты могут считывать путевую скорость (и часто истинную воздушную скорость) напрямую, без расчета калиброванной воздушной скорости в качестве промежуточного шага. Второе приложение остается критически важным, однако — например, при том же весе самолет будет вращаться и подниматься примерно с той же калиброванной воздушной скоростью на любой высоте, даже если истинная воздушная скорость и путевая скорость могут значительно отличаться. Эти скорости V обычно указываются как IAS, а не CAS, так что пилот может считывать их непосредственно с указателя воздушной скорости.

Расчет по ударному давлению

Поскольку капсула указателя воздушной скорости реагирует на ударное давление , ^[2] CAS определяется как функция только ударного давления. Статическое давление и температура появляются как фиксированные коэффициенты, определяемые по соглашению как стандартные значения уровня моря. Так уж получилось, что скорость звука является прямой функцией температуры, поэтому вместо стандартной температуры мы можем определить стандартную скорость звука.

Для дозвуковых скоростей CAS рассчитывается как:

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

где:

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

Для сверхзвуковых скоростей, когда перед зондом Пито образуется нормальный скачок уплотнения, применяется формула Рэлея:

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

Формулу сверхзвукового течения необходимо решать итеративно, предполагая начальное значение равным . ${\displaystyle CAS}$ ${\displaystyle a_{0}}$

Эти формулы работают в любых единицах, если выбраны соответствующие значения для и . Например, = 1013,25 гПа, = 1225 км/ч (661,45 кН). Отношение удельных теплоемкостей для воздуха предполагается равным 1,4. ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle a_{0}}$ ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle a_{0}}$

Эти формулы затем можно использовать для калибровки указателя скорости воздуха, когда давление удара ( ) измеряется с помощью водяного манометра или точного манометра. При использовании водяного манометра для измерения миллиметров водяного столба опорное давление ( ) можно ввести как 10333 мм . ${\displaystyle q_{c}}$ ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle H_{2}O}$

На больших высотах CAS можно скорректировать на ошибку сжимаемости, чтобы получить эквивалентную воздушную скорость (EAS). На практике ошибка сжимаемости незначительна ниже примерно 3000 м (10 000 футов) и 370 км/ч (200 узлов).

Смотрите также

• Сокращения и аббревиатуры в авионике
• Рекомендации ИКАО по использованию Международной системы единиц
• Эквивалентная воздушная скорость
• Пилотажные приборы
• Приборная скорость полета
• Истинная воздушная скорость

Ссылки

1. Клэнси, Л. Дж. (1975) Аэродинамика , стр. 31, 32. Pitman Publishing Limited, Лондон. ISBN  0 273 01120 0
2. Некоторые авторы в области сжимаемых течений используют термин динамическое давление или сжимаемое динамическое давление вместо ударного давления.

Библиография

• Блейк, Уолт (2009). Методы оценки эффективности реактивного транспорта . Сиэтл : Boeing Commercial Airplanes.
• Грейси, Уильям (1980), «Измерение скорости и высоты самолета» (12 МБ), стр. 15, Справочная публикация НАСА 1046.

Внешние ссылки

• Бесплатный калькулятор для Windows, который преобразует различные скорости воздуха (истинные / эквивалентные / калиброванные) в соответствии с соответствующими атмосферными условиями (стандартными и нестандартными!)
• Бесплатный калькулятор для Android, который преобразует различные скорости воздуха в соответствии с характеристиками атмосферы.
• Newbyte преобразователь воздушной скорости
• JavaScript Calibrated Airspeed calculator от True Airspeed и других переменных на luizmonteiro.com