校準(zhǔn)空速
校準(zhǔn)空速的應(yīng)用
在航空中,校準(zhǔn)空速主要有以下二種應(yīng)用。
導(dǎo)航時,若要從指示空速得知真實空速,需要先得到校準(zhǔn)空速。
在飛行控制中,校準(zhǔn)空速(或當(dāng)量空速)由于描述了作用于飛機表面的動壓強,是主要的參考訊號。在控制飛機時會利用當(dāng)量空速來進行設(shè)計,但當(dāng)高度變動時,簡易的空速表無法顯示當(dāng)量空速的數(shù)值。由于在海平面上,校準(zhǔn)空速會等于當(dāng)量空速,海拔較高時校準(zhǔn)空速也近似當(dāng)量空速,因此會利用校準(zhǔn)空速作為校正空速表的基準(zhǔn)。
由于全球定位系統(tǒng)及其他先進導(dǎo)航系統(tǒng)的使用,飛行員可以直接讀取地面速度(往往也是真實空速),因此上述的第一項應(yīng)用的重要性已快速降低。但第二項應(yīng)用仍然非常重要,例如,在飛機載重相同的情形下,飛機在可以在任何高度滾行及爬昇,其校準(zhǔn)空速幾乎不變,而地面速度及真實空速卻有顯著的差異。
V速度一般會以指示空速(而不是校準(zhǔn)空速)來表示,因此飛行員可以直接從空速表上看到空速和V速度的關(guān)系。
由沖擊壓強計算校準(zhǔn)空速
由于空速表是量測沖擊壓強,校準(zhǔn)空速會定義為沖擊壓強的函數(shù)。函數(shù)中的靜壓及溫度均為常數(shù),一般會以海平面上的值為準(zhǔn)。
在速度低于音速時,校準(zhǔn)空速如下:
CAS=a05[(qcP0+1)27? ? -->1]{\displaystyle CAS=a_{0}{\sqrt {5\left[\left({\frac {q_{c}}{P_{0}}}+1\right)^{\frac {2}{7}}-1\right]}}}
其中:
qc{\displaystyle q_{c}}為沖擊壓強
P0{\displaystyle P_{0}}為海平面上的標(biāo)準(zhǔn)壓強
a0{\displaystyle {a_{0}}}為15°C時的標(biāo)準(zhǔn)音速
若速度已達(dá)到超音速,在皮托管前方會出現(xiàn)正震波,根據(jù)Rayleigh公式可得:
CAS=a0[(qcP0+1)× × -->(7(CASa0)2? ? -->1)2.5/(62.5× × -->1.23.5)](1/7){\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)}}
此時需使用迭代法計算校準(zhǔn)空速,一開始可假設(shè)校準(zhǔn)空速a0{\displaystyle a_{0}}。
上述公式可以適用在任何的單位,不過P0{\displaystyle P_{0}}及a0{\displaystyle a_{0}}也要依使用的單位作調(diào)整。例如P0{\displaystyle P_{0}} = 1013.25 hPa,a0{\displaystyle a_{0}} = 661.48節(jié)。空氣的熱容比假設(shè)為1.4。
當(dāng)沖擊壓強qc{\displaystyle q_{c}}是由水柱壓強計或是精準(zhǔn)的壓強計量測時,都可以用以上的公式來校正空速表。若使用水柱壓強計時,其讀值為以毫米為單位的水柱高度,此時的標(biāo)準(zhǔn)壓強為10333 mm H20{\displaystyle H_{2}0}。
在高海拔時,可用校準(zhǔn)空速再修正可壓縮性的誤差,得到當(dāng)量空速(EAS)。若高度低于10,000英尺,速度低于200節(jié),可壓縮性誤差可省略。
參考資料
Blake, Walt. Jet Transport Performance Methods.Seattle: Boeing Commercial Airplanes. 2009.
參照
真實空速
當(dāng)量空速
指示空速
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