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速度是反应航空器飞行状态的一项重要参数,它不仅仅反应了飞机飞得快慢,更直接影响着飞行安全。从我们初次接触到飞行知识起,在飞行原理、飞行性能、空中领航等各专业课中接触到了各种与速度相关的概念,其中最常见的有IAS、CAS、EAS、TAS、GS等,看到这一连串的英文缩写,大家会不会突然有点像丈二和尚摸不着头脑呢?莫慌,本期周报阿肆就和大家一起把它们搞清楚。
首先,我们都知道的是飞机的速度是基于气压值来推算而得的,反应的是飞机与周围空气的相对速度。一般被称作为“空速”即Airspeed,因此就有了我们刚刚提到的IAS(Indicated Airspeed)指示空速,CAS(Calibrated Airspeed)校准空速,EAS(Equivalent Airspeed)当量空速,TAS(True Airspeed)真空速。
指示空速(IAS),也称表速,是仪表上直接读取的速度值。最能直接反应飞机的气动性能和升力水平,保证飞行员了解飞行状态。不管是什么飞行条件,若压力的测量是准确的,则IAS应该理想地等于CAS。尽管如此,取决于飞机的迎角、襟翼形态、近地情况(是否有地效)、风向和其他影响参数,会有一些测量误差,主要是静压。这就导致CAS和IAS值之间有小的差异。该差异被称为仪表修正或天线误差(Ki)。
值得注意的是,现代飞机(如A320)的电子式空速表,已经考虑了修正误差,因此显示的表速实际上就是CAS,即校准空速。
真空速(TAS),飞行中的飞机在气团中运动,而气团本身也在相对地球运动。TAS表示的是飞机在一个与这个气团相关的运动的基准系统中的速度,也可以简单地说成飞机在气流中的速度。当飞机开始爬升,随着高度升高,气压和温度下降,进入皮托管的空气就会减少,因此飞机的TAS就会比仪表显示的IAS更大。TAS可以利用空气密度(ρ)和压缩性修正值(K)从CAS中获得。(ρo 为标准大气条件下平均海平面的大气密度)
当量空速(EAS),是修正了空气可压缩性的CAS。在标准大气条件下的平均海平面,EAS=CAS。但由于空气的压缩性会滞止皮托管内的空气压力增大,特别是在马赫数较大时,压缩性更为明显。因此在同一高度,同一速度飞行时,考虑空气的压缩性比不考虑空气的压缩性的动压要大。EAS一般用于较大马赫性能的飞机。
下图即为不同高度下,考虑压缩性和不考虑压缩性两者计算出的速度差。
地速(GS),代表的是飞机在固定地面基准系统中的速度。它等于修正了风分量后的TAS。在A320飞机上可以由ADIRS或GPS系统直接测得。值得注意的是,ND上的风向风速正是通过TAS和GS数据推算而得,并以直观的方式显示出来的。
马赫数是TAS和音速之间的比值。
(其中TAS=真空速,a=在当时飞行高度的音速)
(其中SAT=以开氏温度计量的环境温度)
因此音速只取决于温度,马赫数可以表达如下:
飞机皮托管和静压探头测量的Pt和Ps也用于计算马赫数:
现代飞机导航显示器上显示的TAS通常从马赫数获得:
真空速的变化
以恒定CAS(300Kt)和马赫数(M0.78)爬升时对应的TAS的变化
下面的视频详细地记录了当保持IAS270kt,飞机从10000ft爬升到30000ft时,TAS的变化。
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