How varierar maxhastigheten med höjd?

Question

How varierar maxhastigheten med höjd?

#1 från (3 röster)
#2 från (1 röster)
#3 från (1 röster)
#4 från (1 röster)
#5 från (0 röster)
#6 från (0 röster)
#7 från (-1 röster)

2

Fråga: Hur varierar en kommersiell jetliner högsta möjliga markhastighet med höjd (förutsatt att vinden = 0)?

Min förståelse är att drag minskar med höjd, därför maxhastighet ökar med höjd .

Detta är också vad Cpt. Simon Hardy, en B777-instruktör, säger:

« Aircraft [referring to airliners] go faster at altitude than at low level. At sea level the aircraft [referring to a B777] can only do 330 kn. And at altitude, 30.000 ft, it can do Mach 0.86. So it's a sort of sliding scale – as you descend, you get slower. » (source)

Men idag läste jag exakt motsatsen på en flygblogg, som jag tyckte nyfiken på:

« When a plane gets so high, you have to fly slower, since the speed of sound (and hence true airspeed for a given Mach number) decreases with altitude. » (paraphrasing, source)

« Real basic point: You’re flying higher, you’re flying slower. You want to go fast […] you just fly lower. » (source)

... så vilken är den?

Det perfekta svaret för mig skulle ...
• inkludera ett diagram (Y: höjd, X: maxhastighet)
• inkludera citerade referenser

REDIGERA (som svar på kommentarerna nedan):
Jag angav maxspeed som högsta möjliga markhastighet (förutsatt att vinden = 0), även om jag hellre föredrar att inte göra skillnaden, eftersom det här försvårar problemet mer än nödvändigt från min erfarenhet. Naturligtvis kommer höjden att påverka olika typer av hastighet mer eller mindre, men är det ändå inte möjligt att göra ett ungefärligt uttalande som " högre = snabbare, lägre = långsammare " och förklara varför det är?

Edit2
För ett konkret exempel, låt oss anta:

flygplan = B777
vind = 0 km / h (för argumentets skull)
vikt = typisk vikt av en B777 ~ 45min till ett 9 timmars långflygning
Flygplan har redan nått kryssningshöjd

Om piloten på den tiden ville "komma undan" så fort som möjligt (låt oss säga från waypoint IGARI), vilken höjd ska väljas?

Är det citerade bloggposten rätt att säga att vid en vanligt hög höjd skulle planet flyga långsammare, därför måste det gå lägre för att flyga snabbare?

aerodynamics aircraft-performance aircraft-physics performance-calculation airspeed

uppsättning summerrain 17.11.2018 23:06

7 svar

Läs andra frågor om taggar aerodynamics aircraft-performance aircraft-physics performance-calculation airspeed Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Spider-Man's Control, Batman's Fist Finns det någon dold betydelse för låten i slutet o S06E09?

score 3 · Answer 1

Denna fråga är inte tydlig eftersom "hastighet" betyder olika saker för olika människor, och detta är också motorspecifikt. Varje flygplan har en annan hastighet jämfört med höjdprofilen. Generellt ...

Mach kommer att gå upp, när du ökar i höjd. Detta beror på att luften med lägre densitet sänker ljudets hastighet (i absolut mening).

Sann lufthastighet kommer att gå upp när du bibehåller en konstant angiven lufthastighet. Omvänt ökar din angivna flyghastighet när du kommer ner.

Normalt bör en jetliner inte se sann lufthastighet vid havsnivån. För jetliners, även om dina motorer är tillräckligt bra för att få dig dit, har flygplanet en angiven luftfartygsgräns som hindrar dig från att accelerera. Du kan hålla samma hastighet (vid strukturell gräns) genom högre höjd, vilket ökar din TAS.

Det finns ett diagram här som ska hjälpa till att visa relationerna mellan höjd och hastighet:

Ett förenklat diagram för att bestämma Mach-nummer och sannt lufthastighet från avläsningsindikatoravläsningar:

score 1 · Answer 2

Det är inte meningsfullt att fråga om ett enkelt svar när frågan är oklar i detaljer och ämnet är lite inblandat.

Eftersom det för de flesta civila flyglinor är den maximala tillåtna hastigheten för operationer (dvs. certifierad gräns) det lägre av VMO eller MMO som förklaras nedan. VMO (max tillåten IAS) är konstant med höjd och max. tillåtet Mach nummer MMO är också. Maximal hastighet (t.ex. IAS / TAS) för en viss höjd är den hastighet som motsvarar den nedre av de två gränserna.

Maximal möjlig hastighet (dvs. om du brandar motorerna och bryr dig om det inte går att bryta) kan vara väsentligt annorlunda än ovanstående och kan inte besvaras generellt utan att ange antaganden, gränser och ett specifikt flygplan på grund av skillnaderna.

score 1 · Answer 3

Det är båda.

Det finns flera effekter som bestämmer maxhastigheten:

På låg nivå betyder en högre höjd att flygplanet måste flyga till en högre lyftkoefficient för att bära sin vikt. Det betyder att det rör sig närmare polarpunkten för minimaltryck, så det kommer att skapa mindre drag vid samma angivna flyghastighet. Maximal tryckfall med lufttäthet när flygplanet flyger högre, så hastighetsökningen är måttlig. Detta är annorlunda för super- eller turboladdade kolvmotorer: Här är det maximala trycket inuti motorerna begränsat och boostförhållandet kan ökas med höjd, så den tillgängliga effekten kan bibehållas upp till den nominella höjden, så ökningen i hastigheten är mer dramatisk.
På låg nivå är flyghastigheten mestadels begränsad av maximalt dynamiskt tryck för vilket flygplanet är konstruerat och gränsen för vindkraftsbelastning. Om du överskrider gränsen kan det orsaka stabilitetsproblem som divergens eller minskad kontrollmyndighet, och att flyga för fort till en vertikal vindkraft kan överstiga den maximala belastningsfaktorn.
En annan gräns fladdrar: Här begränsar en maximal sann lufthastighet hur snabbt flygplanet kan flyga. Certifieringsgränserna måste vara 20% mindre än flutter starthastighet.

Vid hög höjd vänds dragområdet med höjd: Nu måste flygplanet flyga till en högre lyftkoefficient så att den bästa L / D även vid maximal hastighet och nu en höjning i höjden ökar också dragningen samtidigt dynamiskt tryck. Nu går denna effekt i samma riktning som tryckförlusten från lägre densitet, så maximal hastighet sjunker snabbt med höjd. Men igen kan andra gränser gälla:

Över det maximala arbetet Mach-nummer M $ _ \ text {MO} $ buffering gör flygningen obekväma.
Överstiger den maximala Mach-nummer för stabilitetsegenskaper M $ _ \ text {FC } $ minskar stigstabiliteten under acceptabla nivåer.
Flyga över det maximala dyket Mach-nummer M $ _ \ text {D} $ kan orsaka överdrivet Mach-tuck som inte kan trimmas.

Boeing777flygkuvert(bild källa )

score 1 · Answer 4

Du flyger snabbast genom luften i den höjd där din VNE och din MMO matchar. Högre än det, är din MMO begränsande, och du kan flyga din MMO men din angivna flyghastighet minskar när du klättrar - och din TAS kommer också att minska, eftersom ljudets hastighet (du flyger nu en konstant fraktion ) går ner med de kallare temperaturerna. Under denna överkantshöjd är din VNE (dvs. gränsen i angiven flyghastighet) begränsande, och det är orimligt vad ljudets hastighet är - du kan helt enkelt inte flyga snabbare än VNE och du får inte lika mycket nytta av delta mellan TAS och IAS vid lägre höjder.

Den exakta punkten för den korsningen kommer att bero på den specifika VNE och MMO för ett visst flygplan. Vanligtvis är det cirka 30 000 plus eller minus tusen eller två.

Det är INTE där flygplanspassagerar kryssar typiskt, eftersom tillsammans med den maximala hastigheten är en hel del bränsleflöde ... kommer de att få mer miles per gallon vid högre höjder (som förklaras i andra trådar). Och även vid hastigheter något under "barberpolen" (dvs mer begränsning av VNE eller MMO). Men om du vill ha det bästa som du kan få i din flyglinje & bränsleförbränning blir darned, någonstans runt 30k och flygande vid VNE / MMO blir det.

Om du försöker desperat att utföra en MiG på din svans och du är villig att överträffa VNE och MMO (eftersom de "kanske" skulle döda dig, men banditen säkert kommer), skulle matematiken bli mer intressant sedan nu är det maximalt tryck och hur snabbt du kan gå utan att tappa kontrollen börjar gå in i bilden. Och det är tillräckligt långt utanför realistiska flygoperatörer och ganska bra in i Test Pilot School-saker, att jag inte tror att ett internetforum kan ge dig några givna svar där.

För praktiska ändamål är 30 000 'och flygning vid VNE = MMO svaret.

score 0 · Answer 5

Luftens motstånd till framåtriktningen av ett flygplan minskar med höjden då lufttrycket och densiteten minskar, men effekten av ett luftandningssystem ökar också som mängden syre som är närvarande i en given volym av luft minskar. Ett mål med variabel luftinloppsdesign i högpresterande flygplan är att öka trycket i luften som kommer in i motorn, samtidigt som hastigheten minskas. Förhöjningshastigheten hos ett flygplan ökar också med höjd, så att Lockheed U2 vid sin maximala arbetshöjd (cirka 75 000 ft) till exempel bara var 2-3 knop mindre än den maximala hastigheten vid den höjden. Så småningom uppnås en punkt där flygplanet inte längre har den kraft som är tillgänglig för att accelerera i nivåflygning.

score 0 · Answer 6

Ja, bloggen är korrekt och säger att "en vanligtvis hög höjd, flyget skulle flyga långsammare, därför skulle det behöva gå lägre för att flyga snabbare". Som J. Southworth nämns luften blir tunnare när du går upp, kommersiella flygplanmotorer måste pumpa luft i motorer för att generera drivkraft. Det här området där du kan flyga på max höjd med motor som producerar maxhastighet kallas kistahörn.

Vid högre höjder är luftdensiteten lägre än vid havsnivån. På grund av den progressiva minskningen av lufttätheten, när flygplanets höjd ökar är dess sanna flyghastighet gradvis större än dess angivna flyghastighet. Till exempel anges den angivna flyghastigheten vid vilken en flygplans bås kan betraktas som konstant, men den sanna flyghastigheten vid vilken den stallar ökar med höjd . Då finns dragkrafter, vingeformar när vi går snabbare, B777 har turbofans som skapar överdriven dragning på grund av de breda öppningarna. Wing design är superkritisk flygplåt. Dessa för att begränsa den till 0,8-0,9 mach. Utöver detta skulle du driva flygplanets strukturella gränser.

score -1 · Answer 7

Okej, din snabbaste komma iväg i en B777 med hänsyn till bränsleförbrukningen skulle baseras på tre saker: 1. Överstiger aldrig indikerad luftfart 2. Ljudsignal vid den varma höjden som är tillgänglig. 3. Stall IAS. Få bort hastighet skulle mätas i True Air Speed.

Om du redan var på krysshöjd och förberedd för detta skulle alternativen vara följande:

Först uteslut alla (lägre höjder) där IAS Ne är MINDER än din Mach-gräns. Tänk att vada genom vatten är hårdare än att vada genom luften.

Nästa utesluter alla (högre höjder) där stall-IAS är MER än din Mach-gräns.

Hitta nu den varmaste delen av din höjd "smörgås". Det är här Mach gräns TAS är högst. Beräkna sedan IAS för att få Mach gräns TAS för den höjden och temperaturen och gör din flykt!