How mäta flygplan deras hastighet i förhållande till marken före GPS?

De andra svaren verkar göra en enkel sak alltför komplicerad. Ja det finns DME eller TACAN, som ibland används för att få en markhastighet, men det är bara korrekt om du spårar precis till eller bort från den. Och det var verkligen inte vanligt att beräkna hastighetskörning om inte en av dina navaider var en VOR / DME eller motsvarande. Istället för att använda DME skulle de använda INS, vilket ger data som liknar GPS.

Beräkningen av markhastigheten i det förflutna (före INS, eller i flygplan utan en) gjordes med hjälp av den enkla metoden att ha kontrollpunkter längs din rutt. Dessa kontrollpunkter där navaider eller korsningar bestäms av flera navaider. Hur som helst var deras plats känd, dela avståndet med tiden som spenderas mellan dem och du har din markhastighet.

Det finns en metod som har blivit användbar eftersom fjärrflygningar blev tillgängliga - du tog ut din karta och försökte matcha den med funktioner under ditt plan. Detta gjorde det möjligt för dig att korrigera din kurs och ha en genomsnittlig grundhastighetsinformation. Självklart fungerar det inte över havet - det är ytterligare en anledning till att oceanflyg alltid har varit knepigt, minst sagt.

Felar mig inte - det är inte särskilt pålitligt, det fungerar bara om du faktiskt kan se marken och du måste hålla dina navigeringsuppgifter korrekta (om din navigator slår av i en timme kan det vara svårt att hitta din nuvarande plats igen!), men under en lång tid i luftfart var det enda du hade. WWII-strategiska bombplaner använde fortfarande den här metoden när den var över fiendens land (där de inte hade hjälp av en vänlig jordradar).

Eftersom radar- och radiokommunikation blev vanlig, blev det ganska trivialt att spåra flygplans positioner och hastigheter - det är allt i "pong" du kommer tillbaka från radiosignalen. Återigen, under andra världskriget, användes detta till stor effekt under slaget vid Storbritannien och även senare - men det fungerar bara om du har radardäckning, vilket vanligtvis bara betyder över ditt eget land och gränsområdena.

GPS blev bara tillgänglig för kommersiell användning 1983, efter att en koreansk Boeing hade avfärdat kursen och slogs ned över Sovjetunionen - GPS gör ett sådant misstag mycket mindre sannolikt att hända, särskilt över havet (igen är oceanerna knepiga - vanligtvis ingen radar och / eller funktioner för att spåra på din karta, när den koreanska flygningen kunde ha korrigerat kursen, var de redan sköt ner).

Enligt en berättelse läste jag om SR71, flygplan brukade kunna be ATC för en "ground speed check", dvs fråga "Vad är min fart på marken?" ATC skulle mäta den med sin jordbaserade radar och vidarebefordra den till piloten med röst / radio.

Om du kan ge mer material till oss för att läsa det skulle det vara bra.

Här är en video av piloten som berättar historien: Brian Shul, en av de få SR71-piloterna, som berättar LA Center Speed berättelse

Här är en skriftlig version (ett transkript från en bok): Ultimate Ground Speed Check - Tales from the blackbird

We listened as the shaky voice of a lone Cessna pilot asked Center for a readout of his ground speed. Center replied: "November Charlie 175, I'm showing you at ninety knots on the ground."

[...]

Just moments after the Cessna's inquiry, a Twin Beech piped up on frequency, in a rather superior tone, asking for his ground speed. "I have you at one hundred and twenty-five knots of ground speed."

. ...etc...

How did planes measure their speed relative to the ground before GPS?

Antag att du ber om hastighetsbestämning med inbyggda instrument.

Markhastigheten utvärderas bäst med ett tröghetsnavigationssystem . INS vet var flygplanet befinner sig (latitud, longitud, höjd). Genom att associera två åtgärder är det lätt att beräkna flygplanets hastighet. IRS (tröghetsreferenssystem) har ersatt INS. Medan INS litade på mekaniska gyroskop, beror IRS på lasergyros.

Problemet med tröghetsenheterna driver de med tiden på grund av gyroskopets brister, Schuler loop och Coriolis acceleration . Detta ledde till att olyckor tidigare, innan de kunde ändras av GPS-positionen bestämning.

NoteraTK/GS-positionenförroteraren,förattvisaspårochmarkhastighetiställetförlatitudochlongitud( källa )

IRS ingår nu i större enheter som bearbetar andra sensortillgångar, som en ADIRU .

ADIRU (och INS / IRS) kan beräkna vindriktningen och intensiteten genom att jämföra flygplanets rubrik och den faktiska flygplansförskjutningen. Denna drift information visas vanligen till piloten.

Markhastighetochflygplandriftivänstraövrehörnet( källa )

Observera att bestämning av markhastigheten inte är ett kritiskt behov för besättningen, flygplanet måste flyga med hänsyn till relativ lufthastighet och luftegenskaper (temperatur, tryck, densitet). Men markhastigheten är användbar för att förutsäga ankomsttiden till nästa rapporteringspunkt eller destination.

Andra medel:

• Loran-C var ett system som används för att beräkna en position och en markhastighet över havet där inga DME eller andra VHF / UHF-hjälpmedel finns tillgängliga.

• Besättningen var beroende av en sextant och himmelnavigering i "gamla" tider, som skepp gjorde.

Din oro är mycket giltig.

Flygplan använder två fundamentalt olika hastigheter: flyghastighet och markhastighet. (Var och en av dem har sin egen underart, men det spelar ingen roll för nu). Det finns nästan ingenting gemensamt mellan dem och beroende på vind kan du faktiskt kan ha noll och till och med negativ markhastighet, eller kan flyga "supersonisk" på en vanlig flyglinje eller klättra när du försöker avstiga. Anordningarna för att mäta dessa hastigheter är också fundamentalt olika.

För flyghastighet använder flygplanet i princip en barometer, vilken kammare är fäst vid ett rör framåt ( Pitotröret ).

Och för en tid var det det. Flyghastigheten mätt på detta sätt är allt du behöver för att flyga ett flygplan. Trots allt flyger flygplanet i luften och bryr sig inte om marken (tills det träffar det :) Piloten skulle sedan navigera visuellt genom att matcha kartan med landskapet.

På flygplan utan GPS och navigationsutrustning (säg för 50 år sedan) kan du få en uppfattning om markhastigheten av

• Att veta väderprognosen och därmed vind vid varje punkt av din avsedda väg
• Beräkna flyghastigheten på marken från de angivna mätningarna. För det måste du ta hänsyn till höjd och / eller temperatur. Piloter har specialverktyg och instrument för det.

Ja, det här är inte en kort promenad i parken, men det är en del av pilotens handel. Tidiga flygledare inkluderade ofta en dedikerad navigatorposition för att göra sådana beräkningar längs rutten. Och allmänt betraktas det fortfarande som en användbar färdighet och du behöver göra liknande beräkningar när du planerar rutten.

Nästa steg är att använda marknavigeringshjälpmedel och / eller ett inbyggt system som mäter markhastigheten från Doppler-växeln på den radiosignal som reflekteras från marken. På vissa flygplan kan radaren göra detta jobb.

Och äntligen har vi GPS som ... nej det mäter inte riktigt mätning markhastighet. Men det beräknar det från exakt kända hastigheter och position (med avseende på grouond) av flera satelliter.

Även om det är ganska ovanligt, är vissa flygplan (t.ex. KC-135) utrustade för att göra celestial navigering. Detta stöder beräkning av markhastighet utan externt stöd (t.ex. LORAN / VOR / GPS).

På nedsidan är det lite tidskrävande och kräver att både utrustning saknas på de flesta flygplan och färdigheter som saknas från de flesta pilots repertoar.

Flyga alla radiella mot en VOR. Sväng vänster 90 grader tills du har avskärit en annan radiell +5 grader och korsa benet. Vänd inåt igen. Beräkna avståndet från VOR. Flyga 6 minuter. Upprepa ovanför proceduren, utom sväng höger tillbaka till originalradial. Beräkna nytt avstånd från VOR. Beräkna markhastighet med 2 avstånd och 6 minuter inåtgående ben.

Flera sätt, men ingen lika exakta som en GNSS-grundhastighetsberäkning

SANT LUFT HASTIGHET, WINDS ALOFT OCH TRIGINOMETRY. Med hjälp av de gamla, pålitliga E6B-flygdatorerna eller manuella beräkningar kan du bestämma din sanna flyghastighet och med hjälp av vindvindens vindblåsare eller vindblåstkomponenter kan du beräkna markhastigheten från det.

RADAR TRACKING - ARTCC kan spåra dig flygplanets resor med hjälp av ett Doppler radar system. Detta tillsammans med radarantennas azimut kan användas för att beräkna en markhastighet för ditt flygplan.

INS - tröghetsnavigationssystem används ofta i civila och militära flygtekniska tillämpningar där markbundna navaider inte är tillgängliga. Dessa använder ofta en periodisk GPS-uppdatering för att uppdatera fel som sakta kryper in i sin funktion, även om ringlasergyroserna är ganska korrekta och pålitliga.

DME - användningen av distansmätningsutrustning ombord kan beräkna ditt avstånd till en VORTAC- eller VOR / DME-station, liksom din markhastighet. Eftersom en DME beräknar ett snedställt avstånd, är detta bara exakt vid tidpunkten då avståndet från A / C till jordstationen var mycket högre än A / C: s höjd över stationen. Groundspeed ccuracy påverkades också om flygplanet inte flyger direkt till eller direkt från stationen.

LORANS - Åh i slutet av sjuttiotalet och början av 1980-talet, då GA var i huvudrollen och männen var män - och alla trots att LORAN var framtidens våg. Jo det var det inte men LORAN är fortfarande populär för sjöfarten och är fortfarande mycket exakt, även om den långsamt fasas ut. Du hittar ibland äldre GA-flygplan med en LORAN-mottagare i dem, vanligtvis med en "INOP" -tagg på den.

Driftsmätaren har länge använts för att mäta markhastighet.

länk

Den vanliga metoden är att beräkna din True Airspeed (TAS) och sedan göra vindberäkningen för att beräkna markhastighet (GS). Computing TAS börjar med pitot / statiska lufttrycksmätningar, och tar hänsyn till höjd och lufttemperatur. Du måste få vindarna Aloft från någon på marken, via radio.

Det var minst en markhastighetsmätare där ute, att jag TÄNKEN använde lågt lägre Doppler-radar, när jag arbetade på Tracor 7800 Omega / VLF-radionavigeringssystemet, tillbaka i slutet av 1970-talet .

I betydelsen "hur fort går vi över marken, just nu?", det är en mätutmaning. Några sätt att mäta successiva avstånd till en punkt på marken eller något sätt att mäta framsteg mellan punkter på marken krävs. Innan GPS kunde Doppler radar läsa hastighet relativt jorden direkt. DME, Distance Measuring Equipment, kan ge avstånd i förhållande till en fast punkt. Efter varandra följande platser tillåter beräkningshastigheten i förhållande till den fasta punkten. LORAN lång rad radionavigeringsutrustning tillåten plats ovanför jorden för att bestämmas utan stjärn- eller solnedslag. I moln, till exempel.

Före elektroniska verktyg kan Celestial Navigation ge plats över jorden, successiva platser och tider, vilket ger markhastighet. Att observera objekt på marken och mäta vinklar mot dem, eller fastställa vinkeln och tidsförloppet mellan successiva föremål, var möjligt, om inte mycket attraktivt.

Alla som ger bra svar på "hur fort går vi över marken?" "

Bara för att lägga till att det fanns (område) radionavigeringshjälpmedel före GPS och dessa kan användas för att bestämma hastighet över marken (antingen manuellt eller med en dator).

Det hyperboliska navigationssystemet Gee användes i andra världskriget och därefter av RAF. Decca Navigator användes kommersiellt (främst för fartyg men även för flygplan, fordon och för ett jobb jag arbetade med, löpare) .

Dessa system fungerar på ett sätt som liknar GPS genom att mäta skillnaden i fortplantningstid mellan signaler från två stationer - med terrestrisk hyperbolisk nav, stationerna är fixerade och locusen för det belägna fordonet är en ellips. GPS följer samma princip, förutom att stationerna rör sig och i högre höjd.

Se även Loran, Omega och olika kortdistanssystem.