What är förhållandet mellan flyghastighetståg och hastighet?

5

Jag är en ATCO som arbetar i Indien. Jag försöker förstå varför ett flygplan sänkningstakten ökar, när hastigheten ökar. Jag är särskilt intresserad av hur det gäller jetmotorflygplan.

Är det samma för flygplansskridthastighet?

    
uppsättning joydeep 05.07.2015 20:27

4 svar

11

Om piloten kommandonerar en viss glidbanans vinkel ändras också förändringar i lufthastigheten vertikal hastighet, eftersom båda är anslutna med glidbanans vinkel $ \ gamma $.

Observeraattvertikalhastighetärluftfart$\cdot\sin\gamma$.Klättringellernedgånggöringenskillnad;endasttecknetpå$\gamma$förändringar(positivt$\gamma$betyderattflygplanetklättrar).Ocksåtypenavframdrivningpåverkarintedettagrundläggandeförhållande.

Eftersomnedåtgåendeminskarpotentiellenergiökarvissannanenergi.Omflygplanetökar,ökarsinkinetiskaenergitillsökningenidragbalansenbalanserarenergiförstärkningen.Attminskamotornsdrivkraftellerfördjupningavspoilerskommerattbegränsahastighetsökningen,menförenbrantnedstigning,ävenvidtomgångsmotorerochfullspoiler-avböjning,ökarflyghastigheten.

Is it the same for aircraft climb rate?

Nej.Ienstigningmåstedenpotentiellaenerginökas,ochdenprimäraenergikällanärmotorerna.Endastnukommertypenavframdrivningattpåverkaresultatet: Både hastigheterna för den brantaste och den snabbaste stigningen för propellflygplan är ganska låga , så en ökning av vertikal hastighet kommer normalt att åtföljas av en minskning av flyghastigheten, frigör mer överskottsenergi för klättring.

Jets måste också flyga långsamt för sina branta klättra, men måste hämta fart för sin snabbaste stigningshastighet . Detta är ju mer uttalat, desto lägre är motorns förbikopplingsförhållande, så jaktflygplan behöver hastighet att klättra snabbt. Turbofan-drivna flygplan faller mellan propellflygplan och stridsflygplan och föredrar en måttlig hastighet för sin bästa klättraffektivitet.

Det här är bara sant i stationärt flyg. Hantering pull-up, alla flygplan kan snabbt nå höjd genom att handla kinetisk för potentiell energi . Men det här är en övergångseffekt - den höga stigningshastigheten kommer endast att varas medan flygplanet har överskridande hastighet att spendera.

    
svaret ges 05.07.2015 21:09
7

Här är Peters diagram med två olika airspeeds, så du kan se skillnaden i vertikal hastighet:

    
svaret ges 06.07.2015 20:02
5

De andra svaren hanterar frågan väldigt i grunden. Om ett plan rör sig genom luften i riktning mot näsan, och den näsan råkar peka mot marken, desto snabbare flyger planet genom luften i riktning mot näsan, ju snabbare den kommer att sjunka. Detta är enkel trigonometri; planetens "sanna flyghastighet" är hypotenusen av en triangel, de andra två benen är de rena horisontella och vertikala delarna av den flyghastigheten, nämligen planetens "markhastighet" och dess "vertikal hastighet" (aka stigning / avstigningshastighet). Vid konstant stigning eller nedstigning, om du ökar din flyghastighet ökar du din markhastighet och din vertikala hastighet.

Ett annat, mer realistiskt sätt att tänka på det är tvärtom; Allt annat är lika, när en flygplan sänkningshastighet ökar, ökar hastigheten. Detta beror på fysik och omvandling av energi mellan potentiella och kinetiska former.

Ett enkelt exemplar utan flygplan. Säg att du har en sandväska med ett rep bundet runt det och matat genom en remskiva överhead. Genom att dra på repet lyfter du sandsäcken mot tyngdkraften med en viss mängd. Du spenderar energi för att göra detta, och lagrar lite av den energin (helst, hela den, men i den verkliga världen finns det ineffektivitet) i den vikt som ligger i dess höjd ovanför marken. Släpp vikten, och tyngdkraften accelererar den med en tidsberoende (och därmed höjdsberoende) mängd, så att den potentiella energi som du lagrade genom att lyfta vikten när den träffar marken har omvandlats till rörelseenergi .

Samma grundläggande förhållande finns också i flygplan; ett flygplan lagrar energi som används av sin motor (eller i en svängare, av motorn i ett bogsering) i sin höjd. Flygplanet kan sedan minska sin höjd för att upprätthålla (eller i ett riktigt dyk, till och med vinna) framåtgående flyghastighet. Detta är en av de mest grundläggande principerna för aerobatics och lärs till alla piloter; du kan "handla höjd för flyghastighet", när du behöver mer (eller mindre) av en och har tillräckligt med den andra att ge upp (eller vinna).

Mekanismerna genom vilket detta händer kan göras så komplicerat och esoteriskt som du vill få; vi kan täcka de fyra grundläggande krafterna i flygningen och hur olika styrkor verkar i olika riktningar beroende på flygplanets inställning och därigenom bidra med olika horisontella och vertikala delkomponenter till flygplanets rörelse i förhållande till näsan eller marken under den. Men för att svara på denna fråga räcker det med att bara säga att när ett plan faller, handlar det sin höjd för att få energi, och mängden energi som inte förloras för att dra kommer att öka planetens framåtriktade lufthastighet.

Detta matar tillbaka till det ursprungliga svaret. När du kommer ner från höjden ökar din framåtriktade hastighet (hastigheten för resan i riktning mot planetens näsa), då potentiell energi omvandlas till kinetisk. Eftersom den framåtriktade lufthastigheten ligger i en nedåtriktad riktning, så länge som drag inte håller acceleration i kontroll (t.ex. med en högre angreppsvinkel, vilket ökar drag genom att öka "tvärsnittet" av vingarna som är direkt utsatta för luftflödet) skapar en återkopplingsslinga; du faller ner och hämtar flyghastigheten, vilket gör att du kommer ner snabbare och får mer luftfart.

För att motverka detta faller flygande flygplan ofta med motorns kraft (så att den energi som uppnås genom nedstigning bara förskjuter minskningen av dragkraft), öka deras angreppsvinkel (om flygplanet färdas längs en väg "under" sin näsa, vingarna är mer "sido på" för att luftflödet rör sig förbi dem som ökar dragen) och distribuera förstörare eller luftbromsar (som direkt ökar dra även vid låga angreppsvinklar).

    
svaret ges 06.07.2015 22:05
2

Så till skillnad från de svar som var här först säger jag att den korta versionen är "ute i den verkliga världen", det fungerar inte så .... förutom i vissa situationer som vanligtvis ses som en luft trafikansvarig.

När en pilot ges en nedstigning, utan några ytterligare instruktioner, kommer vi typiskt att sjunka antingen med konstant avstamning eller konstant flyghastighet. AIM säger att vi bör gå ner till en optimal hastighet (inte maxhastigheten) till inom 1000 fot av den tilldelade höjden och då inte mer än 1500 fpm för den sista 1000 foten. Beroende på mitt avstånd från destinationen eller annan förväntad passage begränsning, väljer jag typiskt en nedstigningshastighet mellan 1500 och 2500 fpm och använder ström för att behålla mitt målavstämningshastighet. När du använder den här metoden kommer nedstigningshastigheten inte att öka med hastighet, men min vertikala flygvägsvinkel ändras när hastigheten ändras.

Det beteende som du beskriver beskriver sannolikt en övergångsgräns som utfärdas till piloten, eller de planerar att korsa en självtillverkad korsningsrestriktion (10 000 ft. AGL vid 30 nm från flygplatsen används vanligtvis). Detta fixar effektivt den vertikala flygvägsvinkeln, och nu är det enda sättet att kompensera för hastighetsändringar att justera vertikal hastighet.

Vid nedstigning från höga höjder (över 30 000 fot beroende på flygplanet) kommer den angivna flyghastigheten att öka med ett konstant Mach-nummer tills dess avstämningsluftshastighet uppnås och vertikal hastighet måste ökas för att kompensera för den högre markhastigheten för att göra korsningsbegränsningen. Å andra sidan, om en hastighetsreduktion är tilldelad, kan nedstigningsfrekvensen minskas för att göra samma korsningsbegränsning (eller om flygplanet bara når det tilldelade höjden tidigt, vilket normalt inte är ett problem).

Denna justering sker antingen automatiskt (med FMS / autopiloten i VNAV-läge) eller övervakas och manuellt justeras av piloten för att uppfylla korsningsbegränsningarna.

    
svaret ges 18.11.2015 04:48

Läs andra frågor om taggar