Преобразование воздушных скоростей полета
andrewraysПреобразование воздушных скоростей полета¶
Расчет индикаторной воздушной скорости¶
Индикаторная воздушная скорость (CAS, Calibrated airspeed) рассчитывается путем внесения поправок на ошибки указателя воздушной скорости, который измеряет истинную воздушную скорость (TAS, True airspeed). Среди ошибок указателя выделяют: методические ошибки вследствие изменений плотности и сжимаемости воздуха и инструментальные ошибки прибора.
Для преобразования скоростей служит блок TAS2CAS.
Ошибка вследствие изменения плотности воздуха¶
На больших высотах воздушная скорость, измеряемая прибором, отличается от истинной воздушной скорости, поскольку с увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Когда к истинной воздушной скорости применяется поправка на различие между плотностями воздуха на данной высоте и на уровне моря, мы получаем эквивалентную воздушную скорость (EAS, Equivalent airspeed). Эквивалентная воздушная скорость — это истинная воздушная скорость, приведенная к стандартным условиям полета.
Ошибка вследствие сжимаемости воздуха¶
Сжимаемость характеризует свойство воздуха изменять свой объем и плотность при изменении давления и температуры. Внутри указателя воздушной скорости находится определенное количество воздуха. При полетах на больших высотах и больших скоростях индикаторная воздушная скорость всегда больше эквивалентной воздушной скорости. Индикаторная воздушная скорость — это эквивалентная воздушная скорость, для которой внесена поправка на сжимаемость воздуха.
Инструментальные ошибки¶
Инструментальные ошибки обусловлены несовершенством изготовления механизма указателя скорости, износом деталей и изменением упругих свойств чувствительных элементов. Они определяются в лабораторных условиях. По результатам такой проверки составляются графики и таблицы инструментальных поправок. Применяя инструментальные поправки к индикаторной воздушной скорости, мы получаем приборную воздушную скорость (IAS, Indicated airspeed), которую летчик видит на индикаторе в кабине экипажа.
Последовательность преобразований воздушных скоростей показана на рисунке ниже.
Пример таблиц инструментальных поправок¶
Ниже приведены таблицы инструментальных поправок для различных положений закрылков самолета Cessna 150M [1].
flaps0IAS = [40.0:10.0:140.0;];
flaps0CAS = [43.0, 51.0, 59.0, 68.0, 77.0, 87.0, 98.0, 108.0, 118.0, 129.0, 140.0];
flaps10IAS = cat([40.0:10.0:80.0;], 85.0, dims = 1);
flaps10CAS = [42.0, 50.0, 60.0, 69.0, 78.0, 82.0];
flaps40IAS = flaps10IAS;
flaps40CAS = [40.0, 50.0, 61.0, 72.0, 83.0, 89.0];
using Plots
gr()
plot(flaps0CAS, flaps0IAS, label = "0 град")
plot!(flaps10CAS, flaps10IAS, label = "10 град")
plot!(flaps40CAS, flaps40IAS, label = "40 град")
plot!(xlabel = "Индикаторная воздушная скорость, уз", ylabel = "Приборная воздушная скорость, уз", xticks = 40:10:140, yticks = 40:10:140, framestyle = :box)
Описание моделей¶
Пример включает две модели: в модели aero_as_conv_tas2ias осуществляется преобразование истинной воздушной скорости в приборную воздушную скорость (TAS → IAS), а в модели aero_as_conv_ias2tas — преобразование приборной воздушной скорости в истинную воздушную скорость (IAS → TAS).
В моделях используются блоки стандартной атмосферы ISA Atmosphere Model и преобразований воздушных скоростей TAS2CAS, CAS2TAS.
Преобразования CAS → IAS и IAS → CAS, располагающиеся в подсистемах Преобразование индикаторной скорости в приборную и Преобразование приборной воздушной скорости в индикаторную соответственно, выполнены с помощью таблиц инструментальных поправок, которые заданы выше.
Запуск моделей и результаты моделирования¶
Запуск модели с преобразованием TAS → IAS:
using DataFrames
modelName = "aero_as_conv_tas2ias";
if modelName ∉ getfield.(engee.get_all_models(), :name)
engee.load( "$(@__DIR__)/$(modelName).engee");
end
model = engee.run(modelName);
Чтение значений воздушных скоростей:
TAS = model["TAS"].value;
CAS = model["CAS"].value;
IAS = model["IAS"].value;
println("TAS = ", last(TAS), " уз → ", "CAS = ", round(last(CAS); digits=2), " уз → ", "IAS = ", round(last(IAS); digits=2), " уз");
Запуск модели с преобразованием IAS → TAS:
modelName = "aero_as_conv_ias2tas";
if modelName ∉ getfield.(engee.get_all_models(), :name)
engee.load( "$(@__DIR__)/$(modelName).engee");
end
model = engee.run(modelName);
Чтение значений воздушных скоростей:
TAS = model["TAS"].value;
CAS = model["CAS"].value;
IAS = model["IAS"].value;
println("IAS = ", last(IAS), " уз → ", "CAS = ", last(CAS), " уз → ", "TAS = ", round(last(TAS); digits=2), " уз");
Источники¶
- Pilot's Operating Handbook, Cessna 1976 150 Commuter, Cessna Model 150M", Cessna Aircraft Company, Wichita, Kansas, USA, 1976