كيف تختلف السرعة القصوى مع الارتفاع؟

2

السؤال: كيف تختلف أعلى سرعة ممكنة لطائرة الطيران التجارية عن الارتفاع (على افتراض الرياح = 0)؟

أفهم أن السحب ينخفض مع الارتفاع ، وبالتالي تزيد maxspeed مع الارتفاع .

هذا أيضًا ما هو Cpt. سايمون هاردي ، مدرب B777 ، يقول:

« 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)

img

و
لكنني قرأت اليوم بالضبط عكس ذلك في مدونة الطيران ، والتي وجدت فضوليًا:

« 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)

و
... لذا ما هي؟

الإجابة المثالية بالنسبة لي من شأنها ...
• تضمين رسم بياني (Y: altitude، X: maxspeed)
• تضمين مراجع مناسبة

EDIT (ردًا على التعليقات أدناه):
لقد حددت maxspeed كأعلى مستوى ممكن من الزريعة (بافتراض الرياح = 0) ، على الرغم من أنني أفضل ألا أقوم بهذا التمييز ، لأن من خبرتي هذا يعقد المسألة أكثر من اللازم: بالطبع سيؤثر الارتفاع على أنواع السرعة المختلفة أكثر أو أقل ، ولكن ليس من الممكن مع ذلك إنشاء عبارة تقريبية مثل " أعلى = أسرع ، أقل = أبطأ " وتوضيح سبب ذلك؟

على EDIT2
للحصول على مثال ملموس ، لنفترض:

  • aircraft = B777
  • الريح = 0 كم / س (للمجادلة)
  • الوزن = الوزن العادي من B777 ~ 45 دقيقة في رحلة طيران لمدة 9 ساعات طويلة
  • وصلت الطائرات بالفعل إلى ارتفاع الإبحار

إذا كان الطيار يريد في هذه المرحلة أن "يفلت" في أسرع وقت ممكن (دعنا نقول من نقطة الطريق IGARI) ، فما هو الارتفاع الذي ينبغي اختياره؟

هل مقالة المدونة المقتبسة صحيحة في قولها أنه على ارتفاع عالٍ عادة ، ستطير الطائرة بشكل أبطأ ، لذلك يجب أن تنخفض لتطير أسرع؟

    
مجموعة summerrain 17.11.2018 / 23:06

7 إجابة

3

هذا السؤال غير واضح لأن "السرعة" تعني أشياء مختلفة لأشخاص مختلفين ، وهذا أيضًا يتعلق بمحرك معين. سيكون لكل طائرة مستوى مختلف من السرعة مقابل الارتفاع. بشكل عام ...

سيرتفع "ماخ" مع زيادة الارتفاع. وذلك لأن انخفاض كثافة الهواء يقلل من سرعة الصوت (بالمعنى المطلق).

ترتفع السرعة الحقيقية عند الحفاظ على السرعة الثابتة المحددة. وبالعكس ، سيؤدي الحفاظ على سرعة جوية حقيقية ثابتة إلى زيادة سرعة الطيران المشار إليها أثناء نزولك.

عادة ، لا يجب أن ترى طائرة نفاثة سرعة جوية حقيقية عند مستوى سطح البحر. بالنسبة إلى الطائرات النفاثة ، حتى إذا كانت محركاتك جيدة بما يكفي للوصول إلى هناك ، فإن للطائرة حدًا هيكليًا محددًا لسرعة الطيران يمنعك من التسارع. يمكنك الحفاظ على نفس السرعة (في الحد الهيكلي) من خلال ارتفاع أعلى ، مما يزيد من TAS.

يوجد مخطط هنا مما يساعد على إظهار العلاقات بين الارتفاع والسرعة:

مخطط مبسط لتحديد عدد الماخ وسرعة الطيران الحقيقية من قراءات مؤشر السرعة:

    
الجواب معين 18.11.2018 / 03:28
1

ليس من المنطقي أن نطالب بإجابة بسيطة عندما يكون السؤال غير دقيق في التفاصيل والموضوع قيد البحث قليلًا.

بعد القول ، بالنسبة لمعظم الطائرات المدنية ، فإن السرعة القصوى المسموح بها للعمليات (أي حد معتمد) هي أقل من VMO أو MMO كما هو موضح أدناه. VMO (الحد الأقصى المسموح به IAS) ثابت مع الارتفاع ، والحد الأقصى سمح ماخ عدد MMO هو أيضا. السرعة القصوى (مثل IAS / TAS) لأي ارتفاع معين هي السرعة المقابلة للحد السفلي من الحدين.

يمكن أن تكون السرعة القصوى الممكنة (على سبيل المثال ، إذا قمت بتجميد المحركات ولا تهتم بأي استراحات) مختلفة تمامًا عن ما ورد أعلاه ولا يمكن الإجابة عنها بشكل عام دون تحديد الافتراضات والحدود والطائرات المحددة بسبب اختلافاتها. / P>     

الجواب معين 18.11.2018 / 13:41
1

كلاهما.

هناك العديد من التأثيرات التي تحدد السرعة القصوى:

  • عند مستوى منخفض ، يعني الارتفاع الأعلى أن الطائرة يجب أن تطير في معامل رفع أعلى من أجل حمل وزنها. هذا يعني أنه يقترب من النقطة القطبية للحد الأدنى للسحب ، لذلك سوف يخلق سحب أقل عند نفس السرعة الجوية المشار إليها. أقصى انخفاضات في كثافة الهواء مع تحليق الطائرة أعلى ، وبالتالي فإن الزيادة في السرعة معتدلة. ويختلف ذلك عن محركات المكبس ذات السرعة الفائقة أو ذات الشاحن التوربيني: هنا ، يكون الحد الأقصى من الضغط داخل المحركات محدودًا ويمكن زيادة نسبة التعزيز مع الارتفاع ، وبالتالي يمكن الحفاظ على الطاقة المتاحة إلى الارتفاع المُقَدَّر ، وبالتالي فإن الزيادة في السرعة أكثر دراماتيكية.
  • في المستوى المنخفض ، تكون السرعة الجوية محدودة في الغالب من خلال الحد الأقصى للضغط الديناميكي التي تم تصميم الطائرة لها وحدود تحميلها. قد يتسبب تجاوز هذا الحد في حدوث مشكلات في الثبات مثل الاختلاف أو سلطة تحكم أقل ، كما أن الطيران بسرعة كبيرة إلى عمودي يمكن أن يتجاوز عامل الحمولة الأقصى.
  • هناك حد آخر هو الرفرفة: هنا ، الحد الأقصى لسرعة الطيران الحقيقية يحدد السرعة التي يمكن بها الطيران بالطائرة. يجب أن تكون حدود الشهادة أقل بنسبة 20٪ من سرعة بداية الرفرفة.

عند الارتفاعات الشاهقة ، يتم عكس نطاق السحب مع الارتفاع: الآن يجب أن تطير الطائرة بمعامل رفع أعلى بحيث يكون أفضل حرف L / D حتى عند السرعة القصوى ، والآن تزيد الزيادة في الارتفاع أيضًا في نفس الاتجاه. ضغط ديناميكي. الآن يعمل هذا التأثير في نفس اتجاه خسارة الدفع من انخفاض الكثافة ، وبالتالي فإن السرعة القصوى الممكنة تنخفض بسرعة مع الارتفاع. ولكن مرة أخرى ، قد يتم تطبيق حدود أخرى:

  • في أعلى الحد الأقصى لعدد عمليات التشغيل ، فإن M $ _ \ text {MO} $ سيؤدي إلى جعل رحلة الطيران غير مريحة.
  • تجاوز الحد الأقصى رقم الماك لخصائص الثبات M $ _ \ text {FC } $ يقلل من ثبات درجة الصوت أقل من المستويات المقبولة.
  • قد يؤدي الطيران فوق الحد الأقصى للغطاء الذي يحمل الرقم M $ _ \ text {D} $ إلى الإفراط في Mach tuck والتي لا يمكن قصها.

مغلفطيرانBoeing777(صورة المصدر )

    
الجواب معين 11.12.2018 / 00:57
1

ستطير أسرع عبر الهواء على ارتفاع يصل فيه VNE ومكعب MMO الخاص بك. أعلى من ذلك ، أنت MMO تحد ، ويمكنك الطيران MMO الخاص بك ولكن سوف تنخفض سرعة الطيران المشار إليها أثناء الصعود - وسوف تنخفض TAS كذلك ، لأن سرعة الصوت (التي كنت تطير الآن كسر ثابت ) ينخفض مع درجات الحرارة الباردة. تحت هذا الارتفاع المتقاطع ، فإن VNE (أي الحد في سرعة الطيران المشار إليها) يكون محددًا ، ولا يهم ما هي سرعة الصوت - لا يمكنك ببساطة الطيران أسرع من VNE ، ولا تحصل على فائدة كبيرة من دلتا بين TAS و IAS على ارتفاعات منخفضة.

تعتمد النقطة الدقيقة لذلك العبور على VNE و MMO المحدد لطائرة معينة ؛ عادة ما يكون حوالي 30،000 "زائد أو ناقص ألف أو اثنين.

ليس هذا هو المكان الذي تنطلق فيه الطائرات عادة ، ولكن مع أن السرعة القصوى هي كمية كبيرة من تدفق الوقود ... ستحصل على أميال أكثر لكل جالون على ارتفاعات أعلى (كما هو موضح في خيوط أخرى). وأيضا بسرعات أقل إلى حد ما من "قطب الحلاق" (أي الحد أكثر من VNE أو MMO). ولكن إذا كنت تريد معظم TAS يمكنك الحصول على طائرة و amp؛ يتم حرق الوقود ، في مكان ما في حوالي 30 كيلو ، وسوف يكون الطيران في VNE / MMO.

إذا كنت تحاول بشكل يائس تشغيل MiG على ذيلك وكنت على استعداد لتجاوز VNE و MMO (نظرًا لأن هؤلاء "قد" يقتلونك ، ولكن بالتأكيد سيعني اللصوص) ، فستحصل الرياضيات على المزيد من الاهتمام منذ الآن دفع ماكس و "مدى السرعة التي كنت قادرا على الذهاب دون فقدان السيطرة" تبدأ في الدخول إلى الصورة. وهذا بعيدًا بما فيه الكفاية خارج نطاق العمليات الفعلية للخطوط الجوية وجيدًا في اختبار Test Pilot School ، لا أعتقد أن منتدى الإنترنت من المرجح أن يعطيك أية إجابات جديرة بالاهتمام هناك.

لأغراض عملية ، يكون 30000 رحلة وتحلق في VNE = MMO هو الحل.

    
الجواب معين 10.12.2018 / 23:54
0

تقل مقاومة الهواء للحركة الأمامية للطائرة مع الارتفاع حيث ينخفض ضغط الهواء وكثافته ، ولكن ناتج الطاقة في نظام طاقة تنفس الهواء يميل أيضًا إلى الانخفاض نظرًا لأن كمية الأكسجين الموجودة في حجم معين من الهواء يقلل. يتمثل أحد أهداف تصميم مدخل الهواء المتغير في الطائرات عالية الأداء في زيادة ضغط الهواء الداخل إلى المحرك ، مع تقليل السرعة. وتزداد سرعة توقف الطائرة أيضًا مع الارتفاع ، على سبيل المثال ، فإن سرعة توقف لوكهيد U2 عند أقصى ارتفاع تشغيلي لها (حوالي 75000 قدم) كانت فقط أقل من 2-3 عقدة من السرعة القصوى لهذا الارتفاع. في نهاية المطاف يتم الوصول إلى نقطة لم تعد فيها الطائرة قادرة على تسريع الطيران في المستوى.

    
الجواب معين 20.11.2018 / 14:20
0

نعم ، فالمدونة صحيحة ، حيث تقول إن "ارتفاعًا معتادًا في العادة ، ستطير الطائرة أبطأ ، لذا يجب أن تنخفض لتطير أسرع". مثل J. ساوثورث الهواء المذعور يصبح أقل سمكا بينما ترتفع ، محركات الطائرات التجارية تحتاج إلى ضخ الهواء في محركات لتوليد قوة الدفع. تسمى هذه المنطقة التي يمكنك فيها الطيران على ارتفاع قصوى مع معدل إنتاج المحرك الأقصى ، ركن التابوت.

عند ارتفاعات أعلى ، تكون كثافة الهواء أقل من مستوى سطح البحر. بسبب الانخفاض التدريجي في كثافة الهواء ، حيث أن ارتفاع الطائرة يزيد من سرعة الطيران الحقيقية الخاصة بها بشكل تدريجي أكبر من السرعة الجوية المحددة. على سبيل المثال ، يمكن اعتبار السرعة الهوائية المشار إليها والتي يمكن أن تُعتبر فيها أكشاك الطائرات ثابتة ، ولكن سرعة الطيران الحقيقية التي تتوقف عندها تزيد مع الارتفاع . ثم هناك قيود السحب ، والتصاميم الجناح ونحن نمضي أسرع ، B777 ديه توربينات التي تخلق السحب المفرط بسبب تلك مآخذ مفتوحة على مصراعيها. تصميم الجناح هو الجنيح فوق الحرجة. هذه للحد من 0.8-0.9 ماخ. أبعد من هذا ، فإنك ستدفع الحدود الهيكلية للطائرات.

    
الجواب معين 10.12.2018 / 22:08
-1

حسنًا ، فإن أسرع ما لديك في B777 بغض النظر عن استهلاك الوقود سوف يعتمد على ثلاثة أمور: 1. ألا تتجاوز أبدًا سرعة الهواء المشار إليها 2. سرعة الصوت عند أقصى ارتفاع متوفر. 3. كشك المعايير الدولية. سيتم قياس السرعة التي يتم التخلص منها بسرعة True Air.

إذا كنت بالفعل على ارتفاع الرحلات وإعدادها لهذا ، فستكون الخيارات كما يلي:

حدد أولاً جميع (الارتفاعات الأقل) حيث يكون المعيار IAS Ne أقل من الحد المسموح به. أعتقد أن الخوض في الماء أصعب من الخوض في الهواء.

يمكنك استبعاد القاعدة التالية (كل الارتفاعات العالية) حيث يكون IAS stall أكثر من حد Mach.

يمكنك الآن العثور على الجزء الأكثر دفئًا من "شطيرة" الارتفاع. هذا هو الحد الأقصى لماك TAS هو أعلى. ثم قم بحساب IAS للحصول على TAS الحد الأقصى Mach لهذا الارتفاع ودرجة الحرارة وجعل الهروب الخاص بك!

    
الجواب معين 22.11.2018 / 02:52