Скорость движения. Воздушные скорости - учебка

Как вы думаете, кто двигается быстрее агроном Васечкин, автомобиль Renault или самолет Боинг? Кто из них быстрее доберется от Москвы до Краснодара? Ответ очевиден Renault быстрее Васечкина, но медленнее Боинга.

То есть мы не только знаем, как двигаются разные объекты, но и можем сравнить их скорости. А что такое скорость в физике? Как найти скорость тела, и что такое единицы измерения скорости?

Скорость в физике: как найти скорость?

В 7 классе на уроках физики вводят понятие скорости. Без сомнения, все школьники к этому моменту уже знакомы с этим словом и представляют, что оно означает.

• А также знают, что скорость измеряется в км/ч и обозначается буквой V.

Но объяснить, что же такое скорость в физике, каковы единицы скорости, связно вряд ли смогут. Именно потому это простое, казалось бы, понятие требует пояснений и разбора.

В физике быстроту движения Васечкина, Renault и Боинга называют скоростью их движения. И скорость эта характеризует, какой путь преодолевает каждый из участников этого путешествия за единицу времени. И если в полете расстояние в 1350 километров между Москвой и Краснодаром мы преодолеем за два часа, на машине нам потребуется никак не меньше 15 часов, то пешком бесшабашный Васечкин сможет в бодром темпе как раз прошагать весь свой отпуск и прибыть на место лишь для того, чтобы поцеловать тещу, отведать блинов и сесть на самолет до Москвы, дабы успеть на работу в понедельник.

Соответственно, за единицу времени за час самолет пролетит 670 километров, машина проедет 90 километров, а турист Васечкин отмахает аж целых пять километров дороги. И тогда говорят, что скорость самолета 670 километров в час, машины 90 км в час, а пешехода 5 км/ч. То есть, скорость определяется делением пройденного пути на единицу времени на час, на минуту или на секунду.

Единицы измерения скорости

На практике применяются такие единицы, как км/ч, м/с и некоторые другие. Обозначают скорость буквой v, расстояние буквой s, а время буквой t. Формула для нахождения скорости в физике выглядит так:

• V = s / t,

Где s - пройденный путь
t - время, затраченное на преодоление этого пути

А если нам надо пересчитать скорость не в километрах в час, а в метрах за секунду, то пересчет происходит следующим образом. Так как 1 км=1000 м, а 1 ч = 60 мин = 3600 с, то можно записать: 1 км/ч=(1000 м)/(3600 с). И тогда скорость самолета будет равна: 670 км/ч=670×(1000 м)/(3600 с)=186м/с

Кроме своего числового значения, скорость имеет еще и направление, поэтому на рисунках скорость обозначают стрелкой и называют векторной величиной.

Средняя скорость в физике

Отметим еще один момент. В нашем примере водитель машины вел машину со скоростью 90 км/ч. По шоссе он мог ехать равномерно с такой скоростью долгое время. А вот проезжая по пути разные города, он то останавливался на светофорах, то полз в пробках, то короткими урывками набирал хорошую скорость.

Т.е. его скорость на разных участках пути была неравномерной. В таком случае вводят понятие средней скорости. Средняя скорость в физике обозначается V_ср и считается также как и скорость при равномерном движении. Только берут общее расстояние пути и делят на общее время.

:: Текущая]

Воздушные скорости

Что такое воздушная скорость?

Воздушная скорость – скорость самолета относительно воздуха. Другими словами: как быстро движется самолет относительно воздуха.

Существует несколько мер воздушной скорости. Приборная (IAS) и истинная (TAS) скорости чаще всего используются при полетах в ИВАО.

Как ее измерить?

Скорость отображается в полете на указатели скорости. Он подключен к приемнику воздушного давления (ПВД) за бортом самолета и соотносит давление набегающего потока воздуха с давлением неподвижного воздуха. Приемник воздушного давления называют трубкой Пито, он расположен вдали от нестабильных потоков воздуха (вдали от винтов и прочих узлов, вызывающих завихрения воздуха).

Прибор

Основной способ измерения скорости – измерение динамического давления воздуха. Это давление соответствует скорости воздуха около самолета.

Истинная воздушная скорость, True Airspeed : TAS

Фактическая скорость самолета относительно воздуха
TAS используют для планирования полета и навигации. С ее помощью рассчитывают расчетное время прибытия и отклонения.
Примечание: см. так же GS (Путевая скорость)

Приборная воздушная скорость, Indicated Airspeed : IAS

Это воздушная скорость отображаемая на приборе. Эта скорость идентичная TAS при нормальных условиях (давление 1013.25 hPa и 15° C)
IAS – скорость для безопасного управления самолетам. Скорость сваливания и скорости ограничения использования закрылков и шасси – приборные скорости.

Эффект высоты

С увеличение высоты уменьшается давление и температура. Т.е при постоянной приборной скорости в наборе истинная будет расти.

Значение истинной скорости невозможно измерить, но оно может быть вычислено исходя из приборной скорости, давления и температуры.

Аэродинамический эффект

Для пилота важно только то, как скорость влияет на поведение самолета. Приборная скорость наилучшим образом отражает аэродинамический эффект. Однако с изменением высоты увеличивается погрешность из-за изменений характеристик сжатия воздуха. Из-за этого эффекта на больших высотах требуется немного большая скорость. Скорость, которая учитывает этот эффект – эквивалентная скорость.

Эквивалентная скорость , Equivalent Airspeed: EAS

Эта скорость нигде не используется в самолете. Ее используют только инженеры для проектирования узлов самолета.

Путевая скорость, GROUND SPEED (GS )

Путевая скорость - это истинная скорость с учетом ветра и показывающая скорость самолета относительно земли. Она отображается на FMS или GPS и может быть вычислена из истинной скорости, если известны сила и направление ветра.
Эта скорость нужна для расчета времени прибытия.

Пример : Ваша TAS 260 узлов и встречный ветер 20 узлов. Ваша путевая скорость 260-20 = 240 узлов. Это значит, что вы пролетаете 4 мили в минуту (240/60).

Число Маха

Число Маха – скорость самолета относительно скорости звука. Величина безразмерная и относительная. Она вычисляется как скорость объекта относительно среды, деленная на скорость звука в этой среде:

где - число Маха; скорость в этой среде и скорость звука в этой среде.

Число Маха обычно используют выше эшелона 250 (7500 метров).

Другие скорости

a) ВЗЛЕТ:

V1 = До достижения скорости V1 пилот может прекратить взлет. После V1, пилот ДОЛЖЕН взлететь.

VR = скорость, при которой пилот, действуя на органы управления самолета, увеличивает тангаж и взлетает.

V2 = безопасная скорость, которой нужно достигнуть на 10 метрах.

b) ЭШЕЛОН:

Va = Скорость, при которой самолет будет полностью управляемым.

Vno = Максимальная крейсерская скорость.

Vne = Недостигаемая скорость.

Vmo = Максимально допустимая скорость.

Mmo = Максимально допустимое значение числа Маха.

c) ЗАХОД и ПОСАДКА:

Vfe = Максимальная скорость с выпущенными закрылками.

Vlo = Максимальная скорость для использования шасси.

Vle = Максимальная скорость с выпущенными шасси.

Vs = Скорость сваливания (с максимальным весом)

Vso = Скорость сваливания с выпущенными шасси и закрылками (с максимальным весом)

Vref = Посадочная скорость = 1.3 x Vso

Минимальная скорость на чистом крыле = минимальная скорость с убранными шасси, закрылками и воздушыми тормозами, обычно примерно 1.5 x Vso.

Минимальная скорость захода на посадку = Vref (см. выше), 1.3 x Vso.

	[ :: Текущая]

относительно воздуха . Различают два вида воздушной скорости :

истинная воздушная скорость (TAS)

Действительная скорость, с которой ЛА движется относительно окружающего воздуха за счёт силы тяги двигателя(ей). Вектор скорости в общем случае не совпадает с продольной осью ЛА . На его отклонение влияют угол атаки и скольжение ЛА ;

скорость по прибору (IAS)

Скорость, которую показывает прибор, измеряющий воздушную скорость. На любой высоте эта величина однозначно характеризует несущие свойства планера в данный момент. Значение приборной скорости используется при пилотировании ЛА ;

Путевая скорость ()

V1 зависит от многих факторов, таких, как: метеоусловия (ветер, температура), состояние покрытия ВПП , взлетный вес самолёта и другие. В случае, если отказ произошёл на скорости, большей V1, единственным решением будет продолжить взлёт и, затем произвести посадку. Большинство типов самолётов ГА сконструированы так, что, даже если на взлёте откажет один из двигателей, остальных двигателей хватит, чтобы, разогнав машину до безопасной скорости, подняться на минимальную высоту, с которой можно зайти на глиссаду и посадить самолёт.

Va

Расчетная маневренная скорость. Максимальная скорость, при которой можно производить полное отклонение управляющих поверхностей, не перенагружая конструкцию самолёта.

Vr

Скорость начала подъёма передней опоры шасси.

V2

Безопасная скорость для взлёта.

Vref

Расчетная скорость посадки.

Vtt

Заданная скорость пересечения входной кромки ВПП.

Vfe

Максимально допустимая скорость с выпущенными закрылками.

Vle

Максимально допустимая скорость с выпущенными шасси.

Vlo

Максимальная скорость выпуска/уборки шасси.

Vmo

V maximum operating - максимальная эксплуатационная скорость.

Vne

Непревышаемая скорость. Скорость отмеченная красной чертой на индикаторе воздушной скорости.

Vy

Скорость оптимального набора высоты. Скорость, при которой самолет наберёт максимальную высоту за кратчайшее время.

Vx

Скорость оптимального угла набора высоты. Скорость, при которой самолёт наберёт максимальную высоту при минимальном горизонтальном перемещении.

Вертикальная скорость

Изменение высоты полёта за единицу времени. Равна вертикальной составляющей скорости