Сарайский Ю. Н., Алешков И. И. Аэронавигация. Часть 1_СПб ГУГА_2013. Аэронавигация часть I. Основы навигации и

242 истинная скорость. То есть, при повышенных температурах прибор занижает показания, показывает скорость меньше правильной, и наоборот.
Разность между V
и и V
пр.КУС
и является методической температурной поправкой. На практике значение самой этой поправки (разности скоростей) обычно не рассчитывается, а просто по V
пр.КУС
сразу рассчитывают истинную скорость, то есть уже с учетом методической поправки. Расчет может быть произведен на НЛ-10М или по формуле (7.6).
Рассмотрим теперь методическую температурную погрешность, возникающую в показаниях широкой стрелки КУС или однострелочного указателя. Их градуировка выполнена для плотности воздуха ρ
0
=1,225 кг/м
3
, соответствующей условиям на уровне моря в стандартной атмосфере
(P
0
=760 мм рт.ст., T
0
=288 K). Поэтому методическая погрешность возникает при любом отклонении от этих условий – не только по температуре, но и по давлению. Она наиболее велика на больших высотах полета, когда фактическое давление в несколько раз меньше P
0
. Но и на уровне моря температура редко бывает равна стандартной +15°С (288 К), что также вызывает погрешность.
Учесть методическую поправку по показаниям широкой можно с помощью следующего соотношения:
,
V
V
H
0
инд
и



(7.7) где ρ
H
– фактическая плотность воздуха на уровне полета,
V
инд
– так называемая индикаторная скорость, полученная путем прибавления к приборной скорости
V
пр инструментальной, аэродинамической поправок и поправки на изменение сжимаемости.
Плотность воздуха можно выразить через температуру и давление с помощью формулы
,
gRT
P


поэтому формулу (7.7) можно записать и в таком виде:
.
T
P
T
P
V
V
0
H
H
0
инд
и

(7.8)

243
7.5. Классификация скоростей
Таким образом, в полете пилот может отсчитать показания широкой стрелки V
пр и путем ввода поправок, каждая из которых соответствует погрешности определенного вида, рассчитать истинную скорость V
и
, необходимую для решения навигационных задач. В процессе этого расчета по мере последовательного прибавления поправок будут образовываться
«промежуточные» между V
пр и V
и
скорости, почти каждая из них имеет свое название, в том числе международное на английском языке. Рассмотрим их подробнее.
Непосредственно на шкале прибора пилот отсчитывает приборную скорость V
пр
, которая по-английски называется Indicated Air Speed (IAS). Если на самолете установлено несколько указателей, то на каждом из них будет свое значение приборной скорости, поскольку инструментальные погрешности индивидуальны для каждого экземпляра прибора.
После ввода в IAS инструментальной и аэродинамической поправок полученная скорость будет называться индикаторной земной скоростью
V
инд.зем или Calibrated Air Speed (CAS). В некоторых странах эта же скорость называется Rectified Air Speed (RAS), что дословно означает «исправленная воздушная скорость». Если в показания всех указателей скорости на борту внести инструментальные и аэродинамические поправки, то получится одинаковое значение CAS.
Именно CAS является скоростью, непосредственно связанной со скоростным напором, от нее зависят действующие на ВС аэродинамические силы. Поэтому, как правило, именно в виде индикаторной земной скорости в
РЛЭ указаны все ограничения по скоростям. Слово «земная» в ее названии напоминает, что она определена в предположении, что плотность воздуха соответствует плотности у земли (на уровне моря в стандартной атмосфере).
Если в индикаторную скорость внести поправку на изменение сжимаемости, то получится индикаторная скорость V
инд
или Equivalent Air
Speed (EAS). В этой скорости учтено, что сжимаемость воздуха на высоте уже другая, отличается от сжимаемости у земли.
И, наконец, если в индикаторную скорость внести методическую поправку на изменение плотности воздуха, то и получится истинная воздушная скорость V
и
или True Air Speed (TAS).
Последовательность перечисленных скоростей и связывающих их поправок можно представить схемой (рис. 7.8).
Эта схема дает возможность переходить от одного вида скорости к другому на основе уже известного правила учета поправок в навигации. В левой части схемы скорости «более приборные», а в правой – «более истинные», поэтому при переходе слева направо соответствующие поправки прибавляются, разумеется, с учетом их собственного знака, а при переходе справа налево – вычитаются.

244
Рис. 7.8. Мнемоническая схема для преобразования скоростей
7.6. Измерение температуры наружного воздуха
При расчете скорости необходимо иметь значение температуры наружного воздуха на высоте полета. Для этих целей на борту воздушного судна устанавливаются электрические термометры типа ТНВ-15 и ТУЭ-48
(рис.7.9).
Термометр наружного воздуха является дистанционным прибором, принцип действия которого основан на использовании свойств металлов изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.
При увеличении температуры проводника его электрическое сопротивление возрастает, а при снижении – уменьшается. Поэтому, измерив электрическое сопротивление проводника, мы можем получить температуру окружающей среды, если проградуируем шкалу указателя в градусах.
Рис. 7.9. Термометры наружного воздуха ТУЭ-48 и ТНВ-15 с датчиками температуры
Датчик температуры, расположенный за бортом ВС, обеспечивает измерение температуры наружного воздуха в диапазоне от −60˚ до + 150˚С при скоростях полета до 1800 км/ч. На указателе, устанавливаемом на одной из панелей приборной доски, индицируется приборная температура t
пр
,

245 которая может значительно отличаться от фактической температуры t
Н
на высоте полета, особенно для скоростных воздушных судов. Это связано с тем, что теплочувствительный элемент датчика воспринимает не истинную температуру воздушного потока, а температуру торможения. Перед чувствительным элементом термометра скорость потока воздуха относительно самолета уменьшается до нуля. Кинетическая энергия воздуха переходит во внутреннюю тепловую энергию и воздух нагревается, поэтому в полете термометр всегда показывает температуру больше фактической.
Например, если термометр показывает t
пр
=−30°, то, возможно, фактическая температура за бортом t
Н
=−40°. Температура −30° больше
(теплее) чем −40°, поскольку числа отрицательные
Для скоростей не более 400 км/ч разность (t
пр
− t
Н
) не превышает 2…3˚, что не имеет существенного значения, но при больших скоростях она может быть значительна.
Фактическая температура наружного воздуха определяется по формуле:
t
Н
= t
пр
− Δt.
Поправка к показаниям термометра является функцией истинной
воздушной скорости Δt = f(V
и
), поскольку именно от нее зависит кинетическая энергия газа. Величина поправки к показаниям термометра определяется по специальным таблицам (табл. 7.2) или функциональным шкалам. Одна из таких шкал (для термометра ТУЭ-48) нанесена на НЛ-10М на обратной стороне движка.
Таблица 7.2
Поправки к термометрам наружного воздуха
V
и
, км/ч 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ТУЭ-48 1°
2°
4°
7°
10°
13°
17°
21°
26°
ТНВ-15 0°
1°
2°
4°
9°
13°
19°
25°
33°
Как видно из таблицы, для скоростей, характерных для гражданских
ВС, поправки для двух данных видов термометров различаются не более, чем на 3-4°. Это меньше половины цены деления термометра. Учитывая, что термометры могут иметь и инструментальные погрешности, которые никак не учитываются, можно сделать вывод, что на практике для определения
поправки термометра можно пользоваться любой шкалой поправок. Это не окажет существенного влияния на точность определения истинной скорости.

246
7.7. Расчет воздушных скоростей
Определение поправок к указателям скорости. Расчет истинной воздушной скорости по показаниям стрелок указателей скорости в общем
случае заключается в учете всех рассмотренных видов поправок:
- инструментальной;
- аэродинамической;
- поправки на изменение сжимаемости;
- поправки на изменение плотности воздуха.
Все поправки учитываются в соответствии с общим правилом учета поправок в навигации: если от приборных значений переходим к истинным, то поправки прибавляются с учетов своих знаков, а если переходим от истинных значений к приборным, то вычитаются.
В частных случаях некоторые из перечисленных поправок на практике могут не учитываться. Либо потому, что они учтены в самой конструкции прибора, либо потому, что они малы по величине и пренебрежение ими не скажется на точности результата расчета.
Инструментальные и аэродинамические поправки учитываются с помощью бортовых таблиц, составленных для каждого экземпляра указателя скорости.
Поправка на изменение сжимаемости воздуха может быть определена с помощью таблицы (см. табл. 7.1) в зависимости от высоты полета и приборной скорости.
При расчете истинной скорости поправка на изменение плотности воздуха ΔV
м
учитывается в последнюю очередь. После внесения в приборную скорость инструментальной, аэродинамической поправок и поправки на изменение сжимаемости будет получена индикаторная скорость V
инд
. В некоторых отечественных учебниках ее называют приборной исправленной скоростью V
пр.испр
Поправка ΔV
м
обычно учитывается с помощью НЛ-10М. Для ее определения необходимо знать барометрическую высоту полета и фактическую температуру на высоте. Ключ для расчета показан на рис. 7.10.
Рис. 7.10. Учет методической поправки на изменение плотности воздуха
Необходимо обратить внимание, что в данном ключе температура устанавливается на той части шкалы температур, над которой имеется надпись «для скорости». При расчете по широкой стрелке высота

247 устанавливается на шкале 12 (нанесена черным цветом), а при расчете по узкой стрелке – на шкале 13 (красного цвета, см. рис.4.5).
Приближенно поправку на изменение плотности воздуха можно рассчитать в уме. Это необходимо уметь делать, во-первых, потому, что не всегда имеется возможность воспользоваться НЛ-10М, а во-вторых, такой расчет позволяет оценивать правильность инструментальных вычислений и предотвращать в них грубые ошибки.
Чтобы выполнить приближенный расчет воздушной скорости в уме
необходимо запомнить методические поправки к указателю скорости на основных высотах полета. Эти поправки указаны (табл. 7.3) в процентах
от скорости полета. Для облегчения запоминания можно обратить внимание на связь между высотой в километрах и поправкой в процентах, которая существует до высоты 6 км включительно: чтобы получить проценты, нужно высоту умножить на 10 и разделить пополам.
Таблица 7.3
Методические поправки указателя скорости
Н
пр
, км
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
ΔV
м
, %
5 10 15 20 25 30 40 50 60 70
Например, полет выполняется на высоте Н=7200 м и после учета предыдущих поправок получена приборная исправленная (индикаторная) скорость V
пр.испр
=400 км/ч. По табл. 7.3 находим, что для высоты 7 км величина ΔV
м
составляет 40% от самой скорости, то есть от 400 км/ч. Десять процентов от любого числа определить легко – достаточно передвинуть десятичную запятую на один знак влево. В данном примере 10% составят 40 км/ч, а 40% - соответственно 160 км/ч. По правилу учета поправок эта поправка должна быть прибавлена к V
пр.испр
(переход в сторону истинных величин). Соответственно получаем V
и
=400+160=560 км/ч.
Нельзя забывать, что это лишь приближенный метод расчета. Во- первых, значения поправок округлены для удобства расчета. Во-вторых, значения определены для температуры в стандартной атмосфере.
Расчет истинной воздушной скорости по показанию широкой
стрелки КУС. На ВС со скоростью полета более 400 км/ч для измерения воздушной скорости применяются комбинированные указатели скорости
КУС-1200 или КУС-730/1100. Широкая стрелка этих приборов показывает приборную воздушную скорость, а узкая — приближенное значение истинной воздушной скорости.
Истинная скорость по показанию широкой стрелки КУС рас- считывается по формуле:
V
и
= V
пр
+ ΔV
и
+ ΔV
a
+ ΔV
сж
+ ΔV
м
, где V
пр
– показание широкой стрелки (приборная скорость);
ΔV
и
– инструментальная поправка;
ΔV
a
– аэродинамическая поправка;

248
ΔV
cж
–поправка на изменение сжимаемости воздуха;
ΔV
м
– методическая поправка на изменение плотности воздуха.
Пример . Барометрическая высотаH = 8600 м; показание широкой стрелки V
пр
=500 км/ч; ΔV
и
= + 8 км/ч; ΔV
а
= − 30 км/ч; показание термометра наружного воздуха на высоте полета t пр
= −38°. Определить истинную воздушную скорость.
Решение. 1. Находим величину поправки на изменение сжимаемости
(см. табл. 7.1). При этом учитываем, что эта поправка всегда отрицательна.
При необходимости интерполируем эту поправку в таблице по высоте и скорости. Получаем ΔV
сж
= −19 км/ч.
2. Рассчитываем величину приборной исправленной скорости:
V
пр. испр
= 500 + (+ 8) + (− 30) + (− 19) = 459 км/ч.
3. Для учета поправки на изменение плотности воздуха необходимо знать фактическую температуру на высоте t
H
, для чего необходимо ввести поправку Δt в показания термометра t пр
. Но величина этой поправки (см. табл.7.2) и на шкале 16 НЛ-10М указана в зависимости от истинной
скорости, которая неизвестна. Ведь именно она и должна быть получена в результате решения данной задачи. Получается замкнутый круг: для определения точного значения истинной скорости необходимо знать истинную скорость. На самом деле для определения поправки к термометру достаточно знать приближенную истинную скорость, хотя бы ее «грубое» значение. Обычно оно известно экипажу из опыта полетов. Если же нет, то приближенная истинная скорость может быть получена одним из следующих способов:
- по показаниям узкой стрелки КУС, которая и показывает приближенную истинную скорость;
- путем расчета в уме;
- путем расчета по неточной приборной температуре термометра.
В данном примере воспользуемся последним из перечисленных способов. Находим примерное значение истинной воздушной скорости Ṽ
и
, используя ключ на рис. 7.10, но вместо неизвестной пока t
Н
подставляем t
пр
Получаем Ṽ
и
= 735 км/ч.
4. Определяем поправку к показанию термометра наружного воздуха и фактическую температуру воздуха на высоте полета: t
Н
= t пр
- Δt.
В данном примере для Ṽ
и
=735 км/ч получим из табл. 7.2 (или по шкале
16 НЛ-10М) Δt = 14°. Следовательно, t
н
= −38 −14 = −52°. Для избежания ошибок необходимо обращать внимание на то, чтобы фактическая температура оказалась ниже (холоднее) приборной.
5. Используя теперь уже фактическую температуру t
н
= −52°, рассчитываем по тому же ключу (см. рис. 7.10) истинную скорость: V
ист
=
705 км/ч.

249

перейти в каталог файлов