Warum sind Flugzeuge in höheren Lagen langsamer?

Bei vielen Flugsimulatoren ist mir aufgefallen, dass Flugzeuge mit zunehmender Höhe tendenziell langsamer werden. Zum Beispiel kann ich im Google Earth-Flugsimulator (F16) 1100 Knoten knapp über dem Meeresspiegel erreichen, aber mit demselben Flugzeug nur etwa 400 Knoten bei 11 km.

Fast, aber nicht ganz, ein Duplikat von Aviation.stackexchange.com/questions/5121/… .

Antworten (3)

Dies liegt daran, dass Sie den IAS-Indikator (Indicated Air Speed) sehen. Dies stellt die Menge an relativer Luft dar, die über und unter den Flügeln des Flugzeugs strömt. Dies erzeugt Auftrieb und ermöglicht dem Flugzeug zu fliegen. Deshalb ist dieses Instrument so wichtig und gehört zu den primären Fluginstrumenten.

Dies darf nicht mit GS (Ground Speed) verwechselt werden, die vom IRS (Intertial Reference System) oder vom GPS erfasst werden kann. Die Geschwindigkeit über Grund ist für den Piloten eines Flugzeugs nicht relevant, aber sie ist dennoch nützlich, um beispielsweise die voraussichtliche Ankunftszeit (ETA) und den Treibstoffverbrauch während des Flugs zu bestimmen.

Die IAS-Anzeige zeigt eine niedrigere Geschwindigkeit an, denn je mehr Sie steigen, desto weniger Luft ist vorhanden. So strömt auch die Luft schneller, das globale Druckgefühl ist geringer.

Flugzeuge sind also in höheren Lagen nicht langsamer . Sie sind schneller (zumindest die meisten Flugzeuge, deren Flugbereich sie dazu zwingt, schneller zu fliegen, wenn sie höher sind, sonst würden sie abwürgen, weil sie ihren Anstellwinkel zu stark erhöhen müssten, um den Luftmangel auszugleichen, der über und unter den Flügeln strömt ). Aber wenn sie ihre Soll-Mach-Geschwindigkeit erreichen, nimmt ihre Geschwindigkeit langsam ab, da die Außenlufttemperatur bis zum Ende des Steigflugs abnimmt.

Entschuldigen Sie, dass das Bild auf Französisch ist ... Aber wie Sie sehen können, zwingt ihn der Flugbereich eines Verkehrsflugzeugs, beim Steigen tatsächlich schneller zu fliegen.

Airliner-Flugumschlag

 


 

Unterschiedliche Geschwindigkeiten

Es gibt verschiedene Geschwindigkeiten in einem Flugzeug, und das kann ziemlich verwirrend sein.

  1. IAS (Indicated Airspeed) ist das, was die Instrumente direkt erfassen. Er wird berechnet, indem der statische Druck (statische Öffnungen sind am Rumpf senkrecht zum relativen Luftstrom platziert) vom Gesamtdruck (Pitot-Rohre sind parallel zum relativen Luftstrom platziert) abgezogen wird. Dies ergibt einen gemessenen dynamischen Druck , der dann in Knoten, km angezeigt wird /h oder mp/h Diese Geschwindigkeit wird bei den meisten Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt als Hauptgeschwindigkeitsangabe angezeigt (aber es ist eigentlich keine Geschwindigkeit, sondern eher ein „Luftdruckgefühl“).

  2. CAS (Calibrated Airspeed) ist dasselbe wie IAS, jedoch ohne Instrumentenfehler. Es gibt eine Geschwindigkeit an, die sich auf den tatsächlichen dynamischen Druck bezieht, den das Flugzeug spürt. Diese Geschwindigkeit wird auf den meisten Verkehrsflugzeugen als Hauptgeschwindigkeitsanzeige (für Pilot und Autopilot) angezeigt.

  3. TAS (True Airspeed) entspricht CAS bei 15 °C, 0 % Luftfeuchtigkeit, 1013,25 hPa (29,92 inHg) (ISA, International Standard Atmosphere). Diesmal ist es buchstäblich die Luftgeschwindigkeit (Luftgeschwindigkeit): Es ist die tatsächliche Geschwindigkeit, mit der die relative Luft um das Flugzeug strömt . Dabei wird berücksichtigt, dass die Luftdichte nicht immer gleich ist. Diese Geschwindigkeit wird zum Beispiel beim Messen oder Bezugnehmen auf eine Flugzeugleistung während des Reiseflugs verwendet. Es wird auch bei der Flugplanung verwendet, bevor der Wind berücksichtigt wurde.

  4. GS (Geschwindigkeit über Grund)ist die Geschwindigkeit des Flugzeugs relativ zur Erdoberfläche (das Äquivalent der Geschwindigkeit, die in einem Auto angezeigt wird). In einem Flugzeug können wir die Radgeschwindigkeit nicht verwenden, um sie zu messen, weil wir uns in der Luft befinden, also brauchen wir GPS oder IRS, um dies zu tun. Wenn draußen kein Wind weht, sind TAS und GS gleich. Bei 30 kt Rückenwind ist GS 30 kt höher als TAS. Diese Geschwindigkeit wird verwendet, um zu wissen, wann Sie an Ihrem Zielflughafen ankommen, und um zu wissen, ob Sie genug Treibstoff haben (weil der Wind berücksichtigt wird). Diese Geschwindigkeit wird auch verwendet, wenn sich das Flugzeug am Boden befindet (beim Rollen oder allgemeiner bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn die Räder am Boden sind). Fluggesellschaften oder Flughäfen legen Geschwindigkeitsbegrenzungen beim Rollen fest. Der einzige Weg, um zu wissen, ob Sie die Grenzen einhalten, ist, sich die Grundgeschwindigkeit anzusehen. Auch die Fluggeschwindigkeitsanzeige gewinnt normalerweise.

Warum ist also die primäre Fluggeschwindigkeitsanzeige (IAS oder CAS) die falsche Geschwindigkeit (nicht die tatsächliche Geschwindigkeit) der Luft, die um das Flugzeug herum strömt? Dies liegt daran, dass diese falsche Fluggeschwindigkeit tatsächlich das echte Druckgefühl um die Flügel darstellt, das für den Auftrieb verantwortlich ist. Diesen Parameter benötigen wir als Piloten und er wird in Flugzeughandbüchern verwendet, um die V-Geschwindigkeiten zu beschreiben. Es ist perfekt, dass IAS und CAS nicht mit Höhe und Temperatur korrigiert werden, denn wenn wir wissen, dass unser Flugzeug zum Beispiel bei 120 Knoten stehen bleibt, brauchen wir uns nicht um Höhe oder Temperatur zu kümmern. Unser Flugzeug wird unabhängig von Höhe und Temperatur mit derselben Geschwindigkeit abwürgen. Wenn wir TAS verwenden würden, würde sich die Stallgeschwindigkeit ständig ändern und es wäre schwieriger, das Flugzeug in guten und sicheren Flugbedingungen zu halten.

Geschwindigkeiten in der Luftfahrt: Umrechnung von der angezeigten Fluggeschwindigkeit in die Geschwindigkeit über Grund

 

Hier finden Sie diese Geschwindigkeiten im Cockpit der Boeing 737 NG:

Geschwindigkeitsangaben im 737NG

Ich habe gerade die Antwort bearbeitet, um einen Teil über die verschiedenen Geschwindigkeiten in der Luftfahrt hinzuzufügen.
In Ihrer Abbildung ist die horizontale Achse die Machzahl mit der Spitze bei 0,85 . Da die Lufttemperatur mit der Höhe sinkt, entspricht die wahre Luftgeschwindigkeit Mach 0,85 fällt ebenso.
@Fox Erwägen Sie in der Grafik zum Wechseln von TAS zu GS, "Wind entfernen" durch "Wind hinzufügen" oder "Wind berücksichtigen" zu ersetzen.
@Fox Ich habe die von Terry vorgeschlagene Anpassung an der unteren Grafik vorgenommen (hauptsächlich, weil ich persönlich "Wind entfernen" immer nicht mochte) - Ihre ursprüngliche Grafik bleibt hier, wenn Ihnen die Änderung nicht gefällt :)
@voretaq7: danke, so ist es klarer! Außerdem habe ich gerade ein Bild hinzugefügt, das zeigt, wo diese Geschwindigkeiten in einem B737 NG zu finden sind. Ich überlege, ob ich Mach- und EAS-Geschwindigkeiten in die Liste aufnehmen soll, aber ich weiß nicht, ob es eine gute Idee ist.
@RossMillikan Ich habe gerade die Antwort bearbeitet, um den von Ihnen erwähnten Fehler zu korrigieren. Danke schön!
Ich habe noch nie "Estimated Arrival Time (EAT)" gehört, ich denke, "Estimated Time of Arrival (ETA)" ist häufiger. Vielleicht bin das nur ich? Wie wäre es mit "Geschätzte Alimentationszeit"? ;)
@falstro Danke, ich habe den Fehler korrigiert!
Nicht einmal sicher, dass es ein Fehler war. Es gibt viele Abkürzungen. Ich denke sogar, dass es eine erwartete / geschätzte Anflugzeit gibt (die Zeit, zu der Sie voraussichtlich mit dem Anflug beginnen), die nicht zu weit entfernt wäre :)
Ich habe keine Erfahrung mit der Luftfahrt, aber ich denke darüber nach, wie die Erde rund ist im Vergleich dazu, wie ein Rennwagen an der Innenkante einer Kurve weniger Distanz zurücklegen muss. Würde dies nicht auch die Bodengeschwindigkeit beeinflussen, da das Flugzeug weiter über den Wolken fliegen muss (der äußere Rand der Kurve), um die Welt zu umrunden, als wenn er sich in Bodennähe befände (der innere Rand der drehen)?
@jt0dd Dieses Thema würde mich sehr interessieren.

Was Sie tatsächlich im Cockpit sehen, ist Indicated AirSpeed ​​(IAS). Der Fluggeschwindigkeitsmesser misst tatsächlich den dynamischen Druck (der von Geschwindigkeit und Luftdichte abhängt). Das Instrument geht davon aus, dass die Dichte unabhängig von der Höhe 1,225 kg/Kubikmeter beträgt. Im wirklichen Leben passiert das nicht. Wenn Sie höher gehen, nimmt die Dichte ab und damit auch der dynamische Druck. Das Instrument spürt, wie der dynamische Druck abnimmt, und weil es die Dichte „kennt“, ist sie konstant und zeigt Ihnen an, dass die Fluggeschwindigkeit abnimmt.

Während des Steigflugs gibt es einen Punkt, an dem der Steigflug unter Beibehaltung einer festen Machzahl fortgesetzt wird. Dieser Punkt während des Steigfluges wird als Übergangshöhe bezeichnet.

M = TAS/a

  • M: Machzahl
  • TAS: Wahre Fluggeschwindigkeit
  • a: Schallgeschwindigkeit

Da die Schallgeschwindigkeit mit abnehmender OAT abnimmt, muss auch die TAS abnehmen, um die Machzahl konstant zu halten. Obwohl TAS abnimmt, ist dies bei Flugzeugen nicht der Fall.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
( pprune.org )

Was ist bitte die Quelle der (sehr hilfreichen) Grafik?
Ich freue mich, dass sich die Grafik als hilfreich erwiesen hat. Ich habe das Bild über den folgenden Link gefunden: quora.com/What-is-a-crossover-altitude