Densitatea traficului aerian care a condus la definirea regulilor în care altitudinea unei aeronave a devenit unul dintre parametrii esențiali de știut, a fost necesar să se producă un dispozitiv care să permită măsurarea directă a distanței cu precizia cerută de regulile de trafic. În afară de anumite echipamente care permit măsurarea unei distanțe verticale și echiparea numai a anumitor tipuri de aeronave, alegerea a fost îndreptată către măsurarea directă a unui parametru fizic disponibil în jurul aeronavei: presiunea atmosferică .
În sistemul internațional, unitatea de presiune este pascalul care corespunde unei forțe de 1 newton aplicată unei suprafețe de 1 metru pătrat. Echivalentul presiunii atmosferice, sau aproximativ 10 newtoni pe centimetru pătrat, corespunde apoi unei presiuni de 100.000 Pa . În aeronautică, folosim un multiplu al pascalului corespunzător 100 Pa (100 pascali) și pe care îl numim hectopascal (simbol: hPa).
Presiunea atmosferică la nivelul mării este atunci egală cu aproximativ 1000 hPa . Corespondența cu milibarul (mbar) este directă: 1 mbar = 1 hPa . De cand1 st ianuarie 1986 milibarul nu mai este folosit în aeronautică, ci în hectopascal.
Unitatea de milimetru de mercur ( mmHg ) utilizată din 1643 și echivalentul său anglo-saxon, inchul de mercur (inHg) au următoarele corespondențe cu hectopascalul:
1000 hPa = 750 mmHg = 29,54 inHg
Dacă ne ridicăm în atmosferă, presiunea scade. Asa de :
În același loc, presiunea atmosferică poate varia în timpul zilei cu o amplitudine mică (+/- 1 hPa) și periodic fără modificări semnificative ale meteorologiei locale.
De asemenea, poate suferi variații neregulate și de amplitudine mare (+/- 10hPa) însoțite în general de o schimbare a meteorologiei locale, cum ar fi perioadele ploioase.
Astfel, dacă presiunea atmosferică suferă variații semnificative într-un anumit loc, pare dificil sau chiar imposibil să doriți să legați altitudinea și presiunea atmosferică!
Totuși, acest lucru este posibil din conceptul de atmosferă standard ( Standard Atmosphere ) sau ISA care definește o presiune și o temperatură la nivelul mării asociate cu o convenție de scădere a temperaturii în funcție de altitudine. Legile fizicii aplicate cu aceste criterii dau legea scăderii presiunii atmosferice, numită legea lui Laplace, în funcție de altitudine. La o altitudine dată, atunci corespunde o presiune atmosferică.
Această relație între altitudine și presiune, într-o atmosferă standard ( Standard Atmosphere ) sau ISA, face posibilă definirea conceptului de presiune-altitudine, care asociază o măsurare a presiunii într-o atmosferă reală cu o altitudine într-o atmosferă standard.
Rata de creștere a altitudinii în funcție de presiunea care nu este constantă în atmosfera standard ca în atmosfera reală, este de 27,31 ft la nivelul mării și variază rapid cu altitudinea, n 'ar putea fi luată în considerare doar foarte recent de altimetrii moderni cu unități anemo-barometrice capabile de calcule digitale. Altimetrele aneroide convenționale (mecanice) au o rată constantă de creștere de 27,31 ft pe hPa pe întreaga gamă de afișare.
Această liniaritate a ratei de creștere a „altitudinii afișate” față de „presiunea măsurată” va limita intervalul de compensare a scării altitudinii între valori apropiate de 1013,25 hPa. Pentru a face eroarea de altitudine neglijabilă, aceste valori variază în general între 950 hPa și 1050 hPa, ceea ce corespunde unei variații de altitudine într-o atmosferă standard de la - 1000 ft la + 1800 ft.
Coexistența ratei convenționale constante de creștere a altimetrelor și a altimetrelor moderne, luând în considerare rata reală de creștere a altitudinii, în funcție de presiune, nu pune o problemă de siguranță atunci când toate sunt setate la 1013, 25 hPa pentru zborurile de croazieră unde nivelul de zbor este necesară.
Utilizarea măsurării presiunii atmosferice într-un loc, asociată sau nu cu măsurarea temperaturii mediului ambiant în același loc, conduce la definirea altitudinii barometrice (sau presiunii-altitudinii) și a densității altitudinii.
Altitudinea barometricăAltitudinea barometrică (sau altitudinea presiunii) este altitudinea dedusă luând ca presiune doar presiunea statică din jurul aeronavei.
În troposferă , între 0 și 11 km altitudine, altitudinea barometrică poate fi dată de următoarea formulă:
Dacă ne aflăm într- o atmosferă standard , altitudinea presiunii este egală cu altitudinea geopotențială.
Dacă considerăm că este exprimat în „hPa” și este exprimat în „ft”, formula aproximativă este:
Altitudinea densitățiiAltitudinea densității este altitudinea unui loc pentru care densitatea reală ar fi egală cu densitatea teoretică într- o atmosferă standard (ceea ce nu este niciodată cazul în lumea reală). Această noțiune are o mare importanță, deoarece explică o mare parte a variațiilor de performanță ale avioanelor cu propulsie și turbopropulsor.
Densitatea aerului într-o locație este raportul dintre densitatea din acea locație și densitatea sa într-o atmosferă standard la nivelul mării. Acest raport poate fi exprimat ca o funcție a presiunii și a temperaturii statice prin aplicarea ecuației stării gazelor ideale la nivelul mării în atmosferă standard și în locul considerat în atmosferă reală pentru a elimina .
În troposferă , între 0 și 11 km altitudine, altitudinea densității poate fi dată de următoarea formulă:
Dacă considerăm că este exprimat în „hPa”, este exprimat în „° C” și este exprimat în „ft”, formula aproximativă este:
Presiunea atmosferică măsurată de un altimetru capsulă aneroidă este convertită în altitudine conform legii scăderii presiunii în funcție de altitudinea utilizată într-o atmosferă standard. Presiunea la nivelul mării luată vertical din locul în care se află altimetrul este rar egală cu 1013,25 hPa, aceasta putând induce o diferență semnificativă între altitudinea indicată de altimetru și altitudinea reală.
Metoda aleasă constă în resetarea scalei de altitudine a altimetrului în funcție de presiunea efectiv observată în locuri a căror altitudine este cunoscută. Principiul utilizat constă în transformarea scalei de altitudine în raport cu scala de presiune.
Setări altimetruÎn funcție de condițiile de zbor, este posibil să setați un altimetru astfel încât să indice:
Setarea care indică o înălțime, numită QFE, nu mai este utilizată decât în mediul circuitului aerodromului pentru proceduri de apropiere și aterizare în care anumite înălțimi trebuie respectate în diferitele faze ale zborului.
Setarea care indică o altitudine deasupra nivelului mării deasupra locației aeronavei se numește QNH. Este utilizat în croazieră de nivel scăzut pentru a depăși obstacolele și poate fi utilizat și în locul QFE în procedurile de apropiere și aterizare, în special în munți.
Setarea care indică un nivel de zbor se referă la suprafața invizibilă unde prevalează presiunea de 1013,25 hPa. Această setare nu are nicio relație directă cu obstacolele de pe sol, dar permite aeronavelor care zboară la diferite altitudini indicate să rămână cu aceeași diferență de altitudine atunci când se traversează.
Termenul „nivel de zbor” este numărul care exprimă în sute de ft indicația unui altimetru setat la 1013,25 hPa. Dacă un altimetru setat la 1013,25 hPa indică 6000 ft, înseamnă că avionul zboară la „nivelul 60”.
Erori altimetriceMăsurarea altitudinii este afectată de două tipuri de erori inerente, una în metoda de măsurare a barometrului aneroid și cealaltă în principiul corespondenței dintre presiune și altitudine.
Primul tip de eroare poate fi detectat într-o anumită măsură printr-o comparație între altitudinea indicată și o altitudine cunoscută (altitudinea topologică a unui aerodrom indicat pe hărțile VAC) și corectată prin calibrare dacă diferența este mai mare de +/- 3 hPa. .
Al doilea tip de eroare poate avea drept cauză directă:
În aeronautică (și în aerodinamică în general), pot fi utilizate mai multe tipuri de viteze:
Distincția dintre aceste viteze diferite face posibilă luarea în considerare a erorilor de măsurare ale instrumentelor anemobarometrice, precum și a compresibilității aerului, de exemplu. De obicei, piloții sau autopilotii folosesc viteza de aer corectată pentru a zbura avionul la altitudinea de tranziție unde este controlată viteza numărului Mach .
Este viteza indicată de instrumentul de măsurare anemobarometric al unei aeronave (vezi tubul Pitot și badin ), corectată pentru efectele compresibilității în condiții atmosferice standard la nivelul mării, care nu este corectată pentru erori în circuitul anemobarometric.
Vi este egal cu Vc, cu excepția erorilor anemometrice. Aceste erori provin în principal din măsurarea presiunii statice, fluxul de aer din jurul aeronavei deranjând încă această măsurare.
Este viteza de aer indicată a unei aeronave, corectată pentru erori de poziție și instrument. Viteza convențională este egală cu viteza reală, în condiții atmosferice standard, la nivelul mării.
Permite abordarea echivalentului vitezei cât mai aproape posibil de diferențialul de presiune .
Pentru viteze subsonice , viteza poate fi dată de următoarea formulă:
Este viteza unei aeronave, corectată pentru efectele compresibilității la altitudinea dată.
Poate fi definit și din presiunea dinamică :
Echivalentul vitezei este egal cu viteza corectată pentru condițiile atmosferice standard la nivelul mării.
Pentru viteze subsonice , echivalentul vitezei poate fi dat prin următoarea formulă:
Este viteza unei aeronave în raport cu aerul.
Pentru viteze subsonice , viteza poate fi dată de următoarea formulă:
Încă subsonic, relația dintre viteza reală și viteza convențională poate fi scrisă:
În plus, există o altă formulă care leagă Vv de EV:
Este componenta orizontală a vitezei adevărate.
Viteza de mișcare a aeronavei deasupra solului este dedusă din informațiile privind propria viteză (componenta orizontală a vitezei aerului) și din vântul predominant.
Viteza la sol poate fi, de asemenea, calculată folosind un radar folosind efectul Doppler , de exemplu peste mare (cunoscând mărimea valurilor) sau pe un elicopter cu viteză foarte mică și în zbor planant, atunci când tubul Pitot este inutilizabil deoarece este scufundat în fluxul rotorului principal .
Viteza la sol poate fi obținută și folosind o unitate inerțială .
În cele din urmă, receptorul GPS furnizează din ce în ce mai multe informații GS, cel puțin pentru faza EnRoute. Pentru faza de abordare de precizie, este necesar să utilizați un receptor SBAS ( WAAS , EGNOS , MSAS ...)
Viteza vântului poate fi dedus prin scăderea vectorilor care transportă viteza aerului (având în direcția rubrica ) prin care transportă viteza la sol (avand directia drumului ).
Putem scrie relația dintre vânt, viteza solului și viteza aerului în mai multe moduri. De exemplu :
NB: pentru a fi valide, aceste formule necesită un unghi de alunecare zero. Un unghi de alunecare diferit de zero va necesita corecție.
În practică, valoarea absolută a corecției de direcție care trebuie adoptată în zbor este egală cu componenta secțiunii transversale a vântului (în kt), înmulțită cu factorul de bază.
Numărul Mach este definit ca raportul dintre viteza aerului și viteza sunetului în aer:
Pentru vitezele subsonice , Mach poate fi dat prin următoarea formulă:
În supersonică , numărul Mach poate fi dedus din măsurătorile instrumentelor baro-anemometrice folosind legea lui Lord Rayleigh :
Machmeter este instrumentul care afișează valoarea numărului Mach din măsurarea .
Tabelul de mai jos recapitulează exploatările pionierilor aviației, de la primul record stabilit de Alberto Santos-Dumont până la trecerea de 1000 km / h de colonelul Boyd:
Datele | Pilotii | Avion | Motor | Locuri | Viteză |
---|---|---|---|---|---|
12 noiembrie 1906 | Alberto Santos-Dumont | Santos-Dumont | Antoinette | Fleac | 41,292 km / h |
26 octombrie 1907 | Henri Farman | Vecin | Antoinette | Issy-les-Moulineaux | 52.700 km / h |
20 mai 1909 | Paul Tissandier | Wright | Wright | Pau | 54,810 km / h |
28 august 1909 | Louis Bleriot | Bleriot | ENV | Reims | 76,995 km / h |
23 aprilie 1910 | Hubert Latham | Antoinette | Antoinette | Grozav | 77,579 km / h |
10 iulie 1910 | Morane | Bleriot | Gnome | Reims | 106.508 km / h |
12 aprilie 1910 | Albul | Bleriot | Gnome | Pau | 111.801 km / h |
11 mai 1911 | Nieuwpoort | Nieuwpoort | Nieuwpoort | Haloane | 133.136 km / h |
13 ianuarie 1912 | Jules Védrines | Deperdussin | Gnome | Pau | 145.161 km / h |
22 februarie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | Pau | 161.290 km / h |
29 februarie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | Pau | 162.454 km / h |
1 st martie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | Pau | 166,821 km / h |
2 martie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | ? | 167.910 km / h |
13 iulie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | Reims | 170,777 km / h |
9 septembrie 1912 | Védrines | Deperdussin | Gnome | Chicago | 174.100 km / h |
27 septembrie 1913 | Maurice Prevost | Deperdussin | Gnome | Reims | 191,897 km / h |
29 septembrie 1913 | Maurice Prevost | Deperdussin | Gnome | Reims | 203.850 km / h |
7 februarie 1920 | Joseph Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Villacoublay | 275.264 km / h |
28 februarie 1920 | Jean Casali | Spad-Herbemont | Hispano-Suiza | Villacoublay | 283,464 km / h |
9 octombrie 1920 | Bernard Barny din Romanet | Spad- Herbemont | Hispano-Suiza | Buc | 292,682 km / h |
10 octombrie 1920 | Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Buc | 296.694 km / h |
20 octombrie 1920 | Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Villacoublay | 302.520 km / h |
4 noiembrie 1920 | De Romanet | Spad-Herbemont | Hispano-Suiza | Buc | 309,012 km / h |
26 septembrie 1921 | Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Orașe sălbatice | 330.275 km / h |
21 septembrie 1922 | Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Orașe sălbatice | 341,023 km / h |
13 octombrie 1922 | Fată. BG Mitchell | Curtiss | Curtiss | Detroit | 358,836 km / h |
15 februarie 1923 | Sadi-Lecointe | Nieuport-Delage | Hispano-Suiza | Istres | 375.000 km / h |
29 martie 1923 | Lt. RL Maughan | Curtiss | Curtiss | Dayton | 380,751 km / h |
2 noiembrie 1923 | Lt. Brow | Curtiss-Racer | Curtiss | Mineola | 417,059 km / h |
4 noiembrie 1923 | Lt. Williams | Curtiss-Racer | Curtiss | Mineola | 429,025 km / h |
11 decembrie 1924 | Warrant Officer Florentin Bonnet | Bernard SIMB V-2 | Hispano-Suiza | Istres | 448,171 km / h |
3 septembrie 1932 | Schimb. JH Doolittle | Gee-Bee | Pratt & Whitney-Cleveland | Mineola | 473.820 km / h |
4 septembrie 1933 | James R. Wedell | Wedell-Williams | Pratt & Withney-Wasp | Chicago | 490,080 km / h |
25 decembrie 1934 | Delmotte | Caudron | Renault | Istres | 505.848 km / h |
13 septembrie 1935 | Howard hughes | Hughes Special | Pratt & Withney Twin Wasp Santa-Anna | Mineola | 567,115 km / h |
11 noiembrie 1937 | Herman Wurster | BF 113 R. | Daimler Benz | Augsburg | 610.950 km / h |
30 martie 1939 | Hans dieterle | Heinkel 112 | Daimler-Benz DB 601 | Orianenburg | 746,604 km / h |
26 aprilie 1939 | Fritz Wendel | 209. Messerschmitt Me | Daimler-Benz DB 601 | Augsburg | 755.138 km / h |
7 noiembrie 1945 | H. J; Wilson | Gloster-Meteor | Rolls-Royce-Derwent | Herne-Bay | 975,675 km / h |
7 septembrie 1946 | EM Donaldson | Gloster Meteor | Rolls-Royce-Derwent | Settle-Hampton | 991.000 km / h |
21 iunie 1947 | Cl. A. Boyd | Lockheed P-80 Shooting Star | General Electric | Muroc | 1.003.880 km / h |
Temperatura totală este temperatura măsurată de o sondă care oprește isentropic fluxul. Este egal cu:
Temperatura statică sau ambientală este temperatura aerului care înconjoară aeronava, în absența oricăror perturbări legate de fluxul de aer. Se mai numește SAT (temperatura statică a aerului) sau OAT (temperatura aerului exterior).
În subsonic , temperatura statică poate fi dată de următoarea formulă:
Într-o atmosferă standard, în troposferă , temperatura statică este egală cu:
În aeronautică, Organizația Aviației Civile Internaționale a definit un anumit număr de parametri standardizați, în special pentru parametrii de la nivelul mării.
Astfel, considerăm că la nivelul mării:
În troposferă:
Se utilizează alți parametri: