Velocidad aerodinámica real

La velocidad aerodinámica verdadera ( TAS ; también KTAS , por nudos de velocidad aerodinámica verdadera ) de una aeronave es la velocidad de la aeronave en relación con la masa de aire a través de la cual vuela. La velocidad aerodinámica verdadera es información importante para la navegación precisa de una aeronave. Tradicionalmente se mide utilizando un indicador TAS analógico , pero con la disponibilidad del GPS para uso civil, la importancia de estos instrumentos de medición aerodinámica ha disminuido. Dado que la velocidad aerodinámica indicada , a diferencia de la verdadera , es un mejor indicador del margen por encima de la pérdida , la velocidad aerodinámica verdadera no se utiliza para controlar la aeronave; para estos fines se utiliza la velocidad aerodinámica indicada ( IAS o KIAS, nudos de velocidad aerodinámica indicada) . Sin embargo, dado que la velocidad aerodinámica indicada solo muestra la velocidad verdadera a través del aire a presión y temperatura estándar a nivel del mar, se necesita un medidor TAS para fines de navegación a altitud de crucero en aire menos denso. El medidor IAS indica casi exactamente la TAS a menor altitud y a menor velocidad. En los aviones de pasajeros a reacción, el medidor TAS suele estar oculto a velocidades inferiores a 200 nudos (370 km/h) . Ninguno de los dos métodos proporciona una velocidad precisa sobre el terreno , ya que no se tienen en cuenta ni los vientos en superficie ni los vientos en altura.

Actuación

La TAS es la velocidad adecuada para calcular el alcance de un avión. Es la velocidad que normalmente figura en el plan de vuelo, y que también se utiliza en la planificación del vuelo, antes de considerar los efectos del viento.

Errores en la detección de la velocidad del aire

El indicador de velocidad aerodinámica (ASI), impulsado por aire dinámico hacia un tubo Pitot y aire estático hacia un puerto barométrico estático, muestra lo que se denomina velocidad aerodinámica indicada (IAS). La presión diferencial se ve afectada por la densidad del aire . La relación entre ambas mediciones depende de la temperatura y la presión, según la ley de los gases ideales .

A nivel del mar en la Atmósfera Estándar Internacional (ISA) y a bajas velocidades, donde la compresibilidad del aire es insignificante (es decir, suponiendo una densidad del aire constante), la IAS corresponde a la TAS. Cuando la densidad o la temperatura del aire alrededor de la aeronave difieren de las condiciones estándar a nivel del mar, la IAS ya no corresponderá a la TAS y, por lo tanto, dejará de reflejar el rendimiento de la aeronave. El ASI indicará una velocidad inferior a la TAS cuando la densidad del aire disminuya debido a un cambio de altitud o temperatura. Por esta razón, la TAS no se puede medir directamente. En vuelo, se puede calcular utilizando una calculadora de vuelo E6B o su equivalente.

Para bajas velocidades, los datos necesarios son la temperatura estática del aire , la altitud de presión y la IAS (o CAS para mayor precisión). Por encima de aproximadamente 100 nudos (190 km/h) , el error de compresibilidad aumenta significativamente y la TAS debe calcularse a partir de la velocidad Mach. Mach incorpora los datos anteriores, incluido el factor de compresibilidad. La instrumentación de las aeronaves modernas utiliza un ordenador de datos aerodinámicos para realizar este cálculo en tiempo real y mostrar la lectura de la TAS directamente en el sistema electrónico de instrumentos de vuelo .

Dado que las variaciones de temperatura tienen una influencia menor, el error del ASI se puede estimar en aproximadamente un 2 % menos que la TAS por cada 1000 pies (300 m) de altitud sobre el nivel del mar. Por ejemplo, una aeronave que vuela a 15 000 pies (4600 m) en la atmósfera estándar internacional con una IAS de 100 nudos (190 km/h) , en realidad vuela a 126 nudos (233 km/h) TAS.

Uso en cálculos de navegación

Para mantener la trayectoria deseada en tierra mientras vuela en una masa de aire en movimiento, el piloto de una aeronave debe utilizar sus conocimientos sobre la velocidad del viento, la dirección del viento y la velocidad aerodinámica real para determinar el rumbo requerido. Véase también triángulo de vientos .

Cálculo de la velocidad aerodinámica real

vuelo a baja velocidad

A bajas velocidades y altitudes, la IAS y la CAS son muy similares a la velocidad aerodinámica equivalente (EAS).

$\rho _{0}(EAS)^{2}=\rho (TAS)^{2}$

La TAS se puede calcular en función de la EAS y la densidad del aire:

$\mathrm {TAS} ={\frac {\mathrm {EAS} }{\sqrt {\frac {\rho }{\rho _{0}}}}}$

dónde

\mathrm {TAS}

es la velocidad aerodinámica real,

\mathrm {EAS}

es velocidad aerodinámica equivalente,

\rho _{0}

es la densidad del aire a nivel del mar en la Atmósfera Estándar Internacional (15 °C y 1013,25 hectopascales, correspondiente a una densidad de 1,225 kg/m ³ ),

\rho

es la densidad del aire en el que vuela la aeronave.

vuelo de alta velocidad

La velocidad aerodinámica verdadera (TAS) se puede calcular en función del número de Mach y la temperatura estática del aire:

$\mathrm {TAS} ={a_{0}}M{\sqrt {T \over T_{0}}},$

dónde

{a_{0}}

es la velocidad del sonido al nivel del mar estándar ( 661,47 nudos (1225,04 km/h; 340,29 m/s) ),

M

es el número de Mach,

T

es la temperatura estática del aire en kelvin ,

T_{0}

es la temperatura al nivel del mar estándar (288,15 K).

Para el cálculo manual de TAS en nudos, donde se conocen el número de Mach y la temperatura estática del aire, la expresión se puede simplificar a

$\mathrm {TAS} =39M{\sqrt {T}}$

(Recordando que la temperatura se expresa en kelvin).

Combinando lo anterior con la expresión para el número de Mach se obtiene una expresión para TAS en función de la presión de impacto , la presión estática y la temperatura estática del aire (válida para flujo subsónico):

$\mathrm {TAS} =a_{0}{\sqrt {{\frac {5T}{T_{0}}}\left[\left({\frac {q_{c}}{P}}+1\right)^{\frac {2}{7}}-1\right]}},$

dónde:

q_{c}

es presión de impacto,

P

es la presión estática.

Los sistemas electrónicos de instrumentos de vuelo (EFIS) contienen una computadora de datos aerodinámicos con entradas de presión de impacto, presión estática y temperatura total del aire . Para calcular la velocidad aerodinámica verdadera (TAS), la computadora de datos aerodinámicos debe convertir la temperatura total del aire en temperatura estática. Esto también depende del número de Mach.

$T={\frac {T_{\text{t}}}{1+0.2M^{2}}},$

dónde

T_{\text{t}}=

temperatura total del aire.

En aeronaves sencillas, sin ordenador de datos aerodinámicos ni machómetro , la velocidad aerodinámica real se puede calcular en función de la velocidad aerodinámica calibrada y la densidad del aire local (o la altitud de presión y temperatura estáticas del aire, que determinan la densidad). Algunos indicadores de velocidad aerodinámica incorporan un mecanismo de regla de cálculo para realizar este cálculo. De lo contrario, se puede realizar utilizando esta aplicación o un dispositivo como el E6B (una regla de cálculo circular portátil ).

Véase también

Referencias

Bibliografía

Departamento de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y Departamento de la Armada de los Estados Unidos. 1989. Navegación aérea: Entrenamiento de vuelo . Washington D.C. Comando de Entrenamiento Aéreo de conformidad con AFR 5-6: A la venta por el Superintendente de Documentos. USGPO
Clancy LJ 1978. Aerodinámica , Sección 3.8. Nueva York Londres: Wiley: Pitman. ISBN 978-0-470-15837-1,978-0-273-01120-0
Kermode Alfred Cotterill. 1972. Mecánica del vuelo , Capítulo 2. 8.ª ed. (métrica). Londres: Pitman. ISBN 978-0-273-31622-0,978-0-273-31623-7
Gracey William. 1980. Medición de la velocidad y altitud de las aeronaves . Washington: NASA. Archivado del original el viernes 4 de septiembre de 2020 a las 00:07:41 +0000 en Wayback Machine (11,1 MiB).

Enlaces externos

Una calculadora gratuita para Windows que convierte entre varias velocidades aerodinámicas (reales/equivalentes/calibradas) según las condiciones atmosféricas apropiadas (¡estándar y no estándar!).
Aplicación Android para la conversión de velocidad aerodinámica en diferentes condiciones atmosféricas.
Velocidad aerodinámica verdadera, equivalente y calibrada en MathPages
convertidor de velocidad aerodinámica Newbyte
avc.obsment.com - Calculadora de velocidad aerodinámica real.
Calcula la velocidad aerodinámica real, el número Mach, la presión atmosférica de impacto del tubo Pitot y mucho más en luizmonteiro.com