校准空速

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校準空速Calibrated Air Speed)也稱為校正空速,為一航空術語,是在修正儀表誤差及位置误差後,在空速表英语airspeed indicator上顯示的空速,其缩写形式为(CAS),用符号Vc表示。

若是在高速、高海拔的條件下,校準空速還需要修正由於空氣可壓縮性產生的誤差,此時的校準空速也稱為當量空速equivalent airspeed,EAS)。當航行在海平面,且在国际标准大气條件(15°C,1013 hPa,濕度0%)下所得的校準空速和當量空速及真實空速true airspeed,TAS)相同,若當時無風,此速度也是地面速度ground speed,GS)。在其他條件下,校準空速可能會和真空速或地面速度不同。

若校準空速的單位是,一般會用KCAS的縮寫,此時的指示空速英语indicated airspeed縮寫則為KIAS。

校準空速的應用[编辑]

在航空中,校準空速主要有以下二種應用。

  • 導航時,若要從指示空速得知真實空速,需要先得到校準空速。
  • 飞行控制中,校準空速(或當量空速)由於描述了作用於飛機表面的動壓強,是主要的參考訊號。在控制飛機時會利用當量空速來進行設計,但當高度變動時,簡易的空速表無法顯示當量空速的數值。由於在海平面上,校準空速會等於當量空速,海拔較高時校準空速也近似當量空速,因此會利用校準空速作為校正空速表的基準。

由於全球定位系統及其他先進導航系統的使用,飛行員可以直接讀取地面速度(往往也是真實空速),因此上述的第一項應用的重要性已快速降低。但第二項應用仍然非常重要,例如,在飛機載重相同的情形下,飛機在可以在任何高度滚行及爬昇,其校準空速幾乎不變,而地面速度及真實空速卻有顯著的差異。

V速度一般會以指示空速(而不是校準空速)來表示,因此飛行員可以直接從空速表上看到空速和V速度的關係。

由冲击压强計算校準空速[编辑]

由於空速表是量測衝擊壓強,校準空速會定義為衝擊壓強的函數。函數中的靜壓及溫度均為常數,一般會以海平面上的值為準。

在速度低於音速時,校準空速如下:

CAS=a_{0}\sqrt{5\left[\left(\frac{q_c}{P_{0}}+1\right)^\frac{2}{7}-1\right]}

其中:

  • q_c為冲击压强
  • P_{0}為海平面上的標準壓強
  • {a_{0}}為15°C時的標準音速

若速度已達到超音速,在皮托管前方會出現正震波,根據Rayleigh公式可得:

CAS=a_{0}\left[\left(\frac{q_c}{P_{0}}+1\right)\times\left(7\left(\frac{CAS}{a_{0}}\right)^2-1\right)^{2.5} / \left(6^{2.5} \times 1.2^{3.5} \right) \right]^{(1/7)}

此時需使用迭代法計算校準空速,一開始可假設校準空速a_{0}

上述公式可以適用在任何的單位,不過P_{0}a_{0}也要依使用的單位作調整。例如P_{0} = 1013.25 hPa,a_{0} = 661.48節。空氣的熱容比假設為1.4。

當衝擊壓強q_c是由水柱压強计或是精準的压強计量測時,都可以用以上的公式來校正空速表。若使用水柱压強计時,其讀值為以公釐為單位的水柱高度,此時的標準壓強為10333 mm H_20

在高海拔時,可用校準空速再修正可壓縮性的誤差,得到當量空速(EAS)。若高度低於10,000英呎,速度低於200節,可壓縮性誤差可省略。

參考資料[编辑]

  • Blake, Walt. Jet Transport Performance Methods. Seattle: Boeing Commercial Airplanes. 2009. 

參照[编辑]

外部連結[编辑]