O indicador de velocidade no cockpit mostra velocidade no ar indicada . A velocidade indicada é normalmente diferente da velocidade do GPS, devido ao vento e aos efeitos aerodinâmicos.
A velocidade do GPS é a sua velocidade em relação ao solo. Se você estiver em pé sobre a terra firme, o valor será 0. Se você ler 100 nós, estará 100NM distante de onde está agora em uma hora, contanto que continue voando em linha reta.
A velocidade no ar é a velocidade da aeronave em relação ao ar ambiente. Então, se você está de pé em terra firme com 20 nós de vento soprando em seu rosto, sua velocidade será de 20 nós. Se você viajar a uma velocidade de 100 nós contra um vento de 20 nós, a velocidade do solo será de 80 nós. Se você fizer 100 nós na velocidade aerodinâmica com 20 nós a favor do vento, sua velocidade do GPS será de 120 nós.
Mas mesmo em condições de vento calmo, o indicador de velocidade no ar será lido de maneira diferente da velocidade do GPS. Isso tem a ver com a maneira como a velocidade é medida.
A velocidade no ar é medida com um tubo de Pitot. Um tubo pitot possui duas portas de medição de pressão. Um que mede a pressão total $ P_t $. Esta porta está voltada para o fluxo de entrada de ar. O outro mede a pressão estática e é colocado perpendicularmente ao fluxo de ar. A diferença entre as duas pressões é chamada de pressão de impacto (aumento de pressão do fluxo de ar que afeta o tubo pitot) e é denotada por $ q_c $.
A pressão de impacto está relacionada com a velocidade do fluxo de ar ao qual o tubo pitot está exposto. Se o fluxo é considerado incompressível (o que é uma aproximação aceitável para velocidades de até 200 nós), a pressão de impacto pode ser derivada da equação de Bernouilli.
$ q_c = \ frac {1} {2} \ rho V ^ 2 $
- $ q_c $ é a pressão de impacto em Pa
- $ \ rho $ é a densidade em kg / m 3
- $ V $ é a verdadeira velocidade do ar em m / s
O indicador de velocidade no ar é calibrado para condições padrão do nível do mar, onde $ \ rho $ é 1,225 kg / m 3 . Na realidade, a aeronave voará em altitude e, portanto, a densidade real do ar é menor. Por isso, a <> velocidade indicada indicada será menor também. Por exemplo, se uma aeronave voa 75 m / s (cerca de 146 nós) a 6000 pés, a densidade será de 1.02393 kg / m³3.
$ q_c = \ frac {1} {2} 1.02393 \ cdot 75 ^ 2 = 2879.8 \ textrm {Pa} $
A velocidade no ar equivalente ao mesmo nível do $ q_c $ é:
$ V_ {EAS} = \ sqrt {\ frac {2 q_c} {\ rho_0}} = \ sqrt {\ frac {2 \ cdot 2879.8} {1.225}} = 68,6 \ textrm {m / s} $
Seu indicador de velocidade no ar será de apenas 68,6 m / s (133 nós), apesar do fato de que você está se movendo com 75 m / s (146 nós) em relação ao ar.
A conversão da velocidade verdadeira para a
$ V_ {EAS} = V \ cdot \ sqrt {\ frac {\ rho} {\ rho_0}} $
- $ V_ {EAS} velocidade aerodinâmica equivalente a (m / s)
- velocidade real de $ V $ (m / s) Densidade do ar real (kg / m3).
- $ \ rho_0 $ densidade em condições padrão do nível do mar (1.225 kg / m 3 )
Os efeitos da densidade mais baixa no seu indicador de velocidade tornam-se mais pronunciados quanto mais alto você for. Uma vez que você vá mais rápido do que cerca de 100 m / s, a velocidade do ar real não poderá mais ser ignorada e o efeito acima não será mais aplicado. Os indicadores de velocidade no ar são corrigidos quanto aos efeitos da compressibilidade e, portanto, não usam a velocidade relativa equivalente , mas usam calibração da velocidade aerodinâmica para calibração.
$ V_ {CAS} = a_ {0} \ sqrt {5 \ esquerda [\ esquerda (\ frac {q_c} {P_ {0}} + 1 \ direita) ^ \ frac {2} {7} -1 \ right]} $
- $ V_ {CAS} $ é a velocidade aerodinâmica calibrada
- $ a_ {0} $ é a velocidade do som em condições padrão do nível do mar (340,3 m / s)
- $ P_0 $ é a pressão do ar estático sob condições padrão do nível do mar (101325 Pa)
- $ {q_c} $ é a pressão de impacto
A pressão de impacto também é um pouco mais complexa para o fluxo compressível:
$ \ q_c = P \ left [\ left (1 + 0.2 M ^ 2 \ right) ^ \ tfrac {7} {2} -1 \ right] $
- $ P $ a pressão estática
- $ M $ o número Mach
Efetivamente, quanto maior e mais rápido você conseguir, maior será a diferença entre a velocidade indicada e a velocidade real. Por exemplo, Mach 0,8 a 40000 pés sem vento resultará em uma velocidade de GPS 489 nós , mas uma velocidade calibrada de apenas 242 nós , que é menos da metade.
Portanto, em altas altitudes e velocidades, a velocidade indicada será menor que a velocidade no solo / velocidade do GPS, a menos que você tenha um vento extremo.
