Γενικές (αεροπορικές) απορίες !!!

[gonso]

.Kαι οταν εχεις ουριο ανεμο να συμπληρωσω οτι μειωνοντας το Mach no,αυξανεις ετσι τη max range.

Aκριβώς.

Seven4seven, η πιό λιανή εκδοχή λέει το εξής. Κάθε τύπος αεροσκάφους, έχει ένα μέγιστο ύψος που μπορεί να ανέβει. Αυτό εξαρτάται από δύο πράγματα. Δύναμη κινητήρων και τί φτερά "φοράει". (Ξεχνάμε βάρη, καιρικές συνθήκες κλπ. Μιλάμε για ένα άδειο αεροπλάνο στην τέλεια μέρα).

Όσο πιό ψηλά ανεβάινει, με την μείωση της πυκνότητας του αέρα, η ταχύτητα στην οποία στολάρει, αυξάνεται, και πλησιάζει την ταχύτητα την οποία πετάει. Όταν την φτάσει, στολάρει. Αν το αεροπλάνο αυξήσει ταχύτητα (για να ξεφύγει από την αυξανόμενη ταχύτητα stall), φτάνει στο μέγιστο της ταχύτητας που μπορεί να πετάξει. Έτσι η πραγματική ταχύτητα, στριμώχνεται ανάμεσα στις δύο. Φαντάσου ένα σάντουιτς, όπου το πάνω ψωμί είναι η μέγιστη ταχύτητα, το κάτω η ελάχιστη και στην μέση σε ρόλο παριζάκι, είναι η πραγματική ταχύτητα.

Σε τόσο μεγάλο (για το συγκεκριμένο τύπο αεροπλάνου) ύψος, η μέγιστη ταχύτητα, δεν είναι η μέγιστη ταχύτητα που δίνει ο κατασκευαστής για κάθε τύπο. Είναι μιά άλλη, λίγο πιό χαμηλή. Είναι η ταχύτητα στην οποία, οι κινητήρες δεν μπορούν να την περάσουν, ή τα φτερά δεν μπορούν να "διώξουν" πλέον τον αέρα από μπροστά τους, από την πολύ ταχύτητα (σε πολύ απλοική ερμηνεία). Εκεί αρχίζει το "high speed buffet". Κραδασμοί κλπ.

Το σάντουιτς αυτό, είναι το περιβόητο coffin corner που ανέφερε πρίν ο Νίκος.

 

[Hastaroth]

Επειδή ξέρω ελάχιστα πράγματα από αεροδυναμική (ενώ από μαγειρική δέν ξέρω καθόλου,γι’αυτό δέν μπορώ να φανταστώ τά όσα λές μέ όρους σάντουιτς,παρ’όλο που μέ έκανες και πείνασα πρωινιάτικα...),θά υποθέσω οτι,επειδή τό lift τού αεροπλάνου εξαρτάται,εκτός από την ταχύτητά του καί από την πυκνότητα τού αέρα που το περιβάλλει,όσο αυτή η πυκνότητα μειώνεται (κρατώντας σταθερή την ταχύτητα),τόσο μειώνεται και το lift (αεροδυναμική στήριξη είς απλά Ελληνικά,άν δέν κάνω λάθος).Υπάρχει μάλιστα και σχετικός μαθηματικός τύπος,αλλά τά μαθηματικά δέν ήταν το δυνατό μου σημείο γενικώς....

Οπότε μιά ταχύτητα V που σέ ύψος π.χ.30000 ποδιών αρκεί γιά να κρατηθή τό αεροπλάνο στόν αέρα,σέ ύψος 35000 ποδιών δέν αρκεί (γιατί τά φτερά τού αεροπλάνου δέν μπορούν να δημιουργήσουν τό αναγκαίο lift αφού ο αέρας είναι πλέον πιό αραιός).

 

[gonso]

Οπότε μιά ταχύτητα V που σέ ύψος π.χ.30000 ποδιών αρκεί γιά να κρατηθή τό αεροπλάνο στόν αέρα,σέ ύψος 35000 ποδιών δέν αρκεί (γιατί τά φτερά τού αεροπλάνου δέν μπορούν να δημιουργήσουν τό αναγκαίο lift αφού ο αέρας είναι πλέον πιό αραιός).

Είναι πολύπλοκο να εξηγηθεί έτσι, μιάς και δεν υπάρχει σταθερή ταχύτητα ανάμεσα σε δύο ύψη, μιάς και η ταχύτητα αυξάνεται "αυτόματα" με την αλλαγή ύψους, λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, αλλά καλύτερα μην μπούμε σε αυτό το χωράφι γιατί είναι γεμάτο...πέτρες.

Βασικά όλα έιναι θέμα γωνίας προσβολής. Το πόσο κάτω ή πάνω είναι η μούρη του αεροπλάνου* σε σχέση με την πλέυση του. Για να γίνει πιό αντιληπτό αυτό, ας μιλήσουμε για αεροπλάνο που κρατάει σταθερό το ύψος του. Ένα 767 (πχ), έχει μέγιστο επιχειρησιακό ύψος τα 43.000 πόδια. Ο κατασκευαστής τόσο όριο του έχει δώσει. Σε ένα νορμάλ ύψος (ας πούμε 37.000 πόδια), το οποίο το αεροπλάνο διατηρεί σταθερά, η μούρη του αεροπλάνου, δεν είναι στις μηδέν μοίρες αλλά ελαφρά πρός τα επάνω. Περίπου 2-2.5 μοίρες σε μιά κανονική ταχύτητα (Mach 0.81 ας πούμε). Αν αυξήσει ταχύτητα, η γωνία αυτή θα μειωθεί. Αν μειώσει, η γωνία αυτή θα αυξήθεί. Αν μειώσει πολύ την ταχύτητα, η γωνία αυτή θα αυξηθεί τόσο, που θα φτάσει στο σημείο stall.



Αν το αεροπλάνο ανέβει στα 43.000 πόδια και τα διατηρήσει, η γωνία αυτή θα αυξηθεί για να μπορεσει το αεροπλάνο να διατηρήσει το ύψος σε αυτόν τον πιό αραιό αέρα, και θα γίνει περίπου 3 μοίρες. Αν το ίδιο αεροπλάνο το ανεβάσουμε στα 45.000 πόδια (πάνω από το όριο του), η γωνία αυτή θα αυξηθεί περαιτέρω και θα φτάσει πολύ κοντά (ή και θα ξεπεράσει) στην γωνία αυτή που θα το στολάρει. Για να αποφευχθεί αυτό, θα πρέπει να μειώσει την γωνία, αυξάνοντας ταχύτητα. Το περιθώριο αύξησης όμως είναι μηδαμινό, μιάς και θα φτάσει την μέγιστη ταχύτητα που έγραψα πιό πάνω (το πάνω ψωμάκι).

Για να γίνει λίγο πιό φραγκοδίφραγκα, να δώσω μερικά περιθώρια ταχυτήτων. Ας πούμε για ένα 767 (οι ταχύτητες δεν είναι απόλυτα ακριβείς αλλά στο περίπου). Μιλάμε για ένα αεροπλάνο με νορμάλ φόρτωση σε νορμάλ ημέρα.

Ύψος 35.000 , κανονική οικονομική ταχύτητα Mach 0.82, μέγιστη Mach0.86 (μέγιστη κατασκευαστή), ελάχιστη Mach0.72.

Ύψος 39.000 , κανονική οικονομική ταχύτητα Mach 0.82, μέγιστη Mach0.85 (μέγιστη αεροδυναμική), ελάχιστη Mach0.75.

Ύψος 43.000 , κανονική οικονομική ταχύτητα Mach 0.82, μέγιστη Mach0.83 (μέγιστη αεροδυναμική), ελάχιστη Mach0.80.

Ύψος 45.000 (θεωρητικό) , κανονική οικονομική ταχύτητα Mach 0.82, μέγιστη Mach0.821 (μέγιστη αεροδυναμική), ελάχιστη Mach 0.819

(σε αυτά τα ύψη, Mach 0.01= 3-4 κόμβους περίπου. Μαch 0.001= 0.3 του κόμβου, οπότε είναι προφανές ότι μιλάμε για απειροελάχιστα περιθώρια)



*Την χρήση της γωνίας της "μούρης" του αεροπλάνου την κάνω για λόγους ευκολίας. Η γωνία έχει να κάνει με το φτερό και όχι με το σκάφος ολόκληρο. Τα επιβατηγά αεροπλάνα, έχουν στα φτερά τους γωνία σε σχέση με το μήκος του σκάφους. Αν δηλαδή η μούρη έχει γωνία μηδέν, τα φτερά έχουν ήδη 2-3 μοίρες (ανάλογα τον τύπο)

 

[Hastaroth]

Οι πέτρες βεβαίως έχουν να κάνουν μέ τό γεγονός οτι μέ τούς όρους "ταχύτητα","ύψος πτήσης" κλπ διάφοροι άνθρωποι εννοούν διαφορετικά πράγματα.Γιά παράδειγμα,άλλο είναι η Indicated Airspeed,άλλο η True Airspeed,Calibrated Airspeed καί πάει λέγοντας.Ομοίως και γιά τά ύψη.Ολα αυτά εξαρτώνται φυσικά και από την θερμοκρασία,άρα και την πυκνότητα τού αέρα.

Γιά να μήν μπλέξουμε επίσης και το AOA (την γωνία προσβολής,που έχει να κάνη με το φτερό) μέ τήν attitude (τήν κλίση τής "μούρης" σέ σχέση μέ τόν ορίζοντα) κλπ,οπότε αλλοίμονό μας....

Κι'επειδή,ως γνωστόν,τό Mach δέν είναι ακριβώς "ταχύτητα" αλλά λόγος ταχυτήτων (αυτή τού αεροπλάνου ώς πρός αυτήν τού ήχου στό συγκεκριμένο ύψος άρα καί στην συγκεκριμένη πυκνότητα αέρα,θερμοκρασία κλπ),τά πράγματα μπλέκουν ακόμα περισσότερο,γιατί άλλο είναι τό Mach 0.82 στό fl390 καί άλλο τό Mach 0.82 στό fl430.

Αυτό που λέει ο pilot767 μέ τό step climbing τό εφάρμοζαν τά Concordes (λεγόταν μάλιστα cruise climb) όπου έβαζε ο πιλότος ένα σταθερό thrust setting και όσο το αεροπλάνο έκαιγε καύσιμα και μειωνόταν το βάρος του,ανέβαινε.Δέν ξέρω κατά πόσον γίνεται αυτό στά συμβατικά αεροπλάνα,αφού έτσι δημιουργείται ένα είδος ψιλομπάχαλου σέ σχέση μέ τό ATC.Υποτίθεται οτι σού δίνουν ένα συγκεκριμένο ύψος γιά τό cruise και μόνο σέ ειδικές περιπτώσεις μπορείς να το μεταβάλης-αφού πάρης άδεια από το ATC,βεβαίως.Αλλιώς θά έπρεπε ένα μέλος τού πληρώματος να ασχολήται μόνο μέ τό να ενοχλή κάθε τρείς και λίγο τούς ελεγκτές...

Ολα αυτά βέβαια απ'ό,τι βλέπω ισχύουν γιά τά jets,στά ελικοφόρα τά πράγματα πρέπει να είναι μάλλον απλούστερα,αφού στά ύψη που πετάνε δέν υπάρχουν τόσο μεγάλες μεταβολές πυκνότητας τού αέρα,τής θερμοκρασίας κλπ.

 

[gonso]

Aκριβώς αυτές τις πέτρες εννοώ.

Σε μεγάλα ύψη, από αεροδυναμικής άποψης, δεν υπάρχουν άλλες ταχύτητες, παρά μόνο το Mach. Mπορεί, όπως λές, άλλο να σημαίνει το Mach στα 35.000 και άλλο στα 39.000, αλλά από αεροδυναμικής άποψης, ελάχιστη διαφορά έχουν. Θα δώσουν στα φτερά το ίδιο σχεδόν αποτέλεσμα, αν το mach παραμείνει σχεδόν ίδιο.

 

[vassdel]

Άπειρα πράγματα έρχονται να επηρεάσουν το ύψος πτήσης, όπως τα ATC, ο ICAO με τα VFR course rules, το JetStream, κα. Αυτό που μου κίνησε την περιέργεια, είναι το θέμα της θερμοκρασίας:

Είναι πολύπλοκο να εξηγηθεί έτσι, μιάς και δεν υπάρχει σταθερή ταχύτητα ανάμεσα σε δύο ύψη, μιάς και η ταχύτητα αυξάνεται "αυτόματα" με την αλλαγή ύψους, λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, αλλά καλύτερα μην μπούμε σε αυτό το χωράφι γιατί είναι γεμάτο...πέτρες.

Δεν καταλαβαίνω πώς η διαφορά θερμοκρασίας επηρεάζει την ταχύτητα. Αν μιλάμε για την πυκνότητα, δεν θα έπρεπε να ισχύει, αφού ο ψυχρότερος αέρας στο ίδιο ύψος είναι πυκνότερος. Ανεβαίνοντας, μειώνεται η πυκνότητα του αέρα ανεβάζοντας την stall speed, αυτό είναι απλό και κατανοητό. Η θερμοκρασία, άσχετα με την πυκνότητα και μάλιστα μειούμενη με την αύξηση ύψους, τί ρόλο παίζει;

 

[redhell]

Μια και γίνεται ωραία κουβέντα, 2 μικρές προσθήκες:

Βάσει RAD (Route Availability Document - Eurocontrol) οι πτήσεις εσωτερικού δεν μπορούν να γίνουν FP-filled για FL άνω του 310. Τις απορρίπτει δηλαδή το σύστημα. Πολλές φορές βέβαια σε μια πτήση που οι συνθήκες το επιτρέπουν μπορεί το αεροσκάφος να ταξιδέψει και υψηλότερα αρκέι να το ζητήσει ο πιλότος στον ATC και το αίτημα να εγκριθεί επι τόπου... Πχ σε μια πτήση θεσ/κη - αθηνα με ενεργούς 34 - 03, jet και ψιλοάδειο μπορεί να βολέψει και FL 330 Σπάνια όλα αυτά βέβαια. Τα συνηθη ύψη ήδη αναφέρθηκαν στο thread...

Περί step climb - > φίλο Hastaroth.

To step climb έχει μεγάλη διαφορά με το cruise climb που κάνανε τα Concord. Το cruise climb που ουσιαστικά ελευθέρωνε στο αεροσκάφος να πετάξει όπου το βόλευε γινόταν γιατί δεσμευόταν ένα μεγάλο block υψών που αποκλειόταν η "συγκατοίκηση" σε αυτό με άλλο αεροσκάφος. Το block για το Concord ξεκίναγε από το FL430 ή 450 μέχρι και το μέγιστο FL600 (FL560 συν. το τελικό). Επειδή δεν υπήρχε τίποτα τριγύρω από ένα Concorde σε τέτοια ύψη (αν εξαιρέσεις αυτό του Alain Dellon στο Airport ) είχε ακριβώς αυτό το ελεύθερο. Να πετάξει όπου θέλει σε ένα block υψών.

Το Step climb από την άλλη, που εφαρμόζεται κατά κόρον σήμερα είναι (συνηθως) προσχεδιασμένο και έχει σκοπό να εκμεταλλευτεί το ιδανικό ύψος πλεύσης για όσο το δυνατόν μεγαλύτερη διάρκεια γίνεται. Λόγω των RVSM FLs βέβαια εντός Ευρώπης, αλλά και των δυσκολιών αλλαγής ύψους κατά την πτήση σε North Atlantic Track , μία πτήση από Αμερική για Αθήνα (πχ) (αχ περασμένα μεγαλεία) θα αλλάξει μόνο 2-3 φορές το ύψος της (συνήθως).
Δλδ. θα μπεί στο NAT σε ένα ύψος πχ FL330, ΙΣΩΣ (λόγω κυκλοφοριακής συμφόρησης) να εγκριθεί να ανέβει κάποια στιγμή στο 340 ή 350 μέσα στο NAT ( δεν υπάρχει περιορισμός east-west στο ΝΑΤ μια και τα αεροπλάνα είτε πάνε είτε έρχονται - δεν υπάρχει αντίθετη κυκλοφορία), και άντε πάνω από την Ευρώπη να συνεχίσει για το 370 και 390. Max λοιπόν σε ένα τέτοιο ταξίδι θα μιλήσει 3-4 φορές με έναν ATC για αλλαγή Cruise FL, και πάντα με διαφορετικό ATC. Νο big-deal λοιπόν , και ίσα ίσα συμβαίνει συνεχώς...

@vasdel
To Mach number είναι το αποτέλεσμα του: Σχετική ταχύτητα του αντικειμένοu (αεροσκάφος) στο ρευστόν που κινείται (αέρας) (True Air Speed) / (ΔΙΑ) Την ταχητητα του ήχου του ρευστού (αέρας) ΣΤΟ ΣΗΜΕΙΟ.
Η σχετική ταχύτητα αλλάζει χοντρικά μόνο λόγω αέρηδων (είναι και άλλα - πέτρες που λέει ο Gonso ) αλλά η ταχύτητα του ήχου του ρευστού εξαρτάται από το διάφορους παράγοντες όπως και η θερμοκρασία...

 

[Tolisshow]

ακριβως Βασιλη.με καλυψε ο φιλος παραπανω.το Mach number εξαρταται απο τη θερμοκρασια του επιπεδου πτησης που βρισκεσαι. μαλιστα αν ανατρεξεις στην ισοτητα
ΤAS=Mach
LSS
οπου -TAS η αληθης ταχυτητα αερα ,
- LSS(Local speed of Sound) η ταχυτητα του ηχου στο συγκεκριμενο επιπεδο που βρισκεσαι (η LSS δεν ειναι σταθερη αλλα εξαρταται κατα βαση απο τη θερμοκρασια όπως και η ΤΑS)
θα διαπιστωσεις οτι το Mach ειναι αντιστροφως αναλογο με τη θερμοκρασια

 

[vassdel]

Roger, το κατάλαβα. Όσο μεγαλώνει το ύψος, πέφτει η θερμοκρασία, άρα πέφτει και η ταχύτητα του ήχου, άρα μεγαλώνει το mach number. Η μέγιστες ταχύτητες για τα αεροσκάφη όμως, αναφέρονται σε αριθμούς mach; Σίγουρα, το δομικό όριο αναφέρεται σε true, ή και calibrated. Το αεροδυναμικό αναφέρεται μάλλον σε mach no.. Οπότε, το κομμάτι υπολογισμού βέλτιστης/μέγιστης ταχύτητας, ξεφεύγει από τα απλοϊκά μαθηματικά. Κρίμα, πάνω που νόμιζα ότι τό 'χω

 

[gonso]

Κρίμα, πάνω που νόμιζα ότι τό 'χω

Bασίλη, όπως έγραψα παραπάνω, σε μεγάλα ύψη είναι άνευ ουσίας κάθε αναφορά σε calibrated ή indicated ή true ταχύτητα. Η τελευταία μόνο χρειάζεται για λόγους flight planning, range κλπ. Έτσι, και το δομικό καί το αεροδυναμικό όριο σε μεγάλα ύψη, είναι σε mach. Πχ, ο κατασκευαστής όταν αναφέρεται σε δομικά όρια, μιλάει πάντα με δύο αριθμούς (πχ 360kts/0.86mach).

Σε αυτό που λέει ο redhell σχετικά με τα ύψη σε κοντινές πτήσεις, υπηρχαν πάντα δύο σχολές σκέψεων (πάντα με την λογική ότι μιλάμε για συνθήκες με άδειους από αεροπλάνα ουρανούς). Η μία έλεγε ότι η οικονομικότερη πτήση γίνεται όταν το αεροπλάνο ανέβει σε τέτοιο ύψος, ώστε με το που το φτάσει, να πρέπει αμέσως να αρχίσει την κάθοδο. Πολλά flight planning manuals κατασκευαστών, σε λίγους όμως τύπους αεροσκαφών, ανέφεραν ότι το οικονομικότερο ύψος είναι όταν το αεροπλάνο ανέβει σέ τέτοιο ύψος, ώστε η κάθοδος να αρχίσει μετά από 10-15 λεπτά. Προσωπικά εγώ, δεν το έχω λύσει μέσα μου!