Rychlost letadla

Když se řekne rychlost letadla…

21.10.2013 v rubrice Znalosti pilota, Komentáře (3)

Rychlost je jednou z nejdůležitějších veličin, kterou potřebuje pilot znát nejen pro bezpečnou pilotáž letadla, ale také pro účely navigace. V článku se podíváme na to, s jakými rychlostmi se můžeme v letectví setkat, jak se měří, počítají nebo k jakým účelům se používají.

a) Ground speed (GS)

Začněme tou (na vysvětlení) pravděpodobně nejjednodušší ze všech možných rychlostí letadla, a to ground speed. Představme si uzavřenou soustavu, ve které je pouze letící letadlo a země. Opomeňme pro zjednodušení příkladu jakékoliv vzdušné hmoty a další vlivy.

Obrázek 1: Traťová rychlost letadla se měří vůči zemi

Jak již samotný název napovídá, ground speed je rychlost, kterou se letadlo pohybuje vůči zemskému povrchu. Pro lepší pochopení si lze představit na zemi stín letadla, jehož rychlost bychom měřili.

Ground speed označujeme česky jako traťovou rychlost a setkal jsem se také s označením absolutní rychlost.

Traťovou rychlost nelze měřit klasickým rychloměrem. Můžeme ji zjistit pomocí GPS (zařízení rychlost dopočítá na základě časového rozdílu mezi dvěma traťovými body), změřit laserem nebo dopplerovským indikátorem rychlosti. Poslední dvě možnosti nejsou běžnými technikami, kterými by se rychlost letounu vůči zemi měřila.

Dále lze ground speed dopočítat na základě znalosti rychlosti TAS (true air speed – vysvětlení následuje) a rychlosti a směru větru.

b) True air speed (TAS)

Nyní přidejme do naší soustavy z předchozího bodu ještě vzduchovou hmotu a její pohyb (proudění). Stále platí, že pokud budeme pozorovat a měřit rychlost letadla vůči zemskému povrchu, dostaneme tzv. ground speed.

Naopak true air speed (TAS), nebo-li pravá vzdušná rychlost, je rychlost letadla vůči okolnímu vzduchu. Od první z rozebíraných rychlostí se liší proto, že vzdušná hmota se zpravidla vůči zemi pohybuje (společně se letadlem, které uvnitř letí). Pokud by tomu tak nebylo, byly by obě rychlosti stejné.

Obrázek 2: Pravá vzdušná rychlost letadla vůči vzdušné hmotě

Letí-li letadlo proti směru pohybu vzdušné hmoty, bude TAS vyšší než GS. Letí-li po směru jejího pohybu, bude TAS nižší než GS.

Pro komplexní pochopení principu obou rychlostí si vše vysvětleme ještě na příkladu.

1.) Řekněme, že letadlo letí ve vzdušné mase, která se pohybuje proti směru letu rychlostí 12 kts (vůči zemi). Rychlost letounu vůči tomuto vzduchu bude 80 kts (TAS). Z těchto údajů lze dopočítat rychlost letadla vůči zemi: 80 kts – 12 kts = 68 kts (GS). Pokud by letadlo letělo ve směru pohybu vzduchové masy, byla by rychlost vůči zemi 92 kts (80 kts + 12 kts).

2.) Jiný příklad – vrtulník ve vzduchu setrvává z pohledu pozorovatele na zemi na místě. V oblasti fouká vítr 10 knotů čelně proti vrtulníku. Ground speed vrtulníku tedy bude 0 kts (vůči zemi stojí na místě), ale true air speed bude 10 kts (vůči okolnímu vzduchu se musí pohybovat 10 kts, jinak by vůči zemi nestál na místě).

True air speed neměříme, ale dopočítáváme z ostatních známých nebo naměřených hodnot. Pokud budeme uvažovat pouze všeobecné letectví, potřebujeme k dopočítání TAS znát teplotu okolního vzduchu, hustotní výšku a indikovanou nebo kalibrovanou rychlost (budou vysvětleny dále).

Využití rychlosti je zřejmé. Lze z ní dopočítat, jak dlouho budou jednotlivé traťové úseky trvat a kolik budeme potřebovat paliva. True air speed je tedy zásadní pro plánování letu a navigaci. Můžeme se také setkat s označením KTAS, což je pravá vzdušná rychlost vyjádřená v knotech (knots true airspeed).

c) Indicated air speed (IAS)

Teď teprve začne ta pravá zábava. Internet je plný informací, že indikovaná rychlost je rychlost letadla, kterou ukazuje rychloměr v kokpitu. Často ale chybí vysvětlení, kde přesně se tato rychlost “bere” a jak se liší od předchozí pravé vzdušné rychlosti.

Opět budeme pracovat s naším obrázkem. Aby to nebylo tak jednoduché, představme si jednotlivé molekuly vzduchové hmoty. Čím výše se letadlo nachází, tím řidší vzduch je (obsahuje méně molekul na m3).

Obrázek 3: Měření indikované vzdušné rychlosti

Letadla mají na křídlech (např. Cessna C152) nebo na trupu (velká dopravní letadla) tzv. pitotovu trubici, lidově označovanou jako “pitotka”. Ta je namířena po směru letu, tudíž za letu “nabírá” proudící vzduch, který je veden do barokrabice. Zde vytváří tlak (označovaný jako celkový), který je potřebný pro měření indikované rychlosti. Podrobně o tom, jak funguje letecký rychloměr, napíši v některém z příštích článků.

Obrázek 4: Princip fungování leteckého rychloměru (Zdroj: Wikipedia.org)

Jak již bylo napsáno, vzduch s rostoucí nadmořskou výškou ztrácí hustotu. Aby tedy rychloměr ukazoval stále stejnou hodnotu indikované rychlosti, musí pitotka ve větší výšce nabrat za stejný čas více molekul vzduchu, což znamená, že musí letadlo vůči vzdušné hmotě letět rychleji. Z toho plyne, že dvě letadla letící stejnou rychlostí IAS v různých letových hladinách budou mít různou rychlost TAS. U letadla letícího výše bude TAS vyšší, jinak by kvůli řídkému vzduchu nebylo schopno dosáhnout stejné rychlosti IAS, jako níže letící letadlo (Polopatě: Pitotka by nebyla schopna v řídkém vzduchu posbírat stejně množství molekul pro vytvoření stejného tlaku v rychloměru, jako letadlo letící níže ve vzduchu s vyšší hustotou).

Obrázek 5: Srovnání rychlostí TAS a IAS v různých hladinách letu

Oproti true air speed je indikovaná rychlost naprosto zásadní pro pilotáž. Nejlépe totiž reflektuje aerodynamické proudění kolem letadla. Další věcí je to, že rychlost TAS nelze ve vzduchu měřit, měřit můžeme pouze tlak a ten se s nadmořskou výškou mění. I to je důvod, pro byla zavedena indikovaná vzdušná rychlost.

Stejně jako v předchozím případě, i u této rychlosti se můžeme setkat s označením KIAS, což je vyjádření pro indikovanou rychlost v knotech.

d) Calibrated air speed (CAS)

Většina mechanicky fungujících měřidel nebo systémů v tak složitém celku, jakým letadlo je, bude zákonitě mít nějakou odchylku. Nejinak tomu je v případě rychloměru, který měří indikovanou vzdušnou rychlost, vysvětlenou v předchozí části textu.

Jak již bylo naznačeno, rychloměr využívá k měření indikované rychlosti tzv. pitotovu trubici. To však není všechno. Další neméně důležitou věcí, bez které by nebylo možné rychlost změřit, je tzv. static port, nebo-li statický port rychloměru. Ideální místo pro umístění tohoto statického portu na letadle by bylo takové, kde by nebyl ovlivněn okolním prouděním vzduchu, stejně jako by se nacházel ve stejné oblasti, avšak na klidném místě úplně mimo letadlo. Problémem je, že takové místo na trupu ani křídlech letadla není. Designeři se tak snaží umístit port tak, aby byl ovlivněn co nejméně, přesto vzniká při měření odchylka. Tu označujeme jako polohovou chybu (position error).

Calibrated air speed, nebo-li kalibrovaná vzdušná rychlost, není nic jiného, než indikovaná vzdušná rychlost opravená o tuto odchylku – polohovou chybu. Manuál každého letadla obsahuje přepočtovou tabulku pro různé konfigurace, prostřednictvím níž můžeme rychlosti přepočítat (zpravidla v části 5 příručky).

Obrázek 6: Ukázka kalibrace rychlosti v případě letadla Cessna C152

e) Equivalent air speed (EAS)

Poslední z rychlostí, kterou si dnes v článku rozebereme, je equivalent air speed. Ukazuje, jaká by byla rychlost za standardního tlaku v nadmořské výšce 0 m.n.m. Tzn. jde o rychlost ekvivalentní k true air speed – ekvivalentní na hladině moře.

Technicky napsáno “Equivalent air speed lze definovat jako takovou rychlost u hladiny moře, která bude produkovat stejný dynamický tlak, jako pravá vzdušná rychlost v letové hladině, ve které letadlo letí”.

Je zaváděna proto, že kalibrovaná rychlost není opravena o chybu způsobenou stlačitelností vzduchu, která při vyšších rychlostech nebo ve větších výškách během měření vzniká. Equivalent air speed lze spočítat zanesením korekce do kalibrované rychlosti, graf pro výpočet odchylky pro různé letové hladiny a hodnoty CAS je na obrázku níže. Jak je vidět, do zhruba 150 KCAS je odchylka zanedbatelná a rychlosti tak lze považovat za shodné.

Obrázek 7: Graf přepočtu kalibrované rychlosti (CAS) na ekvivalentní (EAS)

Pro letadla všeobecného letectví, která létají malými rychlostmi a v malých výškách, naprosto postačuje jednoduchý rychloměr, protože EAS, IAS a TAS jsou téměř shodné.

Jak je vidět, problematika rychlosti letadla není jednoduchá a začínající piloti v ní mohou mít zmatek. Věřím, že polopaticky napsaný text a ilustrace v článku pomohou jednotlivé rychlosti a vztahy mezi nimi osvětlit.

Líbí se vám článek? Podělte se o něj s ostatními
0

Autor: Jakub Velička

Létám jako dopravní pilot u společnosti Ryanair. Zabývám se pilotním výcvikem v Evropě, zajímám se o všechny informace s ním spojené.

Zanechte komentář nebo názor




(Komentáře podléhají schvalování, po odeslání jsou zobrazeny zpravidla do 24 hodin)

Komentáře k článku

Marcel Kukuczka (20.06.2018. 000 17:40)

Vím, že nic nevím..?a to už létám, teda začínám...

Zuzana (24.01.2018. 000 18:35)

Pěkné stručné jednoduché ("nevědecké") vysvětlení spojené s příkladem.

Petr Kouřil (21.10.2016. 000 11:40)

Super článek :-)

Odpověď: Díky moc! :-) Díky Vašemu příspěvku jsem se dnes konečně dokopal zprovoznit na webu komentáře, které se až doposud chybou v kódu nezobrazovaly.


Simple Share Buttons