Durante la fase de crucero, aunque los instrumentos de piloto automático a bordo son muy avanzados y los pilotos no necesitan manipularlos directamente, esto no significa que los pilotos puedan estar ociosos. Deben escanear constantemente varios instrumentos, verificar varios datos de vuelo y registrarlos de vez en cuando, por lo que siguen estando muy ocupados.

A continuación, se hará un breve resumen de la información sobre los datos de vuelo en varias secciones. Primero, veamos el aspecto de la velocidad.

El primero es la IAS Velocidad Indicada (Indicated Airspeed), este número se muestra en el cuadro central de la barra de velocidad a la izquierda del PFD, Como se muestra en el manual de entrenamiento del Boeing 777 a continuación, el número señalado por la flecha en AIRSPEED INDICATION es la IAS, que muestra la velocidad actual de 142.5 nudos.

La velocidad indicada es la velocidad de la nave respecto al aire, medida por el tubo de Pitot (también llamado tubo de Pitot) y los puertos de presión estática. Se puede ver la forma del tubo de Pitot en la siguiente figura, Esta es una foto tomada por mí en la terminal internacional del Aeropuerto Internacional de Haneda en Tokio de un Boeing 777 de All Nippon Airways, se pueden ver las 2 sondas que sobresalen hacia adelante en el lado derecho de la proa como puntas de aguja, ellas son los tubos de Pitot. Para garantizar la seguridad, generalmente se instalan múltiples tubos de Pitot en las aeronaves para mejorar la fiabilidad. Por ejemplo, el Boeing 777 está equipado con 3, 2 en el lado derecho y 1 en el lado izquierdo.

El principio del tubo de Pitot es bastante simple, como se muestra en la siguiente figura, donde dice “Presión Total” (es decir, presión dinámica) en la parte inferior de la figura representa la entrada de aire en el extremo frontal del tubo de Pitot, donde dice “Presión Estática” representa el puerto estático, ubicado en la parte media del costado del fuselaje de la aeronave, La diferencia de presión entre la presión del aire de impacto sensed por el tubo de Pitot desde el frente y la presión estática sensed por el puerto estático en el costado es la entrada de la velocidad indicada. Cuanto mayor es la velocidad de la aeronave, mayor es la presión dinámica, lo que empuja la “cápsula aneroide” dentro del velocímetro para que se expanda, y viceversa, se contrae. Aquí la “cápsula aneroide” está formada por dos placas de metal muy delgadas soldadas, que se deforman ligeramente bajo la presión externa. El movimiento de la “cápsula aneroide” se transmite a la computadora, dado que la presión dinámica es proporcional al cuadrado de la velocidad, después del cálculo, el sistema obtiene la velocidad indicada, la unidad es millas náuticas/hora (nudos).

Presión dinámica (valor mostrado en el indicador de velocidad indicada) = 1/2 * densidad del aire * velocidad real^2
A través de esta fórmula se puede saber que con la misma presión dinámica, es decir, bajo la misma pantalla de IAS, a diferentes altitudes, la velocidad de vuelo también será diferente. Sobre este punto, al explicar la TAS a continuación, se explicará con números reales.

La IAS Velocidad Indicada son datos sin compensación, también conocidos como velocidad calibrada, que representan la velocidad de la aeronave relativa al aire. La IAS no puede representar si la aeronave vuela rápido o lento respecto al suelo, pero es muy importante porque la velocidad indicada es un indicador del rendimiento aerodinámico de la aeronave. Para realizar varias maniobras y controles de superficies de control (cuando desplegar flaps, velocidad máxima de vuelo, velocidad de pérdida), etc., es necesario utilizar la IAS como estándar. Por lo tanto, los pilotos deben monitorear constantemente este indicador durante el vuelo.

Además, hay que saber que la presión dinámica es directamente proporcional a la densidad del aire, por lo que cuanto mayor sea la altitud de vuelo, menor será la densidad del aire. Por lo tanto, incluso cuando la aeronave vuela a gran velocidad respecto al suelo, por ejemplo, cuando la velocidad respecto al suelo acelera gradualmente a 900 km/h, la IAS puede disminuir lentamente.

Referencia: La siguiente figura es un diagrama esquemático de las posiciones del tubo de Pitot y los puertos estáticos del Boeing 777.

El segundo indicador de velocidad es la TAS Velocidad Real respecto al Aire (TRUE AIRSPEED), también llamada Velocidad Verdadera, como se muestra en “TAS 326” en la esquina superior izquierda de la pantalla ND a continuación.

La IAS mencionada anteriormente se calcula basándose en la densidad del aire en la superficie, por lo tanto, la velocidad calculada basándose en la presión atmosférica de la altitud actual de la aeronave es la velocidad real de la aeronave, esta es la TAS Velocidad Real respecto al Aire, solo a través de la TAS se puede conocer realmente la rapidez de la velocidad de vuelo de la aeronave. Esta es también la razón por la que la TAS se muestra en la pantalla de navegación ND.

Veamos la comparación de datos IAS y TAS. Por ejemplo, cuando la IAS es de 270 nudos, En la superficie: la TAS también es de 270 nudos. Presión dinámica de 17 atmósferas. A una altitud de 20000 pies (aprox. 6100 metros): la densidad del aire se reduce en un 53%, para mantener la misma presión dinámica la TAS necesita ser de 362 nudos, es decir, una velocidad de 670 km/h. A una altitud de 30000 pies (aprox. 9100 metros): la densidad del aire se reduce en un 37%, para mantener la misma presión dinámica la TAS necesita ser de 423 nudos, es decir, una velocidad de 783 km/h. A una altitud de 35500 pies (aprox. 10800 metros): la TAS es de 462 nudos, es decir, una velocidad de 856 km/h.

Se puede ver que cuanto más alto se vuele, incluso sin aumentar el empuje del motor, la velocidad real de la aeronave seguirá siendo cada vez más rápida. Para las aerolíneas y los pasajeros, ahorrar tiempo de viaje y llegar al destino lo antes posible, volar a la altitud más alta posible es una elección que agrada a todos.

El tercer indicador de velocidad es GS, es decir, velocidad respecto al suelo, el significado de este indicador es el más fácil de entender, es la velocidad de vuelo de la aeronave respecto al suelo.

La velocidad GS está relacionada con la fuerza y dirección del viento. En condiciones de viento en contra, restar la velocidad del viento relativa a la dirección de vuelo de la TAS Velocidad Real respecto al Aire da la GS Velocidad respecto al Suelo; para el viento a favor, sumar la velocidad del viento da la GS.

Por lo tanto, mirando la figura anterior, GS338 indica que la velocidad respecto al suelo (GROUND SPEED) es de 338 nudos/hora, TAS326 indica que la Velocidad Real respecto al Aire (TRUE AIRSPEED) es de 326 nudos, Abajo 336 grados / 11 indica que la dirección del viento es de 336 grados, la velocidad del viento es de 15 nudos, La flecha de abajo indica la dirección del viento, por lo que se puede ver que en este momento la aeronave está básicamente en estado de viento a favor completo, por lo que la velocidad respecto al suelo es mayor que la velocidad respecto al aire.

El cuarto indicador importante es el número Mach.

El número Mach recibe su nombre del físico austriaco Mach, abreviado como M, definido como la relación entre la velocidad de una aeronave volando en el aire y la velocidad del sonido, es decir, el múltiplo de la velocidad del sonido. Dado que la velocidad de propagación del sonido en el aire varía con diferentes condiciones, Mach también es solo una unidad relativa, y la velocidad específica de cada “Mach 1” no es fija. A bajas temperaturas, la velocidad de propagación del sonido es menor, por lo que la velocidad específica correspondiente a un Mach también es menor. Por lo tanto, relativamente, es más fácil alcanzar números Mach más altos a gran altitud que a baja altitud.

El número Mach también se muestra en el PFD, como el número “.395” en el cuadro en la parte inferior de la siguiente figura, donde dice CURRENT MACH. El número Mach en la aeronave se calcula a partir del valor de IAS, por ejemplo, a una altitud de 35500 pies (aprox. 10800 metros) cuando la IAS es de 270 nudos, el número Mach es 0.803. Además, el valor de TAS se calcula a través del número Mach, y la GS se calcula a través del sistema de navegación inercial.

Generalmente, al volar en crucero a gran altitud, se utiliza el número Mach en lugar de la velocidad indicada para el control, como se muestra en el botón encima de la VENTANA IAS/MACH en el MCP del Boeing 777 a continuación, que puede cambiar entre IAS y Mach para establecer la velocidad. Esto se debe a que cuando la velocidad de la aeronave se acerca a la velocidad del aire, la velocidad del flujo de aire sobre el ala puede exceder la velocidad del sonido, lo que provoca una onda de choque fuerte, que genera una vibración enorme en el ala, es decir, la barrera del sonido. La barrera del sonido puede dañar el fuselaje y, en casos graves, provocar un accidente aéreo. Por lo tanto, las aeronaves de aviación civil tendrán un índice Mmo, que indica el número Mach máximo de vuelo limitado de la aeronave, para proteger la resistencia del fuselaje no se vea comprometida.

Además, similar al Mmo, hay un Vmo, que es la velocidad aérea máxima limitada a la que la aeronave puede volar. Porque cuanto mayor sea la velocidad aérea, mayor será la sustentación, al mismo tiempo, los requisitos de soporte para el fuselaje también son mayores, si se excede un cierto valor, el fuselaje de la aeronave también puede dañarse.

Veamos algunos datos específicos de velocidades máximas limitadas: Airbus A380 Vmo 340 nudos Mmo 0.89 Mach Airbus A330 Vmo 330 nudos Mmo 0.86 Mach Boeing 747 Vmo 365 nudos Mmo 0.892 Mach Boeing 777 Vmo 330 nudos Mmo 0.87 Mach

Quizás dirás, ¿no existe el avión supersónico Concorde? ¿Por qué puede volar a velocidad supersónica? Para lograr la velocidad supersónica, la aeronave debe reforzar la resistencia del fuselaje y diseñarse para reducir la resistencia aerodinámica. Pero reforzar la resistencia inevitablemente hace que el fuselaje pese más, lo que trae desventajas como la reducción del número de pasajeros y el aumento del consumo de combustible. Para reducir la resistencia del aire, el borde de ataque del ala se hace más delgado, lo que a su vez reduce la capacidad de carga de combustible y acorta el alcance. Al mismo tiempo, el vuelo supersónico conlleva un enorme ruido, y sus ondas de choque pueden incluso romper los cristales de los edificios en el suelo. Esto dio lugar a la norma de que no se puede volar a velocidad supersónica sobre tierra, por lo que el Concorde solo podía realizar el crucero supersónico sobre el océano. Esto limitó enormemente su alcance de uso y, finalmente, por diversas razones económicas, tuvo que retirarse del servicio. Por lo tanto, los aviones modernos son básicamente subsónicos, con una velocidad máxima de entre 0.8 y 0.9 Mach, se puede decir que este es el mayor punto de equilibrio entre seguridad y rentabilidad bajo el nivel tecnológico actual.

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