时速测速


我们都知道现在GPS也可以测速,我们在汽车或者航船等上面都有安装这种设备,然而飞机上也有这种设备吗?飞机的速度也可以用GPS测量吗?

在GPS还没出现之前,飞机就有了,所以飞机在GPS之前,也就是说,飞机不是用GPS来测速的。从原理来讲,GPS测量的是物体的相对速度,当然也可以测量绝对速度,飞机在空中飞行,对它最重要的速度不是相对地面的速度,而是相对于空气的速度,因为飞机是依靠保持一定速度,让空气流过机翼而产生升力的,如果空速不够,流过机翼的空气不能保持畅顺而出现乱流,这样会令飞机不能产生足够的升力,飞机就会失速,升力不足以平衡重力以及阻力,最后飞机会下堕,处置不当甚至堕毁。

这里我们会提到一种装置,皮托管,pitot tube ,也叫空速管,是飞机上极为重要的测速工具。

它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域,一般在机头正前方,垂尾或翼尖前方。同时为了保险起见,一架飞机通常安装2副以上空速管。

不过,流入皮托管的空气,除了有空气流动带来的动态压力,还有由大气压力而起的静态压力。为了抵消静态压力,空速计的模组也会通过机身上的小透气孔,与外界的空气相连。这样会使空速计的机械内外,也会受到同样的静态压力,这样就可以将静态压力造成的影响抵消,因此就可以测到飞机的速度。

因为飞机一般也在高空巡航,空气的压力与密度也会随之降低,就算飞机实际的飞行速度一样,在高空巡航测得的空速,会明显比在接近地面时要低很多。这是什么概念?例如在10,500米,机外温度为-59度时,通过皮托管测量的速度(指示空速,Indicated Airspeed)可能是300节,但经过校正后的实际空速(True Airspeed)却达到500节。

除了空气密度造成的误差以外,另外高速空气流进皮托管也会发生一些压缩,这样会稍微提升动态压力,令读数偏高;然而,这种误差在飞机巡航高度时,也是小到可以忽略不计的。

对于喷气飞机来说,由于指示空速的误差,一般会用另外的方式表示速度,就是用实际空速与飞行高度的音速之比,也就是一般所谓的“马赫”(Mach)。取决于不同飞机的设计、天气情况、载重、燃料消耗等情况,一般喷射民航机的巡航速度,会在0.75至0.9马赫之间。

还有,为了防止空速管前端小孔在飞行中结冰堵塞,一般飞机上的空速管都有电加温装置。飞机在停场过夜的时候一般都会用皮托管套套住,防止夜晚因大风导致尘土以及小飞虫物体进入等,从而堵塞皮托管。


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