Velocidad aerodinámica calibrada

Velocidad aerodinámica corregida por error de instrumento y posición

En aviación , la velocidad aerodinámica calibrada ( CAS ) es la velocidad aerodinámica indicada corregida por errores de instrumentos y de posición .

Al volar a nivel del mar en condiciones atmosféricas estándar internacionales (15 °C, 1013 hPa, 0 % de humedad), la velocidad aerodinámica calibrada es la misma que la velocidad aerodinámica equivalente (EAS) y la velocidad aerodinámica verdadera (TAS). Si no hay viento, también es la misma que la velocidad respecto al suelo (GS). En cualquier otra condición, la CAS puede diferir de la TAS y la GS de la aeronave.

La velocidad aérea calibrada en nudos generalmente se abrevia como KCAS , mientras que la velocidad aérea indicada se abrevia como KIAS .

En algunas aplicaciones, especialmente en el uso británico, se utiliza la expresión velocidad aerodinámica rectificada en lugar de velocidad aerodinámica calibrada. ^[1]

Aplicaciones prácticas del CAS

El CAS tiene dos aplicaciones principales en la aviación:

• Para la navegación, el CAS se calcula tradicionalmente como uno de los pasos entre la velocidad aerodinámica indicada y la velocidad aerodinámica real;
• Para el control de aeronaves, el CAS (y el EAS) son los puntos de referencia principales, ya que describen la presión dinámica que actúa sobre las superficies de la aeronave independientemente de la densidad, la altitud, el viento y otras condiciones. Los diseñadores de aeronaves utilizan el EAS como referencia, pero no se puede mostrar correctamente a distintas altitudes mediante un indicador de velocidad aerodinámica simple (de una sola cápsula). Por lo tanto, el CAS es un estándar para calibrar el indicador de velocidad aerodinámica de modo que el CAS sea igual al EAS a la presión del nivel del mar y se aproxime al EAS a altitudes superiores.

Con el uso generalizado del GPS y otros sistemas de navegación avanzados en las cabinas de mando, la primera aplicación está perdiendo importancia rápidamente: los pilotos pueden leer la velocidad respecto al suelo (y, a menudo, la velocidad aerodinámica real) directamente, sin tener que calcular la velocidad aerodinámica calibrada como paso intermedio. Sin embargo, la segunda aplicación sigue siendo fundamental: por ejemplo, con el mismo peso, un avión rotará y ascenderá aproximadamente a la misma velocidad aerodinámica calibrada a cualquier altura, aunque la velocidad aerodinámica real y la velocidad respecto al suelo puedan diferir significativamente. Estas velocidades V suelen indicarse como IAS en lugar de CAS, de modo que el piloto pueda leerlas directamente en el indicador de velocidad aerodinámica.

Cálculo a partir de la presión de impacto

Dado que la cápsula indicadora de velocidad del aire responde a la presión de impacto , ^[2] la CAS se define como una función de la presión de impacto únicamente. La presión estática y la temperatura aparecen como coeficientes fijos definidos por convención como valores estándar del nivel del mar. Resulta que la velocidad del sonido es una función directa de la temperatura, por lo que en lugar de una temperatura estándar, podemos definir una velocidad estándar del sonido.

Para velocidades subsónicas , el CAS se calcula como:

${\displaystyle CAS=a_{0}{\sqrt {5\left[\left({\frac {q_{c}}{P_{0}}}+1\right)^{\frac {2}{7}}-1\right]}}}$

dónde:

• ${\displaystyle q_{c}}$= presión de impacto
• ${\displaystyle P_{0}}$= presión estándar al nivel del mar
• ${\displaystyle {a_{0}}}$es la velocidad estándar del sonido a 15 °C

Para velocidades aerodinámicas supersónicas , donde se forma un choque normal delante de la sonda Pitot, se aplica la fórmula de Rayleigh:

${\displaystyle CAS=a_{0}\left[\left({\frac {q_{c}}{P_{0}}}+1\right)\times \left(7\left({\frac {CAS}{a_{0}}}\right)^{2}-1\right)^{2.5}/\left(6^{2.5}\times 1.2^{3.5}\right)\right]^{(1/7)}}$

La fórmula supersónica debe resolverse iterativamente, asumiendo un valor inicial para igual a . ${\displaystyle CAS}$ ${\displaystyle a_{0}}$

Estas fórmulas funcionan en cualquier unidad siempre que se seleccionen los valores adecuados para y . Por ejemplo, = 1013,25 hPa, = 1225 km/h (661,45 kN). Se supone que la relación de calores específicos del aire es 1,4. ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle a_{0}}$ ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle a_{0}}$

Estas fórmulas se pueden utilizar para calibrar un indicador de velocidad del aire cuando se mide la presión de impacto ( ) utilizando un manómetro de agua o un medidor de presión preciso. Si se utiliza un manómetro de agua para medir milímetros de agua, la presión de referencia ( ) se puede ingresar como 10333 mm . ${\displaystyle q_{c}}$ ${\displaystyle P_{0}}$ ${\displaystyle H_{2}O}$

A mayores altitudes, el error de compresibilidad de la CAS se puede corregir para obtener la velocidad aerodinámica equivalente (EAS). En la práctica, el error de compresibilidad es insignificante por debajo de los 3000 m (10 000 pies) y los 370 km/h (200 nudos).

Véase también

• Siglas y abreviaturas en aviónica
• Recomendaciones de la OACI sobre el uso del Sistema Internacional de Unidades
• Velocidad aerodinámica equivalente
• Instrumentos de vuelo
• Velocidad aerodinámica indicada
• Velocidad aerodinámica real

Referencias

1. Clancy, LJ (1975) Aerodinámica , págs. 31 y 32. Pitman Publishing Limited, Londres. ISBN  0 273 01120 0
2. Algunos autores en el campo de los flujos compresibles utilizan el término presión dinámica o presión dinámica compresible en lugar de presión de impacto.

Bibliografía

• Blake, Walt (2009). Métodos de rendimiento del transporte a reacción . Seattle : Boeing Commercial Airplanes.
• Gracey, William (1980), "Medición de la velocidad y altitud de las aeronaves" (12 MB), pág. 15, Publicación de referencia de la NASA 1046.

Enlaces externos

• Una calculadora gratuita de Windows que convierte entre varias velocidades del aire (reales/equivalentes/calibradas) según las condiciones atmosféricas apropiadas (¡estándar y no estándar!).
• Una calculadora gratuita para Android que convierte varias velocidades del aire según las características atmosféricas.
• Convertidor de velocidad aerodinámica Newbyte
• Calculadora de velocidad aerodinámica calibrada con JavaScript a partir de True Airspeed y otras variables en luizmonteiro.com