[عماد المشهداني]

Ahmed Mousa

بسم الله الرحمن الرحيم

ما الفرق بين السرعة الحقيقية للطيران TASوالسرعة المؤشرة IAS ؟ متى تتساويان ؟ ومتى يبدأ الاختلاف بينهما وماهي اسبابه ؟ اين تستخدمان ومتى

لتوضيح الموضوع لابد من ان نعطي تعريف لكل منهما وما هي الاسس المعتمدة في قياسهما وما هي العوامل المؤثرة في تحديد قيمهما .

1 . السرعة الحقيقية (TAS= True Airspeed ) :
وهي سرعة اصطدام الطائرة بالتيار الهوائي المحيط بها او هي سرعة مرور الطائرة بالهواء المحيط وتقاس بواسطة عداد السرعة الحقيقية .

2 . السرعة المؤشرة ( IAS= Indicated Airspeed ) ( Vind ) :
وهي قيمة افتراضية تساوي السرعة الحقيقية لطيران الطائرة نسبة للظروف الجوية عند سطح الارض
( بحساب كثافة الهواء عند الضغط الجوي 760 م. ع . ز ودرجة حرارة 15م0 ) ويتم قياسها بواسطة عداد السرعة الحقيقية ايضا . اي انها السرعة الحقيقية مضافا لها التصحيح اللازم عن تاثير كثافة الهواء المحيط بالطائرة . في الظروف الجوية المشار لها اعلاه فان السرعة المؤشرة تساوي السرعة الحقيقية للطائرة مأخوذا بنظر الاعتبار كثافة الهواء عند مستوى سطح الارض , واستنادا لاعتماد قيمة هذه السرعة على كثافة الهواء . وبما ان كثافة الهواء تنخفض كلما ارتفعنا الى الاعلى فان السرعة المؤشرة ستنخفض كلما زاد ارتفاع الطائرة , وستكون قيمة السرعة المؤشرة على ارتفاع ( 33000 ) الف قدم اقل بمرتين عن قيمة السرعة الحقيقية .
مما جاء اعلاه يتضح ان السرعة المؤشرة يمكن تمثيلها بالدالة المكونة من العناصرالتالية :

V, ρ , Рd ) ƒ = Vind )

Рd ــــ الضغط الجوي الديناميكي المحيط بالطائرة
ρ ــــ كثافة الهواء المحيط بالطائرة
V ــــ سرعة طيران الطائرة

يظهر من المعادلة اعلاه ان قيمة السرعة المؤشرة تعتمد على ثلاث متغيرات هي سرعة الطيران والتي تتناسب مع قوة دفع المحرك والضغط الديناميكي المؤثر على الطائرة وكثافة الهواء . واستنادا لهذه الحقائق والمعطيات فانه في بداية الطيران وعند الارتفاعات الواطئة القريبة من الارض وهي الارتفاعات بحدود الــ ( 2000 ـــ 11000 ) قدم تتساوى قيم السرعة الحقيقية والسرعة المؤشرة للطيران وتكون قراءة السهمين المخصصين لهما متساوية اومتقاربة من بعضهما وكلما ارتفعت الطائرة ستنخفض كثافة الهواء عندئذ سيبدأ السهمان بالافتراق لتصبح قراءة السهم الرفيع اعلى من قراءة السهم العريض أي تصبح قراءة السرعة الجوية الحقيقية اعلى من قراءة السرعة المؤشرة وكما ورد سابقا على ارتفاع ( 000 33 ) قدم تصبح السرعة الحقيقية ضعف السرعة المؤشرة .

نموذج لعداد سرعة حقيقية

عداد السرعة الجوية الميكانيكي المركب ( لقياس السرعة الحقيقية والسرعة المؤشرة )

عداد السرعة الجوية الميكانيكي المركب :

يوجد في داخله جهازين ( عدادين ) , ـــ عداد لقياس السرعة المؤشرة وآخر لقياس السرعة الجوية الحقيقية حيث يحتوي العداد على سهمين يتحركان على تدريج واحد . يكون احد هذه الاسهم عريضا وهو المخصص لبيان السرعة المؤشرة , والسهم الاخر يكون ارفع منه ويخصص لبيان السرعة الجوية الحقيقية .
يحتوي العداد على كبسولتين احدهما مانومترية مفتوحة ( 2 ) والاخرى بارومترية مغلقة( 1) تعتبر الكبسولة المانومترية عنصرا حساسا رئيسيا في جميع عدادات السرعة الحقيقية والمؤشرة .تستلم هذه الكبسولة الضغط الكلي ( РT ) وتحت تاثير هذا الضغط يحصل تمدد او تقلص فيها ثم تنقل هذه الحركة الى السهم العريض ( 9 ) لبيان السرعة المؤشرة عن طريق مجموعة من نواقل الحركة الميكانيكية التي تربط بين المحور ( 3 ) المرتبط بمركز الغلاف الخارجي العلوي للكبسولة المانومترية وبين سهم العداد .
اما الكبسولة البارومترية والاليات الميكانيكية المرتبطة معها والتي تسبب حركة السهم الرفيع ( 10 ) المخصص لبيان ( السرعة الحقيقية ) فان حركتها تاتي مضافة لحركة المجموعة الميكانيكية الاولى من خلال الرابط الميكانيكي فيما بين المجموعتين المتمثل بالاجزاء الميكانيكية ( 18 , 6 , 12 ) حيث ونتيجة لمحصلة هاتين الحركتين الميكانيكيتين ستم تحريك السهم الرفيع لبيان السرعة الحقيقية للطيران . وكما ذكرت في بداية الطيران وعند الارتفاعات الواطئة القريبة من الارض تتساوى قيم السرعة الحقيقية والسرعة المؤشرة للطيران وتكون قراءة هذين السهمين متساوية وكلما ارتفعت الطائرة ستنخفض كثافة الهواء عندئذ سيبدأ السهمان بالافتراق لتصبح قراءة السهم الرفيع اعلى من قراءة السهم العريض أي تصبح قراءة السرعة الجوية الحقيقية اعلى من قراءة السرعة المؤشرة وكما ورد سابقا على ارتفاع ( 33000 ) قدم تصبح السرعة الحقيقية ضعف السرعة المؤشرة .

3 . وهذه تعاريف اخرى لهما كما وردت في مراجع اخرى :

IAS: Indicated Airspeed is the airspeed of an airplan as shown on the airspeed indicator when corrected for instrument error

TAS: True Airspeed is the airspeed of an airplane relative to undisturbed air which is the CAS corrected for altitude, temperature and compressibility

CAS: Calibrated Airspeed mens the indicated speed of an airplan corrected for poistion and instrument error. Calibrated airspeed is equal to true airspeed in standard atmosphere at sea level

4 . العوامل التي تحدد قيم كل منهما :

ـــ الضغط الجوي الستاتيكي والديناميكي والكلي
ـــ ارتفاع الطيران
ـــ درجة حرارة الهواء المحيط
ـــ سرعة واتجاه الريح المؤثرة على الطائرة
ـــ سرعة دوران محرك الطائرة ( RPM )
ـــ اخطاء العدادات اثناء القياس وبيان المعلومات
يتم ادخال بعض هذه العوامل في الحسابات التصميمية لهذه العدادات والبعض الاخر يتم استنتاجه بوسائل اخرى يعرفها طياري وملاحي الطائرات

5 . اين ومتى تستخدم السرعة الحقيقية ( TAS ) والسرعة المؤشرة ( IAS ) :

تستخدم السرعة الحقيقية في الطيران الملاحي وقطع المسافات بشكل اساسي أي في حسابات المسافة والزمن وفي الخرائط الملاحية
اما السرعة المؤشرة وتسمى كذلك ( السرعة المسجلة ) فانها تستخدم في :
أ . تطبيق المحدوديات الفنية للطائرة
ب . في تنفيذ مناورات الطائرة المختلفة اثناء الطيران وتحديد سرعة المناورة
لكل نظام ( Va= Maneuvering Speed ) .

Va= Maneuvering Speed is the maximum speed at which application of full available aerodynamic control will not overstress the airplan

ج . اثناء تنفيذ الاقلاع والهبوط

د . تجنب الدخول في سرعة الانهواء (Vs = Stalling Speed ) المحددة للطائرة بحسب انظمة الطيران Vso= Stalling Speed in landing configuration

ه . اثناء تنفيذ الالعاب الجوية
و . تحديد السرعة التي يتم عندها انزال العجلات في نظام الهبوط

Vle= Maximum Speed when Landing gear Extended
Vlo= Maximum landing Gear Operating Speed

ز . تحديد السرعة التي يتم عندها انزال القلابات ( Flaps ) في نظام الهبوط

Vfe=Maximum Speed with Flaps Extended

ح . اقل سرعة مسموحة للطائرة بحسب نظام الطيران
Vmca = Minimum Control Speed

ط . تحديد افضل سرعة لافضل زاوية تسلق Vx = Best Angle Of Climb

ي . تحديد افضل سرعة تسلق Vy= Best Rate Of Climb

ط . تحديد السرعة المثالية للطيران الاقتصادي من خلال تحقيق افضل سرعة لافضل ارتفاع عند افضل RPM للمحرك لقطع اطول مسافة طيران وهذا يحدد اما بالخبرة او من خلال كتاب ال ( Flight Manual ) الخاص بالطائرة .

جميع هذه المعلومات عن السرع المختلفة في انظمة الطيران المختلفة يتم الحصول عليها من الخرائط والجداول الملاحية وكتاب ال ( Flight Manual ) الخاص بالطائرة او عن طريق الحاسبات والمساطر الملاحية بعد معاملة كل منها مع السرعة الحقيقية ( TAS ) والسرعة المؤشرة ( المسجلة IAS ) التي يتم بيانهما ويقراهما الطيار والملاح في عدادات السرعة ويستندان عليهما في حسابات الطيران والملاحة والسرع المختلفة الاخرى بحسب حالة الطيران باعتبارها الاساس في كل هذه الحسابات

وباختصار تستخدم السرعة الحقيقية ( TAS ) في الارتفاعات العالية التي تزيد عن ( 11000 ) قدم اما في الارتفاعات الواطئة فيستخدم الطيار والملاح السرعة المؤشرة (IAS ) لان في هذه الارتفاعات تتطابق السرعتان .

تقبلوا خالص تحياتي
اخوكم المهندس /
عماد المشهداني

حقوق النشر والنسخ محفوظة لمنتدى خط الطيران

[abwraimaa]

شكـــرا اخى على موضوع

[Ehab Samy]

مشكور على المعلومات المفيده اخوى

[yasin2006]

شكرا على الموضوع كابتنعماد المشهداني وتقبل مروري

[fly-iy]

شكرا عزيزى على هذه المعلومات القيمه

[Sr.Flight Attendant]

ماشالله تبارك الله درس رائع جدا ً بارك الله فيك
ووضحت الكثير من المعلومات ..

[إمبراطور الطيران]

بارك الله فيك اخوي وشرح مفيد جدا لطلاب الطيران

تحياتي

[Tarig Elsheikh]

أخي ومعلمنا الغالي عماد
حقيقي موضوع حيوي وجميل
أوفيت وكفيت ومشاء الله عليك
كما عوتنا دائماً تقبل مروري وتقديري .....

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة abwraimaa  

شكـــرا اخى على موضوع

تقبل تحياتي اخي العزيز abwraimaa وشكرا لمروركم

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة bob_2005  

مشكور على المعلومات المفيده اخوى

الف تحية وشكرا لمروركم اخي العزيز bob_2005

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة yasin2006  

شكرا على الموضوع كابتنعماد المشهداني وتقبل مروري

ولكم الشكر الجزيل اخي العزيز yasin2006
تقبل خالص تحياتي

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة fly-iy  

شكرا عزيزى على هذه المعلومات القيمه

تقبل خالص شكري لمروركم الكريم اخي العزيز fly-iy

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة Cpt.Ahmed Mousa  

ماشالله تبارك الله درس رائع جدا ً بارك الله فيك
ووضحت الكثير من المعلومات ..

تقبل تحياتي وتقديري العالي وشاكر مروركم الكريم اخي العزيز Cpt.Ahmed Mousa

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة إمبراطور الطيران  

بارك الله فيك اخوي وشرح مفيد جدا لطلاب الطيران

تحياتي

تقبل تحياتي وشكري لمروركم اخي العزيز امبراطور الطيران . امنياتي ان تتحقق الفائدة لجميع اخواني

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة Tarig Elsheikh  

أخي ومعلمنا الغالي عماد
حقيقي موضوع حيوي وجميل
أوفيت وكفيت ومشاء الله عليك
كما عوتنا دائماً تقبل مروري وتقديري .....

تقبل احر التحيات اخي الغالي العزيز Tarig Elsheikh وشكرا لمروركم الكريم مع فائق التقدير

[mechanic]

حياك الله كابتن عماد

أبدعت كما عودتنا دوماً

موضوع مهم وشيق للغاية

كل الشكر والتقدير لشخصكم الكريم

لا تحرمنا من هذا العطاء

اخوك

mechanic

[سام العمودي]

ما شاء الله عليك


عندي سوال
هدا الدرس يختص بي AVIONICS فقط؟

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة mechanic  

حياك الله كابتن عماد

أبدعت كما عودتنا دوماً

موضوع مهم وشيق للغاية

كل الشكر والتقدير لشخصكم الكريم

لا تحرمنا من هذا العطاء

اخوك

mechanic

الله محييك اخي الغالي mechanic
انتم الابدع فالمنتدى مليئ بمشاركاتكم المتميزة
تقبل خالص شكري وتقديري لشخصكم الكريم اخي الفاضل
وفقنا الله جميعا لمزيد من العطاء خدمة لاخواننا

اخوك
عماد المشهداني

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة سام العمودي  

ما شاء الله عليك

عندي سوال
هدا الدرس يختص بي AVIONICS فقط

الف تحية لك اخي العزيز سام العمودي
نعم اخي الفاضل كما تفضلتم هو درس في ال ( AVIONICS ) ولكنه يشمل شريحة واسعة من المهندسين والطيارين والملاحين والمهندسين الجويين وطلبة العلم
اكرر شكري وتقديري

اخوك
عماد المشهداني

[ابوليان96]

يعطيك العافية.....

[libyan-ame]

أخي عماد

تحية شكر لك

حقيقة لقد استفدت من موضوعك هذا بشكل كبير

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة ابوليان96  

يعطيك العافية.....

الف تحية لك اخي العزيز ابوليان وشكرا لمروركم

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة libyan-ame  

أخي عماد

تحية شكر لك

حقيقة لقد استفدت من موضوعك هذا بشكل كبير

حياك الله اخي العزيز libyan-ame وشكرا لمروركم الكريم
امنياتي لكم بالتوفيق والنجاح في دراستكم
تقبل خاص تحياتي

[Tarig Elsheikh]

Airspeed and Ground Speed

Many of us have probably flown on newer commercial airliners equipped with entertainment systems that display maps and other information about the flight. This feature is particularly common on large Boeing aircraft like the 767 and 777. One of the pieces of information displayed by this system is the speed of the aircraft as it travels, along with the strength of the wind encountered during flight. It is probably because of the prevalence of systems like these that we have received so many variations of this question asking whether passengers have flown faster than the speed of sound. The short answer is "no," and the reason for the confusion is the reference frame in which the plane's speed is measured.

The velocity typically displayed on these systems is the ground speed, which is defined as the speed at which an object travels relative to a fixed point on the Earth's surface. Mach number, however, is measured with respect to the velocity of the object through the air, or its airspeed. The difference between ground speed and airspeed is caused by the influence of winds on the overall velocity of the aircraft. In past articles, we have discussed differences in flight times between Los Angeles and Bombay as well as London and New York. These discussions explained why flying to the west takes longer than flying to the east and how winds, not the Earth's rotation, cause these differences.

The relationship between ground speed, airspeed, and wind speed can be written in the following form:

If the wind moves in the same direction as the aircraft, the term Vwind will have a positive sign. If the wind blows in the opposite direction as the plane's motion, Vwind will be a negative number.

Effect of tailwind on ground speed

This important distinction between ground speed and airspeed can be better understood by observing the above example. Let's assume that the aircraft's cruise speed, or its speed relative to the local air, is 500 mph. However, the air itself is not motionless but moves at a speed of 100 mph in this example. Let us also assume that the plane is traveling in the same direction as the wind such that it experiences a tailwind of 100 mph. Since the wind and vehicle both move in the same direction, their velocities add together, and the ground speed becomes 600 mph.

Now let's look at the opposite problem, as illustrated below. In this example, the wind still blows at the same speed with respect to the ground, but its direction is reversed. Now the plane travels against the wind and experiences a headwind of 100 mph. The aircraft is still moving at the same cruise speed of 500 mph with respect to the air, but the difference in the direction of motion of the air means that the wind speed must be subtracted from the plane's airspeed in order to determine the ground speed. The ground speed now becomes only 400 mph.

Effect of headwind on ground speed

In these examples, we assumed some round numbers to simplify the explanation. Let us now consider the case described in the question in greater detail. A Boeing 777 has a typical cruise speed of about 560 mph (900 km/h) at an altitude of 35,000 ft (10,675 m). However, the in-flight entertainment system indicated a ground speed of over 700 mph (1,125 km/h). According to the equation shown above, the plane must have encountered a tailwind of at least 140 mph (225 km/h) to make up the difference. While such a wind speed is indeed larger than normal, it is not unheard of at high altitude. Head and tailwinds of around 60 to 80 mph (95 to 130 km/h) are pretty common at these altitudes, and wind speeds approaching 300 mph (480 km/h) are even encountered on occasion in a region known as the jetstream.

Nevertheless, we have pointed out that Mach number is independent of ground speed or wind speed and depends only on the plane's speed relative to the local airflow. Mach number is defined as the ratio of airspeed (V) to the speed of sound (a) at that altitude.

We have previously discussed methods of calculating the speed of sound at a given altitude using the standard atmosphere, and we have also provided tables listing the values of Mach 1 versus altitude. As indicated in the question, the speed of sound at 35,000 ft is 663 mph (1,067 km/h) according to the standard atmosphere model. Even if the plane's ground speed is over 700 mph, however, its airspeed will still be only 560 mph. As a result, the aircraft's Mach number turns out to be about 0.84, or 84% of the speed of sound. In other words, the Boeing 777 never flew faster than the speed of sound during your flight.

It is important to understand this distinction between airspeed and ground speed for other reasons beyond those specifically addressed in this question. The entire field of aerodynamics concerns the forces generated on a body as it moves through some fluid, like air. Most notably, a wing can only create lift if it is moving through the air, or air is moving over it. We can see this dependence most clearly in the lift equation that tells us the lift force depends on the square of the vehicle's speed relative to the air.

Note that I said relative to the air, for the direction the wind is blowing can help or hinder a wing in generating lift. This behavior is particularly important during takeoff and landing. Consider, for example, a typical commercial airliner with a takeoff speed of 180 mph (290 km/h). In other words, the plane would need to accelerate down the runway and achieve a ground speed of 180 mph in order to become airborne on a windless day. Now, consider a wind of 25 mph (40 km/h) blowing along the runway. Let's first assume the wind is a tailwind blowing in the same direction as the aircraft as it moves down the runway. We can now solve for the plane's airspeed using the relationship:

Since the tailwind subtracts from the ground speed of 180 mph, the plane's airspeed is only 155 mph (250 km/h). This speed is insufficient to lift off, so the plane needs a longer runway to make up that extra 25 mph and generate the lift needed to takeoff. Conversely, if that wind is a headwind, it adds to the ground speed. Now the plane can takeoff on a shorter runway since it only needs to accelerate to 155 mph. The extra 25 mph is provided by the wind blowing over the wing to give the plane its needed airspeed of 180 mph.

It is for this reason that an aircraft carrier turns into the wind when planes are being launched. In so doing, the ship creates a headwind over the deck. Carriers normally will speed up as well to create a constant headwind of about 30 knots. The headwind increases the lift on a plane's wings and helps it to takeoff in a shorter distance. Most airport runways are also aligned to take advantage of the prevailing wind directions at that location. Since winds often shift direction over the course of a day, air traffic controllers will redirect planes to different runways at different times to maximize the beneficial effects of headwinds.

Wind socks and anemometers used to measure the wind at airports

Travelers can see many examples of how important the effects of wind are when visiting airports. Devices like the wind sock and anemometer that measure wind direction and speed are located along most runways. These measurement systems provide information that helps controllers best decide how to direct takeoffs and landings to take advantage of the local winds.

F-16 model undergoing wind tunnel tests

The difference between ground speed and airspeed also becomes very important in wind tunnels, like that illustrated above. A wind tunnel works by the principle that the aerodynamic forces on a body are the same whether the object moves through the air or the air moves past the object. The model's position is fixed relative to the tunnel walls, so its ground speed is zero by definition. However, air is blown past the model to create a headwind, and this wind speed gives the model an equal and opposite airspeed.

[miss_nina]

شكراا لك درس جداا رائع مزيد من التألق تقبل تحياتي

[عماد المشهداني]

شكرا لك اخي العزيز طارق الشيخ على الاضافة الرائعة للموضوع
بارك الله فيك ..... مشكور على الجهد الكبير .... ماشاء الله نشاط متميز
امنياتي لك بالتوفيق

اخوك
عماد المشهداني

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة miss_nina  

شكراا لك درس جداا رائع مزيد من التألق تقبل تحياتي

الف تحية لك اختي العزيزة miss_nina وشكرا لمرورك الكريم
تقبلي خالص تحياتي

[عمادالاحمدي]

الشكر لك أخي الكريم .. الموضوع رائع ..

يعطيك العافية

[عماد المشهداني]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة عمادالاحمدي  

الشكر لك أخي الكريم .. الموضوع رائع ..

يعطيك العافية

شكرا لمروركم العطر اخي عماد
تحياتي

[feizjassim]

الف شكر وابداع تحياتي ولكن مامعنى > CRS و كذلك VS . تحياتي مع الف شكر مسبقأ