Pytanie:
Czy piloci dostosowują tor lotu samolotu, aby uwzględnić krzywiznę Ziemi?
NormLDude
2016-05-18 16:37:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeśli samolot leci z prędkością około 500-600 mil na godzinę, wydaje mi się, że należałoby dokonać znacznej korekty wysokości, aby nie odlecieć w kosmos.

Wikipedia mówi że na każdą milę przypada 8-calowy spadek z powodu krzywizny Ziemi. Ale nigdy nie słyszałem o żadnym samolocie dostosowującym się do krzywizny. Czy też samolot nie powinien w jakiś sposób dostosowywać się do obrotu Ziemi, ponieważ zmienia się on w zależności od szerokości geograficznej?

Dlaczego statki lub samochody nie odlatują w kosmos? Prędkość nie ma znaczenia (no cóż, w każdym razie nie przy tak małych prędkościach :)), ale jedno jest wspólne dla statków, samolotów i samochodów.
@Pondlife Mała kwestia: Wikipedia nie mówi „że na każdą milę przypada 8-calowy spadek”; cytuje jedynie [metodę Samuela Rowbothama do obliczania krzywizny Ziemi] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bedford_Level_experiment#Earth.27s_curvature), która używa tego wzoru bez uzasadnienia. Nie twierdzi, że jest faktem ani nie mówi nic o tym, czy jest poprawny czy dokładny.
Może komputer pokładowy to bierze pod uwagę.
https://fr.quora.com/Un-pilote-davion-volant-manuellement-doit-il-ajuster-la-trajectoire-ou-le-cap-de-son-avion-%C3%A0-cause-de -la-courbure-de-la-Terre-et-si-oui-% C3% A0-quelle-fr% C3% A9quence (link po francusku przepraszam)
Osiemnaście odpowiedzi:
aeroalias
2016-05-18 17:01:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wysokość statku powietrznego jest mierzona (wywnioskowana) na podstawie ciśnienia atmosferycznego. Samolot jest zwykle latany na wysokości, na której utrzymuje się stałe ciśnienie otoczenia (przez pilota lub autopilota, w zależności od przypadku). Zmiany lokalnego ciśnienia barometrycznego (dostarczane przez kontrolę ruchu lotniczego) służą do ponownej kalibracji wysokościomierza samolotu. Dopóki statek powietrzny leci przy stałym ciśnieniu otoczenia (a więc na stałej wysokości), będzie podążał za krzywizną Ziemi (ponieważ atmosfera jest przymocowana do kulistej ziemi i ma takie same właściwości w tej samej odległości od środka, w idealnym przypadku ), ponieważ wysokość jest mierzona od powierzchni, która jest zakrzywiona, a nie od płaszczyzny.

Mike Sowsun
2016-05-18 16:50:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie ma potrzeby regulacji, ponieważ statek powietrzny w naturalny sposób będzie podążał za krzywizną ziemi bez żadnego udziału pilota. Dzieje się tak, ponieważ samolot przelatuje przez atmosferę, która również podąża za krzywizną Ziemi.

Siła grawitacji działa również pod kątem prostym z powierzchnią ziemi.
@SMSvonderTann może się okazać, że w zdaniu brakuje „prawie” (http://earthscience.stackexchange.com/q/7520)
@SMSvonderTann, gdyby to była prawda, byłbyś w stanie wejść na klify.
@Federico Zrozumiałem, że po umieszczeniu komentarza.
@Federico,, podczas gdy siła _grawitacyjna_ rzeczywiście działa „prawie” prostopadle do powierzchni Ziemi, nie ma to znaczenia, ponieważ siła, o którą się martwimy, to _waga_ i działa _ dokładnie_ prostopadle do geoidy.
@SMSvonderTann, właściwie nie przegapiłeś „prawie”, użyłeś niedokładnego terminu. Siłą, która ma znaczenie, jest waga, a nie grawitacja (a waga jest dokładnie prostopadła do powierzchni wyznaczającej poziom morza, czyli geoidy).
@JanHudec Przepraszam za to. Właśnie się obudziłem.
@SMSvonderTann, prawie wszyscy używają „grawitacji” i właściwie mają na myśli „wagę”. W większości przypadków nie robi tak dużej różnicy.
@JanHudec Małe różnice w gęstości i kształcie ziemi skutkują niewielkimi zmianami siły wynikającymi z grawitacji. Tylko prawdziwie doskonała, jednorodnie gęsta kula dałaby idealnie prostopadłą siłę. W każdym razie twoje twierdzenie, że „liczy się tylko waga”, jest bezsensowne. Nawet jeśli masz na myśli coś innego niż siła grawitacji (chociaż nie mogę pojąć, co to by było), możesz skonstruować całkowicie poprawny (z błędem fizyki Newtona) matematyczny model ruchu, który wykorzystuje siłę grawitacji.
@jpmc26, Geoida lub „poziom morza” jest definiowana jako ekwipotencjalna powierzchnia ciężaru, a ponieważ pole ciężaru jest gładkie, siła ciężaru jest zawsze do niego dokładnie prostopadła. Ziemia również faktycznie przyjmuje ten kształt, z wyjątkiem cech terenu, ponieważ skała jest wystarczająco miękka, aby zachowywać się jak ciecz (a większość z nich jest stopiona wewnątrz Ziemi).
@jpmc26, „waga” oznacza całkowitą siłę bezwładności w układzie odniesienia Ziemi, która jest sumą grawitacji właściwej i siły odśrodkowej wywołanej obrotem Ziemi. Czasami termin „grawitacja” jest używany tylko do określenia wagi właściwej, a czasami do sumy, więc unikam tego. Waga jest jedyną rzeczą, która ma znaczenie, ponieważ grawitacji nie da się odróżnić od siły bezwładności z powodu przyspieszenia układu odniesienia.
Pionowy układ odniesienia / geoida [powiązane] (http://aviation.stackexchange.com/questions/21665/which-trigonometric-algorithm-does-an-fms-use-to-determine-distance-between-wayp/22111#22111) --- i --- [this] (http://kartoweb.itc.nl/geometrics/reference%20surfaces/body.htm).
@JanHudec Nie można powiedzieć, że „waga” to siła grawitacji plus siły fikcyjne, a następnie powiedzieć, że siły składowe nie mają znaczenia. To nonsensowny argument wynikający ze złej semantyki; można zbudować równoważny model bez sumowania ich. Wygląda na to, że używasz konwencji ISO dla słowa „waga”, ale nie jest to jedyna konwencja. Również twoja definicja geoidy nie ma sensu. W potencjalnym polu energii będzie * wiele * powierzchni ekwipotencjalnych. Wreszcie * oczywiście * gradient jest prostopadły do ​​takiej powierzchni; wynika to z tego, jak zdefiniowałeś rzeczy.
@jpmc26, Mam świadomość, że terminologia nie jest używana konsekwentnie. Więc którego użyjesz? I dlaczego wolisz to od ISO; w końcu celem normy ISO jest ujednolicenie terminologii. Pamiętaj również, że chociaż możesz zbudować model, w którym nie będziesz _nazywać_ sumy, to nadal jest to ta suma, która działa na obiekty (o ile trzymamy się układu odniesienia Ziemi), więc nie nazywanie go nie oznacza wydają się dokładnie praktyczne.
„Nie ma potrzeby regulacji, ponieważ samolot w naturalny sposób będzie podążał za krzywizną ziemi bez żadnego udziału pilota”. Nie, nie będzie. Bez udziału pilota lub autopilota samolot w naturalny sposób uderzy w ziemię i pozostawi ogromny, płonący krater. Ciągle dostosowuje się odległość od powierzchni ziemi, tj. Wysokość. Dopóki utrzymywana jest stała wysokość, samolot będzie podążał za krzywizną Ziemi
@JanHudec: Dziwne, że nikt o tym nie wspomniał, ale jeśli nie lecisz dokładnie nad równikiem, siła odśrodkowa obrotu Ziemi odciągnie połączony wektor przyspieszenia, który odczuwamy i nazywamy grawitacją, od środka masy Ziemi. Efekt jest niewielki, ale mierzalny i usprawiedliwiłby „prawie” brakujące Federico. Szczerze mówiąc, nie podoba mi się żadna z odpowiedzi i komentarzy tutaj - dlaczego nikt nie wyjaśnia, dlaczego atmosfera jest zakrzywiona? To doprowadziłoby do sedna tego.
@PeterKämpf, tak, z dala od środka masy, ale nie ukośnie do powierzchni. Elipsoida odniesienia uwzględnia siłę odśrodkową, więc wynik jest prostopadły do ​​jej powierzchni (a geoida dodaje również zmiany grawitacji wynikające z niejednorodności).
Dan Hulme
2016-05-18 16:57:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie ma dostosowania wysokości. Statek powietrzny lecący w poziomie na danej wysokości i wyważony do lotu poziomego pozostanie na tej wysokości. Oznacza to, że tor lotu będzie miał łagodną krzywą nos w dół (patrząc z daleka od ziemi), gdy zmieni się kierunek w dół (w kierunku środka ziemi).

Pomyśl o grawitacyjnej energii potencjalnej samolotu. Aby się wznieść (co w rzeczywistości leci w linii prostej, biorąc pod uwagę krzywiznę ziemi), samolot musi nabierać energii. W położeniu poziomym nie zyskuje energii, więc pozostanie na tej samej wysokości. Ścieżka, która nie podnosi się ani nie traci wysokości, to elipsa krążąca wokół Ziemi.

Innym sposobem myślenia o tym jest rozważenie, jak zmienia się „w dół” podczas lotu samolotu. Ciężar samolotu zawsze działa w kierunku środka ziemi i jest dopasowywany (w locie poziomym) przez uniesienie skrzydeł. Wyobraź sobie, że masz model samolotu zawieszony na sznurku zwisającym z dłoni. Jeśli trzymasz sznurek i nosisz model w jednej czwartej wokół Ziemi, spód modelu nadal będzie skierowany w dół (w kierunku środka ziemi). Model obrócił się o 90 stopni, bez konieczności ręcznego obracania go.

Kiedy ustawiasz trym do lotu poziomego, robisz to, znajdując położenie pochylenia, w którym twoja prędkość i wysokość pozostają stałe (lub przynajmniej stabilne : warunki atmosferyczne mogą powodować duże wahania). Taka postawa może być odrobinę bardziej skierowana w dół niż gdyby ziemia była płaska, ale jest niezauważalna.

„w dół” jest w tym zastosowaniu trochę abstrakcyjne. Samolot pozostanie poziomo względem ziemi. W stosunku do jakiegoś stałego punktu poza punktem odniesienia Ziemi (satelita na odległość?) Samolot zmieni orientację, ale z tej perspektywy nie będzie już koncepcji „w górę” i „w dół”.
@abelenky Myślę, że znalazłem to, co było niejasne i starałem się to trochę wyjaśnić. Myślisz, że teraz jest lepiej?
@DanHulme Hej Dan. Dlaczego elipsa? Ze względów praktycznych zakładamy, że Ziemia jest idealną kulą. Z pewnością ścieżka byłaby więc kołem? Podoba mi się analogia do modelu samolotu.
@Simon [Ziemia jest „grubsza” na równiku niż po drugiej stronie biegunów] (https://en.wikipedia.org/wiki/Equatorial_bulge). Różnica w średnicy wynosi około 26,5 mili. Oznacza to, że jesteś 13 mil bliżej środka Ziemi, jeśli stoisz na poziomie morza na biegunie, a jeśli stoisz na poziomie morza na równiku.
Grawitacja nie ciągnie cię jak samolot na sznurku. Jeśli potrafisz latać poziomo, to grawitacja już cię nie zatrzyma, jeśli odlecisz z krzywej grawitacja byłaby słabsza, a nie silniejsza, byłaby to styczna odchylenie od kąta i powinieneś wzrastać na wysokości.
@A.Danischewski Nie chodzi o to, że grawitacja zmienia kierunek, chodzi o to, że samolot jest wyważony tak, że znajduje się w określonej pozycji względem kierunku grawitacji. Kiedy przenosisz model (lub prawdziwy samolot) w inne miejsce, waga zawsze utrzymuje go prostopadle do jego wagi. To ogromne uproszczenie (ponieważ równowaga samolotu jest aerodynamiczna), ale chodzi o rotację ciężaru, a nie o to, jak wielkość ciężaru zmieniałaby się wraz z wysokością.
@Simon Jeśli chcesz założyć, że ziemia jest kulą, nie krępuj się. Ale ponieważ wszystkie okręgi są również elipsami, możesz odczytać odpowiedź w ten sam sposób :-)
@ Dan Hulme Fizyka nie poprze twojego pomysłu, grawitacja nie w magiczny sposób i płynnie kręci samolotem tak, jakby miał sznur przyczepiony od jego środka do środka Ziemi. Narysuj okrąg i kilka strzałek skierowanych z zewnątrz w kierunku środka, a następnie narysuj samolot lecący z boku - możesz zobaczyć, że wektory grawitacji będą teraz zamiast ciągnąć się bezpośrednio w dół, są teraz cofane, częściowo pociągając samolot do tyłu.
Ponadto spróbuj obrócić piłkę i umieść nad nią mały model samolotu lecący w kierunku obrotu, zwróć uwagę na względną prędkość względem ziemi. Następnie obróć mały samolot dookoła, z tym samym wirowaniem piłki i taką samą względną prędkością samolotu, a prędkość względem ziemi nieco podskoczy.
@A.Danischewski Przykro mi, jeśli ta ostatnia analogia jest myląca: wygląda na to, że nie zrozumiałeś, co próbuję powiedzieć. W analogii struna nie dotyczy grawitacji, to tylko sposób na zobaczenie, że model jest wyważony i wypoziomowany. Jak powiedziałeś, kiedy samolot leci, grawitacja pociąga go teraz do tyłu, więc równowaga zmieni się (patrząc z zewnątrz), utrzymując linię przednią i tylną prostopadłą do linii działania ciężarka.
Cześć Dan, +1 za wzmiankę o potencjalnej energii grawitacji. Brakowało mi tego we wszystkich innych odpowiedziach, ale myślę, że jest to niezbędne do dobrego wyjaśnienia. Jednak odpowiedź Kevina jest bliska.
kevin
2016-05-18 19:14:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To bardziej kwestia fizyki niż lotnicza. Podczas gdy inne odpowiedzi dotyczyły tego pytania z punktu widzenia aerodynamiki, spróbuję odpowiedzieć na nie z perspektywy fizyki: układ odniesienia .

Ramka: dokąd zmierzasz?

Skąd wiesz, że obiekt się porusza? Odpowiedź brzmi: nie - nie ma nic lepszego niż „ustalona współrzędna bezwzględna w przestrzeni”. Prędkość jest mierzona poprzez odniesienie do innego obiektu. Jeśli pomyślisz o tym, za każdym razem, gdy wspominamy o prędkości obiektu, zawsze mamy na myśli, że jest to prędkość w stosunku do czegoś. Prędkość samochodu wynosi 50 mil na godzinę w stosunku do gruntu pod nim, chociaż rzadko mówimy o tym wyraźnie w naszych codziennych rozmowach.

Krzywizna Ziemi

Większość naszych codziennych doświadczeń związanych z ruchem jest powiązanych do jednej z czterech podstawowych sił natury: grawitacji . Grawitacja jest kulista - jeśli wybierzemy losowy punkt na planecie, siła grawitacji powinna być taka sama jak w każdym innym przypadkowym punkcie (załóżmy, że Ziemia jest na razie idealną kulą).

Rozważ, jak chodzę po niej powierzchni Ziemi. Byłbym nieświadomy tego, że Ziemia obraca się bez zewnętrznych punktów odniesienia, takich jak gwiazdy i słońce. Gdyby Ziemia stała nieruchomo, chodziłbym tak samo, ponieważ kiedy idę, wchodzę w interakcję z ziemią pode mną, która jest częścią Ziemi; Nie mam interakcji z Saturnem ani żadną inną planetą.

Jak latają samoloty?

Cóż, zdarza się, że samoloty latają w interakcji z atmosferą. Na atmosferę wpływa grawitacja ziemska, podobnie jak ziemia - ziemia + atmosfera wiruje w kółko i dookoła razem. Samoloty nie oddziałują w żaden sposób z innymi gwiazdami, planetami ani satelitami - ich silniki wytwarzają siłę ciągu w atmosferze (która porusza się wraz z ziemią).

Wybrałeś swój układ odniesienia jako dowolny punkt w przestrzeni, dlatego prowadzi to do błędnych wniosków. Jeśli podróżujesz pociągiem i chcesz się poruszać, nie musisz brać pod uwagę szybkości ruchu pociągu - wchodzisz w interakcję z pociągiem, a nie szyną, po której jedzie. W przeciwnym razie, gdy pociąg porusza się do przodu podążając za krzywizną Ziemi, będziesz wznosić się coraz wyżej w kabinie, ostatecznie uderzając w sufit. Podążasz za grawitacją, która jest sferyczna. To samo dotyczy samolotów.

„Gdyby Ziemia stała nieruchomo, chodziłbym tak samo”. Cóż, z wyjątkiem skutków trzęsień ziemi lub podobnie destrukcyjnych wydarzeń geologicznych, które z tego wynikną. :) Dodatkowe 13 mil promienia na równiku nagle staną się problemem. Pogoda też mogłaby być ciekawa.
@reirab - Pierwszy rozdział książki * What if? * ([Która jest szeroko fragmentowana w Internecie] (http://mashable.com/2014/08/23/what-if-randall-munroe-excerpt)) omawia dokładnie to .
@Bobson Och, zastanawiałem się, czy atmosfera też się zatrzymała. Tak, pozostawienie atmosfery bez zmian podczas zatrzymywania powierzchni byłoby jeszcze gorsze. Ponadto xkcd jest cudowny.
Uważaj - „silniki wytwarzają siłę ciągu w atmosferze” - nie, nie. Wytwarzają ciąg poprzez przyspieszanie rozszerzającej się masy powietrza do tyłu od wydechu lub przez napędzanie śruby, która przyspiesza powietrze do tyłu. Trzecie prawo Newtona. Gdybyś mógł w jakiś sposób dostarczyć powietrze do wlotu silnika odrzutowego, działałby on doskonale w próżni. Oczywiście rekwizyt nie działałby, ponieważ nie miałby powietrza, aby przyspieszyć do tyłu.
@Simon cóż, zwykle nie przenosimy ciekłego tlenu i wtryskujemy go do silnika odrzutowego (-:
Jasne, po prostu wskazałem, żeby być ostrożnym. Jest wielu antynaukowych typów, którzy twierdzą, że statki kosmiczne są niemożliwe, ponieważ nie ma „atmosfery”, przeciwko której można by się oprzeć. Nie chciałbym, aby cokolwiek tutaj było powiązane z takimi bzdurami.
Édouard
2016-05-18 20:00:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czy samolot jest wystarczająco szybki, aby dostać się w kosmos? Cóż, niestety w przypadku eksploracji kosmosu, nie, nie jest. Sprawdźmy za pomocą kilku obliczeń.

Założenia i definicje

Najpierw przyjmijmy założenie: nasz samolot p w pustce: nie ma spowalniającego go powietrza. Oczywiście to założenie jest bardzo błędne, ale tutaj zależy nam tylko na szybkości. Tarcie powietrza spowalnia tylko P. Jeśli więc P” nie wyruszy w kosmos bez atmosfery, to też nie, jeśli dodamy atmosferę.

Rozważmy obiekt referencyjny, O krążący wokół Ziemi na tej samej wysokości co nasz samolot. Oczywiście możemy zaniedbać masę i , czyli kilka rzędów wielkości mniejszych niż masa Ziemi.

Niech O będzie prędkością orbitalną O i P” to prędkość P silny> . Jeśli v P > v O , to P oddalą się spiralnie od Ziemi i wylądują w kosmosie. Jeśli z drugiej strony v P < v O , to P będzie spadać, aż się zawiesi.

Obliczenia O”

Ponieważ krąży po okręgu, O” i r są skorelowane według następującego wzoru:

v O = √ ( GM / r )

Gdzie G jest stałą grawitacji, a M masą obiektu, wokół którego krążymy.

W naszym przypadku krążymy wokół Ziemi i

GM = 3,99 × 10 14 m 3 s -2

Używając jednostek SI i przybliżając 3,99 do 4, otrzymujemy następującą relację:

v O = 2 × 10 7 -1/2

Promień Ziemi jest zawarty w , więc musimy dodać 6 371 km, aby przejść z wysokości do r. 6 371 km to w rzeczywistości dwa rzędy wielkości wyższe niż jakakolwiek wysokość, na której mógłbyś latać, więc zaokrąglijmy ją do 6400 km i bądźmy z niej zadowoleni.

Tak więc, aby orbitować na 6 400 km = 6 400 000 m od centrum Ziemi, musielibyśmy iść na

v O = 2 × 10 7 -1/2 = 2 × 10 7 (6 400 000) -1/2 m / s = 2 × 10 7 / 2530 m / s = 7,9 × 10 3 m / s = 1,8 × 10 4 mph

To prędkość względem środka Ziemi, a nie jej powierzchni.

Czy więc nasza latać słabo wymodelowanym samolotem?

Nasz samolot P” leci z prędkością 600 mil na godzinę względem powierzchni. Jeśli przypuszczamy, że lecimy nad równikiem, możemy osiągnąć prędkość 1600 mil na godzinę w stosunku do środka; to wciąż jest o rząd wielkości mniej niż prędkość, jaką musimy osiągnąć na orbitę na tak małej wysokości.

v P << v O

Nasz samolot się rozbił. Szybko.”


Dzięki Bogu, samoloty są bezpieczniejsze niż to. Ale jak to się stało?

Cóż, jak właśnie widzieliśmy, prędkość samolotu nie jest tym, co sprawia, że ​​leci. Ale w pierwszej części założyliśmy bardzo mocne założenie: zaniedbaliśmy atmosferę.

Powietrze z pewnością spowolniło nasz samolot. Zbudowaliśmy go także w taki sposób, że podczas lotu nasz samolot unosi się w górę dzięki windie.

Mamy więc tutaj dwa przeciwstawne efekty: samolot nie leci wystarczająco szybko, aby uciec przed przyciąganiem Ziemi; ale winda podciąga samolot na tyle mocno, że leci dalej. Ale siła nośna zależy między innymi od gęstości powietrza wokół samolotu: im wyżej lecą samoloty, tym słabsza siła nośna. W sumie samolot leci w warstwie powietrza pod tym samym ciśnieniem, które z kolei podąża w przybliżeniu za powierzchnią Ziemi.

„kilka rzędów wielkości mniejsze” niedopowiedzenie roku;)
@Simon Haha, tak, to około 19 rzędów wielkości ... dla A380 przy MTOW.
Dla Twojej informacji; Gdzieś twierdziłeś, że samolot krąży 6400 m od środka Ziemi. To oczywiście powinno być 6400 km, więc zasugerowałem edycję, aby to naprawić.
Orbitowanie nie jest konieczne, aby być „w kosmosie” lub „opuścić” przyciąganie Ziemi. Teoretycznie możesz udać się na Marsa w pionie, wznosząc się o 1 mm dziennie, jeśli masz do tego paliwo. Prędkość orbitowania jest przydatna tylko dla statku kosmicznego bez napędu (w praktyce jest to zawsze).
@wythagoras Ah! Wiedziałem, że gdzieś schrzaniłem, kiedy przestałem myśleć „to prawie idealny kwadrat, szkoda, że ​​jest dodatkowe 10 czynników”, aby „poczekać, to * jest * idealny kwadrat”.
To daje prawdziwą odpowiedź: samolot nie odlatuje w kosmos, ponieważ 600 mil na godzinę nie jest wystarczająco szybki, aby wysłać go w kosmos.
Paulb
2016-05-18 23:50:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Opublikowane odpowiedzi są dobre.

Odpowiedź styczna (gra słów zamierzona): jeśli wymagane było dostosowanie do krzywizny ziemi , wnioskuje się, że można przypadkowo polecieć w kosmos.

Gdybyś mógł przypadkowo latać statkiem w kosmos, nie potrzebowalibyśmy wyrafinowanych i potężnych rakiet.

Zresztą nie możesz latać w kosmos, ponieważ latanie wymaga powietrza, aby wytworzyć siłę nośną. Bez powietrza, bez windy, bez wspinaczki.
Ładny, ale ten argument w rzeczywistości nie działa. Konsekwencją niedostosowania się do krzywizny Ziemi może być coś innego niż przypadkowe odlecenie w kosmos. Na przykład na wystarczająco dużej wysokości skrzydła nie będą generować wystarczającej siły nośnej, a silniki odrzutowe nie będą miały wystarczającej ilości tlenu, aby spalać paliwo. Może i tak potrzebujesz zbyt dużo paliwa, aby dostać się na tę wysokość. Może niskie ciśnienie pękłoby kadłub. Możliwe, że samoloty dostosowują się do krzywizny, aby uniknąć tych katastrof, a nie latać w kosmos. (Oczywiście, że nie, ale pytanie jest oparte na tej wiedzy).
Adam Davis
2016-05-19 00:25:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie różni się to niczym od jazdy. Jeśli pojedziesz całkowicie prosto, w końcu zejdziesz z drogi. Linie drogowe mają być przestrzegane.

Więc co jest równoznaczne z liniami drogowymi w locie? Ciśnienie powietrza. Ciśnienie powietrza zmniejsza się w miarę oddalania się od powierzchni. Piloci i autopiloty podążają za gradientem ciśnienia powietrza, starając się utrzymać w samolocie ustalone ciśnienie. To ciśnienie jest używane raczej niż GPS lub „lot po prostej”, ponieważ jest to jeden z wielu czynników wpływających na efektywność lotu - prędkość vs opór powietrza a nośność samolotu. Lecą lub próbują latać w zakresie ciśnienia, który będzie najmniej kosztował osiągnięcie różnych celów linii lotniczej.

Ciśnienie powietrza zmienia się w zależności od wielu czynników, ale głównym czynnikiem jest wysokość nad poziomem morza, a więc lecąc w określonym zakresie ciśnień, utrzymują w miarę stałą wysokość nad poziomem morza. Ponieważ ciśnienie „na poziomie morza” jest zakrzywione wraz z ziemią, to odkrywasz, że automatycznie podąża za krzywizną ziemi. Innymi słowy, samoloty cały czas lecą lekko w dół.

@mins prawidłowe, ciśnienie powietrza zmienia się w zależności od wielu czynników.
OSUZorba
2016-05-18 20:37:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Myślę, że istnieje wiele dobrych odpowiedzi dotyczących krzywizny Ziemi, ale nie widziałem nikogo, kto zajmowałby się obrotem Ziemi.

Atmosfera jest naturalnie ciągnięta wraz z powierzchni planety. Prędkość wiatru jest mierzona względem stałego miejsca na powierzchni. Dlatego różnice między ruchem a powierzchnią Ziemi odbijają się w postaci wiatru. Piloci dostosowują się do wpływu wiatru na tor lotu.

Jeżeli pilot używa podstawowych technik nawigacyjnych, obliczałby kurs, którym musiał lecieć z przewidywanym bocznym wiatrem, aby dotrzeć do celu. Jeśli występuje jakaś składowa wiatru bocznego, kurs lotu będzie inny niż kurs bezpośredni na ziemi lub po ortodromie.

W przypadku sprzętu nawigacyjnego te regulacje można wykonać w czasie rzeczywistym. Na przykład, jeśli chcesz lecieć określonym kursem GPS, ale dryfować w prawo, skręcisz na bardziej lewy kurs, aby odzyskać i utrzymać żądany kurs.

Ben C. R. Leggiero
2016-05-19 00:57:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Samoloty nie trzymają się idealnie poziomo!

To tyle. Gdy te maszyny o prędkości 600 mil na godzinę poruszają się o 1 milę do przodu, zarówno grawitacja, jak i ciśnienie powietrza zmuszają samolot do opuszczenia tych 8 cali. Właściwie więcej; te masywne metalowe potworności muszą podjąć walkę, aby utrzymać się w powietrzu! Do tego służą windy, stery, silniki, płaty itp.

Oczywiście, gdyby poruszał się wystarczająco szybko (co najmniej 25 020 mil na godzinę ), pokonać grawitację, opuścić atmosferę i wejść na orbitę. Mam nadzieję, że ma silniki, które nie są zależne od powietrza, i nadwozie wykonane ze wzmocnionego węgla!

Nie jest konieczne osiągnięcie prędkości ucieczki, aby wejść na orbitę. W rzeczywistości konieczna jest mniejsza prędkość, ponieważ jeśli podróżujesz z prędkością ucieczki, siła przyciągająca cię z powrotem w kierunku ziemi będzie zbyt mała, aby zmienić kierunek.
@phoog w jakiś sposób komentarze do tej odpowiedzi zostały usunięte. Powiedziałem w nich, że oryginalną wartością, którą zapisałem, była prędkość orbity niskiej (** 17 400 mil na godzinę **), ale aby mieć pewność, że samolot opuści atmosferę i wejdzie na orbitę, podniosłem ją, aby uciec przed prędkością .
Sami
2016-05-18 22:26:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Były dobre odpowiedzi, ale wydaje się, że wszystkie pomijają jeden aspekt.
Samolot nie utrzymuje stałej odległości od powierzchni ziemi. Po prostu utrzymuje poziom, przy którym ciśnienie atmosferyczne jest na ustalonym poziomie.
Wyjaśnienie:
Autopilot (lub pilot) chce utrzymywać stały odczyt na wysokościomierzu. Odczyt ten jest jedynie skalibrowaną różnicą w stosunku do poziomu odniesienia, który zwykle jest ustawiony na 1013,25 hPa (lub 29,92 inHg) podczas lotu rejsowego. Oznacza to, że utrzymując wysokość około 30000 stóp, chcesz utrzymać poziom ciśnienia 300 hPa. Mówię około 30000 stóp, ponieważ rzeczywista wysokość tego poziomu jest bardzo zróżnicowana, na którą ma wpływ temperatura masy i ciśnienie powietrza.
Jan Hudec był bliski tego w swojej odpowiedzi, chociaż chciałbym wprowadzić kilka poprawek. Przede wszystkim poziomy nie są izobarami. Izobary to z definicji „wyimaginowana linia lub linia na mapie lub wykresie łącząca lub oznaczająca miejsca o jednakowym ciśnieniu barometrycznym” źródło. Po drugie, nie ma potrzeby zbytniego komplikowania rzeczy: (automatyczny) pilot monitoruje wysokościomierz i wprowadza niezbędne poprawki. Zrobiłoby to, gdyby samolot również nie był wyważony.

To prawda, ale powodem, dla którego o tym nie wspomniałem (nie mogę mówić w imieniu nikogo innego) jest to, że tak naprawdę nie pomaga to w odpowiedzi na pytanie. To tylko sprawia, że ​​trochę trudniej jest zrozumieć. Niektórzy uczniowie-piloci utknęli w przekonaniu, że poziomy lotu nie są poziomami stałej wysokości (ani według QNH, ani rzeczywistej wysokości), więc pomyślałem, że łatwiej będzie uprościć i przyjąć wysokość. W końcu nie ma powodu, dla którego nie mógłbyś latać na stałej rzeczywistej wysokości.
Oczywiście miał na myśli * powierzchnię izobaryczną *.
Michael Richardson
2016-05-18 19:32:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ważnym instrumentem lotniczym jest wskaźnik położenia, który ma sztuczną linię horyzontu. Ten instrument mówi pilotowi, czy skrzydła są wypoziomowane i czy nos jest skierowany nad czy pod horyzont.

Zamiast nigdy nie brać pod uwagę krzywizny Ziemi, kiedy pilot używa tego przyrządu, aby utrzymać swój poziom lotu, właściwie stale dostosowuje się do krzywizny ziemi.

EDYCJA: Poniższy link prowadzi do pytania, w jaki sposób wskaźniki położenia są dokładne. Szczególnie akrobatyczny lot może spowodować upadek i stanie się bezużyteczny, dopóki nie zostanie zresetowany. Jednak z łatwością utrzymuje dokładność podczas normalnych lotów, w tym długich zakrętów.

W jaki sposób wskaźniki położenia są dokładne?

Wersja skrócona: Tak, żyroskop miałby problemy z krzywizną ziemi, ale inna część tego instrumentu stale utrzymuje „lokalny dół” dla instrumentu.

Nie jestem pewien, ale czy podczas długich lotów żyroskop we wskaźniku położenia nie musi być regulowany, po części dlatego, że nie podąża on naturalnie za krzywizną ziemi? Myślałem, że kilka tygodni temu pojawiły się pytania na ten temat, ale nie mogę go teraz znaleźć.
To wydaje się być doskonałym kontrprzykładem, jeśli wykluczymy jego dryf, żyroskop zachowuje [ustaloną orientację "w przestrzeni"] (http://electriciantraining.tpub.com/14187/css/Basic-Properties-Of-Gyroscopes -130.htm), więc podążanie za jego płaszczyzną obrotu zmieni wysokość samolotu, zgodnie z założeniami PO.
@OSUZorba Tak, istnieje mechanizm erekcji, który utrzymuje go w linii z grawitacją (i może dawać fałszywe odczyty, na przykład, jeśli latasz w kółko przez długi czas). Gdyby sztuczny horyzont był idealną platformą inercyjną, wskazywałby on na lot odwrócony po wystarczająco długim locie wzdłuż krzywizny Ziemi!
Dodałem szczegóły dotyczące autokorekty tego instrumentu.
Greg Taylor
2018-11-20 22:17:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wiele dobrych odpowiedzi, ale nikt nie odniósł się do prostego matematycznego aspektu pytania.

Zakładając, że wartość „8 cali na milę” jest dokładna, oznacza to, że musisz „pochylić się” do nachylenia -1 ”na lot 7920” lub nachylenia -0,007 stopnia. To prawie lot poziomy. Pilot ani autopilot nie byliby nawet w stanie dostrzec różnicy. Nie możesz nawet spojrzeć na 1 stopień, nie mówiąc już o 1/1000 stopnia.

farhanhubble
2016-05-19 13:50:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Podstawowe pytanie brzmi: „Co sprawia, że ​​lot nieustannie zmienia kierunek?”

Rozważmy teraz przypadek samolotu lecącego nad głową. Jeśli powiedziano nam, że samolot jest w locie poziomym, pionowe przyciąganie grawitacji w dół jest równe pionowemu unoszeniu w górę. Dalej obie siły są prostopadłe do kadłuba i znoszą się.
Wyobraź sobie, co dzieje się bardzo szybko później, kiedy samolot przemieścił się na bardzo małą odległość do przodu po linii prostej . Ponieważ samolot poruszył się w linii prostej, winda nadal jest skierowana do góry i prostopadle do kadłuba, ale grawitacja jest skierowana w stronę środka Ziemi. Więc teraz tylko część podnośnika przeciwdziała grawitacji, a wynikająca z tego siła grawitacji przyciągnie samolot w dół w kierunku środka Ziemi.

Jest to bardzo podobne do tego, jak można zawiązać kamień do liny i zakręć nim. Kamień będzie krążył w kółko. Siła naciągu (napięcie) utrzymuje kierunek kamienia w sposób ciągły, zmieniając się bez wpływu na prędkość.

sdenham
2016-05-19 17:26:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie mam kwalifikacji, aby odpowiedzieć, ale zrobiłem to ze względu na wiele odpowiedzi, które sugerowały, że jakaś forma kontroli pilota jest konieczna, aby utrzymać samolot podążający za krzywizną Ziemi. Byłby wdzięczny za wkład prawdziwego aerodynamika.

W kilku odpowiedziach stwierdza się, że kiedy samolot leci na stałą wysokość, domyślnie porusza się po tej krzywej. To prawda, ale pytanie brzmi, czy kontrola pilota jest konieczna. Czy istnieją fizyczne ograniczenia istotne dla pytania?

Gdyby samolot poruszał się po stycznej, a nie krzywiznach Ziemi, miałoby to co najmniej dwa skutki: kierunek pola grawitacyjnego Ziemi zmieniłby się powodując obrót wektora ciężaru do tyłu, a lokalna gęstość powietrza zmniejszyłaby się wraz ze wzrostem odległości samolotu od ziemi.

Gdy wektor ciężaru obraca się do tyłu, coraz bardziej opóźnia samolot, a jeśli jest podłużny stabilny, w rezultacie będzie miał tendencję do opadania. Efekt malejącej gęstości wydaje się bardziej skomplikowany ze względu na jego wpływ na moc, jak również na siły aerodynamiczne, ale wydaje się, że istnieje ogólna tendencja do stabilizacji wyważonego, stabilnego wzdłużnie samolotu na wysokości gęstościowej - patrz Co robi czy samolot jest stabilny aerodynamicznie?. Z pewnością prawdą jest, że każdy samolot ma maksymalną osiągalną wysokość, określoną przez fizykę.

Oba te efekty (stabilność podłużna w odniesieniu do lokalnego pola grawitacyjnego i stabilność wysokości gęstościowej) będą miały tendencję do kierowania samolotem tak, aby podążał za krzywizną Ziemi bez udziału pilota.

yo'
2016-05-20 11:06:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W odpowiedziach brakuje mi jednej rzeczy. Chodzi o to: mówią, że siła grawitacji i składowa pionowa siły nośnej muszą być równe, aby samolot leciał w poziomie. To nie jest do końca prawdą. Samolot też się obraca, co wymaga użycia siły. Zobaczmy, ile to kosztuje dla samolotu za 10 $ \, {\ rm km} $ lecącego 900 $ \, \ rm {km \, h ^ {- 1}} $:

  • Grawitacja : $ -mg = -m \ cdot9.8 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 2}} $
  • Siła potrzebna do toczenia: $ -mv ^ 2 / r = -m \ cdot (250 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 1}) ^ 2} / 6388000 \, {\ rm m} = - m \ cdot0.00978 \, {\ rm m \, s ^ {-2}} $

    ($ m $ to waga, $ g $ to przyspieszenie grawitacyjne, $ v $ to prędkość, a $ r $ to promień skrętu)

Zatem siła potrzebna do skrętu wynosi 1 $ / 1000 $ siły grawitacji. Jest to pomijalne w przypadku mocy samolotu i innych ustawień, a także znacznie mniejsze niż jakiekolwiek nieregularności, takie jak zmienna gęstość powietrza, prędkość wiatru itp.

Wnioski: korekta „ściszania” jest tak mała, że ​​jest znikoma .

a o co chodzi? odpowiadasz na pytanie, komentujesz lub pytasz o coś zupełnie innego?
Chodzi mi o to, że nie, nie dostosowują się do tego, ponieważ konieczne dostosowanie jest znikome.
David K
2016-05-21 03:56:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Z powodów, które wyjaśniono w kilku innych odpowiedziach, nie ma potrzeby, aby pilot samolotu dokonywał żadnych specjalnych obliczeń lub regulacji elementów sterujących, aby „upuścić” samolot z prędkością ośmiu cali na milę, a tym samym podążać za krzywizną Ziemi. Zamiast tego piloci w rzeczywistości do polega na utrzymywaniu samolotu na stałej wysokości ciśnienia, która (w przybliżeniu) podąża za krzywizną ziemi. Ścieżka, którą pokonuje samolot w ten sposób, może w rzeczywistości znacznie wznosić się lub opadać z powodu pogody wywołane wahaniami ciśnienia, więc nie ma gwarancji, że spadnie o 8 cali za każdym razem, gdy samolot leci w dobrym kierunku, ale będzie podążał za krzywizną Ziemi znacznie dokładniej niż po linii prostej podczas jakiegokolwiek lotu na duże odległości.

Zatem odpowiedź na pierwszą część pytania brzmi: tak, piloci dostosowują tor lotu samolotu, aby uwzględnić krzywiznę Ziemi i tak to robią. brak wyraźnego terminu „korekta krzywizny” w obliczeń pilotów (lub autopilotów), ponieważ utrzymują oni samolot na pożądanej (zakrzywionej) ścieżce, obserwując wysokość ciśnieniową, podobnie jak w przypadku utrzymywania samochodu na pasie ruchu na autostradzie, obserwując znaczniki pasa, co nie wymaga musisz wiedzieć cokolwiek o promieniu krzywizny każdego zakrętu, który wytyczyli inżynierowie autostrady. Jeśli zakręt jest wystarczająco łagodny, możesz nawet nie zauważyć, że droga jest zakrzywiona, a mimo to będziesz nią podążać.

A zauważalna różnica między pasami autostrad a wysokością samolotu polega jednak na tym, że statek powietrzny nie ma zdolności do latania powyżej określonej wysokości przy określonym ustawieniu elementów sterujących, ze względu na niską gęstość powietrza przy na wyższych wysokościach - tak więc na wyższych wysokościach samolot będzie miał tendencję do opadania - podczas gdy na znacznie niższych wysokościach silniki samolotu będą generować więcej niż wystarczającą moc, aby utrzymać samolot w górze, więc samolot będzie miał tendencję do wznoszenia się. Fizyczne właściwości atmosfery i statku powietrznego mają zatem skłonność do odchylania samolotu wzdłuż toru, który (w przybliżeniu) podąża za krzywizną Ziemi i absolutnie uniemożliwiają jego kontynuowanie po prostej linii stycznej w przestrzeń kosmiczną. powiedzmy najważniejszą częścią) tego, w jaki sposób piloci utrzymują statek powietrzny na danej wysokości ciśnieniowej, polega na dostosowaniu „trymu” samolotu (w tym przepustnicy), tak aby miał tendencję do lotu na żądanej wysokości.

Jeśli chodzi o rotację Ziemi, ponieważ atmosfera na ogół obraca się wraz z resztą Ziemi, a samoloty latają w atmosferze, samoloty nie muszą latać szybciej lub wolniej, aby pokonać rotację Ziemi, bardziej niż musisz być w stanie biegać z prędkością 500 mil na godzinę, aby przedostać się z toalety na rufie do przodu na swoje siedzenie (niektóre części atmosfery czasami poruszają się trochę szybciej niż obrót Ziemi, a czasem trochę wolniej, w zależności od tego, w którą stronę wieje wiatr skrzydło w każdym miejscu; piloci muszą uwzględnić wiatr, aby przelecieć pożądaną ścieżką nad ziemią i wiedzieć, ile czasu zajmie dotarcie na miejsce.)

Z drugiej strony piloci bardzo nie muszą brać pod uwagę krzywiznę Ziemi podczas planowania bocznego kierunku lotu. Na przykład, aby lecieć z Nowego Jorku do Londynu, najkrótsza ścieżka (najmniej mil nad ziemią lub wodą) wychodzi z Nowego Jorku na kursie około 51,4 stopnia. Lot powrotny rozpoczyna się w kierunku Nowego Jorku na kursie około 288 stopni, podobnie z Londynu na Teneryfę kursuje 213,5 stopnia, 23,1 w obie strony, az Teneryfy do Nowego Jorku 300,5 stopnia, 85,8 w obie strony. tory lotu jako trzy boki trójkąta, ma kąty 34,4 stopnia w Nowym Jorku, 74,5 stopnia w Londynie i 82,6 stopnia na Teneryfie, co daje razem 191,5 stopnia, co jest niemożliwe dla żadnego trójkąta wykreślonego na płaskiej płaszczyźnie. Piloci i inne osoby, które planują trasy samolotów, robią to na podstawie obliczeń (obecnie zwykle wykonywanych w oprogramowaniu), które uwzględniają w tym celu w przybliżeniu kulisty kształt Ziemi (a obecnie nawet uwzględniają kilkumilową różnicę między średnicą Ziemia mierzona od bieguna do bieguna i średnica mierzona w poprzek równika).

h22
2016-05-21 03:02:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Myślę, że samolot powinien lecieć prosto, nie podążając za krzywizną Ziemi, jeśli nic nie zostanie zrobione. Oznacza to, że powinien mieć niewielką tendencję do podnoszenia się, ale może to być zauważalne tylko wtedy, gdy przeleci przez połowę kuli ziemskiej.

Ten efekt może być znacznie mniejszy niż w przypadku innych czynników, które zmieniają wysokość. W każdym razie, jeśli samolot jest ustawiony do lotu na jakiejś stałej wysokości, kompensowałby również krzywiznę Ziemi, nie robiąc nic specjalnego.

quiet flyer
2020-03-25 23:25:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zakładając, że lecimy „po przedniej stronie krzywej mocy” -

Dla danego ustawienia mocy jest tylko jeden kąt natarcia, który pozwoli danemu samolotowi utrzymać stała wysokość.

Dla danego kąta natarcia istnieje tylko jedno ustawienie mocy, które pozwoli danemu samolotowi na utrzymanie stałej wysokości.

Więc pytanie brzmi zasadniczo: wymagany kąt natarcia lub ustawienie mocy, inny niż byłby, gdyby ziemia była płaska? ”

Odpowiedź brzmi„ tak - bardzo, bardzo nieznacznie ”.

Jeśli Twoje pytanie ma również zadać pytanie „czy jest to coś, co pilot musi świadomie brać pod uwagę?”, odpowiedź z pewnością brzmi „nie”. Kilka funtów kurzu gromadzących się w zakamarkach samolotu prawdopodobnie miałoby większy wpływ na wymagany kąt natarcia lub ustawienie mocy niż fakt, że Ziemia jest raczej okrągła niż płaska.

Podobnie jest z efektami związanymi z obrotem Ziemi i otaczającej ją atmosfery.

Jeśli twoje pytanie ma również na celu pytanie, czy system odniesienia ARHS lub inny podobny system musi konkretnie uwzględniać wziąć pod uwagę krzywiznę Ziemi, aby zapamiętać, która droga jest „pozioma” podczas lotu na długich dystansach lub czy jest to automatycznie korygowane przez inne wbudowane funkcje systemu - to jest znacznie bardziej skomplikowane pytanie, ale odpowiedź brzmi: ogólnie to drugie. To samo dotyczy ogólnie zapamiętywania, która droga jest „pozioma” przez długi czas, gdy Ziemia obraca się wokół własnej osi.

W przypadku niezależnych bezwładnościowych systemów nawigacji to działają całkowicie niezależnie od jakichkolwiek informacji o pozycji uzyskanych z GPS, odpowiedź jest zupełnie inna: w tym przypadku bardzo ważne są efekty związane z kulistym kształtem Ziemi oraz efekty związane z jej obrotem wokół własnej osi.

Już 17 odpowiedzi na bardzo proste (głupie) pytanie, które ma prawie 4 lata, a jednak czułeś się zmuszony do dodania więcej ?!


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...