A quanto mi risulta, il numero di Mach a una data altitudine viene calcolato dividendo lo IAS per la velocità del suono a quell'altitudine. Allora come viene calcolata questa velocità del suono per visualizzare il numero di Mach sul Mach Meter? Il Mach Meter condivide lo stesso tubo di Pitot utilizzato per calcolare la velocità?
Un machmeter (analogico) assomiglia a questo:
Quindi è più simile a una versione più complessa dell'indicatore di velocità relativa, in questo caso correggendo l'altitudine nel processo. Detto questo, ho trovato questo estratto apparentemente da una pubblicazione della FAA:
Alcuni Machmeters meccanici più vecchi non guidati da un computer di dati aerei utilizzano un aneroide di altitudine all'interno dello strumento che converte la pressione statica di Pitot in Mach numero. Questi sistemi presumono che la temperatura a qualsiasi altitudine sia standard; pertanto, il numero di Mach indicato è impreciso ogni volta che la temperatura si discosta dallo standard. Questi sistemi sono chiamati Machmeters indicati. I moderni Machmeters elettronici utilizzano le informazioni di un sistema informatico di dati aerei per correggere gli errori di temperatura. Questi sistemi visualizzano il vero numero di Mach.
La maggior parte dei sistemi oggi utilizza dati più dettagliati dai sensori per fornire un valore corretto attraverso una varietà di calcoli (complessi).
Un po ' ulteriori discussioni sono disponibili su PPruNe.
Nota a margine: la velocità del suono ($ a $) stessa è determinata esclusivamente dalla temperatura (quella detto questo, puoi determinarlo dalla pressione, poiché la pressione è una funzione della temperatura) da qui il problema con il sistema analogico sopra.
Per l'aria:
$$ a = \ sqrt {R {\ gamma} T} ~ m / s $$
Dove:
$ R = 287 $ Costante del gas specifico [adimensionale]
$ \ gamma = 1.4 $ Rapporto di calore specifico [adimensionale]
$ T = $ Temperatura assoluta [K]
Ricorda che stai leggendo la velocità indicata [IAS] in nodi in la cabina di pilotaggio, che non è la stessa di True Airspeed [TAS] convertita in m / s, nel caso tu stia cercando di calcolare manualmente la tua velocità mach ($ M = \ frac {TAS} {a} $)
Da utilizzare senza conoscere la velocità dell'aria, la temperatura di &, Wikipedia fornisce la seguente formula per i flussi subsonici:
$$ M = \ sqrt {5 ((\ frac {P_T} {P} +1) ^ \ frac27-1) } $$
Dove:
$ P_T = $ Pressione totale
$ P = $ Pressione statica
La maggior parte dei jet moderni utilizza un Air Data Computer (ADC) per calcolare (tra le altre cose) il numero di Mach.
Air Data Computer
Un ADC è semplicemente un computer che accetta misurazioni di dati atmosferici per calcolare vari dati relativi al volo.
Un tipico ADC può essere collegato a $ ^ 1 $:
Ingressi
Uscite (calcolate)
Ciascuno degli ingressi e delle uscite può essere analogico o digitale a seconda del progetto del sistema e vengono utilizzati per molti scopi in tutto l'aereo. Ogni uscita è un valore puramente calcolato in base alle varie misurazioni di ingresso e ai dati memorizzati all'interno dell'unità.
Per rispondere alla tua domanda sulla sorgente Pitot per il Mach Meter: Sì, usano le stesse sorgenti Pitot e statiche dell'indicatore di velocità relativa.
Nel caso di strumenti meccanici, sono entrambi collegati direttamente al sistema statico di Pitot.
Nel caso di un ADC, il sistema statico di Pitot è collegato direttamente all'ADC e quindi i segnali elettrici comunicano la velocità e il numero di macchina all'indicatore di velocità e al misuratore di macchina (o EFIS), che non sono più richiedono connessioni statiche pitot effettive.
Un esempio semplificato per il calcolo del numero di Mach $ ^ 2 $ sarebbe basato sugli input di pressione:
$$ Mach ~ numero = 5 ((PT / PS + 1) ^ {0.2857} –1) ^ \ frac12 $$
Dove:
$ PT $ = Totale Pressione
$ PS $ = Pressione statica
Il calcolo effettivo apporta correzioni ai dati di pressione per compensare gli errori di installazione e le letture dei sensori non lineari.
Si noti che in realtà non calcola la velocità (locale) del suono (LSS) per determinare il numero di macchina corrente, ma con l'ingresso TAT e il numero di macchina calcolato, potrebbe calcolarlo calcolando prima la temperatura dell'aria esterna (OAT / SAT):
$$ SAT = \ frac {TAT} {1 + 0.2 \ times {Mach} ^ 2} $$
$$ LSS = 38.945 \ sqrt {SAT} $$
Ad esempio, diciamo che il TAT è -36C (237.16K) e stiamo volando Mach 0.80:
$$ SAT = \ frac {237.16} {1 + 0.2 \ times0.8 ^ 2} = \ frac { 237.16} {1.128} = 210.25 ° K = -63 ° C $$
$$ LSS = 38.945 \ sqrt {210.25} = 38.945 \ times14.5 = 564.70knots $$
Ancora una volta, queste sono formule semplificate perché quelle effettive considererebbero un errore del sensore, ecc.
$ ^ 1 $ Elenco di input e output ottenuti da Air Data Computers.
$ ^ 2 $ Formula da Funzionamento ed equazioni del sensore TAT.
Un machmeter non determina la velocità del suono. Non è nemmeno necessario:
$$ Mach ~ Number = \ frac {P_T-P_S} {P_S} $$
Il numero di Mach è semplicemente il rapporto tra la pressione totale meno pressione statica, divisa per la pressione statica.
Ecco perché:
$$ Mach ~ Number = \ frac {TAS} {LSS} $$
Il numero di Mach è la vera velocità rispetto a quella locale velocità del suono
$$ TAS = IAS \ sqrt {T} \ div \ sqrt {P} \ div16.97 $$
Convertendo la velocità indicata in velocità reale, dobbiamo moltiplicare per la radice quadrata della temperatura assoluta (in ° K)
$$ LSS = 38.94 \ sqrt {T} $$
Anche la velocità locale del suono è direttamente proporzionale alla radice quadrata della temperatura assoluta (in ° K)
Se dividi $ TAS = IAS \ sqrt {T} \ div \ sqrt {P} \ div16.97 $ per $ LSS = 38.94 \ sqrt {T } $, $ \ sqrt {T} $ si cancelleranno a vicenda.
$$ Mach ~ Number = \ frac {IAS} {\ sqrt {P} x} $$
IAS abbiamo già, è la pressione dinamica meno la pressione statica, e $ P $ è solo la pressione statica o, come ho detto all'inizio:
$$ Mach ~ Number = \ frac {P_T-P_S } {P_S} $$
Vedi, nessun termometro ... solo pressione dinamica e statica.