Domanda:
I piloti regolano la traiettoria di volo del velivolo per consentire la curvatura della Terra?
NormLDude
2016-05-18 16:37:26 UTC
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Se un aereo di linea vola a una velocità di circa 500-600 miglia orarie, mi sembra che sarebbe necessario un aggiustamento significativo dell'altitudine in modo da non volare nello spazio.

Wikipedia dice che c'è un calo di 8 pollici per ogni miglio a causa della curvatura della Terra. Ma non ho mai sentito di nessun aereo di linea che si adegua alla curvatura. Inoltre, gli aerei non dovrebbero doversi adattare in qualche modo alla rotazione terrestre perché varia a seconda della latitudine?

Perché le navi o le macchine non "volano nello spazio"? La velocità non ha importanza (beh, non a velocità così basse comunque :)), ma una cosa hanno in comune le navi, gli aeroplani e le auto.
@Pondlife Un piccolo cavillo: Wikipedia non dice "che c'è un calo di 8 pollici per ogni miglio"; cita semplicemente [il metodo di Samuel Rowbotham per il calcolo della curvatura della Terra] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bedford_Level_experiment#Earth.27s_curvature), che usa quella formula senza giustificazione. Non lo afferma come un fatto o non dice nulla sul fatto che sia corretto o accurato.
Forse il computer di bordo tiene conto di questo.
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 francese scusa)
Diciotto risposte:
#1
+83
aeroalias
2016-05-18 17:01:47 UTC
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L'altitudine del velivolo viene misurata (dedotta) dalla pressione atmosferica. L'aereo viene solitamente fatto volare a un'altitudine che mantiene una pressione ambiente costante (dal pilota o dal pilota automatico, a seconda dei casi). Le variazioni della pressione barometrica locale (fornite dal controllo del traffico aereo) vengono utilizzate per ricalibrare l'altimetro dell'aereo. Finché l'aereo è fatto volare a una pressione ambiente costante (quindi altitudine costante), seguirà la curvatura terrestre (poiché l'atmosfera è attaccata alla terra sferica e ha le stesse proprietà alla stessa distanza dal centro, in un caso ideale ) poiché l'altitudine è misurata dalla superficie, che è curva, e non da un piano.

#2
+75
Mike Sowsun
2016-05-18 16:50:28 UTC
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Non sono necessarie regolazioni poiché l'aereo seguirà naturalmente la curvatura della terra senza alcun input da parte del pilota. Questo perché l'aereo vola nell'atmosfera che segue anche la curvatura della terra.

E anche la forza gravitazionale lavora ad angolo retto con la superficie della terra.
@SMSvonderTann potresti scoprire che nella tua frase manca un "quasi" (http://earthscience.stackexchange.com/q/7520)
@SMSvonderTann se fosse vero, saresti in grado di camminare sulle scogliere.
@Federico me ne sono reso conto dopo aver messo il commento.
@Federico, mentre la forza _gravitational_ agisce effettivamente "quasi" perpendicolare alla superficie terrestre, è irrilevante, perché la forza che ci interessa è il _weight_ e che funziona _esattamente_ perpendicolare al geoide.
@SMSvonderTann, in realtà, non ti sei perso "quasi", hai usato un termine inesatto. La forza che conta è il peso, non la gravità (e il peso è esattamente perpendicolare alla superficie che definisce il livello del mare, il geoide).
@JanHudec Mi dispiace per questo. Mi ero appena svegliato.
@SMSvonderTann, quasi tutti usano "gravità" e in realtà significa "peso". Non fa davvero molta differenza nella maggior parte dei casi.
@JanHudec Piccole variazioni nella densità e nella forma della terra si traducono in piccole variazioni nella forza risultante dalla gravità. Solo una sfera veramente perfetta e uniformemente densa produrrebbe una forza perfettamente perpendicolare. Comunque, la tua affermazione che "conta solo il peso" è priva di senso. Anche se intendi qualcosa di diverso dalla forza gravitazionale (anche se non riesco a capire quale sarebbe), puoi costruire un modello matematico completamente corretto (entro l'errore della fisica newtoniana) del movimento che utilizza la forza gravitazionale.
@jpmc26, il Geoide, o “livello del mare” è definito come superficie equipotenziale del peso e, poiché il campo del peso è liscio, la forza del peso è sempre perpendicolare ad esso, esattamente. Anche la Terra assume effettivamente quella forma, ad eccezione delle caratteristiche del terreno, perché la roccia è abbastanza morbida da comportarsi come un liquido (e la maggior parte di essa è fusa comunque all'interno della Terra).
@jpmc26, "peso" indica la forza inerziale totale in un sistema di riferimento della Terra che è la somma della gravità propria e della forza centrifuga dovuta alla rotazione della Terra. A volte il termine "gravità" viene utilizzato solo per la gravità propriamente detta e talvolta per la somma, quindi lo evito. Il peso è l'unica cosa che conta perché la gravità è indistinguibile dalla forza inerziale a causa dell'accelerazione del sistema di riferimento.
Riferimento verticale / geoide [correlato] (http://aviation.stackexchange.com/questions/21665/which-trigonometric-algorithm-does-an-fms-use-to-determine-distance-between-wayp/22111#22111) --- e --- [questo] (http://kartoweb.itc.nl/geometrics/reference%20surfaces/body.htm).
@JanHudec Non si può dire che il "peso" sia la forza gravitazionale più le forze fittizie e quindi dire che le forze costituenti non contano. Questo è un argomento senza senso derivante da una semantica scadente; puoi costruire un modello equivalente senza sommarli. Sembra che tu stia usando la convenzione ISO per la parola "peso", ma questa non è l'unica convenzione. Inoltre, la tua definizione di geoide non ha senso. Ci saranno * molte * superfici equipotenziali in un campo energetico potenziale. Infine, * ovviamente * il gradiente è perpendicolare a tale superficie; questo deriva da come hai definito le cose.
@jpmc26, Sono consapevole che la terminologia non viene utilizzata in modo coerente. Quindi quale useresti? E perché lo preferiresti a ISO uno; dopotutto, lo scopo dello standard ISO è rendere la terminologia più coerente. Inoltre, tieni presente che mentre puoi costruire un modello in cui non _nominerai_ la somma, è comunque quella somma che agisce sugli oggetti (purché ci atteniamo al piano di riferimento della Terra), quindi non nominarlo non lo fa sembra esattamente pratico.
"Non è necessaria alcuna regolazione in quanto l'aereo seguirà naturalmente la curvatura della terra senza alcun input da parte del pilota." No, non lo farà. Senza l'input del pilota o dell'autopilota, l'aereo si schianterà naturalmente nel terreno e lascerà un enorme cratere fiammeggiante. Vengono apportate continue regolazioni per mantenere la distanza dalla superficie terrestre, ovvero l'altitudine. Finché viene mantenuta un'altitudine costante, l'aereo seguirà la curvatura della terra
@JanHudec: Strano che nessuno ne abbia parlato, ma a meno che non si voli esattamente sopra l'equatore, la forza centrifuga della rotazione terrestre allontanerà il vettore di accelerazione combinato che sentiamo e chiamiamo gravitazione dal centro della massa terrestre. L'effetto è piccolo ma misurabile e giustificherebbe il "quasi" che Federico ha trovato mancante. Ad essere onesti, non sono contento di nessuna delle risposte e dei commenti qui - perché nessuno spiega perché l'atmosfera è curva? Questo arriverebbe alla radice di esso.
@PeterKämpf, lontano dal centro di massa sì, ma non obliquo rispetto alla superficie. L'ellissoide di riferimento tiene conto della forza centrifuga, quindi il risultato è ortogonale alla sua superficie (e il geoide aggiunge anche le variazioni di gravità dovute alle disomogeneità).
#3
+29
Dan Hulme
2016-05-18 16:57:14 UTC
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Non c'è un aggiustamento per l'altitudine. Un aereo in volo livellato a una data altitudine e regolato per il volo livellato rimarrà a quell'altitudine. Ciò significa che la traiettoria di volo avrà una leggera curva verso il basso (guardando da lontano dalla terra) mentre la direzione del basso (verso il centro della terra) cambia.

Pensa all'energia potenziale gravitazionale dell'aereo. Per salire (che in realtà sta volando in linea retta se si considera la curvatura della terra), l'aereo deve guadagnare energia. In un assetto di volo livellato, non guadagna energia, quindi rimarrà alla stessa altitudine. Un percorso che non guadagna né perde quota è un'ellisse che gira intorno alla terra.

Un altro modo di pensarci è considerare come cambia la "discesa" mentre l'aereo viaggia. Il peso dell'aereo agisce sempre verso il centro della terra, ed è bilanciato (in volo livellato) dal sollevamento delle ali. Immagina di avere un aeromodello sospeso su un pezzo di corda, che penzola dalla tua mano. Se si tiene la corda e si trasporta il modello per un quarto di giro intorno alla terra, la parte inferiore del modello sarà ancora rivolta verso il basso (verso il centro della terra). Il modello ha ruotato di 90 gradi, senza che tu debba ruotarlo a mano.

Quando assetti per il volo livellato, lo fai trovando l'assetto di beccheggio in cui la tua velocità e altitudine rimangono costanti (o almeno stabili : le condizioni atmosferiche potrebbero farle oscillare molto). Questo atteggiamento potrebbe essere un po 'più a naso in giù di quanto lo sarebbe se la terra fosse piatta, ma è impercettibile.

"verso il basso" è un po 'astratto in questo uso. L'aereo rimarrà a livello rispetto alla terra. Rispetto a qualche punto fisso oltre il riferimento terrestre (un satellite distante?) L'aereo cambierà orientamento, ma da quella prospettiva non ci sarà più il concetto di "su" e "giù".
@abelenky Penso di aver trovato ciò che non era chiaro e ho cercato di renderlo un po 'più chiaro. Credi che sia meglio adesso?
@DanHulme Hey Dan. Perché un'ellisse? Per scopi pratici, assumiamo che la Terra sia una sfera perfetta. Sicuramente il percorso sarebbe quindi un cerchio? Mi piace l'analogia del modello di aeroplano.
@Simon [La Terra è "più grassa" all'equatore che ai poli] (https://en.wikipedia.org/wiki/Equatorial_bulge). La differenza di diametro è di circa 26,5 miglia. Cioè, sei a 13 miglia più vicino al centro della Terra se ti trovi a livello del mare su un polo rispetto a un punto a livello del mare sull'equatore.
La gravità non ti trascina in giro come un aereo su una corda. Se riesci a volare a livello, la gravità non può già fermarti, se voli fuori dalla curva la gravità sarebbe più debole non più forte, sarebbe una tangente fuori angolo e dovresti aumentare di altitudine.
@A.Danischewski Non si tratta della gravità che cambia la tua direzione, è che l'aereo è bilanciato in modo che sia in un particolare atteggiamento rispetto alla direzione della gravità. Quando si porta il modello (o l'aereo reale) in un luogo diverso, la bilancia lo mantiene sempre perpendicolare al suo peso. È un'enorme semplificazione (perché l'equilibrio su un aereo è aerodinamico), ma si tratta della rotazione del peso, non di come l'entità del peso cambierebbe con l'altitudine.
@Simon Se vuoi presumere che la Terra sia una sfera, sentiti libero. Ma poiché tutti i cerchi sono anche ellissi, puoi leggere la risposta allo stesso modo :-)
@ Dan Hulme La fisica non sosterrà la tua idea, la gravità non fa girare magicamente e senza soluzione di continuità un aeroplano con esso come se avesse una corda attaccata dal centro al centro della Terra. Disegna un cerchio e alcune frecce che puntano dall'esterno verso il centro, quindi disegna il tuo aeroplano che si dirige fuori dal lato di esso - puoi vedere che i vettori di gravità ora invece di tirare direttamente verso il basso, vengono spostati indietro ora trascinando parzialmente l'aereo all'indietro.
Inoltre, prova a far girare una palla e metti un piccolo modello di aereo sopra di essa volando nella direzione della rotazione, annota la velocità relativa al suolo. Quindi gira il piccolo aereo, con la stessa rotazione della palla e la stessa velocità relativa dell'aereo e la velocità al suolo salta un po '.
@A.Danischewski Mi dispiace se quest'ultima analogia è fonte di confusione: sembra che tu non abbia capito cosa sto cercando di dire. La stringa nell'analogia non riguarda la gravità, è solo un modo per vedere che il modello è bilanciato e livellato. Come dici tu, quando l'aereo vola, la gravità ora lo tira indietro, quindi l'equilibrio cambierà (visto dall'esterno), mantenendo la linea di prua e di poppa perpendicolare alla linea di azione del peso.
Ciao Dan, +1 per aver menzionato l'energia potenziale gravitazionale. Ho trovato questo mancante da tutte le altre risposte, ma penso che sia essenziale per una buona spiegazione. La risposta di Kevin però si avvicina.
#4
+21
kevin
2016-05-18 19:14:39 UTC
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Questa è più una questione di fisica che di aviazione. Mentre altre risposte hanno affrontato la domanda dal punto di vista dell'aerodinamica, provo a rispondere da una prospettiva fisica: quadro di riferimento .

Frame: dove stai andando?

Come fai a sapere che un oggetto si sta muovendo? La risposta è che non lo fai - non c'è niente come una "coordinata assoluta fissa nello spazio". La velocità viene misurata facendo riferimento a un altro oggetto. Se ci pensi, ogni volta che menzioniamo la velocità di un oggetto, intendiamo sempre che è velocità relativa a qualcosa. La velocità dell'auto è di 50 mph rispetto al suolo sottostante, anche se raramente lo diciamo esplicitamente nelle nostre conversazioni quotidiane.

Curvatura della Terra

La maggior parte delle nostre esperienze quotidiane di movimento sono correlate a una delle quattro forze fondamentali della natura: la gravità . La gravità è sferica: se scegliamo un punto casuale del pianeta, la forza gravitazionale dovrebbe essere la stessa di qualsiasi altro punto casuale (supponiamo che la Terra sia una sfera perfetta per ora).

Considerami mentre cammino su la superficie della Terra. Non saprei che la Terra gira senza punti di riferimento esterni come le stelle e il sole. Se la Terra fosse ferma, camminerei lo stesso, perché quando cammino sto interagendo con il terreno sotto di me, che fa parte della Terra; Non sto interagendo con Saturno o qualsiasi altro pianeta.

Come volano gli aerei?

Ebbene, accade che gli aerei volino interagendo con l'atmosfera. L'atmosfera è influenzata dalla gravità terrestre come il suolo: terra + atmosfera gira e gira insieme. Gli aeroplani non interagiscono in alcun modo con altre stelle, pianeti o satelliti: i suoi motori producono spinta contro l'atmosfera (che si muove insieme al suolo).

Hai scelto il tuo sistema di riferimento come un punto arbitrario nello spazio, motivo per cui porta a conclusioni errate. Se viaggi su un treno e vuoi spostarti, non devi tenere conto della velocità con cui si muove il treno: stai interagendo con il treno, non con il binario su cui viaggia. Altrimenti, mentre il treno si muove in avanti seguendo la curvatura della Terra, salirai sempre più in alto nella cabina, fino a colpire il soffitto. Stai seguendo la gravità, che è sferica. Lo stesso per gli aerei.

"Se la Terra si ferma, io camminerei lo stesso." Ebbene, ad eccezione degli effetti dei terremoti o di eventi geologici altrettanto distruttivi che ne deriverebbero. :) Le 13 miglia di raggio extra all'equatore diventerebbero improvvisamente un problema. Anche il tempo potrebbe diventare interessante.
@reirab - Il primo capitolo del libro * What If? * ([Che è ampiamente estratto online] (http://mashable.com/2014/08/23/what-if-randall-munroe-excerpt)) discute esattamente questo .
@Bobson Oh, stavo pensando se anche l'atmosfera si fermasse. Sì, lasciare l'atmosfera così com'è mentre si ferma la superficie sarebbe anche peggio. Inoltre, xkcd è meraviglioso.
Attenzione - "i motori producono spinta contro l'atmosfera" - no, non lo fanno. Producono spinta accelerando una massa d'aria in espansione all'indietro dallo scarico o guidando un'elica che accelera l'aria all'indietro. Terza legge di Newton. Se potessi in qualche modo fornire aria all'aspirazione di un motore a reazione, funzionerebbe perfettamente nel vuoto. Ovviamente, un'elica non funzionerebbe poiché non avrebbe aria per accelerare all'indietro.
@Simon bene, di solito non trasportiamo ossigeno liquido e lo iniettiamo in un motore a reazione (-:
Certo, stavo solo facendo notare di stare attento. Ci sono molti tipi anti-scientifici che affermano che i veicoli spaziali sono impossibili poiché non c'è "atmosfera" contro cui spingersi. Mi dispiacerebbe vedere qualcosa qui collegato a queste assurdità.
#5
+11
Édouard
2016-05-18 20:00:58 UTC
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Un aereo è abbastanza veloce per arrivare nello spazio? Ebbene, sfortunatamente per l'esplorazione spaziale, no, non lo è. Controlliamo con qualche calcolo.

Presupposti e definizioni

Per prima cosa, facciamo un'ipotesi: il nostro aereo sta volando nel vuoto: non c'è aria che lo rallenti. Naturalmente, questo presupposto è molto sbagliato, ma qui ci interessa solo la velocità. L'attrito dell'aria rallenta solo . Quindi, se non va nello spazio senza un'atmosfera, non lo farà neanche se aggiungiamo un'atmosfera.

Consideriamo un oggetto di riferimento in orbita attorno alla Terra alla stessa altitudine del nostro aereo. Naturalmente, possiamo trascurare la massa di e , che è di diversi ordini di grandezza inferiore alla massa della Terra.

Sia O” la velocità orbitale di O e P” sono la velocità di P . Se v P > v O , allora P si allontanerà a spirale dalla Terra e finirà nello spazio. Se, d'altra parte, v P < v O , allora P scenderà a spirale fino a quando non si arresta in modo anomalo.

Informatica O”

Dato che orbita su una traiettoria circolare, O” e r sono correlati dalla seguente formula:

v O = √ ( GM / r )

Dove G è la costante gravitazionale e M la massa dell'oggetto attorno al quale stiamo orbitando.

Nel nostro caso, stiamo orbitando attorno alla Terra e

GM = 3,99 × 10 14 m 3 s -2

Utilizzando le unità SI e approssimando 3.99 con 4, si ottiene la seguente relazione:

v O = 2 × 10 7 -1/2

Il raggio della Terra è compreso in , quindi dobbiamo aggiungere 6 371 km per passare dall'altitudine a r” . 6 371 km sono in realtà due ordini di grandezza più alti di qualsiasi altitudine a cui potresti volare, quindi arrotondiamolo a 6.400 km e accontentiamoci.

Quindi, per orbitare a 6400 km = 6 A 400.000 m dal centro della Terra, dovremmo andare a

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

Questa è la velocità relativa al centro della Terra, non alla sua superficie.

Così, la nostra un aereo mal modellato?

Il nostro aereo sta volando a 600 mph rispetto alla superficie. Se supponiamo di volare sopra l'equatore, possiamo raggiungere una velocità di 1600 mph rispetto al centro; è ancora un ordine di grandezza inferiore alla velocità che dobbiamo raggiungere per orbitare a un'altitudine così bassa.

v P << v O

Il nostro aereo si schianterebbe. Veloce.”


Grazie al cielo, gli aerei sono più sicuri di così. Ma come mai?

Ebbene, come abbiamo appena visto, non è la velocità dell'aereo a farlo volare. Ma abbiamo fatto un'ipotesi molto forte nella nostra sezione di apertura: abbiamo trascurato l'atmosfera.

L'aria sicuramente rallenta il nostro aereo. Ma l'abbiamo anche costruito in modo che, quando si muove nell'aria, il nostro aereo tenda a salire grazie al portanza.

Quindi abbiamo due effetti opposti, qui: l'aereo non sta andando abbastanza veloce da sfuggire all'attrazione terrestre; ma l'ascensore tira su l'aereo abbastanza forte da continuare a volare. Ma la portanza dipende, tra le altre cose, dalla densità dell'aria attorno all'aereo: più gli aerei volano, minore è la portanza. Quindi, tutto sommato, l'aereo vola in uno strato d'aria alla stessa pressione, che a sua volta segue approssimativamente la superficie della Terra.

eufemismo dell'anno "diversi ordini di grandezza minore";)
@Simon Haha, sì, sono circa 19 ordini di grandezza ... per un A380 a MTOW.
Per tua informazione; Da qualche parte hai affermato che un aeroplano orbita attorno a 6400 m dal centro della Terra. Ovviamente avrebbero dovuto essere 6400 km, quindi ho suggerito una modifica per risolverlo.
Orbitare non è necessario per essere "nello spazio" o per "lasciare" l'attrazione terrestre. In teoria, puoi andare su Marte verticalmente, salendo di 1 mm al giorno se hai il carburante necessario per farlo. La velocità in orbita è utile solo per veicoli spaziali non alimentati (questo è sempre il caso in pratica).
@wythagoras Ah! Sapevo di aver sbagliato da qualche parte quando sono passato dal pensare "è quasi un quadrato perfetto, peccato che ci sia un fattore 10 in più" per "aspetta, * è * un quadrato perfetto".
Questo dà la vera risposta: l'aereo non vola nello spazio perché 600 mph non è abbastanza veloce per farlo volare nello spazio.
#6
+10
Paulb
2016-05-18 23:50:35 UTC
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Le risposte pubblicate sono buone.

Una risposta tangente (gioco di parole): se fosse richiesto aggiustamento per la curvatura della terra , si deduce che potresti volare accidentalmente nello spazio.

Se potessi accidentalmente volare nello spazio ad ala fissa, non avremmo bisogno di razzi sofisticati e potenti.

E comunque non puoi volare nello spazio, poiché il volo richiede aria per creare portanza. Niente aria, niente ascensore, niente salita.
Carino, ma questo argomento in realtà non funziona. La conseguenza di non adattarsi alla curvatura della Terra potrebbe essere qualcosa di diverso dal volo accidentale nello spazio. Ad esempio, a un'altitudine sufficiente, le tue ali non genereranno abbastanza portanza ei tuoi motori a reazione non avranno abbastanza ossigeno per bruciare carburante. Forse avresti comunque bisogno di troppo carburante per arrivare a quell'altitudine. Forse la bassa pressione farebbe scoppiare lo scafo. È possibile che gli aerei si adattino alla curvatura per evitare queste catastrofi, non per evitare di volare nello spazio. (Naturalmente, non lo fanno, ma la domanda si basa sul fatto che ora lo sappia.)
#7
+8
Adam Davis
2016-05-19 00:25:13 UTC
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Non è diverso dalla guida. Se guidi assolutamente dritto, alla fine lascerai la strada. Le linee stradali devono essere seguite.

Quindi cosa è equivalente alle linee stradali in volo? Pressione dell'aria. La pressione dell'aria si riduce man mano che ci si allontana dalla superficie. I piloti e gli autopiloti seguono il gradiente di pressione dell'aria, cercando di mantenere l'aereo a una pressione dell'aria impostata. Questa pressione viene utilizzata al posto del GPS o del "volo rettilineo" perché è uno dei tanti fattori che influiscono sull'efficienza del volo: velocità, resistenza dell'aria e capacità di carico dell'aereo. Stanno volando, o stanno tentando di volare, in un intervallo di pressione che costerà il minimo per raggiungere i vari obiettivi della compagnia aerea.

La pressione dell'aria varia in base a molti fattori, ma il fattore principale è altezza dal livello del mare, e quindi volando all'interno di uno specifico intervallo di pressioni, mantengono un'altezza ragionevolmente costante dal livello del mare. Poiché la pressione "a livello del mare" è curva insieme alla terra, quello che trovi è che seguono automaticamente la curvatura della terra. In altre parole, gli aerei volano sempre leggermente verso il basso.

@mins corretto, la pressione dell'aria varia in base a molti fattori.
#8
+5
OSUZorba
2016-05-18 20:37:37 UTC
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Penso che ci siano molte buone risposte riguardo alla curvatura della Terra, ma non ho visto nessuno che si occupasse della rotazione della Terra.

L'atmosfera è naturalmente trascinata insieme al superficie del pianeta. La velocità del vento viene misurata rispetto a una posizione fissa sulla superficie. Pertanto le differenze tra il movimento e la superficie terrestre si riflettono come vento. I piloti si adattano all'effetto del vento sulla traiettoria di volo.

Se il pilota utilizza tecniche di navigazione di base, calcola la direzione che doveva volare con il vento al traverso previsto per arrivare a destinazione. Se è presente una componente di vento al traverso, la rotta volata sarà diversa dalla rotta diretta al suolo o dalla rotta del grande cerchio.

Con le apparecchiature di navigazione queste regolazioni possono essere eseguite in tempo reale. ad esempio, se si desidera volare su una rotta GPS specifica, ma continuare a spostarsi a destra, si dovrà passare a una rotta più a sinistra per recuperare e mantenere la rotta desiderata.

#9
+5
Ben C. R. Leggiero
2016-05-19 00:57:20 UTC
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Gli aerei non rimangono perfettamente livellati!

Questo è il lungo e il corto. Mentre queste macchine da 600 mph vanno avanti di 1 miglio, sia la gravità che la pressione dell'aria spingono l'aereo verso il basso di quei 8 pollici. Di più, in realtà; queste enormi mostruosità metalliche devono combattere per poter rimanere in aria! Ecco a cosa servono gli ascensori, i timoni, i motori, i profili alari, ecc.

Ovviamente, se andasse sufficientemente veloce (almeno 25.020 mph ), sopraffare la gravità, lasciare l'atmosfera ed entrare in orbita. Spero che abbia motori che non fanno affidamento sull'aria e un corpo in carbonio-carbonio rinforzato!

Non è necessario raggiungere la velocità di fuga per entrare in orbita. In effetti, è necessario avere una velocità minore, perché se viaggi a velocità di fuga, la forza che ti tira indietro verso la terra sarà troppo piccola per farti invertire la direzione.
@phoog in qualche modo i commenti su questa risposta sono stati cancellati. In loro, ho detto che il valore originale che avevo scritto era la velocità dell'orbita terrestre bassa (** 17.400 mph **), ma solo per essere sicuro che l'aereo avrebbe lasciato l'atmosfera ed entrare in orbita, l'ho aumentato per sfuggire alla velocità .
#10
+4
Sami
2016-05-18 22:26:36 UTC
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Ci sono state buone risposte, ma tutti sembrano perdere un aspetto.
L'aereo non mantiene una distanza costante dalla superficie terrestre. Mantiene semplicemente un livello in cui la pressione atmosferica è a un target prefissato.
Per chiarire:
L'autopilota (o il pilota) vuole mantenere una lettura costante sull'altimetro. Questa lettura è semplicemente una differenza calibrata rispetto a un livello di riferimento, che normalmente è impostato su 1013,25hPa (o 29,92inHg) durante il volo di crociera. Ciò significa che mantenendo un'altitudine di circa 30000 piedi, si desidera mantenere un livello di pressione di 300 hPa. Dico circa 30000 piedi, perché la vera altitudine di questo livello varia notevolmente, influenzata dalla temperatura della massa d'aria e dalla pressione dell'aria. Jan Hudec era vicino a questo nella sua risposta, anche se vorrei apportare alcune correzioni. Prima di tutto, i livelli non sono isobari. Isobars è per definizione "una linea immaginaria o una linea su una mappa o un grafico che collega o contrassegna punti di uguale pressione barometrica" ​​ fonte. Secondo, non c'è bisogno di complicare troppo le cose: il pilota (automatico) controlla l'altimetro e fa le correzioni necessarie. Lo farebbe anche se l'aereo fosse fuori assetto.

È vero, ma il motivo per cui non l'ho menzionato (non posso parlare per nessun altro) è che non aiuta davvero a rispondere alla domanda. Rende le cose un po 'più difficili da capire. Alcuni studenti piloti rimangono abbastanza bloccati dall'idea che i livelli di volo non sono livelli di altitudine costante (né per QNH né per altitudine reale), quindi ho pensato che sarebbe stato più facile semplificare e assumere l'altitudine. Dopotutto, non c'è motivo per cui non si possa volare a un'altitudine reale costante.
Ovviamente intendeva * superficie isobarica *.
#11
+3
Michael Richardson
2016-05-18 19:32:07 UTC
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Un importante strumento di volo è l ' Indicatore di atteggiamento, che ha una linea dell'orizzonte artificiale. Questo strumento dice al pilota se le ali sono a livello e se il naso punta sopra o sotto l'orizzonte.

Invece di mai prendere in considerazione la curvatura della terra, quando un il pilota sta usando questo strumento per mantenere il suo livello di volo, in realtà si sta costantemente adattandosi alla curvatura della terra.

EDIT: il seguente link è a una domanda su come gli indicatori di assetto sono mantenuti accurati. Un volo particolarmente acrobatico potrebbe farlo cadere e diventare inutilizzabile fino a quando non viene resettato. Tuttavia mantiene facilmente la precisione durante i voli normali, comprese le virate sostenute.

Come vengono mantenuti accurati gli indicatori di assetto

Versione breve: Sì, un giroscopio avrebbe problemi con curvatura terrestre, ma un'altra parte di questo strumento mantiene costantemente un "abbassamento locale" per lo strumento.

Non ne sono sicuro, ma durante i voli lunghi, il giroscopio in un indicatore di assetto non deve essere regolato, in parte perché non segue naturalmente la curvatura della terra? Ho pensato che ci fosse una domanda su questo alcune settimane fa, ma non riesco a trovarlo in questo momento.
Questo sembra essere il perfetto controesempio, se escludiamo la sua deriva, un giroscopio mantiene un [orientamento fisso "nello spazio"] (http://electriciantraining.tpub.com/14187/css/Basic-Properties-Of-Gyroscopes -130.htm), quindi seguire il suo piano di rotazione cambierà l'altitudine dell'aereo, come ipotizzato dall'OP.
@OSUZorba Sì, esiste un meccanismo di erezione che lo mantiene allineato con la gravità (e che potrebbe darti letture false, ad esempio se continui a volare in cerchio per molto tempo). Se l'orizzonte artificiale fosse una piattaforma inerziale perfetta, indicherebbe il volo invertito dopo un tempo sufficientemente lungo di volo lungo la curvatura terrestre!
Ho aggiunto dettagli sull'auto-correzione di questo strumento.
#12
+3
Greg Taylor
2018-11-20 22:17:00 UTC
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Molte buone risposte, ma nessuno ha affrontato il semplice aspetto matematico della domanda.

Supponendo che "8 pollici per miglio" sia accurato, ciò significa che dovresti "muso in giù" a un passo di -1 "per 7920" volato, o un passo di -0,007 gradi. Questo è praticamente un volo livellato. Il pilota né l'autopilota sarebbero nemmeno in grado di discernere la differenza. Non puoi nemmeno guardare il bulbo di 1 grado per non parlare di 7/1000 di grado.

#13
+2
farhanhubble
2016-05-19 13:50:13 UTC
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La tua domanda è fondamentalmente "Cosa fa cambiare continuamente direzione al volo?"

Consideriamo il caso di un aereo che vola sopra la nostra testa in questo momento. Se ci viene detto che l'aereo è in volo livellato, la forza di gravità verticale verso il basso è uguale alla portanza verticale verso l'alto. Inoltre, entrambe le forze sono perpendicolari alla fusoliera e si annullano.
Immagina cosa succede poco tempo dopo, quando l'aereo si è spostato di una distanza molto piccola in avanti in linea retta . Poiché l'aereo si è mosso in linea retta, l'ascensore è ancora rivolto verso l'alto e perpendicolare alla fusoliera, ma la gravità punta verso il centro della Terra. Quindi ora solo una parte della portanza sta contrastando la gravità e c'è una forza gravitazionale risultante che trascinerà l'aereo verso il centro della Terra.

Questo è molto simile a come puoi legare un pietra a una corda e girala. La pietra girerà in tondo. La forza della corda (tensione) fa sì che la direzione della pietra cambi continuamente senza influire sulla velocità.

#14
+2
sdenham
2016-05-19 17:26:29 UTC
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Non sono veramente qualificato per rispondere, ma l'ho fatto a causa delle molte risposte che implicano che una qualche forma di controllo del pilota è necessaria per mantenere un aeroplano seguendo la curvatura della terra. Sarebbe apprezzato il contributo di un vero aerodinamico.

Diverse risposte affermano che quando un aeroplano viene portato a un'altitudine costante, segue implicitamente quella curva. È vero, ma la domanda chiede se sia necessario il controllo del pilota. Esistono vincoli fisici rilevanti per la domanda?

Se un aeroplano seguisse una tangente, anziché la curvatura della terra, subirebbe almeno due effetti: la direzione del campo gravitazionale terrestre cambierebbe , facendo ruotare il suo vettore di peso all'indietro e la densità dell'aria locale diminuirebbe con l'aumentare della distanza dell'aereo dalla terra.

Quando il vettore di peso ruota all'indietro, ritarda sempre più l'aereo, e se è longitudinalmente stabile, tenderà, di conseguenza, a inclinarsi verso il basso. L'effetto della diminuzione della densità sembra più complicato, a causa dei suoi effetti sulla potenza e sulle forze aerodinamiche, ma sembra esserci una tendenza generale per un aeroplano regolato e stabile longitudinalmente a essere stabile nell'altitudine di densità - vedere Cosa fa significa che un aereo è aerodinamicamente stabile?. È certamente vero che ogni aereo ha un'altitudine massima raggiungibile, determinata dalla fisica.

Entrambi questi effetti (stabilità longitudinale rispetto al campo gravitazionale locale e stabilità della densità altimetrica) tenderanno a guidare l'aereo a seguire la curvatura della Terra senza l'input del pilota.

#15
+2
yo'
2016-05-20 11:06:58 UTC
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Mi manca una cosa menzionata nelle risposte. Il punto è: dicono che la forza gravitazionale e la componente verticale della forza di portanza devono essere uguali per far volare l'aereo livellato. Questo non è del tutto vero. Anche l'aereo sta girando, il che richiede un po 'di forza. Vediamo quanto costa, per un aereo a $ 10 \, {\ rm km} $ che vola $ 900 \, \ rm {km \, h ^ {- 1}} $:

  • Gravità : $ -mg = -m \ cdot9.8 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 2}} $
  • Forza necessaria per girare: $ -mv ^ 2 / r = -m \ cdot (250 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 1}) ^ 2} / 6388000 \, {\ rm m} = - m \ cdot0.00978 \, {\ rm m \, s ^ {-2}} $

    ($ m $ è il peso, $ g $ è l'accelerazione gravitazionale, $ v $ è la velocità e $ r $ è il raggio di sterzata)

Quindi la forza necessaria per girare è $ 1/1000 $ della forza gravitazionale. Questo è trascurabile nella potenza degli aerei e in altre impostazioni, e anche molto più piccolo di qualsiasi irregolarità come la variazione della densità dell'aria, della velocità del vento ecc.

Conclusioni: la regolazione per "abbassare" è così piccola che è trascurabile .

e il tuo punto è? stai rispondendo alla domanda, commentando o chiedendo qualcos'altro?
Il mio punto è che no, non si adeguano poiché l'adeguamento necessario è trascurabile.
#16
+1
David K
2016-05-21 03:56:06 UTC
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Per ragioni spiegate in molte altre risposte, non è necessario che un pilota di aereo effettui calcoli o regolazioni speciali dei comandi per "far cadere" l'aereo di otto pollici per miglia e seguire quindi la curvatura della Terra. in realtà fare è mantenere l'aereo a un'altitudine di pressione costante, che (approssimativamente) segue la curvatura della terra. Il percorso seguito da un aereo in questo modo può effettivamente salire o scendere un po 'a causa del tempo- variazioni di pressione indotte, quindi non è garantito un calo di 8 pollici ogni volta che l'aereo vola in un volo, ma seguirà la curva della Terra molto più da vicino di quanto segue una linea retta su qualsiasi volo a lunga distanza.

Quindi la risposta alla prima parte della tua domanda è: sì, i piloti regolano la traiettoria di volo del velivolo per consentire la curvatura della Terra, ed è così che lo fanno. nessun termine esplicito "aggiustamento per curvatura" in i calcoli dei piloti (o degli autopiloti), tuttavia, perché mantengono l'aereo sul percorso (curvo) desiderato osservando l'altitudine di pressione, proprio come si manterrebbe un'automobile nella sua corsia su un'autostrada osservando i segnali di corsia, che non richiede di sapere qualcosa sul raggio di curvatura di ogni curva che gli ingegneri autostradali hanno tracciato. Se la curva è abbastanza dolce potresti nemmeno notare che la strada è curva, ma la staresti comunque seguendo.

A la differenza notevole tra le corsie autostradali e l'altitudine di un aereo, tuttavia, è che l'aereo non ha la capacità di volare sopra una certa altitudine a una certa impostazione dei comandi, a causa della bassa densità dell'aria a ad altitudini più elevate - quindi a quote più elevate l'aereo tenderà a scendere - mentre a quote molto più basse i motori del velivolo genereranno una potenza più che sufficiente per mantenere il velivolo in alto e quindi l'aereo tenderà a salire. Le proprietà fisiche dell'atmosfera e dell'aereo quindi tendono a deviare l'aereo lungo un percorso che (approssimativamente) segue la curva della Terra, e impediscono assolutamente all'aereo di continuare lungo una linea retta tangente nello spazio esterno. diciamo che la parte più importante) di come i piloti fanno rimanere il velivolo a una data altitudine di pressione è regolando il "trim" del velivolo (compreso il motore) in modo che tenda a volare all'altitudine desiderata.

Per quanto riguarda la rotazione terrestre, poiché l'atmosfera generalmente ruota insieme al resto della Terra e gli aerei volano nell'atmosfera, l'aereo non deve volare più velocemente o più lentamente per superare la rotazione terrestre, più di quanto tu possa essere in grado di correre a 500 mph per farti strada dal bagno di poppa in avanti verso il tuo posto. (Alcuni frammenti dell'atmosfera a volte vanno un po 'più veloci della rotazione terrestre, a volte un po' più lenti, a seconda di come il vento è blo ala in ogni luogo; i piloti fanno per tenere conto del vento per poter volare sul percorso desiderato sul terreno e per sapere quanto tempo ci vorrà per arrivare.)

D'altra parte, i piloti molto devono prendere in considerazione la curvatura della terra quando si pianifica la direzione laterale in cui volare. Ad esempio, per volare da New York a Londra, il percorso più breve (meno miglia sopra il suolo o sull'acqua) esce da New York su un percorso di circa 51,4 gradi. Il volo di ritorno parte verso New York su una rotta di circa 288 gradi; analogamente, da Londra a Tenerife è una rotta di 213,5 gradi, 23,1 di ritorno e da Tenerife a New York è di 300,5 gradi e 85,8 di ritorno. percorsi di volo come i tre lati di un triangolo, ha angoli di 34,4 gradi a New York, 74,5 gradi a Londra e 82,6 gradi a Tenerife, che si sommano a 191,5 gradi, il che è impossibile per qualsiasi triangolo tracciato su un piano piatto. I piloti e le altre persone che pianificano le rotte degli aeromobili lo fanno con calcoli (oggigiorno generalmente fatti in software) che tengono conto della forma approssimativamente sferica della Terra per farlo (e oggi tengono anche conto della differenza di poche miglia tra il diametro del Terra misurata da polo a polo e il diametro misurato attraverso l'equatore).

#17
  0
h22
2016-05-21 03:02:05 UTC
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Penso che l'aereo dovrebbe volare dritto, non seguendo la curvatura della Terra se non si fa nulla. Ciò significa che dovrebbe avere una leggera tendenza a sollevarsi, ma questo potrebbe essere evidente solo quando vola a metà del globo.

Questo effetto potrebbe essere molto più piccolo di altri fattori che altererebbero l'altitudine. Ad ogni modo, se l'aereo è impostato per volare a un'altitudine fissa, compenserebbe anche la curvatura terrestre senza fare nulla di speciale.

#18
  0
quiet flyer
2020-03-25 23:25:55 UTC
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Supponendo di volare "sul lato anteriore della curva di potenza" -

Per una data impostazione di potenza, c'è solo un angolo di attacco che consentirà a un dato aereo di mantenere un altitudine costante.

Per un dato angolo di incidenza, esiste solo un'impostazione di potenza che consentirà a un determinato velivolo di mantenere un'altitudine costante.

Quindi la tua domanda è essenzialmente: "è il angolo di incidenza richiesto, o impostazione della potenza, diverso da quello che sarebbe se la terra fosse piatta? "

La risposta è" sì, molto molto poco ".

Se la tua domanda vuole anche chiedere "è questo qualcosa che un pilota deve tenere consapevolmente in considerazione?", la risposta è sicuramente "no". Avere qualche chilo di polvere accumulata negli angoli e nelle fessure dell'aereo probabilmente farebbe più differenza per l'angolo di incidenza o l'impostazione della potenza richiesti rispetto al fatto che la terra è rotonda anziché piatta.

Allo stesso modo per gli effetti dovuti alla rotazione della terra e della sua atmosfera circostante.

Se la tua domanda intende anche chiedere se un sistema di riferimento ARHS o un altro sistema simile deve prendere in considerazione tenere conto della curvatura della terra per ricordare qual è la direzione "livellata" su un volo che copre una lunga distanza o se questo viene corretto automaticamente da altre funzioni integrate del sistema - questa è una domanda molto più complicata ma la risposta è generalmente quest'ultimo. Lo stesso vale in genere per ricordare in che modo è "livello" per un lungo periodo di tempo, mentre la terra ruota attorno al suo asse.

Per i sistemi di navigazione inerziali autonomi che funzionano in modo completamente indipendente da qualsiasi informazione di posizione derivata dal GPS, la risposta è abbastanza diversa: in questo caso sono molto importanti gli effetti legati alla forma sferica della terra e gli effetti legati alla sua rotazione attorno al suo asse.

Già 17 risposte, su una domanda molto semplice (stupida) che ha quasi 4 anni, eppure ti sei sentito in dovere di aggiungerne altre ?!


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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