L'indicateur de vitesse dans le cockpit affiche la vitesse indiquée . La vitesse indiquée est généralement différente de la vitesse GPS, en raison du vent et des effets aérodynamiques.

La vitesse GPS est votre vitesse par rapport au sol. Si vous vous tenez sur la terre ferme, il indique 0. S'il indique 100 nœuds, vous serez à 100 NM de l'endroit où vous êtes maintenant dans une heure, tant que vous continuez à voler en ligne droite.

La vitesse est la vitesse de l'aéronef par rapport à l'air ambiant. Donc, si vous vous trouvez sur la terre ferme avec 20 nœuds de vent soufflant dans votre visage, votre vitesse sera de 20 nœuds. Si vous voyagez à une vitesse de 100 nœuds contre un vent de face de 20 nœuds, votre vitesse sol est de 80 nœuds. Si vous faites une vitesse de 100 nœuds avec un vent arrière de 20 nœuds, votre vitesse GPS indique 120 nœuds.

Mais même dans des conditions de vent calme, l'indicateur de vitesse se lira différemment de la vitesse GPS. Cela a à voir avec la façon dont la vitesse est mesurée.

La vitesse anémométrique est mesurée avec un tube de Pitot. Un tube de Pitot possède deux orifices de mesure de pression. Celui qui mesure la pression totale $ P_t $. Ce port fait face au flux d'air entrant. L'autre mesure la pression statique $ P $ et est placé perpendiculairement au flux d'air. La différence entre les deux pressions est appelée pression d'impact (augmentation de pression liée au flux d'air impactant le tube de Pitot) et est notée $ q_c $.

La pression d'impact est liée à la vitesse du flux d'air du tube de Pitot est exposé à. Si l'écoulement est considéré comme incompressible (ce qui est une approximation acceptable pour des vitesses allant jusqu'à 200 nœuds), la pression d'impact peut être dérivée de l'équation de Bernouilli.

$ q_c = \ frac {1} {2} \ rho V ^ 2 $

• $ q_c $ est la pression d'impact en Pa
• $ \ rho $ est la densité en kg / m ³
• $ V $ est la vitesse vraie en m / s

L'indicateur de vitesse est étalonné pour des conditions standard de niveau de la mer, où $ \ rho $ est égal à 1,225 kg / m ³ . En réalité, l'aéronef volera en altitude et par conséquent, la densité réelle de l'air est plus faible. Pour cette raison, la vitesse indiquée sera également plus basse. Par exemple, si un avion vole 75 m / s (environ 146 nœuds) à 6000 ft, la densité sera de 1,02393 kg / m ³ .

$ q_c = \ frac {1} {2} 1.02393 \ cdot 75 ^ 2 = 2879.8 \ textrm {Pa} $

La vitesse équivalente au niveau de la mer pour le même $ q_c $ est:

$ V_ {EAS} = \ sqrt {\ frac {2 q_c} {\ rho_0}} = \ sqrt {\ frac {2 \ cdot 2879.8} {1.225}} = 68,6 \ textrm {m / s} $

Votre indicateur de vitesse ne lira que 68,6 m / s (133 nœuds) malgré le fait que vous vous déplaciez à 75 m / s (146 nœuds) par rapport à l'air.

La conversion de la vitesse vraie en vitesse équivalente peut être effectuée directement par:

$ V_ {EAS} = V \ cdot \ sqrt {\ frac {\ rho} {\ rho_0}} $

• $ V_ {EAS} $ vitesse équivalente (m / s)
• $ V $ vitesse vraie (m / s)
• $ \ rho $ densité réelle de l'air (kg / m ³ ).
• $ \ rho_0 $ densité aux conditions standard du niveau de la mer (1,225 kg / m ³ )

Les effets de la densité plus faible sur votre L'indicateur de vitesse devient plus prononcé à mesure que vous montez. Une fois que vous dépassez la vitesse vraie d'environ 100 m / s, les effets de la compressibilité ne peuvent plus être ignorés et ce qui précède ne s'applique plus. Les anémomètres sont corrigés des effets de compressibilité et n'utilisent donc pas la vitesse anémométrique équivalente mais utilisent à la place la vitesse anémométrique étalonnée pour l'étalonnage.

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

• $ V_ {CAS} $ est une vitesse aérodynamique calibrée
• $ a_ {0} $ est la vitesse du son au niveau standard de la mer conditions (340,3 m / s)
• $ P_0 $ est la pression atmosphérique statique dans des conditions standard au niveau de la mer (101325 Pa)
• $ {q_c} $ est la pression d'impact

La pression d'impact est également un peu plus complexe pour un écoulement compressible:

$ \; q_c = P \ left [\ left (1 + 0.2 M ^ 2 \ right) ^ \ tfrac {7} {2} -1 \ right] $

• $ P $ la pression statique
• $ M $ le nombre Mach

Effectivement , plus vous montez haut et vite, plus la différence entre la vitesse indiquée et la vitesse vraie est grande. Par exemple, Mach 0,8 à 40000 pieds sans vent donnera une vitesse GPS de 489 nœuds , mais une vitesse calibrée de seulement 242 nœuds , soit moins de la moitié

Par conséquent, à des altitudes et des vitesses élevées, la vitesse indiquée sera inférieure à la vitesse sol / vitesse GPS, sauf si vous avez un vent de face extrême.

Voici un graphique très simple de ce que vous pourriez voir:

_{(source: cadblog.net)}

Et c'est pourquoi nous atterrissons dans un vent de face plutôt que dans le vent arrière, sinon nous atterririons à une vitesse plus rapide et aurions besoin de plus de piste pour nous arrêter.

Le GPS mesure la vitesse au sol ou la vitesse absolue. Le tube de Pitot de l'avion mesurera la vitesse par rapport au flux d'air autour de l'avion.

Voici un graphique utile de la NASA sur la vitesse relative:

Note de bas de page: Comme Ratchet Freak le démontre dans son équation, vous devez bien sûr vous rappeler que cela simplifie les choses en volant droit face au vent et en ne tenant pas compte du vent direction.

Les autres réponses sur le vent sont vraies, mais ce n'est pas ce que vous voyez dans votre simulation. Ce que vous voyez réellement, c'est la différence entre la vitesse vraie et la la vitesse indiquée .

La vitesse vraie est la vitesse réelle de l'avion dans les airs. Sans vent, c'est la même que la vitesse de l'avion sur le sol. C'est ce que votre GPS affiche.

L'indicateur de vitesse, par contre, n'est en réalité qu'un capteur de «pression dynamique». Il fonctionne en mesurant la pression du flux d'air du piston. Mais comme nous le savons, au fur et à mesure que vous montez dans l'atmosphère, l'air devient plus mince - moins dense et la pression diminue. Cela rend l'indicateur airspeer plus bas que la vitesse vraie.

La raison pour laquelle c'est fait de cette façon est que toutes les choses aérodynamiques importantes qui peuvent arriver à un avion (comme le décrochage) sont vraiment liées à la pression dynamique plutôt que vitesse vraie.

Je vais essayer de donner une réponse aussi simple que possible, mais la vitesse dans l'aviation prend un peu de temps à comprendre ....

L'indicateur de vitesse dans le cockpit (ASI) mesure la vitesse indiquée , ou IAS, mesuré en nœuds. Mais l'IAS n'est techniquement pas du tout une vitesse. Il peut être considéré comme une mesure de la pression des molécules d'air circulant sur l'aile.

L'IAS est la vitesse la plus importante car si la pression des molécules d'air passant au-dessus de l'aile est trop basse, vous perdrez de la portance et du décrochage. Plus de vitesse signifie plus de pression.

À haute altitude, il y a moins de molécules d'air, donc moins de pression sur l'aile. Par conséquent, pour garder la même pression sur l'aile (c'est-à-dire garder le même IAS), il faut aller plus vite. La vitesse vraie (TAS) mesure la vitesse à laquelle vous allez réellement. En vol, il sera plus élevé que l'IAS. TAS ne se soucie pas de la pression sur l'aile - c'est la vitesse dans l'air.

Groundspeed (GS) est simplement le TAS avec l'effet du vent ajouté. La vitesse sol est la vitesse de l'aéronef par rapport au sol. Si vous avez un TAS de 200 nœuds et un vent arrière de 50 nœuds, votre vitesse au sol sera de 250 nœuds. Il s'agit de la vitesse affichée par le GPS.

La vitesse indiquée est une approximation de la vitesse de l'avion dans les airs. Le vent peut faire en sorte que la vitesse réelle diffère de la vitesse sol (ce que montre le GPS).

Pour la convertir en vitesse sol, vous devez connaître la vitesse du vent et les ajouter.

$ $ \ vec v_ {air} + \ vec v_ {wind} = \ vec v_ {sol} $$