Question:
Les pilotes ajustent-ils la trajectoire de vol de l'avion pour tenir compte de la courbure de la Terre?
NormLDude
2016-05-18 16:37:26 UTC
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Si un avion de ligne vole à environ 500-600 mph, il me semble qu'il faudrait un ajustement significatif de l'altitude afin de ne pas voler dans l'espace.

Wikipedia dit qu'il y a une chute de 8 pouces pour chaque mile à cause de la courbure de la Terre. Mais, je n'ai jamais entendu parler d'un avion de ligne ajustant la courbure. De plus, les aéronefs ne devraient-ils pas avoir à s’adapter d’une manière ou d’une autre à la rotation de la Terre car elle varie en fonction de la latitude?

Pourquoi les bateaux ou les voitures ne «s'envolent-ils pas dans l'espace»? La vitesse n'a pas d'importance (enfin, pas à des vitesses aussi lentes de toute façon :)), mais les navires, les avions et les voitures ont en commun.
@Pondlife Un petit problème: Wikipedia ne dit pas "qu'il y a une chute de 8 pouces pour chaque mile"; il cite simplement [la méthode de Samuel Rowbotham pour calculer la courbure de la Terre] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bedford_Level_experiment#Earth.27s_curvature), qui utilise cette formule sans justification. Il ne le prétend pas comme un fait ni ne dit quoi que ce soit sur son exactitude ou son exactitude.
Peut-être que l'ordinateur de bord en tient compte.
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 (lien français désolé)
Dix-huit réponses:
#1
+83
aeroalias
2016-05-18 17:01:47 UTC
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L'altitude de l'avion est mesurée (déduite) par la pression atmosphérique. L'aéronef est généralement piloté à une altitude qui maintient une pression ambiante constante (par pilote ou pilote automatique, selon le cas). Les changements de pression barométrique locale (fournis par le contrôle du trafic aérien) sont utilisés pour recalibrer l'altimètre de l'avion. Tant que l'avion volera à une pression ambiante constante (donc à une altitude constante), il suivra la courbure terrestre (car l'atmosphère est attachée à la terre sphérique et a les mêmes propriétés à même distance du centre, dans un cas idéal ) car l'altitude est mesurée à partir de la surface, qui est courbe, et non d'un plan.

#2
+75
Mike Sowsun
2016-05-18 16:50:28 UTC
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Aucun ajustement n'est nécessaire car l'avion suivra naturellement la courbure de la terre sans aucune intervention du pilote. C'est parce que l'avion vole dans l'atmosphère qui suit également la courbure de la terre.

Et la force gravitationnelle fonctionne également à angle droit avec la surface de la terre.
@SMSvonderTann, vous constaterez peut-être qu'un "presque" manque dans votre phrase (http://earthscience.stackexchange.com/q/7520)
@SMSvonderTann si c'était vrai, vous seriez capable de gravir des falaises.
@Federico J'ai réalisé cela après avoir mis le commentaire.
@Federico, alors que la force _gravitationnelle_ agit effectivement "presque" perpendiculairement à la surface de la Terre, elle n'est pas pertinente, car la force qui nous concerne est le _poids_ et qui fonctionne _exactement_ perpendiculairement au géoïde.
@SMSvonderTann, en fait, vous n'avez pas manqué «presque», vous avez utilisé un terme inexact. La force qui compte est le poids, pas la gravité (et le poids est exactement perpendiculaire à la surface définissant le niveau de la mer, le géoïde).
@JanHudec Désolé pour ça. Je venais de me réveiller.
@SMSvonderTann, presque tout le monde utilise «gravité» et signifie en fait «poids». Cela ne fait pas vraiment de différence dans la plupart des cas.
@JanHudec De petites variations de densité et de forme de la terre entraînent de petites variations de la force résultant de la gravité. Seule une sphère vraiment parfaite et uniformément dense entraînerait une force parfaitement perpendiculaire. Quoi qu'il en soit, votre affirmation selon laquelle «seul le poids compte» n'a aucun sens. Même si vous voulez dire quelque chose de différent de la force gravitationnelle (bien que je ne puisse pas comprendre ce que cela serait), vous pouvez construire un modèle mathématique complètement correct (dans les limites de la physique newtonienne) du mouvement qui utilise la force gravitationnelle.
@jpmc26, le Géoïde, ou «niveau de la mer» est défini comme la surface équipotentielle du poids et, puisque le champ de poids est lisse, la force de poids est toujours perpendiculaire à celui-ci, exactement. La Terre assume également cette forme, à l'exception des caractéristiques du terrain, car la roche est suffisamment molle pour se comporter comme un liquide (et la plus grande partie est fondue à l'intérieur de la Terre de toute façon).
@jpmc26, «poids», la force d’inertie totale dans un cadre de référence de la Terre, qui est la somme de la gravité proprement dite et de la force centrifuge due à la rotation de la Terre. Parfois, le terme «gravité» est utilisé uniquement pour la gravité proprement dite et parfois pour la somme, alors je l’évite. Le poids est la seule chose qui compte car la gravité est indiscernable de la force d'inertie due à l'accélération du cadre de référence.
Datum / géoïde vertical [lié] (http://aviation.stackexchange.com/questions/21665/which-trigonometric-algorithm-does-an-fms-use-to-determine-distance-between-wayp/22111#22111) --- et --- [this] (http://kartoweb.itc.nl/geometrics/reference%20surfaces/body.htm).
@JanHudec Vous ne pouvez pas dire que le «poids» est la force gravitationnelle plus les forces fictives et ensuite dire que les forces constituantes n'ont pas d'importance. C'est un argument insensé découlant d'une mauvaise sémantique; vous pouvez construire un modèle équivalent sans les additionner. Il semble que vous utilisez la convention ISO pour le mot «poids», mais ce n'est pas la seule convention. De plus, votre définition du géoïde n'a aucun sens. Il y aura * plusieurs * surfaces équipotentielles dans un champ d'énergie potentielle. Enfin, * bien sûr * le gradient est perpendiculaire à une telle surface; cela découle de la façon dont vous avez défini les choses.
@jpmc26, Je sais que la terminologie n'est pas utilisée de manière cohérente. Alors, lequel utiliseriez-vous? Et pourquoi le préféreriez-vous à l'ISO? après tout, le but de la norme ISO est de rendre la terminologie plus cohérente. Gardez également à l'esprit que même si vous pouvez construire un modèle où vous ne nommerez pas la somme, c'est toujours cette somme qui agit sur les objets (tant que nous nous en tenons au cadre de référence de la Terre), donc ne pas la nommer semble tout à fait pratique.
"Aucun ajustement n'est nécessaire car l'avion suivra naturellement la courbure de la Terre sans aucune intervention du pilote." Non, ce ne sera pas le cas. Sans intervention du pilote ou du pilote automatique, l'avion s'écrasera naturellement dans la terre et laissera un cratère massif et enflammé. Des ajustements continus sont faits pour maintenir la distance de la surface de la terre, c'est-à-dire l'altitude. Tant qu'une altitude constante est maintenue, l'avion suivra la courbure de la terre
@JanHudec: Étrange que personne ne l'ait mentionné, mais à moins que vous ne survoliez exactement l'équateur, la force centrifuge de la rotation de la Terre tirera le vecteur d'accélération combiné que nous ressentons et appelons la gravitation loin du centre de la masse terrestre. L'effet est petit mais mesurable et justifierait le «presque» que Federico a trouvé manquant. Pour être honnête, je ne suis satisfait d'aucune des réponses et des commentaires ici - pourquoi personne n'explique pourquoi l'atmosphère est courbe? Cela irait à la racine de celui-ci.
@PeterKämpf, loin du centre de gravité oui, mais pas oblique par rapport à la surface. L'ellipsoïde de référence prend en compte la force centrifuge, le résultat est donc orthogonal à sa surface (et le géoïde ajoute également les variations de gravité dues aux inhomogénéités).
#3
+29
Dan Hulme
2016-05-18 16:57:14 UTC
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Il n'y a pas d'ajustement pour l'altitude. Un aéronef volant en palier à une altitude donnée et compensé pour un vol en palier restera à cette altitude. Cela signifie que la trajectoire de vol aura une légère courbe en piqué (en regardant de loin de la terre) lorsque la direction du bas (vers le centre de la terre) change.

Pensez à l'énergie potentielle gravitationnelle de l'avion. Pour grimper (qui vole en fait en ligne droite quand on considère la courbure de la terre), l'avion doit gagner de l'énergie. Dans une attitude de vol en palier, il ne gagne aucune énergie, il restera donc à la même altitude. Une trajectoire qui ne gagne ni ne perd d'altitude est une ellipse qui fait le tour de la terre.

Une autre façon de penser à cela est de considérer comment «vers le bas» change pendant que l'avion se déplace. Le poids de l'aéronef agit toujours vers le centre de la terre et correspond (en palier) à la portance des ailes. Imaginez si vous aviez un modèle réduit d'avion suspendu à un morceau de ficelle, suspendu à votre main. Si vous tenez la ficelle et transportez le modèle sur un quart du tour de la terre, le bas du modèle pointera toujours vers le bas (vers le centre de la terre). Le modèle a pivoté de 90 degrés, sans que vous ayez à le faire tourner à la main.

Lorsque vous ajustez pour le vol en palier, vous le faites en trouvant l'assiette de tangage où votre vitesse et votre altitude restent constantes (ou du moins stables : les conditions atmosphériques peuvent les faire beaucoup fluctuer). Cette attitude pourrait être un peu plus piquée que si la terre était plate, mais elle est imperceptible.

«vers le bas» est un peu abstrait dans cet usage. L'avion restera au niveau de la terre. Par rapport à un point fixe au-delà de la référence terrestre (un satellite de distance?), L'avion changera d'orientation, mais il n'y aura plus de concept de «haut» et de «bas» dans cette perspective.
@abelenky Je pense avoir trouvé ce qui n'était pas clair et essayé de le rendre un peu plus clair. Pensez-vous que c'est mieux maintenant?
@DanHulme Salut Dan. Pourquoi une ellipse? Pour des raisons pratiques, nous supposons que la Terre est une sphère parfaite. Sûrement le chemin serait donc un cercle? J'aime l'analogie des modèles réduits d'avion.
@Simon [La Terre est «plus grosse» à l'équateur qu'à travers les pôles] (https://en.wikipedia.org/wiki/Equatorial_bulge). La différence de diamètre est d'environ 26,5 miles. Autrement dit, vous êtes à 13 miles plus proche du centre de la Terre si vous vous tenez au niveau de la mer à un pôle par rapport à un point au niveau de la mer sur l'équateur.
La gravité ne vous entraîne pas comme un avion sur une corde. Si vous pouvez voler de niveau, alors la gravité ne peut pas vous arrêter déjà, si vous volez hors de la courbe, la gravité serait plus faible, pas plus forte, ce serait un angle tangent et vous devriez monter en altitude.
@A.Danischewski Il ne s'agit pas de la gravité qui change de direction, c'est que l'avion soit équilibré de sorte qu'il soit dans une attitude particulière par rapport à la direction de la gravité. Lorsque vous emmenez le modèle (ou l'avion réel) à un endroit différent, la balance le maintient toujours perpendiculaire à son poids. C'est une énorme simplification (parce que l'équilibre sur un avion est aérodynamique), mais il s'agit de la rotation du poids, pas de la façon dont la magnitude du poids changerait avec l'altitude.
@Simon Si vous voulez supposer que la terre est une sphère, n'hésitez pas. Mais puisque tous les cercles sont aussi des ellipses, vous pouvez lire la réponse de la même manière :-)
@ Dan Hulme La physique ne va pas soutenir votre idée, la gravité ne fait pas tourner un avion de manière magique et transparente avec elle comme si une ficelle était attachée du centre au centre de la Terre. Tracez un cercle et des flèches pointant de l'extérieur vers le centre, puis dessinez votre avion sur le côté - vous pouvez voir que les vecteurs de gravité vont maintenant au lieu de tirer directement vers le bas, sont balayés en arrière maintenant en tirant partiellement l'avion vers l'arrière.
De plus, essayez de faire tourner une balle et placez-y un petit avion modèle volant dans le sens de la rotation, notez la vitesse au sol relative. Ensuite, faites tourner le petit avion, avec la même rotation de balle et la même vitesse relative de l'air de l'avion et la vitesse au sol augmente un peu.
@A.Danischewski Je suis désolé si cette dernière analogie prête à confusion: il semble que vous n'avez pas compris ce que j'essaie de dire. La corde dans l'analogie n'est pas une question de gravité, c'est juste une façon de voir que le modèle est équilibré et de niveau. Comme vous le dites, lorsque l'aéronef vole, la gravité le tire maintenant vers l'arrière, de sorte que l'équilibre va changer (vu de l'extérieur), en maintenant la ligne avant et arrière perpendiculaire à la ligne d'action du poids.
Salut Dan, +1 pour avoir mentionné l'énergie potentielle gravitationnelle. J'ai trouvé cela absent de toutes les autres réponses, mais je pense que c'est essentiel pour une bonne explication. La réponse de Kevin se rapproche cependant.
#4
+21
kevin
2016-05-18 19:14:39 UTC
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C'est plus une question de physique qu'une question d'aviation. Alors que d'autres réponses ont abordé la question du point de vue aérodynamique, laissez-moi essayer d'y répondre d'un point de vue physique: cadre de référence .

Cadre: où allez-vous?

Comment savez-vous qu'un objet bouge? La réponse est que non - il n'y a rien de tel qu'une "coordonnée absolue fixe dans l'espace". La vitesse est mesurée en référençant un autre objet. Si vous y pensez, chaque fois que nous mentionnons la vitesse d'un objet, nous voulons toujours dire que c'est la vitesse par rapport à quelque chose. La vitesse de la voiture est de 50 mph par rapport au sol en dessous, bien que nous le disions rarement explicitement dans nos conversations quotidiennes.

Courbure de la Terre

La plupart de nos expériences quotidiennes de mouvement sont liées à l’une des quatre forces fondamentales de la nature: la gravité . La gravité est sphérique - si nous choisissons un point aléatoire sur la planète, la force gravitationnelle devrait être la même que tout autre point aléatoire (supposons que la Terre est une sphère parfaite pour le moment).

Considérez-moi marcher dessus la surface de la Terre. J'ignorerais que la Terre tourne sans points de référence externes comme les étoiles et le soleil. Si la Terre s'arrête, je marcherais exactement de la même manière, parce que lorsque je marche, j'interagis avec le sol en dessous de moi, qui fait partie de la Terre; Je n'interagis pas avec Saturne ni avec aucune autre planète.

Comment les avions volent-ils?

Eh bien, il arrive que les avions volent en interagissant avec l'atmosphère. L'atmosphère est affectée par la gravité de la Terre comme le sol - le sol + atmosphère tourne en rond ensemble. Les avions n'interagissent d'aucune façon avec d'autres étoiles, planètes ou satellites - ses moteurs produisent une poussée contre l'atmosphère (qui se déplace avec le sol).

Vous avez choisi votre cadre de référence comme un point arbitraire dans l'espace, c'est pourquoi il conduit à des conclusions erronées. Si vous voyagez dans un train et que vous souhaitez vous déplacer, vous n'avez pas à prendre en compte la vitesse de déplacement du train - vous interagissez avec le train, pas avec le rail sur lequel le train circule. Sinon, au fur et à mesure que le train avance en suivant la courbure de la Terre, vous vous élèverez de plus en plus haut dans la cabine, atteignant éventuellement le plafond. Vous suivez la gravité, qui est sphérique. Idem pour les avions.

"Si la Terre s'arrêtait, je marcherais exactement de la même manière." Eh bien, à l'exception des effets des tremblements de terre ou des événements géologiques destructeurs similaires qui en résulteraient. :) Les 13 milles supplémentaires de rayon à l'équateur deviendraient soudainement un problème. Le temps pourrait aussi devenir intéressant.
@reirab - Le premier chapitre du livre * What If? * ([Qui est largement extrait en ligne] (http://mashable.com/2014/08/23/what-if-randall-munroe-excerpt)) traite exactement de cela .
@Bobson Oh, je me demandais si l'atmosphère s'arrêtait aussi. Ouais, laisser l'atmosphère telle quelle tout en arrêtant la surface serait encore pire. De plus, xkcd est merveilleux.
Attention - "les moteurs produisent une poussée contre l'atmosphère" - non, ils ne le font pas. Ils produisent une poussée en accélérant une masse d'air en expansion vers l'arrière à partir de l'échappement ou en entraînant une hélice qui accélère l'air vers l'arrière. Troisième loi de Newton. Si vous pouviez en quelque sorte fournir de l'air à l'admission d'un moteur à réaction, cela fonctionnerait parfaitement bien dans le vide. Bien sûr, un accessoire ne fonctionnerait pas car il n'aurait pas d'air pour accélérer en arrière.
@Simon bien, nous ne transportons généralement pas d'oxygène liquide et l'injectons dans un moteur à réaction (-:
Bien sûr, je voulais juste faire attention. Il existe de nombreux types anti-scientifiques qui prétendent que les engins spatiaux sont impossibles car il n'y a "pas d'atmosphère" contre laquelle pousser. Je détesterais voir quoi que ce soit ici lié à de telles absurdités.
#5
+11
Édouard
2016-05-18 20:00:58 UTC
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Un avion est-il assez rapide pour se rendre dans l'espace? Eh bien, malheureusement pour l'exploration spatiale, non, ce n'est pas le cas. Vérifions avec quelques calculs.

Hypothèses et définitions

Commençons par faire une hypothèse: notre avion P vole dans le vide: il n'y a pas d'air qui le ralentit. Bien sûr, cette hypothèse est très fausse, mais nous ne nous soucions que de la vitesse ici. Le frottement de l'air ne fait que ralentir . Donc, si ne va pas dans l'espace sans atmosphère, ce ne sera pas non plus le cas si nous ajoutons une atmosphère.

Considérons un objet de référence en orbite autour de la Terre à la même altitude que notre avion. Bien sûr, on peut négliger la masse de et , qui est de plusieurs ordres de grandeur inférieure au masse de la Terre.

Soit O la vitesse orbitale de O et vP sont la vitesse de P fort> . Si v P > v O , alors P s'éloignera de la Terre et se retrouvera dans l'espace. Si, en revanche, v P < v O , alors P descendra en spirale jusqu'à ce qu'il se bloque.

Calculer vO

Parce que est en orbite autour d'une trajectoire circulaire, O et r sont corrélés par la formule suivante:

v O = √ ( GM / r )

G est la constante gravitationnelle et M la masse de l'objet autour duquel nous sommes en orbite.

Dans notre cas, nous sommes en orbite autour de la Terre et

GM = 3,99 × 10 14 m 3 s -2

En utilisant les unités SI et en approximant 3,99 avec 4, on aboutit à la relation suivante:

v O = 2 × 10 7 -1/2

Le rayon de la Terre est inclus dans , il faut donc ajouter 6 371 km pour passer de l'altitude à r. 6 371 km est en fait deux ordres de grandeur plus élevé que toute altitude à laquelle vous pourriez voler, alors contournons-le à 6400 km et soyons satisfaits.

Donc, pour orbiter à 6400 km = 6 À 400 000 m du centre de la Terre, il faudrait aller à

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

C'est la vitesse par rapport au centre de la Terre, pas par rapport à sa surface.

Ainsi, notre un avion mal modélisé?

Notre avion , vole à 600 mph par rapport à la surface. Si nous supposons que nous volons au-dessus de l'équateur, nous pouvons atteindre une vitesse de 1600 mph par rapport au centre; c'est toujours un ordre de grandeur en dessous de la vitesse que nous devons atteindre en orbite à une altitude aussi basse.

v P << v O

Notre avion s'écraserait. Fast.


Dieu merci, les avions sont plus sûrs que ça. Mais comment se fait-il?

Eh bien, comme nous venons de le voir, la vitesse de l’avion n’est pas ce qui le fait voler. Mais nous avons fait une hypothèse très forte dans notre section d'ouverture: nous avons négligé l'atmosphère.

L'air ralentit certainement notre avion. Mais nous l'avons également construit pour que, lorsqu'il se déplace dans les airs, notre avion ait tendance à monter grâce à ascenseur.

Nous avons donc deux effets opposés, ici: l’avion ne va pas assez vite pour échapper à l’attraction terrestre; mais l'ascenseur soulève l'avion assez fort pour qu'il continue de voler. Mais la portance dépend, entre autres, de la densité de l'air autour de l'avion: plus les avions volent haut, plus la portance est faible. Donc, dans l'ensemble, l'avion vole dans une couche d'air à la même pression, qui à son tour suit approximativement la surface de la Terre.

"plusieurs ordres de grandeur moindre" euphémisme de l'année;)
@Simon Haha, oui, c'est environ 19 ordres de grandeur ... pour un A380 à MTOW.
Pour ton information; Vous avez affirmé quelque part qu'un avion orbite à 6400 m du centre de la Terre. Cela aurait dû être 6400 km bien sûr, alors j'ai suggéré une modification pour le corriger.
La mise en orbite n'est pas nécessaire pour être «dans l'espace» ou pour «quitter» l'attraction terrestre. En théorie, vous pouvez aller sur Mars verticalement, en grimpant de 1 mm par jour si vous avez le carburant nécessaire pour cela. La vitesse orbitale n'est utile que pour les engins spatiaux non motorisés (c'est toujours le cas en pratique).
@wythagoras Ah! Je savais que j'avais merdé quelque part quand je suis passé de la pensée «c'est presque un carré parfait, dommage qu'il y ait un facteur 10 supplémentaire» pour «attendre, c'est * un carré parfait».
Cela donne la vraie réponse: l'avion ne s'envole pas dans l'espace car 600 mph n'est pas assez rapide pour l'envoyer dans l'espace.
#6
+10
Paulb
2016-05-18 23:50:35 UTC
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Les réponses affichées sont bonnes.

Réponse tangente (jeu de mots): si l'ajustement de la courbure de la terre était nécessaire, cela en déduit que vous pourriez accidentellement voler dans l'espace.

Si vous pouviez accidentellement voler à voilure fixe dans l'espace, nous n'aurions pas besoin de fusées sophistiquées et puissantes.

Et de toute façon, vous ne pouvez pas voler dans l'espace, car le vol nécessite de l'air pour créer une portance. Pas d'air, pas d'ascenseur, pas de montée.
Mignon, mais cet argument ne fonctionne pas réellement. La conséquence de ne pas s'ajuster à la courbure de la Terre pourrait être autre chose que de voler accidentellement dans l'espace. Par exemple, à une altitude suffisamment élevée, vos ailes ne généreront pas assez de portance et vos moteurs à réaction n'auront pas assez d'oxygène pour brûler du carburant. Peut-être auriez-vous besoin de trop de carburant pour atteindre cette altitude de toute façon. Peut-être que la basse pression ferait éclater la coque. Il est possible que les avions s'adaptent à la courbure pour éviter ces catastrophes, pas pour éviter de voler dans l'espace. (Bien sûr, ils ne le font pas, mais la question est fondée sur le fait de savoir maintenant cela.)
#7
+8
Adam Davis
2016-05-19 00:25:13 UTC
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Ce n'est pas différent de la conduite. Si vous conduisez absolument tout droit, vous finirez par quitter la route. Les lignes de route sont censées être suivies.

Alors, qu'est-ce qui équivaut aux lignes de route en vol? Pression de l'air. La pression de l'air diminue à mesure que vous vous éloignez de la surface. Les pilotes et les pilotes automatiques suivent le gradient de pression atmosphérique, essayant de maintenir l'avion à une pression d'air définie. Cette pression est utilisée plutôt que le GPS ou le «vol rectiligne» car c'est l'un des nombreux facteurs qui affectent l'efficacité du vol - vitesse vs résistance de l'air vs capacité de charge de l'avion. Ils volent ou tentent de voler dans une plage de pression qui coûtera le moins cher pour atteindre les différents objectifs de la compagnie aérienne.

La pression atmosphérique varie en fonction de nombreux facteurs, mais le facteur principal est hauteur du niveau de la mer, et donc en volant à l'intérieur d'une plage de pressions spécifique, ils maintiennent une hauteur raisonnablement constante par rapport au niveau de la mer. Puisque la pression «au niveau de la mer» est incurvée avec la terre, alors ce que vous trouvez est qu'elles suivent automatiquement la courbure de la terre. En d'autres termes, les avions volent légèrement vers le bas tout le temps.

@mins correct, la pression atmosphérique varie en fonction de nombreux facteurs.
#8
+5
OSUZorba
2016-05-18 20:37:37 UTC
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Je pense qu'il y a beaucoup de bonnes réponses en ce qui concerne la courbure de la Terre, mais je n'ai vu personne aborder la rotation de la Terre.

L'atmosphère est naturellement entraînée avec la surface de la planète. La vitesse du vent est mesurée par rapport à un emplacement fixe sur la surface. Par conséquent, les différences entre le mouvement et la surface de la Terre se reflètent sous forme de vent. Les pilotes s'ajustent à l'effet du vent sur la trajectoire de vol.

Si le pilote utilise des techniques de navigation de base, il calculera le cap qu'il a dû voler avec le vent traversier prévu pour se retrouver à destination. S'il y a une composante de vent traversier, le cap suivi sera différent du cap direct au sol ou du cap du grand cercle.

Avec les équipements de navigation, ces réglages peuvent être effectués en temps réel. par exemple, si vous souhaitez suivre un cap GPS spécifique, mais que vous continuez à dériver vers la droite, vous tournez vers un cap plus à gauche pour regagner et conserver le cap souhaité.

#9
+5
Ben C. R. Leggiero
2016-05-19 00:57:20 UTC
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Les avions ne restent pas parfaitement de niveau!

C'est le long et court du problème. Au fur et à mesure que ces machines à 600 mi / h avancent d'un mille, la gravité et la pression de l'air forcent l'avion à descendre ces 8 pouces. Plus, en fait; ces monstruosités métalliques massives doivent se battre pour pouvoir rester dans les airs! C'est à cela que servent les ascenseurs, gouvernails, moteurs, profils aérodynamiques, etc.

Bien sûr, s'il allait suffisamment vite (au moins 25 020 mph ), il maîtriser la gravité, quitter l'atmosphère et entrer en orbite. J'espère qu'il a des moteurs qui ne dépendent pas de l'air et une carrosserie en carbone-carbone renforcé!

Il n'est pas nécessaire d'atteindre la vitesse d'échappement pour entrer en orbite. En fait, il est nécessaire d'avoir une vitesse plus petite, car si vous voyagez à une vitesse d'échappement, la force qui vous ramène vers la terre sera trop petite pour vous faire inverser la direction.
@phoog en quelque sorte les commentaires sur cette réponse ont été effacés. Dans eux, j'ai dit que la valeur originale que j'avais écrite était la vitesse de l'orbite terrestre basse (** 17,400 mph **), mais juste pour être sûr que l'avion quitterait l'atmosphère et entrerait en orbite, j'ai augmenté cela pour échapper à la vitesse. .
#10
+4
Sami
2016-05-18 22:26:36 UTC
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Il y a eu de bonnes réponses, mais toutes semblent manquer un aspect.
L'avion ne maintient pas une distance constante à la surface de la terre. Il maintient simplement un niveau, où la pression atmosphérique est à un objectif défini.
Pour clarifier:
Le pilote automatique (ou le pilote) veut maintenir une lecture constante sur l'altimètre. Cette lecture est simplement une différence étalonnée par rapport à un niveau de référence, qui est normalement réglé à 1013,25hPa (ou 29,92inHg) en vol de croisière. Cela signifie qu'en maintenant une altitude d'environ 30000 pieds, vous souhaitez maintenir un niveau de pression de 300hPa. Je dis environ 30000 pieds, parce que l'altitude réelle de ce niveau varie considérablement, affectée par la température de la masse d'air et la pression atmosphérique.
Jan Hudec était proche de cela dans sa réponse, bien que j'aimerais apporter quelques corrections. Tout d'abord, les niveaux ne sont pas des isobares. Les isobares sont par définition "une ligne imaginaire ou une ligne sur une carte ou un graphique reliant ou marquant des endroits de pression barométrique égale" source. Deuxièmement, il n'est pas nécessaire de trop compliquer les choses: le pilote (automatique) surveille l'altimètre et effectue les corrections nécessaires. Il le ferait si l'avion n'était pas compensé également.

C'est vrai, mais la raison pour laquelle je ne l'ai pas mentionné (je ne peux parler pour personne d'autre) est que cela n'aide pas vraiment à répondre à la question. Cela rend les choses un peu plus difficiles à comprendre. Certains élèves-pilotes sont assez coincés avec l'idée que les niveaux de vol ne sont pas des niveaux d'altitude constante (ni par QNH ni par altitude réelle), j'ai donc pensé qu'il serait plus facile de simplifier et d'assumer l'altitude. Après tout, il n'y a aucune raison pour que vous ne puissiez pas voler à une altitude vraie constante.
Il voulait évidemment dire * surface isobare *.
#11
+3
Michael Richardson
2016-05-18 19:32:07 UTC
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Un instrument de vol important est l ' indicateur d'attitude, qui possède une ligne d'horizon artificielle. Cet instrument indique au pilote si les ailes sont de niveau et si le nez pointe au-dessus ou en dessous de l'horizon.

Plutôt que de jamais prendre en compte la courbure de la terre, quand un pilote utilise cet instrument pour maintenir son niveau de vol, il s’ajuste en fait constamment à la courbure de la terre.

EDIT: Le lien suivant est à une question sur la façon dont les indicateurs d’attitude sont maintenus exacts. Un vol particulièrement acrobatique pourrait le faire tomber et devenir inutile jusqu'à ce qu'il soit réinitialisé. Cependant, il maintient facilement la précision pendant les vols normaux, y compris les virages soutenus.

Comment les indicateurs d'attitude sont-ils maintenus précis?

Version courte: Oui, un gyroscope aurait des problèmes avec la courbure de la terre, mais une autre partie de cet instrument maintient constamment un "bas local" pour l'instrument.

Je ne suis pas sûr, mais sur de longs vols, le gyroscope d'un indicateur d'attitude ne doit-il pas être ajusté, en partie parce qu'il ne suit pas naturellement la courbure de la terre? Je pensais qu'il y avait une question à ce sujet il y a quelques semaines, mais je ne peux pas la trouver pour le moment.
Cela semble être le contre-exemple parfait, si l'on exclut sa dérive, un gyroscope garde une [orientation fixe "dans l'espace"] (http://electriciantraining.tpub.com/14187/css/Basic-Properties-Of-Gyroscopes -130.htm), donc suivre son plan de rotation changera l'altitude de l'avion, comme l'a supposé l'OP.
@OSUZorba Oui, il existe un mécanisme d'érection qui le maintient aligné avec la gravité (et qui peut vous donner de fausses lectures, par exemple si vous continuez à voler en rond pendant longtemps). Si l'horizon artificiel était une plate-forme inertielle parfaite, cela indiquerait un vol inversé après un temps de vol suffisamment long le long de la courbure de la Terre!
J'ai ajouté des détails sur l'auto-correction de cet instrument.
#12
+3
Greg Taylor
2018-11-20 22:17:00 UTC
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Beaucoup de bonnes réponses, mais personne n'a abordé le simple aspect mathématique de la question.

En supposant que "8 pouces par mile" soit précis, cela signifie que vous devrez "piquer" à un pas de -1 "par 7920" volé, soit un pas de -0,007 degrés. C'est à peu près en palier. Le pilote ni le pilote automatique seraient même capables de discerner la différence. Vous ne pouvez même pas regarder 1 degré et encore moins 7/1 000e de degré.

#13
+2
farhanhubble
2016-05-19 13:50:13 UTC
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Votre question est essentiellement "Qu'est-ce qui fait que le vol change de direction en permanence?"

Prenons le cas d'un avion survolant en ce moment. Si on nous dit que l'avion est en vol en palier, la force verticale descendante de la gravité est égale à la portance verticale ascendante. De plus, les deux forces sont perpendiculaires au fuselage et s'annulent.
Imaginez ce qui se passe très très peu de temps plus tard lorsque l'avion s'est déplacé sur une très petite distance devant en ligne droite . Puisque l'avion s'est déplacé en ligne droite, l'ascenseur pointe toujours vers le haut et perpendiculairement au fuselage, mais la gravité pointe vers le centre de la Terre. Alors maintenant, seule une partie de la portance contrecarre la gravité, et il en résulte une force gravitationnelle qui tirera l'avion vers le centre de la Terre.

Ceci est très similaire à la façon dont vous pouvez attacher un pierre à une corde et tourbillonne-la. La pierre tournera en rond. La force de la corde (tension) maintient la direction de la pierre en constante évolution sans affecter la vitesse.

#14
+2
sdenham
2016-05-19 17:26:29 UTC
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Je ne suis pas vraiment qualifié pour répondre, mais je l'ai fait en raison des nombreuses réponses qui impliquent qu'une certaine forme de contrôle du pilote est nécessaire pour garder un avion suivant la courbure de la terre. La contribution d'un vrai aérodynamicien serait appréciée.

Plusieurs réponses indiquent que lorsqu'un avion vole à une altitude constante, il suit implicitement cette courbe. C'est vrai, mais la question demande si le contrôle du pilote est nécessaire. Y a-t-il des contraintes physiques pertinentes à la question?

Si un avion devait suivre une tangente, plutôt que la courbure de la Terre, il subirait au moins deux effets: la direction du champ gravitationnel de la Terre changerait , provoquant la rotation de son vecteur de poids vers l'arrière, et la densité locale de l'air diminuerait à mesure que la distance de l'avion à la terre augmentait.

À mesure que le vecteur de poids tourne vers l'arrière, il retarde de plus en plus l'avion, et s'il est longitudinalement stable, il aura donc tendance à pencher vers le bas. L'effet de la diminution de la densité semble plus compliqué, en raison de ses effets sur la puissance ainsi que sur les forces aérodynamiques, mais il semble y avoir une tendance générale pour un avion équilibré et longitudinalement stable à être stable en altitude-densité - voir cela signifie pour un avion d'être aérodynamiquement stable?. Il est certainement vrai que chaque avion a une altitude maximale atteignable, déterminée par la physique.

Ces deux effets (stabilité longitudinale par rapport au champ de gravité local et stabilité en altitude-densité) auront tendance à guider l'avion pour suivre la courbure de la Terre sans intervention du pilote.

#15
+2
yo'
2016-05-20 11:06:58 UTC
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Il me manque une chose mentionnée dans les réponses. Le point est: ils disent que la force gravitationnelle et la composante verticale de la force de portance doivent être égales pour que l'avion vole à niveau. Ce n'est pas tout à fait vrai. L'avion tourne également, ce qui nécessite un peu de force. Voyons combien c'est, pour un avion à 10 $ \, {\ rm km} $ volant 900 $ \, \ rm {km \, h ^ {- 1}} $:

  • Gravité : $ -mg = -m \ cdot9.8 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 2}} $
  • Force nécessaire pour tourner: $ -mv ^ 2 / r = -m \ cdot (250 \, {\ rm m \, s ^ ​​{- 1}) ^ 2} / 6388000 \, {\ rm m} = - m \ cdot0.00978 \, {\ rm m \, s ^ {-2}} $

    ($ m $ est le poids, $ g $ est l'accélération gravitationnelle, $ v $ est la vitesse et $ r $ est le rayon de braquage)

La force nécessaire pour tourner est donc de 1 $ / 1000 $ de la force gravitationnelle. Ceci est négligeable dans la puissance des avions et autres réglages, et aussi beaucoup plus petit que toutes les irrégularités telles que la variation de la densité de l'air, la vitesse du vent, etc.

Conclusions: l'ajustement pour "baisser" est si petit qu'il est négligeable .

et ton point est? répondez-vous à la question, commentez-vous ou demandez-vous autre chose?
Ce que je veux dire, c'est que non, ils ne s'y adaptent pas car l'ajustement nécessaire est négligeable.
#16
+1
David K
2016-05-21 03:56:06 UTC
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Pour des raisons qui sont expliquées dans plusieurs autres réponses, il n'est pas nécessaire pour un pilote d'avion de faire des calculs ou des ajustements spéciaux des commandes afin de "larguer" l'avion de huit pouces par kilomètre et de suivre ainsi la courbure de la Terre. en fait faire est de maintenir l'avion à une altitude de pression constante, qui suit (approximativement) la courbure de la terre. La trajectoire suivie par un avion de cette manière peut en fait monter ou descendre un peu en raison des conditions météorologiques. les variations de pression induites, il n'est donc pas garanti de chuter de 8 pouces à chaque fois que l'avion vole à l'amile, mais il suivra la courbe de la Terre beaucoup plus étroitement qu'elle ne suivra une ligne droite sur tout vol longue distance.

La réponse à la première partie de votre question est donc, oui, les pilotes ajustent la trajectoire de vol de l'avion pour tenir compte de la courbure de la Terre, et voici comment ils le font. pas de terme explicite «ajustement pour courbure» dans le les calculs des pilotes (ou des pilotes automatiques), cependant, car ils maintiennent l'avion sur la trajectoire (courbe) souhaitée en observant l'altitude-pression, un peu comme la façon dont vous maintiendriez une automobile dans sa voie sur une autoroute en observant les marqueurs de voie, ce qui ne nécessite pas vous ne savez rien sur le rayon de courbure de chaque courbe que les ingénieurs routiers ont tracé.Si la courbe est assez douce, vous ne remarquerez peut-être même pas que la route est courbe, mais vous la suivriez toujours.

A la différence notable entre les voies autoroutières et l'altitude d'un aéronef, cependant, est que l'aéronef n'a pas la capacité de voler au-dessus d'une certaine altitude à un certain réglage des commandes, en raison de la faible densité de l'air à à des altitudes plus élevées - donc à des altitudes plus élevées, l'avion aura tendance à descendre - alors qu'à des altitudes beaucoup plus basses, les moteurs de l'avion génèreront une puissance plus que suffisante pour maintenir l'avion en altitude et ainsi l'avion aura tendance à monter. Les propriétés physiques de l'atmosphère et de l'aéronef ont donc tendance à dévier l'aéronef le long d'une trajectoire qui suit (approximativement) la courbe de la Terre, et elles empêchent absolument l'aéronef de continuer le long d'une ligne tangente droite dans l'espace extra-atmosphérique. dire la partie la plus importante) de la façon dont les pilotes font rester l'avion à une altitude-pression donnée est en ajustant le "trim" de l'avion (y compris la manette des gaz) afin de lui donner tendance à voler à l'altitude désirée.

En ce qui concerne la rotation de la Terre, puisque l'atmosphère tourne généralement avec le reste de la Terre et que les avions volent dans l'atmosphère, les avions n'ont pas à voler plus vite ou plus lentement pour surmonter la rotation de la Terre, pas plus que vous ne devez pouvoir pour courir 500 mph afin de vous rendre des toilettes arrière à votre siège. (Certains morceaux de l'atmosphère vont parfois un peu plus vite que la rotation de la Terre, parfois un peu plus lentement, selon la façon dont le vent souffle aile à chaque endroit; les pilotes font tenir compte du vent pour suivre la trajectoire souhaitée au-dessus du sol et savoir combien de temps il faudra pour arriver.)

En revanche, les pilotes faut prendre en compte la courbure de la terre lors de la planification de la direction latérale dans laquelle voler, par exemple pour voler de New York à Londres, le chemin le plus court (le moins miles au-dessus du sol ou de l'eau) part de New York sur un cap d'environ 51,4 degrés. Le vol de retour commence vers New York sur un cours d'environ 288 degrés. De même, de Londres à Ténérife est un cours de 213,5 degrés, 23,1 de retour, et de Ténérife à New York est de 300,5 degrés, 85,8 de retour. trajectoires de vol comme les trois côtés d'un triangle, il a des angles de 34,4 degrés à New York, 74,5 degrés à Londres et 82,6 degrés à Ténérife, ce qui représente 191,5 degrés, ce qui est impossible pour tout triangle tracé sur un plan plat. Les pilotes et autres personnes qui planifient les routes des avions le font par des calculs (de nos jours généralement effectués dans un logiciel) qui prennent en compte la forme approximativement sphérique de la Terre pour le faire (et de nos jours même prennent en compte la différence de quelques kilomètres entre le diamètre du Terre mesurée d'un pôle à l'autre et le diamètre mesuré à travers l'équateur).

#17
  0
h22
2016-05-21 03:02:05 UTC
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Je pense que l'avion devrait voler droit, sans suivre la courbure terrestre si rien n'est fait. Cela signifie qu'il devrait avoir une légère tendance à s'élever, mais cela peut être perceptible uniquement lorsqu'il vole à mi-chemin du globe.

Cet effet peut être beaucoup plus petit que d'autres facteurs qui modifieraient l'altitude. Quoi qu'il en soit, si l'avion est réglé pour voler à une altitude fixe, il compenserait également la courbure de la Terre sans rien faire de spécial.

#18
  0
quiet flyer
2020-03-25 23:25:55 UTC
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En supposant que nous volions "sur la face avant de la courbe de puissance" -

Pour un réglage de puissance donné, il n'y a qu'un seul angle d'attaque qui permettra à un avion donné de maintenir un altitude constante.

Pour un angle d'attaque donné, il n'y a qu'un seul réglage de puissance qui permettra à un avion donné de maintenir une altitude constante.

Donc, votre question est essentiellement, "est le l'angle d'attaque requis, ou le réglage de puissance, différent de ce qu'il serait si la terre était plate? "

La réponse est" oui - très très légèrement. "

Si votre question vise également à demander "est-ce quelque chose qu'un pilote doit consciemment prendre en compte?", la réponse est certainement "non". Accumuler quelques kilos de poussière dans les coins et recoins de l'avion ferait probablement plus de différence quant à l'angle d'attaque ou au réglage de puissance requis que le fait que la terre est ronde plutôt que plate.

De même pour les effets dus à la rotation de la terre et de son atmosphère environnante.

Si votre question vise également à demander si un système de référence ARHS ou un autre système similaire doit spécifiquement prendre en compte tenir compte de la courbure de la terre pour se souvenir de quel chemin est "à niveau" sur un vol couvrant une longue distance ou si cela est automatiquement corrigé par d'autres fonctions intégrées du système - c'est une question beaucoup plus compliquée mais la réponse est généralement ce dernier. Il en va généralement de même pour se souvenir de quel chemin est "de niveau" sur une longue durée, car la terre tourne autour de son axe.

Pour les systèmes de navigation inertiels autonomes, fonctionnent complètement indépendamment de toute information de position dérivée du GPS, la réponse est tout à fait différente: dans ce cas, les effets liés à la forme sphérique de la terre, et les effets liés à sa rotation autour de son axe, sont très importants.

17 réponses déjà, sur une question très simple (stupide) qui a presque 4 ans, et pourtant vous vous êtes senti obligé d'en rajouter?!


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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