Geschwindigkeitsanzeige

[xash]

Hi ihr,

es ist mir schon öfters aufgefallen und nun hab ich auch ein passendes Bild dazu: Klick

Auf dem Navigationsdisplay wird eine GS von 412 bzw. eine TAS von 451 Knoten angezeigt. Auf dem PFD allerdings nur 238 Knoten. Woher kommt dieser Unterschied?
Vielen Dank schonmal

[Portugalia]

Die Geschwindigkeit, die auf dem PFD angezeigt wird, wird über das Verhältnis zwischen Staudruck und Luftdruck gemessen (so ist es zumindest im Segelflieger). Da mit steigender Höhe die Luftdichte abnimmt, sinkt der Luftdruck. Gleichzeitig steigt der Staudruck durch die höhere Geschwindigkeit. So werden auf dem PFD in niedrigen Höhen bei geringer Geschwindigkeit und in größeren Höhen bei entsprechend höherer Geschwindigkeit die gleichen Werte angezeigt.

Auf dem anderen Bildschirm wird, denke ich, die Geschwindigkeit angezeigt, die man aus GPS-Daten ausgerechnet hat. Also ist das deine wahre Geschwindigkeit.

Sicherlich gibt es einen bestimmten Faktor, mit welchem man die auf dem PFD angezeigte Geschwindigkeit multiplizieren muss, um auf die Ground Speed zu kommen.

Ich hoffe, dass das jetzt alles richtig war:)

[cyb359]

Du hast hier drei verschiedene Geschwingkeiten:

GS = Groundspeed: wie schnell sich der Flieger über Grund bewegt
TAS = True Airspeed: Wie schnell die Luftmoleküle am Flugzeug vorbeisausen (oder umgekehrt)
IAS = Indicated Airspeed: Die Geschwindigkeit bei der sich in niedriger Höhe diese Luftmoleküle genau gleich "anfühlen würden" wenn Du den Arm aus dem Fenster halten könntest (oder ein Staurohr wärst)

Dadurch, dass die Luft in grosser Höhe "dünner wird" muss die Luft schneller am Flieger vorbei (oder umgekehrt) um sich genauso stark anzufühlen wie in niedriger Höhe.
In Meersehöhe (bei genormtem Wetter etc.) entspricht TAS der IAS, je höher ein Flugzeug steigt um so mehr gehen sie auseinander.

Der Unterscheid von TAS und GS ergibt sich aus Rücken- bzw. Gegenwind.

Etwas laienhaft, aber hoffentlich verständlich.

Hi ihr,

es ist mir schon öfters aufgefallen und nun hab ich auch ein passendes Bild dazu: Klick

Auf dem Navigationsdisplay wird eine GS von 412 bzw. eine TAS von 451 Knoten angezeigt. Auf dem PFD allerdings nur 238 Knoten. Woher kommt dieser Unterschied?
Vielen Dank schonmal

[xash]

hi,

vielen Dank euch beiden. Die Bedeutung und die Differenz von bzw. zwischen GS und TAS sind mir klar. Ich hab mich eben gewundert, woher aber der wirklich große Unterschied zur IAS kommt.

[p27]

Hi Miteinander,

Also cyb359 hat es ganz gut erklärt , aber bei Portugalia muss ich doch ein wenig korrigieren:

Also das mit dem Faktor, ist deutlich daneben. Richtig ist es so wie von cyb359 bereits erwähnt wurde.
Was man gerade für Rücken-/Gegenwind hat kann man nicht mit einer Formel aus der Angezeigten-Geschwindigkeit (IAS-Indicated Airspeed) berechnen.
Wenn man aus dem GPS oder dem IRS die Bewegung über Grund (GS/TrueTrack) kennt und mit der Bewegung des Lfz gegenüber der Luft (TAS/TrueHeading) vergleicht, dann kann man den Wind ermitteln. Gut für weitere Planung.

Was den ersten Satz von Portugalia betrifft, ich glaube da hast du etwas durcheinander gebracht!
Also zuerst mal, die Geschwindigkeitsmessung zwischen Segelflieger und Jet unterscheiden sich nicht grundsätzlich.
Beim Jet kommen halt noch ein paar Effekte, wie zum Beispiel die kompressibilität der Luft, dazu.

Mit steigender Höhe, nimmt die Masse der Luft über mir ab, und dadurch wird Die Luft in der ich mich befinde weniger zusammengedrückt
->Druck sinkt. Bei einer Flüssigkeit, würde jetzt der Druck auch sinken, da sie aber nicht kompressiebel ist bleibt die Dichte gleich.
Da Luft aber ein kompressiebles Gas ist, wo die Moleküle in Bodennähe durch den höheren Druck dicht zusammen gedrückt sind, und jetzt
in der Höhe durch den geringeren Druck sich mehr Platz zum ausdehnen nehmen können, befinden sich daher weniger Luft-Moleküle pro
m³ -> Dichte sinkt. Und nicht andersrum!!
Grundsätzlich ist die Aussage im ersten Abschnitt aber nicht verkehrt.

Um ein kleinwenig zu präzisieren: Zum messen der Geschwindigkeit braucht man den Stau-
Druck. Wenn man aber eine so genannte Pitot-Sonde in die Luft hält dann bekommt man nicht den Staudruck, sondern den Gesamtdruck. Dieser besteht aus Staudruck und Statikdruck (Umgebungsdruck). Man misst also auch den Statikdruck und zieht Ihn vom Gesamtdruck ab
Und erhält Staudruck. Den Staudruck bringe ich zur Anzeige und eiche in Kt oder Km/h und
Habe damit mein IAS.
Den Staudruck selber kann man in der Formel Rho/2 x V² zum Ausdruck bringen. (Rho=Luft-Dichte; V=Geschwindigkeit)

Der Staudruck steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Dies kann man durch ein entsprechendes Eichen ausgleichen, so dass der entsprechende Staudruck einer entsprechenden Geschwindigkeit zugeordnet wird.

Der Staudruck nimmt entsprechend der halben Luftdichten-Abnahme mit der Höhe ab. Dies wird nicht ausgeglichen, weshalb die IAS ebenfalls abnimmt.

Wenn man jetzt die Formel für den Auftrieb anschaut:
Auftriebskraft= Auftriebsbeiwert x Rho/2 x V² x A
Dann stellt man fest, dass die Auftriebskraft auch von dem Staudruck abhängt.
Genauso die des Widerstands:
Widerstandskraft= Widerstandsbeiwert x Rho/2 x V² x A

Das bedeutet, dass die IAS immer auch die aerodynamischen Grenzen anzeigt.
Ist die Stallspeed eines Lfz 100kt IAS in Meereshöhe, so ist Sie dass auch in 10000ft.
Ist die Vne (höchstzulässige Geschwindigkeit) 300kt IAS in Meereshöhe, so ist Sie
Das auch in 10000ft oder in 30000ft.

Ich hoffe ich habe nicht zu weit ausgeholt. Wenn das jemand zu kompliziert ist,
hat es cyb359 gut genug beschrieben.

Gruß

[cyb359]

Was im Bild schön zu sehen ist: Der Wind kommt ziemlich direkt von vorne mit 39 Knoten, also geht er ohne Seitenwindkomponente voll in die ermittelte Groundspeed ein.

WS = TAS - GS = 451 kts - 412 kts = 39 kts

Wenn ich p27 richtig verstanden habe, weiss das FMC dies aus dem Vorhaltewinkel um auf Kurs zu bleiben, um also nicht seitlich "vom Winde verweht" zu werden. Dieser Vorhaltewinkel beträgt im Bild um die 0°, ergo kommt irgendwie der gute alte Cosinus zum Einsatz.

Kompliziertere Formeln überlasse ich aber gerne p27

Schön auch die Aussage:

Das bedeutet, dass die IAS immer auch die aerodynamischen Grenzen anzeigt.

Wenn ein Flugzeug clean, also ohne ausgefahrene Klappen, mindestens 200 Knoten (IAS) schnell sein muss um sich in der Luft zu halten, dann kann es nicht unendlich hoch steigen. Sonst würde es seine Maximalgeschwindigkeit (Vmo) übersteigen und sogar die Schallmauer durchbrechen. Für die Vmo bzw. Schallmauer ist nämlich die TAS ausschlaggebend. Hält es hingegen seine TAS bei maximal Vmo, dann würde bei einer bestimmten Höhe die IAS zu weit absinken und das Flugzeug könnte sich nicht mehr oben halten. Bei einer bestimmten Höhe ist also die Mindestgeschwindigkeit gleich der Höchstgeschwindigkeit (Coffin corner = Sarg-Ecke). Das "Fenster" für die mögliche Fluggeschwindigkeit wird also mit zunehmender Höhe kleiner. Deshalb hat jedes Flugzeug eine sog. "Service Ceiling", maximale Flughöhe.

Natürlich kommen auch Strömungsabriss und andere aerodynamische "Kleinigkeiten" dazu.

Frank

[A319Muck]

Wow p27, weißt Du die Formeln etwa auswendig? Für die Non-Experts wird's jetzt wahrscheinlich wieder langweilig ...

Cyb359, Dein erster Beitrag war super, im Zweiten hast Du aber 2 kleine Fehlerchen eingebaut:

1. Die Vmo (Maximum Operating Speed) ist ein IAS-Wert und kein TAS-Wert, weil der Fahrtwind (Arm im Wind) nicht über eine bestimmte Belastung ansteigen darf.

2. Die Schallmauer hängt weder von der IAS noch von der TAS ab, deshalb hat jeder Jet auch eine Mach-Anzeige und fliegt in den großen Höhen eine Mach-Number.

Und p27, eine kleine Korrektur muß ich auch bei Dir anbringen: Die IAS-Stallspeed steigt mit zunehmender Höhe an (Faustformel: ca. 2KIAS/5000ft), weshalb die Stall Warning auch an den Angle-of-Attack-Sensoren hängt. Die IAS berücksichtigt nicht die Kompressibilität (EAS = Equivalent Airspeed tut es) sowie die Viskositätsanderung der Luft (Reynolds-Number).

Wo wir gerade bei Faustformeln sind:

TAS = IAS + (FL+30)/2 ist eine grobe Annäherung (FL = Flightlevel), etwas genauer wird's hiermit:
TAS = IAS + (IAS x 2%) x Altitude/1000

[cyb359]

Opps, Danke für die Korrektur A319Muck.

Der Fehler mit der Vmo ist einleuchtend. Hatte ich dann Mmo gemeint?

Natürlich hängt die Schallgeschwindigkeit nicht an der Geschwindigkeit eines fliegenden Objektes, die ergibt sich aus dem Medium, Temperatur etc.

Aber ist die Machzahl nicht letztlich das Verhältnis von TAS zur aktuell vorherrschenden Schallgeschwindigkeit? Also z.B. bei TAS = 450 kts und Schallgeschwindigkeit (z.B. bei -50°C) 582 kts -> 450/582 = mach 0.77?

Was ich dabei auch im Hinterkopf hatte war, dass es theoretisch mit starkem Rückenwind möglich ist über Grund schneller als der Schall zu fliegen ohne die Schallmauer zu durchbrechen.

Frank

P.S. Immer wieder schön die "Expertendiskussionen"

[p27]

Hallo nochmal,

Also zuerst: @Muck sorry aber du hast natürlich recht. Daran hatte ich gestern gar nicht mehr gedacht. Ist doch schon wieder ein weilchen her, und in meiner täglichen Praxis spielt es nicht so eine große Rolle.
Die Kompressibilität und damit die EAS wollte ich aber ausklammern, um es nicht zusätzlich zu verlängern und zu verkomplizieren.
Und klar ist auch, dass die Stallwarning nicht an die IAS gekoppelt ist, sondern meistens, oder eigentlich immer an irgend einer Art des
Anstellwinkel-Messens hängt. Hätte ich vieleicht dazu schreiben sollen.

@cyb359: Zur Service Ceiling in bezug auf den Coffin corner möchte ich noch eines sagen: Die Service Ceiling wird definiert als die
Höhe, in der das Lfz noch mit 0,5m/s oder 100ft/min steigt (unter bestimmten Voraussetztungen, auf die ich jetzt nicht eingehen will,
weil ich erst nachschlagen müsste).
Wenn man mit einer Cessna 172 voll beladen bei Vollgas nicht oder nur knapp über die Zugspitze kommt, dann hat das noch nichts mit dem
Coffin corner zu tun, wohl aber mit der Service Ceiling.

Noch ne kleine Sache zur Schallgeschwindigkeit, wenn es jemand interessiert: Näherungsformel für die Schallgeschwindigkeit in Luft:
a= 20 x der Wurzel aus der Temp.in Kelvin -> Für ne Lufttemp von 15°C ist a= ? 0°C=273°K -> +15° =288°K
a= 20 x der Wurzel aus 288°K a=339,41 m/s = örtliche Schallgeschwindigkeit


@cyb359: wenn man ein schnelles Lfz hat, und sich einen schönen Jetstream aussucht, dann geht das mit dem über Grund schneller fliegen als die örtliche Schallgeschwindigkeit. Die Schallgeschwindigkeit ist ja keine absolute wie die Lichtgeschwindigkeit. Die kann auch Rückenwind haben.Nur die Schallmauer, wie du richtig erkannt hast, durchbricht man dann natürlich nicht.

Und nochmal @ Muck: Klar hab ich die im Kopf! Du nicht? Gerade diese Formeln sind doch Grundlage. Ich wurde schon bei meiner mündlichen Technikprüfung beim PPL-B nach der Abhänigkeit des Auftriebs gefragt!

Gruß an Alle

[A319Muck]

@cyb359: Ich konnte Deinem Beitrag trotzdem entnehmen, dass Du die Sache mit dem Coffin Corner verstanden hast. Deshalb habe ich mit Absicht "Fehlerchen" geschrieben. Richtig wäre Mmo iso Vmo gewesen. Das mit Mach=TAS/Schallgeschwindigkeit stimmt natürlich auch, nur das sich eben die Schallgeschwindigkeit mit der Temperatur ändert, so dass die Schallmauer je nach Temperatur bei einer anderen TAS-Zahl liegt.

@p27: Diese ganzen Aerodynamik-Formeln hatte ich auch mal lernen müssen, aber in der Fliegerei kann man die nicht gebrauchen. Stichwort: Nice to know iso Need to know. Da zieh ich den Hut vor Dir .

[p27]

Danke,Danke, das treibt mir ja die Schamesröte ins Gesicht !
Du brauchst dich aber ganz sicher nicht hinter mir zu verstecken.
Genauso wenig wie downthreegree. Der hat auch Ahnung.
Gegen euch bin ich nur blutiger Anfänger
Wo steckt der eigentlich? Hat schon lange nichts mehr von sich hören lassen.

Gruß

[p27]

Hi nochmal,
Eine Kleinigkeit haben wir vielleicht noch vergessen zu erwähnen.
Die oben genannten Erklärungen sind natürlich nur für die gleichen Rahmenbedingungen gemacht.
Logischer weise verändert sich Viel bei unterschiedlichen Beladungen, Klappenstellungen, Fahrwerkstellung und was ich sonst noch so vergessen habe.

Bis dann!