Verdadera velocidad aérea

La velocidad aérea verdadera (TAS; también KTAS, para nudos de velocidad aérea verdadera) de un avión es la Velocidad del avión en relación con la masa de aire a través de la cual vuela. La velocidad real del aire es información importante para la navegación precisa de una aeronave. Tradicionalmente se mide utilizando un indicador TAS analógico, pero a medida que el Sistema de Posicionamiento Global estuvo disponible para uso civil, la importancia de tales instrumentos de medición del aire ha disminuido. Dado que la velocidad indicada, a diferencia de la verdadera, es un mejor indicador del margen por encima de la pérdida, la velocidad verdadera no se utiliza para controlar la aeronave; para estos fines se utiliza la velocidad indicada: IAS o KIAS (velocidad indicada en nudos). Sin embargo, dado que la velocidad indicada solo muestra la velocidad real a través del aire a presión y temperatura estándar al nivel del mar, un medidor TAS es necesario para fines de navegación a altitud de crucero en aire menos denso. El medidor IAS lee muy cerca del TAS a menor altitud y a menor velocidad. En los aviones a reacción, el medidor TAS suele estar oculto a velocidades inferiores a 200 nudos (370 km/h). Ninguno de los dos proporciona una velocidad precisa sobre el suelo, ya que no se tienen en cuenta los vientos en la superficie o en altura.

Rendimiento

TAS es la verdadera medida del rendimiento de la aeronave en crucero; por lo tanto, es la velocidad que figura en las especificaciones de la aeronave, manuales, comparaciones de rendimiento, informes de pilotos y en todas las situaciones en las que es necesario medir el rendimiento de crucero o de resistencia. Es la velocidad que normalmente figura en el plan de vuelo, también utilizada en la planificación del vuelo, antes de considerar los efectos del viento.

Errores de detección de velocidad del aire

El indicador de velocidad del aire (ASI), impulsado por aire comprimido en un tubo Pitot y aire quieto en un puerto estático barométrico, muestra lo que se llama velocidad del aire indicada (IAS). La presión diferencial se ve afectada por la densidad del aire. La relación entre ambas mediciones depende de la temperatura y de la presión, según la ley de los gases ideales.

Al nivel del mar en la Atmósfera Estándar Internacional (ISA) y a bajas velocidades donde la compresibilidad del aire es insignificante (es decir, suponiendo una densidad del aire constante), IAS corresponde a TAS. Cuando la densidad del aire o la temperatura alrededor de la aeronave difieren de las condiciones estándar del nivel del mar, IAS ya no corresponderá a TAS, por lo que ya no reflejará el desempeño de la aeronave. El ASI indicará menos que TAS cuando la densidad del aire disminuya debido a un cambio en la altitud o la temperatura del aire. Por este motivo, la TAS no se puede medir directamente. En vuelo, se puede calcular utilizando una calculadora de vuelo E6B o su equivalente.

Para velocidades bajas, los datos requeridos son la temperatura del aire estática, la altitud de presión y IAS (o CAS para mayor precisión). Por encima de aproximadamente 100 nudos (190 km/h), el error de compresibilidad aumenta significativamente y el TAS debe calcularse según la velocidad de Mach. Mach incorpora los datos anteriores, incluido el factor de compresibilidad. La instrumentación de los aviones modernos utiliza una computadora de datos aéreos para realizar este cálculo en tiempo real y mostrar la lectura de TAS directamente en el sistema electrónico de instrumentos de vuelo.

Dado que las variaciones de temperatura tienen una influencia menor, se puede estimar que el error ASI indica aproximadamente un 2 % menos que el TAS por cada 1000 pies (300 m) de altitud sobre el nivel del mar. Por ejemplo, un avión que vuela a 15.000 pies (4.600 m) en la atmósfera estándar internacional con una IAS de 100 nudos (190 km/h), en realidad está volando a 126 nudos (233 km/h) TAS.

Uso en cálculos de navegación

Para mantener la trayectoria terrestre deseada mientras vuela en una masa de aire en movimiento, el piloto de una aeronave debe utilizar el conocimiento de la velocidad del viento, la dirección del viento y la velocidad real del aire para determinar el rumbo requerido. Véase también triángulo del viento.

Calcular la velocidad real

Vuelo a baja velocidad

A bajas velocidades y altitudes, IAS y CAS están cerca de la velocidad aérea equivalente (EAS).

${displaystyle rho _{0}(EAS)^{2}=rho (TAS)^{2}$

TAS se puede calcular en función de EAS y la densidad del aire:

${displaystyle mathrm {TAS} ={frac {mathrm}{sqrt {frac {rho }{rho ♪♪$

dónde

${displaystyle mathrm {TAS}$ es la verdadera velocidad del aire,

${displaystyle mathrm {EAS}$ es velocidad de aire equivalente,

${displaystyle rho _{0}$ es la densidad del aire a nivel del mar en la atmósfera estándar internacional (15 °C y 1013.25 hectopascals, correspondiente a una densidad de 1.225 kg/m³),

${displaystyle rho }$ es la densidad del aire en el que el avión está volando.

Vuelo a alta velocidad

TAS se puede calcular en función del número de Mach y la temperatura estática del aire:

${displaystyle mathrm {TAS} ={a_{0}M{sqrt {T over T_{0}}}}}$

dónde

${displaystyle {a_{0}}$ es la velocidad del sonido a nivel de mar estándar (661.47 nudos (1,225.04 km/h; 340.29 m/s)),

${displaystyle M}$ es número Mach,

${displaystyle T}$ es la temperatura del aire estática en los kelvins,

${displaystyle T_{0}$ es la temperatura a nivel de mar estándar (288.15 K).

Para el cálculo manual de TAS en nudos, donde se conocen el número de Mach y la temperatura estática del aire, la expresión puede simplificarse a

${displaystyle mathrm {TAS} =39M{sqrt {T}}$

(recordando que la temperatura está en kelvins).

Combinando lo anterior con la expresión del número de Mach se obtiene una expresión para TAS en función de la presión de impacto, la presión estática y la temperatura del aire estática (válida para flujo subsónico):

${displaystyle mathrm {TAS} =a_{0}{sqrt {frac {5T}}left[left({fracfrac}}}left[left({frac] {q_{c}{P}+1right)}{frac {2} {7}}-1right]}}}, }$

donde:

${displaystyle q_{c}$ es presión de impacto,

${displaystyle P}$ es presión estática.

Los sistemas electrónicos de instrumentos de vuelo (EFIS) contienen una computadora de datos del aire con entradas de presión de impacto, presión estática y temperatura total del aire. Para calcular TAS, la computadora de datos del aire debe convertir la temperatura total del aire a temperatura del aire estática. Esta también es una función del número de Mach:

${displaystyle T={frac {T_{text{t}}{1+0.2M^{2}}} {f}} {f}} {f}}}} {f}}} {f}}}}}} {f}}}}}}} {f}}}}}}}}} {f}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {$

dónde

${displaystyle T_{text{t}=}$ temperatura total de aire.

En aviones simples, sin una computadora de datos aéreos o un machímetro, la velocidad real del aire se puede calcular como una función de la velocidad del aire calibrada y la densidad del aire local (o la temperatura del aire estático y la altitud de presión, que determinan la densidad). Algunos indicadores de velocidad aérea incorporan un mecanismo de regla de cálculo para realizar este cálculo. De lo contrario, se puede realizar utilizando este subprograma o un dispositivo como el E6B (una regla de cálculo circular portátil).