Airspeeds, IAS, CAS, EAS, TAS

[wabis]

Wie Ismar unter "Ruderflattern" sehr schön beschrieben hat sind die diversen Airspeeds folgendermassen definiert:

 

IAS = Indicated Airspeed = Angezeigte Speed am Tacho, mit allen möglichen Fehlern

CAS = Calibrated Airspeed = IAS ohne Gerätefehler und Positionsfehler der Druckabnahmestellen

EAS = Equivalent Airspeed = CAS korrigiert um Kompressibilitätseffekte (fällt vor allem bei höheren Geschwindigkeiten ins Gewicht)

TAS = True Airspeed = EAS korrigiert um Abweichungen der Standard-Luftdichte von der aktuellen Luftdichte

 

Für die physikalischen Effekte, welche vom Staudruck p = 1/2 * rho * v^2 abhängig sind (Auftrieb zum Beispiel), müsste v = EAS für Berechnungen hergenommen werden. Für kleine Geschwindigkeiten (< 0.3 Ma) gilt EAS = CAS.

 

Nun meine Fragen an die Profis:

 

1. Wird auf den Speed Tapes der Airliner nicht statt IAS (mit allen Fehlern) gleich CAS angezeigt? Im AOM der PMDG 737 NG steht das so geschrieben. Im FMC gibt man offenbar auch immer CAS-Werte ein. Wie ist das in Wirklichkeit?

 

2. Warum nicht gleich EAS-Werte?

 

3. Wenn statt KIAS auf MACH Anzeige umgestellt wird: Ist der Mach-Wert eigentlich bereits um die Kompressibilität korrigiert, also ein EAS? Falls ja, warum zeigt man dann nicht immer gleich EAS auf dem Speed-Tape an (einmal als Knoten und mal als Ma-Wert)?

 

4. Die Standby Airspeed-Anzeigen zeigen was an? Vermutlich Fehlerbehaftete IAS, nicht CAS?

[Schorsch]

1. Wird auf den Speed Tapes der Airliner nicht statt IAS (mit allen Fehlern) gleich CAS angezeigt? Im AOM der PMDG 737 NG steht das so geschrieben. Im FMC gibt man offenbar auch immer CAS-Werte ein. Wie ist das in Wirklichkeit?

Diese Geschwindigkeit wird durch den Air Data Computer ermittelt und gleich um den Gerätefehler korrigiert, daher nur CAS. Die Unterschiede sind eh meist ziemlich gering.

 

2. Warum nicht gleich EAS-Werte?

Für normale Flugzeuge ist EAS meist gleich TAS, interessant wird es ab M0.8.

 

3. Wenn statt KIAS auf MACH Anzeige umgestellt wird: Ist der Mach-Wert eigentlich bereits um die Kompressibilität korrigiert, also ein EAS? Falls ja, warum zeigt man dann nicht immer gleich EAS auf dem Speed-Tape an (einmal als Knoten und mal als Ma-Wert)?

Meines Wissens ja. Es interessiert den auswertenden eigentlich immer nur MAch und IAS/CAS. Die eine zeigt den Staudruck, die andere ist wichtog für aerodynamische Eigenschaften.

 

 

4. Die Standby Airspeed-Anzeigen zeigen was an? Vermutlich Fehlerbehaftete IAS, nicht CAS?

Ich meine ebenfalls CAS, aber 100% sicher bin ich mir nicht.

[wabis]

Danke Schorsch.

 

Für normale Flugzeuge ist EAS meist gleich TAS, interessant wird es ab M0.8.

 

Du meinst EAS = CAS|IAS oder? Denn TAS = EAS * sqrt( rho0/rho)

 

rho0 Luftdichte bei Standardbedingungen

rho Luftdichte auf der aktuellen Flughöhe

 

Meines Wissens ja. Es interessiert den auswertenden eigentlich immer nur MAch und IAS/CAS. Die eine zeigt den Staudruck, die andere ist wichtog für aerodynamische Eigenschaften.

 

Ich hab unter Punkt 3 noch einen Fehler gemacht: Der Mach-Wert ist ja keine EAS, sondern eher eine TAS:

 

Mach = TAS / c

 

wobei die Schallgeschwindigkeit c von der Temperatur, und damit auch von der Flughöhe abhängig ist: c = 20.055 m/s * sqrt(T) [T in Kelvin].

 

Was meinst du mit aerodynamische Eigenschaften? Der Auftrieb (meiner Meinung nach eine aerodynamische Eigenschaft) kann sowohl durch TAS (oder Mach), als auch durch EAS ausgedrückt werden:

 

Lift = 1/2 * CL * A * rho * TAS^2 = 1/2 * CL * A * rho0 * EAS^2

 

Entsprechend ist der dynamische Druck oder Staudruck:

 

p = 1/2 * rho0 * EAS^2 = 1/2 * rho * TAS^2

 

EAS kann also aus dem mit dem Pitot-Statik-System gemessenen Staudruck p (korrigiert um alle Mess- und Positionfehler sowie Kompressibilitätseffekte) wiefolgt berechnet werden:

 

EAS = sqrt(2 * p / rho0)

 

Setzt man EAS in die Berechnung des Auftriebs ein, fällt die Luftdichte raus:

 

Lift = 1/2 * CL * A * rho0 * [2 * p / rho0] = p * CL * A

 

Man sieht, dass also sowohl Auftrieb wie EAS vom (gemessenen und korrigierten) Staudruck p abhängig sind. Daher sind die IAS/CAS/EAS relevant für den Auftrieb und andere aerodynamischen Kräfte und nicht die TAS.

 

TAS kann man aus dem Staudruck dann berechnen, wenn man die aktuelle Luftdichte rho kennt:

 

TAS = sqrt(2 * p / rho)

 

Auf Meereshöhe mit der Luftdichte rho = rho0 entspricht EAS = TAS.

 

Aus p = 1/2 * rho0 * EAS^2 = 1/2 * rho * TAS^2 folgt:

 

rho0 * EAS^2 = rho * TAS^2

 

Damit kann man von EAS in TAS umrechnen:

 

TAS = EAS * sqrt(rho0 / rho)

 

Daraus wird ersichtlich, dass TAS > EAS ist, wenn rho < rho0 ist.

 

Naja, eigentlich ist es wohl egal ob man IAS/CAS oder EAS verwendet, solange man in allen Systemen (z.B. FMC, MCP) den selben Wert verwendet. Aber es nimmt mich eben doch wunder, weshalb man mit den Bordcomputern nicht gleich mit den physikalisch relevanten korrigierten Werten EAS statt IAS/CAS rechnet. Dem Compi liegen ja alle Werte vor.

[Schorsch]

Beiwerte sind immer auf TAS bezogen, weswegen Kompressibilität in diesen quasi eingepreist ist. Daher interessiert die EAS tatsächlich nur sehr wenige. Im Bereich Flugsimulation etwa ist CAS/IAS interessant und natürlich TAS bzw. Machzahl, aber EAS ist nicht weiter von Belang.