¿Cuándo salta la alarma de exceso de velocidad en un avión?

La sobrevelocidad se dispara cuando la velocidad aérea indicada excede ese límite o la velocidad de mach excede el límite de mach. Al menos así funcionó en los aviones 747-100/200.

La cifra de 350 nudos para la velocidad aerodinámica máxima de funcionamiento me parece razonable siempre que sea baja. De memoria, eso fue alrededor de la velocidad máxima operativa INDICADA para aviones 747-100/200. Recuerde, sin embargo, que la velocidad aerodinámica indicada disminuye con la densidad del aire. Un 747 que navega por encima de los 30 000 pies a alrededor de 550 nudos de velocidad VERDADERA mostrará una velocidad indicada de menos de 300 nudos. Sin embargo, esa velocidad real de crucero de 550 nudos será de alrededor de Mach 0,86. El número máximo de mach para el 747 fue 0,92.

Si estuviera, digamos, a 15.000 pies y acelerara hasta 350 nudos, el número de mach sería mucho menor que 0,86.

Lleve su sim hasta 35,000 y vea lo que obtiene.

El clacker de sobrevelocidad de la serie CRJ 200 sonará "a" una velocidad límite calculada que es VMO o MMO (dependiendo de la altitud) según la documentación disponible en smartcockpit.com . El Cessna Citation X está igualmente limitado "en" VMO o MMO. Puede encontrar estos números en otras respuestas.

Una cosa a tener en cuenta es la diferencia entre la velocidad aerodinámica real y la velocidad aerodinámica indicada/velocidad aerodinámica calibrada . A una velocidad constante del aire indicada, la verdadera velocidad del aire (la velocidad con la que te mueves físicamente por el aire) será mayor a mayores altitudes y temperaturas más altas. Sin embargo, los límites de velocidad son números aerodinámicos y se dan como números de velocidad aerodinámica indicados , porque a pesar de los cambios de altitud y presión, los límites se mantienen en la misma velocidad aerodinámica indicada. Por lo tanto, si VMO es de 350 nudos, puede ir más rápido que 350 nudos de velocidad real , pero solo a una altitud lo suficientemente alta como para su velocidad indicada .sigue siendo inferior a 350 nudos. Por ejemplo, a 20.000 pies MSL puedo ir a 450 nudos. velocidad aerodinámica verdadera sin superar los 350 nudos de velocidad aerodinámica indicada.

VMO se usa en lugar de MMO cuando VMO es menor. Cuando el avión está a una altitud lo suficientemente baja, se usa un IAS constante para el límite y, en altitudes más altas, el cálculo se realiza en mach, como se muestra en el diagrama a continuación. Tenga en cuenta que el eje horizontal está en nudos de velocidad aerodinámica indicada, no en número de Mach o velocidad aerodinámica real.

Gráfico de ejemplo de VMO frente a MMO de "Seguimiento de la trayectoria de la aeronave mediante inversión espacial no lineal" en Research Gate

Ahora, digo "en VMO" entre comillas porque a menudo esta velocidad límite calculada se compensa ligeramente por encima de la VMO/MMO para que pueda volar exactamente en la VMO/MMO sin que suene la alarma. (Consulte este artículo de Aviation Today para ver ejemplos de Airbus). A veces también hay lógica para detectar y advertir sobre eventos de exceso de velocidad inminentes. Al acelerar rápidamente, estas advertencias se activarán un poco antes que la alarma normal de VMO/MMO. El Cessna Citation X tiene un comportamiento similar, pero no parece afectar la bocina de advertencia de exceso de velocidad: "Cuando el vector de tendencia de la velocidad supera el VMO en un nudo, los dígitos giratorios se vuelven ámbar a menos que se requiera una indicación roja".

Muchos aviones también tienen una velocidad similar en la que se activa una función de protección contra sobrevelocidad en el sistema de guía de vuelo (similar a los modos de protección contra baja velocidad que previenen la entrada en pérdida), pero no pude encontrar nada que incluyera tal función para la serie CRJ 200. Hay una advertencia que dice que algunos modos pueden ordenar al CRJ 200 que exceda VMO/MMO si se usa incorrectamente, por lo que no creo que use VMO/MMO para limitar los comandos del director de vuelo. El sistema de guía de vuelo Cessna Citation X no se comporta como el CRJ 200 y limitará los comandos "a VMO/MMO" de acuerdo con el manual del Citation X Model 750 en smartcockpit.com. Por lo tanto, el Citation X tiene una función de protección de velocidad. , pero según la documentación puedo encontrar que esto también se activa "en VMO/MMO".

Tenga en cuenta que, para ambos aviones, la aviónica calcula dinámicamente esta velocidad en función de la configuración (extender los flaps y bajar el tren de aterrizaje reduce el VMO). Por ejemplo, el Cessna Citation X tiene las siguientes velocidades VMO enumeradas para el Modelo 750:

╔═════════════╦═════════════╗
║   Config    ║ Speed Limit ║
╠═════════════╬═════════════╣
║ Flaps 5°    ║ 250 Knots   ║
║ Flaps 15°   ║ 210 Knots   ║
║ Flaps > 15° ║ 180 Knots   ║
║ Gear Down   ║ 210 Knots   ║
╚═════════════╩═════════════╝

No puedo encontrar un _VNE para ellos, pero una publicación en Airliners.net enumera el _VMO , que es el más rápido que se supone que debes volar en crucero, para el CRJ200 como:

• 0 - 8000 pies 330 nudos

• 8000 pies - FL255 335 nudos

• FL255 - FL280 M0.80

• FL280 - FL316 315 nudos

• FL316 - FL410 M0.85

Este artículo de AOPA enumera el V _MO del Citation X como Mach 0.92 o 547 KTAS. La IAS correspondiente dependería de la altitud y la temperatura. Del mismo artículo, la versión actualizada, llamada Citation X+, las velocidades se enumeran un poco más altas:

• V _MO (velocidad operativa máxima) al nivel del mar hasta 8000 pies | 270 KIAS

• V _MO (velocidad operativa máxima) de 8000 pies a 30 650 pies | 350 KIAS

• M _MO (número máximo de Mach) | 0,935M*

* A 30.650 0,935M serían 549 KTAS

Me gustaría agregar un poco de explicación de por qué las reglas para$V_{MO}$son tan complejos:

Hay tres fenómenos diferentes que limitan la velocidad máxima de una aeronave:

1. La presión directa asoma y los mínimos que tensionan la estructura. Estos son proporcionales a la presión dinámica, que se mide como velocidad aerodinámica indicada (bueno, velocidad aerodinámica equivalente ). A cierta velocidad indicada, las presiones serán mayores que las de la estructura y corre el riesgo de sufrir daños, por lo que existe una velocidad máxima de operación,$V_{MO}$.

   La velocidad aerodinámica indicada es proporcional a la densidad del aire y al cuadrado de la velocidad. Al nivel del mar, es numéricamente igual a la velocidad aerodinámica real, pero en niveles altos de crucero típicos puede tener 460 nudos reales con solo, digamos, 270 nudos indicados y Mach 0,80 (los valores reales dependen de la altitud y de la presión y la temperatura en el aire). El dia).

2. Cada estructura es hasta cierto punto flexible y tiene una frecuencia resonante. La turbulencia alrededor de la estructura crea una oscilación de presión con su propia frecuencia y esta frecuencia disminuye con la velocidad. A cierta velocidad, la frecuencia coincidirá con la frecuencia resonante de la estructura, lo que provocará un aleteo aeroelástico .

   Dado que las frecuencias dependen de la velocidad aerodinámica real , también hay un máximo para eso. Pero debido a que los instrumentos en los aviones solo muestran la velocidad aerodinámica indicada, en su lugar hay una tabla o gráfico que muestra la velocidad decreciente.$V_{MO}$con altitud

   En los aviones modernos, la mesa está integrada en el sistema de gestión de vuelo, por lo que el$V_{MO}$para la altitud actual se muestra en el indicador de velocidad aerodinámica y la alarma suena cuando se excede.

3. Cuando el flujo alrededor del ala supera la velocidad del sonido, el campo de presión cambia, desplazando el centro de sustentación hacia atrás, lo que provoca un pronunciado momento de cabeceo hacia abajo. Es posible que las aeronaves no diseñadas para vuelos supersónicos no tengan suficiente autoridad de elevación para compensar esto, por lo que podría producirse una pérdida de control.

   Esto depende del número de Mach (relación entre la velocidad aerodinámica real y la velocidad del sonido). Dado que la velocidad del sonido solo depende de la temperatura, para aeronaves que vuelan en régimen transónico, una$M_{MO}$generalmente se selecciona para que cubra tanto esto como el aleteo a las temperaturas que se pueden esperar en las altitudes de crucero, simplificando un poco la lógica: solo tiene un$V_{MO}$y$M_{MO}$y hasta cierta altura se alcanza$V_{MO}$primero y arriba se llega$M_{MO}$primero.

Además, suele haber$V_{MO}$/$M_{MO}$, máxima velocidad de funcionamiento y ligeramente superior$V_{NE}$/$M_{NE}$, nunca exceda la velocidad. Esto se trata principalmente de margen de seguridad. La velocidad máxima de funcionamiento es a lo que debe atenerse. Si alcanza la velocidad nunca excedida, sus márgenes de seguridad se están volviendo realmente estrechos.