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高いところを飛ぶ飛行機は一定のマッハ数で飛ぶそうですが, 音速は温度の影響を...

dyx********さん

2015/7/516:40:01

高いところを飛ぶ飛行機は一定のマッハ数で飛ぶそうですが,
音速は温度の影響を受けるので,飛行機の速度が同じとするとマッハ数は温度によって変わりますよね?

ということは,気温が変わっても同じ速度で飛べるように,気温の低い冬はマッハ数を高く,逆に高い夏はマッハ数を低く設定しているのでしょうか.

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eco********さん

2015/7/612:34:14

まず基本的な点ですが、マッハ数とは真対気速度(TAS)と音速の比のことで、校正対気速度(CAS)や対地速度(GS)との比ではありません。

①飛行機の速度(TAS)が同じとするとマッハ数は温度によって変わる?

 はい、変わります。

例えば、TAS=500ktで飛行しているとき、
・外気温(SAT)が、0℃のとき、M=0.78
・外気温(SAT)が、-20℃のとき、M=0.81
・外気温(SAT)が、-40℃のとき、M=0.84
となります。

 ②気温が変わっても同じ速度(TAS)で飛べるように、気温でマッハ数を変えるか?

 特にTASを一定にして飛行する必要はありませんので、外気温でマッハ数を調整してまでTAS一定にすることはありません。

 お書きの通り、通常、高高度飛行では、ECON(経済速度)や、セパレーションのため管制から指定された速度(マッハ数)を保持して飛行します。

細かいことを言えば、外気温によってTASが変わりますので、対地速度が変わり目的地への到着時間も変わりますが、実際は温度変化によるTASの変化だけでなく、飛行域の風向風速(上空のジェット気流では200kt位の風速もあります)によっても対地速度は大きく変わりますので、温度変化に追従してマッハ数を変えてまで速度(TAS)を一定にする必要はありません。

 ちなみに、一定マッハ数(M=0.80)の場合の温度によるTASの変化は以下の通りで、大体10℃変わると10kt変わります。。
・外気温が、-20℃のとき、TAS=496kt
・外気温が、-30℃のとき、TAS=486kt
・外気温が、-40℃のとき、TAS=476kt

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you********さん

2015/7/709:58:50

速度は多少変わってもマッハ数は概ね一定です。
マッハ数が変わると、飛行機の抵抗がかわりましてけっこう燃費に影響が出ます。

速度は多少変わりますが、もともとかなりの高速で飛んでいるなかで温度による小さな速度変化があっても、到着時間はほとんど変わりません。

ハイテク機は、風、温度、機体重量から効率のいいマッハ数を計算してくれまして、厳密に言えば効率の良いマッハ数を維持してとんでいるので、飛行中多少マッハ数も変わりますけど。

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oji********さん

2015/7/611:14:12

質問が分かりづらいです。マッハ数一定なのか?速度一定なのか?それによって答え方が違ってきます。摂り合えず、どちらの方法も書きます。

●マッハ数とは
マッハ数とは物体の速度と流体中(空気中)の音速との比。
つまり、マッハ0.8とは音速の80%という意味です。

●飛行機が一定のマッハ数で飛んだ場合の温度と飛行機の速度の関係。
空気中の音速は温度に影響されます。
温度高い→音速大
<結論>
温度が高くなると音速が大きくなるのでマッハ数一定の場合、飛行機の速度も速くなります。
<例>
音速330m/秒の時に、マッハ0.8で飛んでいる飛行機の速度は260m/秒。
これが温度が上がり、音速が340m/秒になると同じマッハ数で飛行機が飛んだ場合、その飛行機の速度は272m/秒になります。

●飛行機が一定の速度で飛んでいる時の温度とマッハ数の関係。
<結論>
温度が高くなると音速が大きくなるために、飛行機が一定の速度で飛んでいる場合はマッハ数は小さくなります。温度が低くなった時はその逆です。
<例>
音速が330m/秒で飛行機の速度が260m/秒のマッハ数は0.8です。これが温度が上がり、音速が340m/秒になるとその飛行機のマッハ数は、260m/秒÷340m/秒≒0.76になります。

●飛行機を一定の速度で飛ばす為には温度によりマッハ数を変える必要があります。
気温が低い時は音速が小さくなるのでマッハ数を大きくしなければなりません。逆に気温が高い場合は音速が大きくなるのでマッハ数は小さくする必要があります。
<例>
・音速が330m/秒の時に速度260m/秒で飛ばすには、260/330=0.8(マッハ数)で良い。
・(温度が下がって)音速が320m/秒になった場合、速度260m/秒で飛ばすには、260/320≒0.81(マッハ数)にする必要がある。
・(温度が上がって)音速が340m/秒になった場合、速度260m/秒で飛ばすには、260/340≒0.76(マッハ数)にする必要がある。

なお、昔の旅客機は高高度巡航中はマッハ数一定で飛んでいましたが、現在の旅客機は*コンピューターが計算したマッハ数(速度)で飛ぶ事が多いようです。

*コンピューターが計算したマッハ数(速度)
高速バフェット、低速バフェット、消費燃料、運航効率等が考慮されています。

yas********さん

2015/7/610:47:56

私は アルメル、クロメルの温度計を自転車に、使用していますが 飛行機は知りませんが
A/TのMCP(AFCSの)もSPEED WINDOWにはIAS(正確にはCAS)とMACHの切り替えがありますIASは全圧ー静圧になりますMACHは全圧と静圧の比になります A/Tで 一定のマッハ数で飛行可能です マッハを使用するのは高空での(MMOで)飛行機の空力特性に 関係します (タツクアンダーと言うストール予防)
質問中に、有る、飛行機の速度が同じ、とは 何でしょうか?IAS,CAS,TAS,G/S ??? 温度には関係なくSETしたMACH数でも飛行可能ですが通常はV-NAVのコンピューターが 決めた経済速度で飛行しますが。
温度でMACHがかわるならMMOも温度で変えなければなりません MMOは温度で変わりますか? かわりません。 TAT,SATで 補正されているのはTASのみです。

(MACH=P1とP2の比に35分の1を掛け1を引き5を掛けたもののルートになります つまり温度係数Tは 飛行機のエアーデーターコンピューターは 計算していません

ans********さん

2015/7/522:10:21

遷音速領域を飛行する飛行機にはマッハ計を装備されていて、温度や高度による変化も補正して表示しているのでマッハ計の通りに飛べばそのマッハ数で飛んでいることになります。
ですので気温によってマッハ数の設定を変えるということはありません。

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nai********さん

2015/7/520:33:49

そうです。
例えば同じ35000feetを飛んでいても季節やその時期の
気圧配置によって外気温度は違います。
旅客機はそうした場合でも機体重量や高度に応じたマッハ数、
例えばM.83(音速の83%)などで飛びます。
外気温度が低いと音速も遅くなりますので
旅客機も少しだけ遅い速度で飛ぶ事になります。
但し、500ノットくらいで飛ぶ機体で3ノットくらい違っても
それ程所要時間に変わりは有りません。

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