La velocità indicata dall’anemometro viene ricavata dalla misurazione della pressione dinamica. Tale pressione non è altro che il differenziale tra la pressione totale e la pressione statica rilevate dal pitot static system (tubo di pitot – prese statiche).
I sistemi che effettuano questo differenziale possono essere sia meccanici (il movimento alla lancetta dell’anemometro viene trasmesso da una serie di ingranaggi collegati ad una capsula che misura il differenziale) che elettronici (in questo caso le informazioni di pressione vengono mandate ad un computer che le elabora e le trasmette elettronicamente agli strumenti).
La pressione dinamica rilevata così com’è dal sistema è soggetta ad una serie di errori che possiamo riassumere in:
- Installazione
- Compressibilità
- Densità dell’aria
Il primo errore da correggere cioè quello di installazione che deriva dal fatto, che ad alti angolo di incidenza e quindi basse velocità, il tubo di pitot non riesce a catturare correttamente il flusso di pressione totale. Ogni aereo riporta sul manuale la tabella per effettuare la correzione che permette di trasformare la IAS in CAS (Calibrated Air Speed). Su aerei dotati di Air Data Computer questa correzione viene eseguita in automatico dal sistema.
Dalla CAS correggendo l’errore di compressibilità si passa alla EAS (Equivalent Air Speed). Questa correzione si rende necessaria ad alte velocità quando l’aria viene compressa generando nel tubo di pitot una pressione superiore a quella reale. A basse velocità questo errore è praticamente nullo.
Dalla EAS si passa infine alla TAS tenendo conto della differenza di densità dell’aria tra la condizione standard in cui è stata tarata la capsula o il sistema e le condizioni di temperatura e pressione attuali.
La velocità espressa in mach non è altro che il rapporto tra la TAS e la velocità del suono.
La TAS dipende quindi da: Pressione dinamica; Pressione statica; Temperatura
La velocità del suono dipende da: Temperatura
La velocità espressa in Mach è quindi funzione della pressione dinamica e della pressione statica.
I sistemi servo-pneumatici, quelli cioè che utilizzano una capsula meccanica per la misurazione di questi dati indicano sia IAS che Mach attraverso un anemometro realizzato con due scale. La scala esterna è fissa e parte dalle basse velocità fino ad un certo valore oltre il quale viene posizionata una seconda scala interna mobile.
Sulla scala esterna fissa la lancetta indicherà i valori di IAS ricavati dalla differenza tra pressione totale e statica mentre la scala interna mobile si muoverà in base alla pressione statica indicando così il numero di Mach.
Se il sistema è invece basato su un CADC (Central Air Data Computer) all’anemometro viene inviato direttamente il valore di Mach calcolato dal computer stesso.
Su questi anemometri si trovano anche delle lancette o degli indici zebrati bianchi e rossi che indicano Vmo e Mmo cioè le velocità espresse in IAS e Mach oltre le quali non è consentivo volare.
Queste lancette, se il valore di Vmo e Mmo per quel velivolo dipendono anche dalla quota, vengono mosse da una capsula barometrica che segue l’andamento delle limitazioni del velivolo stesso.
E’ da notare che più è alta la temperatura più velocemente si propaga il suono. Questa considerazione sembra banale ma serve a chiarire che se si vola a M 1 a FL300 si vola ad una TAS molto più bassa rispetto alla TAS che dovremmo mantenere per raggiungere M 1 a 1000 ft.
Se andiamo ad analizzare cosa succede alle varie velocità all’aumentare della quota possiamo notare che:
- Alle quote più basse, volando a IAS costante sia TAS che Mach aumenteranno.
Questo avviene perché il nostro anemometro interpreta la diminuzione di densità dell’aria come una diminuzione di velocità mentre in realtà questa diminuzione di pressione dinamica catturata dal pitot è dovuta all’aumento della quota. Per questo, per mantenere la IAS costante con l’aumentare della quota devo andare più veloce.
- Passando a volare a Mach costante la IAS e la TAS diminuiranno. Considerando che più è alta la temperatura più velocemente si propaga il suono. Volando a Mach 1 a 1000 ft di quota avrò una TAS molto più alta rispetto a quella che avrei volando sempre a Mach 1 però a FL300. E’ per questo motivo che mantenendo il Mach costante la TAS diminuirà con l’aumentare della quota.
Ringrazio Rosanna per le precise informazioni
Per sentito dire, e per qualche esperienza di volo simulato (e quindi inaffidabile) ho notato che ci sono notevoli differenze tra la ground speed, la ias e i mach: a parte le definizioni di cosa sono, che conosco, come mai ad altitudini diverse, mantenendo la stessa air speed aumentano sia i mach che la gs? e mach e gs sono proporzionali tra loro, o sono due misure per espremere la stessa cosa? e in che rapporto stanno con l'air speed?
