真対気速度と等価対気速度について
In this article, I will explain True Airspeed and Equivalent Airspeed, both paramount in aviation and aerospace engineering. I hope this article aids in your better understanding of aircraft and airspeed.
この記事では、航空および宇宙工学において極めて重要な真対気速度と等価対気速度について説明します。この記事が航空機と対気速度に関する理解を深めるのに使っていただけると嬉しいです。
まずこの二つについて簡単に説明します。
真対気速度(True Airspeed)（TAS）：真対気速度とは、航空機が飛行する空気塊に対する速度を指します。つまり、航空機が空気中を移動する際の実際の速度です。TASは、燃料消費量、飛行時間、航程などの要因に直接影響するため、飛行計画、航法、および性能計算に極めて重要です。TASは、ノット（海里毎時）やメートル毎秒でよく測定されます。
等価対気速度(Equivalent Airspeed）：等価対気速度とは、海面高度で、国際標準大気条件（ISA）下で、高度での真対気速度と同じ動的圧力を生じる速度のことを指します。EASは補正された対気速度であり、高度とともに空気密度が変化することを補償します。異なる高度や異なる気象条件下での航空機の性能をより正確に比較できるため、特に有用です。EASは、失速速度や操縦速度などの空力計算によく使用されます。
真対気速度（TAS）と等価対気速度（EAS）の主な違いは、TASは飛行中の実際の速度であり、航空機が空気塊に対してどれだけ速く移動しているかを示します。一方、EASは海面高度における速度であり、高度でのTASと同じ動的圧力を生じる速度を示します。TASは直接の速度であり、飛行計画や性能計算に直接影響しますが、EASは空気密度の変化を補正した速度であり、異なる高度や気象条件下での性能比較に用いられます。
次にどのようにしてこの二つを求めるのかを説明します。そのためベルヌーイの定理(Bernoulli’s equation)を活用することが必要です。
ここにおけるPは停滞圧力Vは速度ρは密度gは重力加速度zは高さを示しています。そしてρgzはとても小さいので無視できます。
停滞圧力(P)と静圧の主な違い(P[o])は、停滞圧力は流れている流体の速度がゼロになったときの圧力を指し、静圧は流体が静止している状態での圧力を指します。停滞圧力は速度の影響を受けず、流体が停滞した状態での圧力を示しますが、静圧は流体の速度や動きに関係なく、ある点での圧力を表します。
つまり右辺は静圧の場合、ρgzとV成分がないので上の式のように簡略化されます。
次にVを求めるためにこの式を変形させると以下のようになります。
もし、ρが海面レベルにおけるものであるならρ＝ρ[0]を代入します。これによって得られるものが等価対気速度（Equivalent Airspeed)となります。ここでの海面レベル(0m)での密度は1.225(kg/m^3)です。
そして、ρがある標高における密度を示す場合、真対気速度(True Airspeed)は次のように表されます。
次にこの二つの式は次のように組み合わせることができます。
今回は、等価対気速度と真対気速度について手短に解説してみました。