Vliegles 1: Kort is niet gelijk aan recht of snel

In deze eerste aflevering "vlieglessen voor beginners" (flying lessons for dummies), speciaal voor mijn nicht Ann, gaan we het o.a. hebben over afstanden en de verschillende snelheden van een vliegtuig.

Iedereen weet (uit de meetkunde-lessen) dat de kortste weg tussen 2 punten een rechte lijn is. In de luchtvaart is dat niet anders, al zijn er enkele nuances...

AARDBOL IS 3-D

Bovenstaande wet geldt natuurlijk enkel als we in één vlak (2-D) werken, maar vermits de aarde een bol is, is de kortste weg niet noodzakelijk een rechte lijn. Misschien wel op een wereldkaart, en dan hangt het nog van de kaartprojectie (Mercator, Lambert Conform, etc.) af (carhografie), maar op een bol wordt de kortste afstand tussen 2 punten bepaald door een vlak dat deze 2 punten omvat alsook het centrum van de bol.
De snijlijn tussen de bol en het bekomen vlak is kortste afstand! Deze lijn wordt ook wel orthodroom of Grootcirkel (Great Circle Distance) genoemd.
De meridianen (lijnen tussen Noord- en Zuidpool) zijn allemaal grootcirkels, terwijl de evenaar de enige parallel of breedtecirkel is die door het midden van de aarde gaat.

Dit verklaart de soms "eigenaardige" vliegroutes (krommen) die men vliegt, in hoofdzaak als men oost-west vliegt. Noord-zuid routes zijn redelijk "recht-op-recht".
 M.b.v. een stuk koord en een wereldbol kan je deze oefening zelf eens maken, en je zal zien dat de 'kortste afstand' je soms langs onverwachte plaatsen brengt!
Of je kan deze tool (Great Circle Mapper) gebruiken om 2 luchthavens te verbinden (bv. Tokyo-Los Angeles-Parijs-Johannesburg-Santiago de Chili-Sydney-Tokyo = NRT-LAX-CDG-JNB-SCL-SYD-NRT)

HET EFFECT VAN DE WIND

Daarnaast is, in de vliegwereld, de kortste weg niet noodzakelijk de snelste! Gezien de (dure) prijs van de petroleum zijn ook wij verplicht om zo economisch mogelijk te vliegen. M.a.w. de kortste vliegtijd! Wat bepaalt deze vliegtijd? De snelheid van het vliegtuig natuurlijk. Niet helemaal...

Gemiddeld gezien vliegen wij (Airbus A340) op kruishoogte aan Mach.81 (of 81% van snelheid van het geluid). Als men Mach 1 (ongeveer 1000km/u) of sneller vliegt (militaire vliegtuigen en de Concorde!) ga je door de geluidsmuur, en krijg je de daaraan verbonden hypersonische knallen (schokgolven). Hiervoor is o.a. een speciaal profiel van vleugel nodig en ons toestel is daarvoor niet ontworpen.
Mach.81 dus... op 12km hoogte, geeft een snelheid (TAS - True Airspeed) van ongeveer 480knopen (of 810km/u). Dit is de "eigen" snelheid (op eigen kracht) van het vliegtuig. Het vliegtuig beweegt zich ongestoord verder in de luchtmassa, dus dit is de snelheid t.o.v. de lucht rondom zich.

Straalstromen boven de USA Alleen... Deze luchtmassa beweegt ook! Denk maar aan de 'wind', maar op grote hoogte aan de 'straalstroom'! Deze enorme luchtverplaatsingen (altijd van west naar oost) halen soms snelheden van 150 tot 200knopen (=300km/u!)
M.a.w. de snelheid van een vliegtuig t.o.v. de grond (GS - Ground Speed), is de combinatie van de eigen snelheid met de snelheid van de lucht. Als de luchtmassa in tegengestelde richting 'blaast' (tegenwind), wordt de grondsnelheid kleiner dan 810km/u. Hebben we "wind mee" (rugwind), dan worden beide snelheden opgeteld om de grondsnelheid te bekomen.

Dat het wind-effect wel degelijk (economisch) belangrijk is, mag duidelijk zijn. Twintig km/u tegenwind of rug-wind op een vlucht van 10u, maakt al snel enkele tientallen minuten verschil in vluchttijd! Time is money.

Dit verklaart o.a.:

  • Waarom wij soms toch meer dan 1000km/u halen! Combinatie van 810km/u eigen snelheid met bv. 200km/u rugwind. M.a.w. meer dan 1000km/u t.o.v. de aarde/grond.
  • Waarom van west naar oost vliegen sneller gaat (effect van rugwind!), dan van oost naar west (tegenwind!). Een  vlucht Los Angeles-Parijs duurt 10u30 (of korter), omgekeerd Parijs-Los Angeles duurt al snel 11u (of langer). En dit ondanks het feit dat in principe de afstand tussen beide punten (orthodroom, zie hierboven) gelijk is!
  • Waarom onze vliegroutes verschillend kunnen zijn tussen de heen- en terugvlucht, maar ook van dag tot dag! In oostelijke richting gaan we proberen de straalstroom op te zoeken (om zoveel mogelijk te profiteren van de rugwind). In westelijke richting gaan we net deze straalstroom zoveel mogelijk zien te vermijden.
    De straalstroom beweegt zelf ook en blijft niet steeds hangen op dezelfde plaats.
  • Waarom er op een noord-zuid vlucht weinig tijdsverschil is tussen heen- en terugvlucht, wegens in hoodzaak zij-wind, en geen rug- of tegenwind!
  • Waarom de tijdsverschillen soms groot kunnen zijn op lange afstandsvluchten. Hoe langer de vlucht, hoe meer het wind-effect speelt (positief of negatief).

CONCLUSIE

Tijdens de vluchtvoorbereiding worden al deze effecten "berekend" en in een vluchtplan gegoten in functie van de snelheid van het vliegtuig, het gewicht, het traject, de weersverwachting, de jetstreams, etc. Bedoeling is steeds de vluchttijd zo kort mogelijk te houden en dus ook het brandstofverbruik.
Dit vluchtplan vormt dan het basis-document waarmee de bemanning de missie (=veilig en economisch van A naar B gaan) uitvoert.

Comments

Ingediend door Nico op 1/12/2006

Schitterende inleiding, bedankt! Ik vroeg me 2 dingen af: 1) Is the wind tussen de US en Europa *altijd* van W naar O? Heeft dat dan met de golfstroom te maken? 2) Is er een nieuw vluchtplan voor elke vlucht? M.a.w. is er voor elke vlucht weer zo'n voorbereiding? Ik neem aan dat dat tegenwoordig dan automatisch berekend wordt?Bedankt!

@nico1) In de tropen stijgt warme lucht op. Vervolgens trekt deze warme lucht naar het noorden, waar het afkoelt. De koude lucht zakt in de subtropen naar beneden. Vervolgens stroomt de koude lucht weer terug naar de evenaar.De lucht die naar het noorden stijgt, krijgt een afwijking naar rechts ten opzichte van het aardoppervlak eronder. Ten opzichte van de aarde stroomt de lucht dus steeds meer in een west-oost richting. Omdat deze afwijking steeds groter wordt, naarmate de afstand tot de aardas kleiner wordt, stroomt de lucht het hardst van west naar oost op de plek waar die niet verder naar het noorden stroomt maar gaat dalen. Dit dalen gebeurt boven de subtropen. Deze band met krachtige westenwinden boven de subtropen wordt de subtropische straalstroom genoemd.Zie: http://proto4.thinkquest.nl/~lld011/?page=luchtdruk/circulatie2) Deze voorbereiding wordt niet echt (meer) gedaan door de piloten, maar door een dienst "operaties" binnen de luchtvaartmaatschappij. Zij maken o.a. gebruik van een programma van Jepessen voor de (automatische) berekeningen.Elke vlucht is wel identiek (bv. ander gewicht door cargo en aantal passagiers, weer, edm.) en dat ondanks hetzelfde toestel en route. M.a.w. ja, voor elke vlucht wordt er een nieuw vluchtplan ingediend.

Ingediend door @nn op 3/12/2006

Ik vroeg het mij al af waarom er altijd zo in een vreselijke bocht gevlogen wordt, terwijl we toch spreken over 'vogelvlucht' en we dan toch 'recht' bedoelen he!Bedankt Jan, ik heb nu nog meer respect voor je beroep gekregen en dat was al hoog!

Ingediend door Anonymous op 3/12/2006

Dezelfde principes gelden ook voor de scheepvaart, alleen speelt bij ons niet alleen de wind maar ook de stroming van het water een rol. Snelheden van 810 knopen zijn natuurlijk niet aan de orde, met een gemiddelde van 16 knopen zijn wij al meer dan tevreden...Groetjes,Katja

Ingediend door Anonymous op 3/12/2006

Dezelfde principes gelden ook voor de scheepvaart, alleen speelt bij ons niet alleen de wind maar ook de stroming van het water een rol. Snelheden van 810 knopen zijn natuurlijk niet aan de orde, met een gemiddelde van 16 knopen zijn wij al meer dan tevreden...Groetjes,Katja

Ingediend door Anonymous op 3/12/2006

Dezelfde principes gelden ook voor de scheepvaart, alleen speelt bij ons niet alleen de wind maar ook de stroming van het water een rol. Snelheden van 810 knopen zijn natuurlijk niet aan de orde, met een gemiddelde van 16 knopen zijn wij al meer dan tevreden...Groetjes,Katja

Reactie toevoegen

Deze vraag is om te controleren dat u een mens bent, om geautomatiseerde invoer (spam) te voorkomen.