[转贴]航空领域常用几个速度的定义和说明

MVH

风速Vw：大气的流动速度
空速Va：飞机相对大气的速度
地速Vg：飞机相对大地的速度

地速 = 空速 + 风速。在静止大气中，空速等于地速，否则空速不等于地速。

飞行动力学中大部分物理量都是根据空速定义的，地速对飞机的操控没有多大意义，除了起飞着陆阶段等。比如攻角和侧滑角，就是空速坐标系和机身坐标系的夹角；马赫数也是空速和声速的比值；动压也是根据空速计算（注意都是空速，不是地速）……原因很简单，飞机是在空气中飞行，而不是在大地上跑。

飞机上没法直接测量地速，除非使用类似GPS的定位导航工具，或者知道风速，然后将空速和风速矢量叠加。

空速一般使用空速管进行测量，然后将动压换算成速度，并通过空速表显示。但是通常空速表上显示的速度，并不是真正的空速，因此就提出一个新的名词：

表速Vc：顾名思义，就是仪表显示的速度。那为什么仪表显示的速度，和真实空速不一致呢。这需要从空速管和空速表的原理说起。

空速管是通过测量静压和总压之差得到动压，对于不可压缩大气，动压等于

Q = 0.5 * ρ * Va^2

如果知道密度ρ，那么对应的空速Va = √(2 * Q /ρ)。因此，空速表在校准以后，动压和表速是一一对应的。通过空速表中显示的读数就可以知道空速。

但是在海平面校准的空速表，在其它飞行高度，由于空气密度发生变化，此时表速不能再真实反映空速了。比如一个在海平面校准的空速表，在相同的动压（表速）情况下，由于高空密度小，显然在高空需要的空速更大。也就是在不同高度，相同的动压（表速）对应不同的空速，这就出现了空速不等于表速现象。

空速管的原始目的是测量空速，但是现在测量的出来的速度（表速）和空速不一致了，那怎么办呢。

当然是对测量到的表速进行修正，使表速能够正确表达空速。为了区别修正和没有修正表速，重新定义两个速度：

指示空速（IndicatedAirSpeed，IAS）：从没有修正的空速表上直读取出来的速度。这个速度和真实空速相差大着呢，并不能反映真实空速。同时由于校准高度不一致，可能导致同一个高度，相同的空速，仪表显示的速度也不一致。

当量空速（EquivalentAirSpeed，EAS）：这个也是没有修正的速度，显然也不能反映真实空速。但是为了方便比较，当量空速统一要求在标准海平面环境下校准空速表，换句话说将动压换算到标准海平面情况下。通常没有特殊说明，表速均指EAS。虽然它不能表征空速，但这个速度却有重大意义，具体作用在后面会继续说明。

修正空速（CalibratedAirSpeed，CAS）：当然就是对仪表空速进行修正，使结果基本上接近飞机的真实空速了。因此也称真空速（True AirSpeed，TAS）。

既然说修正，那该如何修正呢。从上面的讨论中，可以知道，导致表速不能真是表达空速的原因是，空气密度变化了（相对校准时的环境）。因此修正就变简单了，空速管不是还可以测量静压呀，通过静压就可以知道气压高度，气压高度就可以知道密度，既然知道密度，空速就可以通过Q = 0.5 * ρ * Va^2公式反推出来。

另外飞机高速飞行时，空气的压缩性以及温度就不能不考虑，此时动压的表达式不再是Q = 0.5 * ρ * Va^2，具体该怎么搞忘了（大学的空气动力学知识基本都还了老师，更不要说可压缩流了）。

辛辛苦苦修正出那个真空速，到底有什么用呢，很可惜的告诉你，这个速度只能反应飞机相对空气的速度，还有一个作用就是用来计算马赫数=真空速/声速。

表速是从空速引申出来的，其原始目的也是为了测量空速。但是在现在，表速的意义已经远离空速了，通常不再用来反映空速。而是直接表征动压，而动压直接关系到飞机承受的空气动力，因此现在表速更多的意义是用来表征飞机的受力情况，在相同的表速下，动压相同，飞机受力大小也一致。

另外搞强度的人很讨厌那些空速什么的，因为同一个空速，在不同的高度，飞机受力不一致，这个给他们带来很大的麻烦。要是定义一个速度，无论飞机在什么地方什么高度，只要速度相同，飞机受力都一致就好了。恰好表速符合了结构强度设计工程师的要求。

从广义上讲，表速就是从仪表上读取到的数据，但是在航空领域，表速一般都指没有修正的当量空速。

表速VC（当量空速） 和真空速的转换，其实就是将动压转换到标准海平面（假设空气不可压缩）

0.5 * ρ0 * Vc^2 = 0.5 * ρ * Va^2

其中ρ0是标准海平面大气密度， ρ是飞机所在大气密度，Va是飞机空速，Vc就是表速（当量）