指示対気速度

指示対気速度（IAS ）は、ピトー静圧システム^{[1]によって測定され、}対気速度計（ASI）^[2]によって表示される航空機の対気速度です。これはパイロットの主な対気速度基準です。

この値は設置誤差、計器誤差、または実際に遭遇する空気密度については補正されておらず、^[2]常に海面での国際標準大気の断熱 圧縮性流を反映するように較正されています。 ^[1]

システムによって提供される全圧と静圧の差を使用して、動圧を機械的または電子的に測定します。動圧には、密度と対気速度の両方の項が含まれます。対気速度計は密度を知ることができないため、対気速度を計算する際に海面標準大気密度を想定するように設計較正されています。航空機の高度が変化すると実際の密度はこの想定値から大幅に変化するため、IASは真対気速度（TAS）、つまり航空機と周囲の空気塊の相対速度から大幅に変化します。較正対気速度（CAS）は、計器および位置誤差を補正したIASです。^[3]

航空機のノットで示される指示対気速度は、通常、「ノット指示対気速度」の略称であるKIASと略されます (較正対気速度のKCASや真対気速度のKTASとは異なります)。

IAS はパイロットにとって重要な値です。なぜなら、航空機の飛行マニュアルには失速速度などの重要な性能値として指示速度が指定されているからです。これらの速度は、真対気速度で言えば、密度高度によって大きく異なります。しかし、一般的な民間の運航速度では、航空機の空力構造は動圧のみに反応し、同じ動圧であれば航空機は同じように動作します。対気速度計を駆動するのはこの同じ動圧であるため、たとえば、航空機は密度、高度、真対気速度に関係なく、常に公表されている指示対気速度 (現在の構成の場合) で失速します。^[4]

さらに、IAS は、一部の規制で指定されており、パイロットを誘導する際に航空管制によっても指定されています。これは、対気速度計がその速度を (定義により) 表示し、遷音速または超音速以下で運航する場合にパイロットの主な対気速度の基準となるためです。

ピトー管で測定される指示対気速度は、ベルヌーイの式から導かれる次の式で近似的に表すことができます。

${\displaystyle IAS\approx {\sqrt {\frac {2(p_{t}-p_{s})}{\rho (0)}}}}$

注:上記の式は、非圧縮性として扱うことができる条件にのみ適用されます。液体は、ほとんどすべての条件下で非圧縮性として扱われます。特定の条件下では、気体は非圧縮性として近似できます。圧縮率を参照してください。

圧縮効果はポアソン定数を使用して補正できます。この補正は等価対気速度（EAS）に対応します^[要出典]。

${\displaystyle u={\sqrt {{\frac {2\gamma }{\gamma -1}}{\frac {p_{s}}{\rho }}\left[\left({\frac {p_{t}}{p_{s}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}-1\right]}}}$

どこ：

• ${\displaystyle u}$空気速度はm/sで示されます。
• ${\displaystyle p_{t}}$停滞または全圧はパスカルで表されます。
• ${\displaystyle p_{s}}$静圧はパスカルで表されます。
• ${\displaystyle \rho (0)}$海面における標準大気流体密度であり、${\displaystyle kg/m^{3}}$
• ${\displaystyle \\gamma\,}$は比熱容量比（空気の場合は≈1.401 ^[5]）である。

IAS は、航空機が国際標準大気条件 (15 °C、1013 hPa 、湿度 0%)下で海面にある場合でも、実際の空気中の速度ではありません。IASは、特定の大気条件下での実際の対気速度を示すために、既知の計器および位置誤差を補正する必要があり、これが CAS (較正対気速度) です。それにもかかわらず、パイロットの主な対気速度基準である ASI は、定義上、IAS を示します。CAS と IAS の関係は、航空機の種類とモデルごとにわかっており、文書化されています。

航空機のパイロットマニュアルでは、通常、臨界V 速度をIAS として示しており、これは対気速度計で示される速度です。これは、TAS が何であっても、同じ IAS では航空機が同様に動作するためです。たとえば、高温で高度の高い飛行場に着陸するパイロットは、2 回の着陸で TAS がかなり異なる場合でも、低温の海抜ゼロメートルの飛行場に着陸するときと同じ IAS を使用して、正しい進入速度と着陸速度で航空機を飛行させます。

IAS は音速よりはるかに低い臨界速度の監視に確実に使用できますが、高速ではそうではありません。例: (1) 空気の圧縮率は音速に近づくと大幅に変化し、(2) 音速は温度、したがって高度によって大幅に変化するため、航空機構造が安全な最大速度、すなわち絶対超過速度(略称V _NE ) は、以下のサンプル表に示すように、より高速の航空機の操縦マニュアルでいくつかの異なる高度で指定されています。

参照:テンペスト Vセイバー IIAエンジンのパイロットノート -航空省AP2458C-PN

ナビゲーションでは、次の方法を使用して IAS をTASおよび/または対地速度(GS)に変換する必要があります。

• 航空機固有の補正表を使用して、 IAS を較正対気速度(CAS)に補正する。
• E6BフライトコンピューターまたはほとんどのGPSの同等の機能を使用して、外気温度（OAT）、気圧高度、CASを使用してCASを真対気速度（TAS）に修正します。
• 風の影響を考慮してTASを対地速度（GS）に変換します。

ドップラー レーダーナビゲーション、さらに最近ではGPS受信機、パイロットが地上速度を直接読み取ることができるその他の高度なナビゲーション機器の登場により、飛行中の TAS 計算はナビゲーション推定の目的では不要になりつつあります。

TASは、メーカーの仕様、 ^[2]速度比較、パイロットレポートなどから航空機の巡航性能を判断する主な方法です。

IAS からは、次の速度も計算できます。

• 圧縮効果を考慮して CAS を等価対気速度(EAS)に変換します(低速または低高度では必要ありません)。EAS は、航空機エンジニアや、U-2 や SR-71 などの一部の超高高度飛行航空機で使用されます。
• 密度高度の違いを考慮して、 EAS を真対気速度(TAS)に変換します。

大型ジェット機では、IAS が最も重要な速度表示器です。航空機の速度制限のほとんどは IAS に基づいています。これは、IAS が動圧を厳密に反映するためです。TAS も通常は表示されますが、これはあくまでも助言情報であり、目立つ場所には表示されません。

現代のジェット旅客機には、対地速度(GS) とマッハメーターも搭載されています。対地速度は、航空機が地上に対して実際に使用する速度を示します。これは通常、GPSまたは同様のシステムに接続されています。対地速度は、飛行が予定どおりか、遅れているか、または予定より早いかをパイロットが推定するための補助手段にすぎません。飛行中の航空機の必須速度は常に風に逆らう速度であるため、対地速度は離着陸の目的には使用されません。

マッハメーターは亜音速航空機の警告表示器です。亜音速航空機は音速の特定の割合より速く飛行してはいけません。通常、旅客機は音速の約 85%、つまりマッハ 0.85 より速く飛行しません。コンコルドや軍用戦闘機などの超音速航空機では、離着陸時を除いて、マッハメーターが主な速度計として使用されます。

一部の航空機には、地上で使用するためのタキシング速度計も装備されています。IAS は、ジェット機の場合、通常 74～93 km/h (40～50 kn) 程度で開始されるため、地上で航空機をタキシングする際にはパイロットが追加の支援を必要とする場合があります。その範囲は、約 0～93 km/h (0～50 kn) です。

• Gracey, William (1980)、「航空機の速度と高度の測定」Wayback Machineで 2021-09-26 にアーカイブ(11 MB)、NASA Reference Publication 1046。