AIRMANSHIP

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単位・標準値・公式

単位

  重さ:ポンド [ lbs ]
  水平距離:マイル [ NM ]
  鉛直距離:フィート [ ft ]
  方向:度 [ deg ]
     N:000 or 360 E:090 S:180 W:270
  速度:[ kt ] or [ ft/min ] or [ Mach ]

単位換算

  長さ: 1[ft]0.3048[m]
  長さ: 1[nm]=1852[m]6076.11548556[ft]
  長さ: 1[inch]=0.00254[m]

  体積: 1[Litter]=0.001[m3]=28.3168[ft3]
  体積: 1[Litter]=3.7854[U.S.LqGal]=0.946352[U.S.LqQt]=158.987[barrel]

  速度: 1[kt]=0.514444[m/s]=1.68781[ft/s]

  加速度: 1[gee]=32.17405[ft/s2]=9.80665[m/s2]=68625.37011[nm/h2]=5.0449766[kt/s]

  角度: 1[rad]57.2957[deg]
  角度: 1[mil]16.3[deg]

  角速度: 1[rpm]6[deg/s]

  温度: [K][C]+273.15=95×[R]
  温度: [F]([C]×95)+32

  重さ: 1[kg]=0.45359237[lbs]
  重さ: 1[slug]=1[lbfs2/ft]=14.593903[kg]

  力: 1[N]=1[kgm/ft]
  力: 1[kgf]=9.80665[N]
  力: 1[lbf]=4.448221615[N]
  力: 1[pdl]=1[lbft/s2]=0.138254954[N]

  圧力: 1[Pa]=1[N/m2]=1[kg/(ms2)]=0.101971621[kgf/m2]
  圧力: 1[lbf/ft2]=47.8826[Pa]
  圧力: 1[lbf/in2]=1[psi]=6894.757[Pa]
  圧力: 1[atm]=1013.2[Pa]=29.922[inHg]=14.696[psi]
  圧力: 1[atm]=760[mmHg]=103.3176467[kgf/m2]=2116.2166[lbf/ft2]

  トルク: 1[kgfm]=9.80665[Nm]=9.80665[J/rad]=7.233013851[lbfft]

  密度(質量): 1[slug/ft3]=515.3788184[kg/m3]
  密度(重量): 1[lb/ft3]=16.01846[kg/m3]
  密度(重量): 1[lb/gal]=119.83[kg/m3]=7.4805[lb/ft3]

  粘度: 1[Pas]=1[kg/(ms)]=1[Ns/m2]
  粘度: 1[lb/(fts)]=1.488164[Pas]
  粘度: 1[lbfs/ft2]=32.17404802[lb/(fts)]=47.88025898[Pas]
  粘度: 1[lbfs/in2]=1[psis]=6894.757293[Pas]

  エネルギー: 1[J]=1[Nm]=1[Ws]
  エネルギー: 1[cal]=4.1868[J]
  エネルギー: 1[cal]=4.184[J]
  エネルギー: 1[ft.lbf]=1.355817948[J]
  エネルギー: 1[ft.pdl]=0.04214011[J]

  仕事率: 1[W]=1[J/s]=1[Nm/s]
  仕事率: 1[PS()]=75[kgfm/s]=735.49875[W]
  仕事率: 1[HP()]=550[ft.lbf/s]=745.6998716[W]

  運動量: 1[slugft/s]=4.448221634[kgm/s]
  運動量: 1[Ns]=1[kgm/s]

  角運動量: 1[Nms]=1[Js]

  電荷: 1[As]=1[Coulomb]
  電荷: 1[Fd]=96485.34[Coulomb]

標準大気

  気体の状態方程式: P=ρRT
   P[lbs/ft2]= ρ[slug/ft2] R[ft.lb/(slugRankine)] T[Rankine]
   P[Pa]= ρ[kg/m3] R[m2/(s2K)] T[K]

  比気体定数:R=287.05287[m2/(Ks2)]=1716.5619[ft.lb/(slug°R)]
   なお、R=RM0

  普遍気体定数:R=8314.32[J/(molK)]=8314.32[(gm2)/(s2molK)]
  海面平均モル質量:M0=28.96442[g/mol]

  重力加速度:g0=32.17405[ft/s2]=9.80665[m/s2]=68625.37011[nm/h2]
  海面大気圧:P0=1013.25[hPa]=29.922[inHg=2116.2166[lbf/ft2]=10332.3[kgf/m2]
  海面大気温度:T0=288.15[K]=15[]=59[°F]=518.688[°R]
  海面大気密度:ρ0=1.2250[kg/m3]=0.002376892[slug/ft3]
  サザランドの定数:0.000001458[kg/(msK0.5)]

  音速:a0=661.4789[kt]=340.294[m/s]
  温度低減率:λ=dTdhp=0.0065[/m]=0.0019812[/ft]=0.00356616[°F/ft]
  対流圏海面 11000m=36089.23885ft
  気圧高度:hp


 i ) 対流圏内のとき(hp36089.24[ft])

   温度比:θ=TT0=288.150.0019812×hp288.15

   気圧比:δ=PP0=θg0λR=θ9.806650.0065×287.05287=θ5.25588

   密度比:σ=ρρ0=θg0λR1=θ4.25588

   関係式 θ=δσ


 ii)成層圏内下層のとき(36089.24[ft]hp65616.8[ft])
   対流圏海面より高い高度では20000m=65616.7979ftまで温度一定
   Ttporopause=216.66[K]=56.6[]

   温度比:θ=TtporopauseT0=216.66288.15=0.75188

   気圧比:δ=PtporopauseP0=θg0λR×eg0(hphtporopause)RTtporopause

       =0.751889.806650.0065287.05287×e9.80665(hp36089.27)287.05285×216.65

       =0.22336087×e36089.24hp20805.825

   密度比:σ=ρtporopauseρ0=δθ=0.22336087×e36089.24hp20805.8250.75188

       =0.29708×e36089.24hp20805.825


 iii)圧縮性を考慮する場合
  音速:a=γRT=γPρ=a0θ

      =1116.45θ[ft/s]=340.294θ[m/s]=661.4786θ[kt]

  マック数:Mach=TASa=TASa0θ=EASa0δ

  圧縮流れにおける全温度TtotalTstatic×(γ12×M2+1)=Tstatic(0.2M2+1)

  圧縮流れにおける全圧力PtotalPstatic×(γ12×M2+1)γ1γ=Pstatic(0.2M2+1)3.5

  圧縮流れにおける全密度ρtotalρstatic×(γ12×M2+1)1γ1=ρstatic(0.2M2+1)2.5


   温度比:θtotal=TtotalT0=θstatic(1+0.2M2)

   圧力比:δtotal=PtotalP0=δstatic(1+0.2M2)3.5

   密度比:σtotal=ρtotalρ0=σstatic(1+0.2M2)2.5


熱力学

  定積比熱:Cv=(ΔQΔT)V=4290[ft.lbs/(slugRankine)]=717[m2/(s2K)]

  定容比熱:Cp=CV+R=6006[ft.lbs/(slugRankine)]=1004[m2/(s2K)]

  気体定数:R=1716.5619[ft.lbs/(slugRankine)]=287.05287[m2/(s2K)]

  比熱比:γ=CpCv=10047171.4

  断熱変化のとき、
  PVγ=const
  TVγ1=const
  TγPγ1=const

その他

  ニュートンの第1法則 慣性
  ニュートンの第2法則 F=mαF=mrω2
  ニュートンの第3法則 作用反作用

  熱力学第0法則 A=BB=CA=C
  熱力学第1法則 エネルギー保存
   (圧力)×(体積の変化) = (熱量の変化) - (内部エネルギーの変化)
     P×V=W=QU
    内部エネルギー U=32RT
  熱力学第2法則 熱は温度の高い方から低い方に流れる
          熱は温度の低い方から高い方に自然に流れることはない
  熱力学第3法則 物質を絶対零度にまで冷やす事は不可能

  ボイル=シャルルの法則 PVT=const

  静圧と動圧
   Ptotal=Pstatic+12ρV2=const

   CpT+12V2=γγ1Pρ+12V2=γγ1PTρT=const

   ただし、この式は約200ktの対気速度以下の定常的な非圧縮性の流れに対してのみ有効。
   それ以上の速度では空気の圧縮による密度の変化が約5%を超えることから、圧縮性を無視できない。

   標準の「水」とは一般に「4度の純粋な水」を指し、その密度は8.3456[lbs/gal]である。

   一般的な航空ジェット燃料の比重(相対密度) 0.805


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