+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Высотомер как работает: Как работает высотомер самолета

0

Как работает высотомер самолета

На чтение 1 мин Просмотров 90 Опубликовано

Высотоме́р (или альтиме́тр от лат. altus высоко) — прибор, предназначенный для измерения высоты. [1] В случае пилотируемого летательного аппарата, высотомер является пилотажно-навигационным прибором указывающим высоту полёта. По принципу устройства высотомеры делятся на барометрические, радиотехнические (в том числе радиовысотомеры), инерциальные, ионизационные и прочие. [1]

В старину высотомером называли простейший угломерный инструмент для определения высоты светил (планет, звёзд).

Содержание

Барометрический высотомер [ править | править код ]

Принцип действия РВ основан на измерении отрезка времени между посылкой и приёмом электромагнитных волн, отражённых от поверхности, до которой измеряется высота (земля либо вода). В отличие от барометрических высотомеров радиовысотомер измеряет истинную высоту полёта, поэтому не зависит от наличия информации о давлении воздуха, отличается также более высокой точностью. На практике радиовысотомеры используются на малых высотах, вблизи земной (либо водной) поверхности, потому как применение данной технологии с больших высот требует мощного источника излучений, а также аппаратуры, способной эффективно противостоять помехам.

Конструктивно прибор состоит из СВЧ радиопередатчика, направленная антенна которого расположена «на брюхе» воздушного судна, приёмника отражённого сигнала, устройств обработки сигналов, а также индикатора на приборной доске экипажа, на который передаются данные о текущей высоте. Радиовысотомеры делятся на РВ малых высот (например, отечественные РВ-3, РВ-5), которые предназначены для определения высот до 1500 метров и, как правило, работают в режиме непрерывной радиолокации, и высотомеры больших высот (более 1500 м, наподобие РВ-18, измеряющего высоты до 30 км), обычно работающие в импульсном режиме. Практически у всех РВ имеется сигнализатор малой высоты, подающий световой и звуковой сигнал при понижении высоты ниже заданной, установленной лётчиком.

К недостаткам прибора можно отнести выраженную направленность измерений (направление луча передатчика, направленного перпендикулярно вниз). По этой причине применение радиовысотомеров эффективно только в равнинной местности и практически бесполезно в горных и сильно пересечённых районах. В крене РВ показывает завышенную высоту, так как высота — вертикальный катет треугольника, а луч радиовысотомера в крене направлен по гипотенузе, поэтому при значительных кренах (более 15-20 градусов) может включаться предупреждающая световая сигнализация. Тангаж обычно не учитывается, так как у транспортных летательных аппаратов он редко превышает упомянутые 15-20°. Кроме того, вызывает вопросы экологичность радиоизмерений, так как для обеспечения требуемой точности необходимо [ источник не указан 1100 дней

] применять коротковолновые мощные [ источник не указан 1100 дней ] передатчики, несущие явную опасность [2] для биосферы.

GPS [ править | править код ]

Для определения высоты могут использоваться также GPS-приёмники. Принцип действия основан на одновременном измерении расстояния до нескольких (как правило — от четырёх до шести) вещающих спутников, находящихся на известных и специально корректируемых орбитах. На основании математических вычислений прибор определяет точку в пространстве — координаты φ, λ — широту и долготу места на модели поверхности Земли, а также высоту Н относительно уровня моря модели иили высоту над эллипсоидом (наиболее распространённый в GPS технике эллипсоид это WGS84). Минимальное число спутников, необходимое для расчёта высоты, равно трём. Только координат — двум. Для определения времени достаточно сигнала одного спутника. Большее число спутников позволяет увеличивать точность вычисления параметров. С точки зрения истинности определения абсолютной высоты имеет преимущество как перед барометрическими, так и перед радиотехническими высотомерами, так как не зависит ни от атмосферного давления, ни от измерения расстояния до физического рельефа местности.

Тем не менее, надо помнить, что на скоростях спуска сильно проявляется доплеровский эффект, да и на вычисление параметров приёмнику нужно некоторое время (до секунды), что приводит к отставанию вычисленной координаты от реальной. Специальные парашютные высотомеры ведущих фирм имеют коррекцию на скорость, однако, так как скорость вычисляется по тем же сигналам, точность GPS приборов в условиях прыжка всё равно остаётся довольно низкой. Например, в автомобилях со встроенной системой GPS, приёмник получает сигнал от автомобильного датчика скорости и использует его для коррекции своих показаний. Их достоинство — низкая цена и вес. Использование для бейсджампинга и прочих маловысотных прыжков не рекомендуется. Кроме того, из-за отражений GPS сигнала от скал или опор показания GPS высотомера могут стать вовсе непредсказуемыми. Для бейсджампинга рекомендуются барометрические высотомеры, механические или электронные.

Точность измерений при необходимости может достигать порядка нескольких сантиметров, при использовании закрытого военного канала L1, лицензию на который выдаёт министерство обороны США (не бесплатно и не всем), с применением дорогостоящего оборудования, и по этой причине в быту не применяются. [ источник не указан 3010 дней ] Точность измерения бытовых приборов GPS в статике (отсутствии движения) — порядка 10 метров, что вполне достаточно для большинства задач ориентирования. [ источник не указан 3010 дней ]

Гамма-лучевой высотомер [ править | править код ]

В конструкции высотомера используется источник гамма-излучения (обычно — изотопы 60 Со, 137 Сs). Приёмник фиксирует обратное рассеяние, отражённое от атомов внутри подстилающей поверхности. Гамма-лучевые высотомеры используются на малых высотах (метры, десятки метров от поверхности). Основное применение — формирование исполнительного сигнала для системы мягкой посадки спускаемых аппаратов космических кораблей. [3] В частности, в КК «Союз» гамма-лучевой высотомер (шифр изделия «Кактус») установлен у днища спускаемого аппарата, и место его установки маркировано знаком радиационной опасности.

Заключение [ править | править код ]

Измерение высоты полёта воздушного судна — чрезвычайно важная и ответственная задача, связанная с обеспечением безопасности полётов. При этом подход к исполнению данной задачи должен быть комплексным, применяющим все известные способы определения истинного положения воздушного судна в пространстве. По этой причине на современных воздушных судах применяются все вышеперечисленные приборы, а экипажи проходят профессиональную подготовку для их грамотного совместного использования. Отказ хотя бы одного прибора, измеряющего высоту полёта, в авиации считается особым случаем и расценивается соответствующими службами как предпосылка к лётному происшествию.

По принципу своего устройства барометрический высотомер по сути представляет собой барометр-анероид

с тем лишь отличием, что его шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты. Слово «анероид» в переводе с греческого означает «безводный» и используется в противоположность водяному ртутному барометру.

Чувствительным элементом высотомера (рис. 6.7) является анероидная коробка 4 (обычно используется блок из двух анероидных коробок).

Рис. 6.7. Принципиальная схема барометрического высотомера

Анероидная коробка является герметичной, запаянной, из нее выкачан воздух и поэтому в ней сохраняется давление, близкое к нулю. Когда высотомер находится у земли, коробка под действием атмосферного давления находится в наиболее сжатом состоянии. При подъеме на высоту, когда атмосферное давление снаружи анероидной коробки падает, она расширяется, поскольку поверхность коробки гофрирована и ведет себя как пружина. При снижении под действием увеличивающегося атмосферного давления коробка сжимается.

С анероидной коробкой через передающий механизм 3 связана стрелка 2, перемещение которой относительно шкалы прибора 1 соответствует расширению (сжатию) коробки и, следовательно, изменению высоты.

Анероидная коробка помещена в герметичный корпус прибора 5, в который через штуцер трубопровода 6 поступает атмосферное давление за бортом PH. Это же давление часто называют статическим давлением Pст, то есть давлением, которое имеет место в спокойной атмосфере на высоте расположения высотомера без учета дополнительного давления, возникающего из-за набегающего потока при движении ВС. Если на любой высоте поместить неподвижный обычный барометр, то он и покажет статическое давление.

Статическое давление поступает в трубопровод системы статического давления из приемника воздушного давления 7 (ПВД) или приемника статического давления.

ПВД предназначен для приема не только статического давления, но и полного давления. ПВД закрепляется снаружи фюзеляжа и представляет собой трубку, ориентированную по направлению полета. Отверстие, направленное навстречу набегающему потоку воздуха, предназначено для приема

полного давления, которое в высотомере не используется, но необходимо для указателей скорости. Статическое же давление принимается боковыми отверстиями, которые расположены так, чтобы в них по-возможности не попадал набегающий поток.

На многих типах ВС статическое давление принимается отдельным приемником статического давления, который представляет собой цилиндрический штуцер, не выступающий за обшивку самолета. А полное давление на таких типах ВС принимается отдельно расположенным приемником полного давления (ППД).

Существует много типов барометрических высотомеров. Принцип их работы одинаков, различаются же они в основном устройством шкал. В двухстрелочных высотомерах по короткой стрелке отсчитываются тысячи метров (километры высоты), а по длинной – десятки и сотни метров. В однострелочных высотомерах – тысячи метров индицируются цифрами в специальном окошке (рис. 6.8). Возможны и другие варианты.

Кроме стрелок, показывающих высоту, на высотомере обязательно имеется небольшая шкала и связанная с ней кремальера установки давления P, то есть давления, от уровня изобарической поверхности которого отсчитывается высота.

Высотомеры могут различаться и единицами измерения высоты – метры или, как принято за рубежом, футы (в этом случае их называют футомерами). Шкала установки давлений также может быть оцифрована в миллиметрах ртутного столба, гектопаскалях (миллибарах) или дюймах ртутного столба (в США).

Рис. 6.8. Внешний вид барометрических высотомеров

Рис. 6.9. Устройство двухстрелочного высотомера

Очевидно, что на самом деле высотомер, как и обычный барометр, измеряет атмосферное давление на высоте полета. Но шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты, то есть каждому измеренному давлению поставлена в соответствие какая-то высота, которую и показывают стрелки. Ключевым моментом в понимании работы высотомера является то, что

при градуировке высотомера связь между измеренным давлением и индицируемой высотой заложена такая же, какая существует между этими величинами в стандартной атмосфере. Как говорят, высотомер отградуирован по стандартной атмосфере, то есть в соответствии с формулой (6.5).

Допустим, что на шкале давлений установлено P=760 мм рт.ст. В этом случае по сути высотомер превращается в механизированную таблицу стандартной атмосферы (см. табл. 6.1). Любому конкретному измеренному давлению соответствует вполне определенная высота, показываемая прибором, а именно та высота, на которой в стандартной атмосфере давление равно измеренному. То есть, если, например, расширение анероидной коробки соответствует давлению 330 мм рт.ст., то стрелки высотомера покажут высоту 6500 м (см. табл. 6.1). А если измерено давление 760 мм рт.ст., то стрелки покажут Н=0.

Эта связь между давлением и высотой однозначна и не зависит ни от фактической (геометрической) высоты самолета над уровнем моря или аэродрома, ни от температуры или характера ее изменения с высотой.

Понятно, что в реальной атмосфере зависимость давления от высоты вовсе не такая и каждый раз разная. Поэтому показания барометрического высотомера (барометрическая высота) вовсе не соответствует фактическому расстоянию до ВС от уровня начала отсчета. Барометрическая высота – это вообще не высота, то есть не расстояние от одного уровня до другого.

Барометрическая высота – показания идеального барометрического высотомера, отградуированного по стандартной атмосфере. Или иначе – это высота в стандартной атмосфере, соответствующая измеренному значению давления.

На шкале давлений высотомера может быть установлено не обязательно значение 760 мм рт.ст., но и любое другое значение P, лежащее в пределах шкалы давления (например, от 650 до 790 мм рт.ст.). Конструктивно высотомер устроен таким образом, что при вращении кремальеры установки давления весь механизм вместе с анероидной коробкой и зубчатыми колесами поворачивается на определенный угол. При этом не только меняется установленное на шкале давление, но и перемещаются стрелки высотомера (примерно на 11 м при изменении давления на 1 мм рт.ст.). Эту операцию можно интерпретировать просто как смещение шкалы отсчета высот. Форма кривой зависимости давления от высоты осталась той же, но шкала высот сместилась так, что по ней нулевое значение высоты соответствует установленному давлению (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Установка давления

Таким образом, высотомер будет показывать нулевое значение высоты, если атмосферное давление в точке его нахождения равно давлению, установленному на шкале давлений.

Поэтому можно приближенно считать, что барометрический высотомер показывает высоту относительно уровня изобарической поверхности с тем значением давления, которое установлено на высотомере. Точным это утверждение будет только в стандартной атмосфере, а во всех остальных случаях показания высотомера, конечно, не будут совпадать с фактической (геометрической) высотой. И расхождение (методическая температурная погрешность) будет тем больше, чем сильнее фактическая температура отличается от стандартной.

Пилот, устанавливая давление, сам выбирает уровень, от которого высотомер будет показывать высоту.

Рис. 6.11. Изменение установленного давления и высоты

Когда пилот в полете выдерживает по высотомеру постоянную барометрическую высоту, это вовсе не значит, что ВС летит на постоянной высоте в геометрическом смысле этого слова. Это означает, что ВС летит так, чтобы статическое давление, то есть давление на высоте, сохранялось постоянным. Ведь именно его на самом деле измеряет высотомер. Следовательно, ВС летит по изобарической поверхности, повторяя все ее изгибы в реальной атмосфере. При этом нетрудно определить и численное значение давления на этой изобарической поверхности, то есть давление за бортом. Если на высотомере установлено давление 760 мм рт.ст., а высотомер показывает высоту, например, 3000 м, то по таблице стандартной атмосферы, по которой и отградуирован высотомер, можно посмотреть соответствующее этой высоте давление. В данном примере 525,7 мм рт.ст.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8560 – | 7411 – или читать все.

Высотомер, или альтиметр – это пилотажный прибор, предназначенный для определения высоты полета. Он является стационарным оборудованием любого летательного аппарата, а также используется альпинистами.

Назначение высотомера

Альтиметр является важным навигационным прибором. Его наличие позволяет пилоту правильно заходить на посадку. Не имея информацию о высоте сложно рассчитать угол и опуститься на посадочную полосу, чтобы избежать с ней столкновения. Внедрение высокоточных альтиметров в авиацию значительно снизило долю крушений при посадке. Также высотомеры позволяют поддерживать оптимальную высоту, на которой во время полета создается минимальное воздушное сопротивление, что позволяет экономить топливо.

Знать высоту необходимо и при сбросе парашютистов, поскольку если подняться слишком низко, парашют не успеет в достаточной мере затормозить снижение парашютиста. Когда же самолет поднимается чрезмерно высокого, то разреженный воздух за бортом может вызвать у человека потерю сознания.

Данные о высоте необходимы и для воздушных шаров, дельтапланов, парапланов и прочих аппаратов. Не зная высоту можно подняться выше положенного уровня, где сложно дышать, присутствует сильный ветер или двигаются перелетные птицы.

Типы альтиметров по устройству и принципу работы
Существует несколько типов высотомеров:
  • Барометрические.
  • Радиоволновые.
  • GPS.
  • Гамма-лучевые.

Во время полета получение данных о фактической высоте очень важно для безопасности движения. Именно поэтому на борту самолетов и вертолетов зачастую устанавливается сразу несколько типов высотомеров, работающих по разным принципам. Это дает возможность получать более точные данные, и при необходимости пользоваться тем устройством, которое в определенный момент работает с минимальной погрешностью. В каждом из перечисленных типов альтиметров имеются слабые стороны, когда их точность поддается сомнению. К примеру, одни высотомеры работают плохо над горной местностью, а другие ошибаются с высотой при полете на значительном отдалении от земли.

Барометрический высотомер

Это механическое устройство, работающее по принципу барометра. Оно высчитывает высоту по давлению атмосферы. Применяемый принцип измерения обоснован изменением атмосферного давления в зависимости от высоты. Чем выше над землей, тем оно ниже.

По факту прибор измеряет только непосредственное давление на высоте полета, а уже его механизм переводит данный показатель в приблизительные метры над землей. Чувствительной частью устройства является герметично запаянная коробка с мембраной. В зависимости от давления, мембрана меняет свое положение, тем самым передает механическое воздействие на привязанный к ней механизм. Тот в зависимости от создаваемого давления, отодвигает стрелку указателя высоты в ту или иную сторону на шкале.

Такие приборы подходят для установки на легких самолетах и вертолетах, летающих низко над землей. Шкала высотомера обычно разделена на 10 пронумерованных секторов. Каждый из них равен высоте в 1 км, а его деление соответстветствует 100 или 200 м. Редко можно встретить барометрический высотомер на 20 км.

На фоне надежности и простоты такого устройства все же нужно выделить и его недостатки:
  • Необходимость ручной регулировки давления перед каждым вылетом.
  • Приблизительная точность.

Чтобы высотомер работал хотя бы приблизительно точно, необходимо настроить на его шкале текущее атмосферное давление на земле. Информация об этом сообщается наземными службами. Обычно пилотам предоставляются показания давления в аэропорту или аэродроме где будет осуществляться посадка. По мере перелета прибор может подстраиваться более точно, если диспетчер сообщит об изменениях давление на точке.

Также выпускаются небольшие ручные альтиметры, работающие по принципу барометра. Они предназначены для определения высоты парашютистов. Персональные устройства обычно носят на руке вместо часов.

Радио-альтиметр

Работает по принципу схожему с радаром. Он отправляет в сторону земли радиосигналы, те отражаются и возвращаются в сторону борта самолета. Устройство их улавливает и анализирует время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до земли и возвратиться. Имея информацию о скорости волны и времени, затраченного на движение в две стороны, можно определить фактическую высоту воздушного судна.

Радио-высотомер позволяет определить реальную высоту полета, а не относительную. Это более сложный прибор, не требующий особого внимания от пилота. Он работает полностью автоматически и не нуждается в настройке.

Недостатками такой конструкции можно назвать только несколько моментов:
  • Сложное строение, что снижает надежность аппарата.
  • Потеря точности при полете на больших высотах, в связи с затуханием волн.
  • Практическая бесполезность в горной местности.
  • Вредность отправляемых коротковолновых импульсов.

Генерируемый радио-высотомером сигнал вредит биосфере, поскольку его коротковолновый импульс очень мощный. Такие устройства производят для полетов на высоте до 30 км. К сожалению, даже самые мощные из них при движении над горной местностью получают искаженный сигнал, поскольку он отражается от поверхностей находящихся под углом. Наибольшая точность возможна только при полете над равниной.

GPS альтиметры

Являются самыми распространенными в современной авиации. Они работают по схожему принципу с радиотехническими, но отправляют сигналы не на землю, а на спутники. Те в свою очередь постоянно двигаются на заданной орбите, поэтому являются относительно стабильными. Получая отклик сигнала, GPS альтиметр путем математических вычислений определяет свои координаты и высоту. Чтобы рассчитать координаты высотомер должен связаться с двумя спутниками, а для измерения высоты с тремя.

GPS устройства имеют всего лишь пару недостатков:
  • Снижение точности при работе на скоростных истребителях.
  • Платное использование ресурса спутников.

Фактическая погрешность GPS альтиметров для гражданской авиации составляет до 10 м. При этом имеются устройства более высокого класса, работающие со спутниками по каналам L1. Отклонение у таких приборов всего пара сантиметров. Несмотря на совершенность технологии определения высоты по спутникам, подобное оборудование требует времени для получения сигнала. Тот двигается между передатчиком и приемником около секунды. Если летательный аппарат движется с малой скоростью, то такая задержка создает незначительную погрешность, но на истребителях гражданские высотомеры работают очень неточно.

Гамма-лучевой высотомер

Отправляет на поверхность радиоактивный изотоп, который отбивается и возвращается обратно. Фактически применяется похожий принцип, что и на радиотехническом альтиметре. Такое устройство может работать только на небольших высотах в несколько десятков метров. Отправляемые альтиметром изотопы практически не реагируют на различные преграды в виде пыли или газовых уплотнений, поэтому возвращаются без помех. Эти устройства совершенно непригодны для гражданской авиации. Они используются на космических кораблях в условиях вакуума.

Недостаток гамма-лучевых высотомеров очевиден:
  • Высокая стоимость.
  • Малый диапазон измерение высоты.
  • Радиоактивность.
Парашютные и туристические высотомеры

Надобность в альтиметре может возникнуть не только на борту самолета, но и в других случаях. Высотомеры необходимы для полетов на дельтаплане, воздушном шаре, параплане. Обычно такие альтиметры является частью многофункциональных устройств, которые помимо высоты также определяют вертикальную скорость движения, температуру, давление и т.д.

Однозадачные альтиметры, не обладающие другими функции, работают по барометрическому принципу. Зачастую гражданские версии такого устройства для парашютистов представляют собой подобие обыкновенных наручных часов. Они почти ничего не весят, и дают возможность определять высоту в полете даже до раскрытия парашюта.

Также необходимость в знании высоты может возникать во время горных подъемов. Специально для этого были разработаны туристические высотомеры, созданные для альпинистов. Подобные устройства производят в более широком изобилии, чем парашютные.

Их делают с разным форм-фактором под:
  • Компас.
  • Часы.
  • Ножик.

Самым распространенным является туристический высотомер в виде наручных часов. Часто это многофункциональный прибор, показывающий еще и время, давление, направление на север. Устройства в форме компаса или шайбы зачастую позволяют определять только высоту.

Туристические высотомеры, как и парашютные, обычно делаются противоударными. Они продолжают нормально работать в широком диапазоне температур. Их механизм защищен от промокания. При выборе туристического высотомера необходимо отталкиваться от того, на какую высоту планируется подниматься в горах. Большинство устройств имеют шкалу только на 2,5 км. Если потребуется поднять дальше, то стоит остановиться на альтиметре на 4 км.

Наиболее экзотическим альтиметром можно назвать туристический швейцарский нож, с встроенным высотомером, термометром, таймером и будильником. Это весьма полезное устройство, поскольку позволяет отказаться от множества тяжелого оборудования, что важно в походе.

“>

Альтиметр — прибор в самолете

 

Альтиметр, или как его принято называть  – высотомер, является пилотажно-навигационным прибором для измерения высоты полета. Все высотомеры подразделяются на два основных типа по своему строению, а именно на радиотехнические и барометрические приборы.

В старину в качестве высотомера использовали элементарные угломерные приборы, которые позволяли определять высоту по космическим телам, таким как звезды или планеты.

Барометрический альтиметр

С помощью данного прибора возможно определение относительной высоты полета. Это устройство работает за счет измерения давления в атмосфере. Всем известно, что с поднятием на высоту атмосферное давление уменьшается. Именно за счет данного принципа и работает высотомер. В действительности он измеряет не высоту, а давление атмосферного воздуха, на основе которого определяется высота.

Конструктивно альтиметр представляет собой запаянную коробку, которая имеет мембрану. С изменением давления мембрана меняет свое положение. К ней между мембраной и стрелкой прибора существует соединение. В силу этого малейшие изменения мембраны отображаются стрелкой на проградуированной шкале.

Такие высотомеры установлены на летательных аппаратах с небольшой максимальной высотой полета. Прибор имеет сходство с часами, поскольку он имеет круглую форму и две стрелки. Основным отличием является то, что табло разделено на 10 секторов. Одна из стрелок, перемещаясь на одно деление, отмечает высоту в 100 метров, а вторая, меньшая, отмечает изменение высоты на 1 километр.

Более современные барометрические высотомеры позволяют измерять высоту до 20 километров над уровнем моря. Нужно отметить, что эта конструкция неофициально считается стандартом в авиастроении. Также существуют альтиметры с одной стрелкой, полный оборот на 360 градусов отвечает одному километру высоты. 

Нужно отметить, что иногда необходима ручная настройка высотомера с учетом наземного давления на аэродромах, тем более когда они расположены в горных районах. Из-за неправильной настройки высотомера случилось много катастроф, риск увеличивается при нулевой видимости.

В странах СНГ принято устанавливать давление на приборе такое же, как и давление аэродрома, на который проводится посадка, это можно считать точкой отсчета. Западные страны в качестве точки отсчета высоты используют давление на уровне моря.

Еще одной точкой отсчета высоты является так называемая линия эшелона. Эшелон – это стандартное давление в 760 мм рт. ст., которое наступает на высоте. Это условная линия высоты с постоянным давлением. Данная условная линия отсчета высоты является стандартом для авиации всего мира. Нужно отметить, что посадка всех летательных аппаратов запрещена без уточнения атмосферного давления над аэродромом. Требования ИКАО гласят об обязательном наличии на борту диспетчерского альтиметра, который кроме показа высоты сигнализирует самолетному ответчику, все это позволяет авиадиспетчерам определить реальную высоту полета судна.

Существуют небольшие высотометры, которые используют десантники и парашютисты для прыжков. Данный прибор имеет небольшую массу и размер, корпус изготовлен из ударопрочного материала. Такие системы устанавливаются на парашютах. На данный момент используют и электронные приборы, которые сигнализируют о прохождении заданных высот.

Радиотехнический альтиметр

Высотометр радиотехнического типа позволяет отображать высоту полета за счет посыла электронной волны в направлении земли, после чего она отбивается и  принимается прибором на борту самолета. Анализируется время возвращения сигнала, определяется высота самолета над поверхностью земли. Основным отличием от барометрического высотомера является то, что определяется реальная высота, а не относительная. Кроме того, это устройство отображает высоту с большей степенью точности.

Все же на практике прибор эффективен на небольших высотах, поскольку для большой высоты необходим мощный излучатель сигналов и соответствующее оборудование для фильтрации и устранения помех.

Система состоит из передатчика типа СВЧ и антенны, которая расположена на нижней части фюзеляжа самолета. Также имеются отражатели и приемники сигналов, система обработки и отображения на приборной доске в кабине пилотов.  Радиотехнические альтиметры делятся на два типа. Первые работают на высотах до 1,5 километра в непрерывном режиме. Вторые работают в диапазоне от 1,5 и до 30 километров, но они функционируют в импульсном режиме. Все высотомеры имеют сигнальные системы малой высоты полета, которые звуком и светом сообщают о понижении высоты от предварительно заданной.

Недостатком данного прибора является то, что луч от передатчика направлен четко вниз. За счет этого эффективным радиотехнический альтиметр можно считать только на равнинной местности и совершенно бесполезным в горных районах. Кроме того, при большом крене машины прибор показывает завышенные показатели, что не отвечает действительности. Говоря о безопасности, необходимо отметить, что такие приборы подают мощные коротковолновые импульсы, которые наносят урон биосфере.

GPS-высотомер

В авиации высоту можно вымерять с помощью современных GPS-приемников. Этот прибор работает за счет посыла сигналов на несколько спутников, которые находятся на постоянных орбитах движения. Математические вычисления прибора позволяют точно определить координаты летательного аппарата и его высоту. Высота измеряется относительно модели земли типа WGS84. Нужно отметить, что прибор GPS работает со спутниками. Так с помощью связи с двумя спутниками можно установить точные координаты. Чтобы определить высоту полета, необходима связь с тремя спутниками. Работа высотомера GPS имеет значительно больше преимуществ, нежели барометрические и радиотехнические приборы, поскольку определение высоты не зависит от показателей давления, пересеченной местности и крена летательного аппарата.

Все же некоторые недостатки существуют и в таких приборах. При использовании на скоростных истребителях очень быстрое снижение не позволяет приборам отображать реальные показатели. В подобной ситуации вычислительному прибору необходимо время на отправление и получение сигнала от спутника, подобные задержки могут достигать одной секунды. Более новые модели GPS-альтиметров имеют возможность учитывать скорость снижения, что делает их более точными.

Для небольших высот более точными и надежными являются все же барометрические и радиотехнические высотомеры, поскольку на них не влияет отражение сигналов от поверхности и помех от наземных электрических систем.

Бытовые GPS-системы, которые используются в автомобилях или мобильных телефонах, могут иметь отклонение от точности на 10 метров, этого достаточно для эффективного ориентирования на местности. Военные и спецслужбы США используют закрытый и более точный канал GPS под названием L1, который позволяет измерять точность высоты до нескольких сантиметров.

Гамма-лучевой альтиметр

Принцип работы данного прибора основан на излучении изотопов 137Сs или 60Со, которые посылаются на поверхность и отбиваются обратно. Подобный прибор используется на небольших высотах в несколько десятков метров. Основным преимуществом является стабильность лучей, на которые практически не влияют помехи. Такой высотомер был установлен на космическом корабле «Союз» и обозначался как изделие «Кактус». Система была установлена на днище корабля и имела соответствующее маркирование радиационной опасности.

В итоге нужно отметить, что высота полета очень важна, поскольку точное ее определение позволяет обеспечить безопасность полетов. В силу этого подход к определению высоты должен быть комплексным и летательные аппараты должны иметь сразу несколько высотомеров разной конструкции. Только таким образом можно достичь точности вычисления. Экипаж самолетов проходит глубокую подготовку по работе с приборами, что позволяет анализировать все показания системы. Отказ одного из приборов высоты во время полета приравнивается к летному происшествию. 

Как это работает. Высотомер — Рамблер/новости

Высотомер – прибор, без которого сегодня не обходится ни один самолет. Правильное измерение и контроль высоты – залог безопасности полета. Поэтому на современном летательном аппарате средства, измеряющие высоту полета, часто дублируются. Отказ хотя бы одного из этих приборов расценивается как предпосылка к летному происшествию.

Об эволюции принципов измерения высоты полета с развитием авиации и устройстве современных высотомеров – в нашем материале.

На пути к полету вслепую

Высота – не только главная мечта всех, кто стремится стать пилотом, но и один из самых важных параметров, которыми экипаж воздушного судна руководствуется в небе. От точного знания, на какой высоте проходит полет, зависит безопасность экипажа и пассажиров. Поэтому для определения высоты полета нужны специальные высокоточные устройства, которые называются высотомерами, или альтиметрами.

В первые годы становления авиации пилоты измеряли высоту полета, опираясь исключительно на свои органы чувств, то есть преимущественно на глаз, при этом сильно рискуя ночью и в непогоду. Интересно, что высотомеры на аэропланах появились позже многих других контрольно-измерительных приборов, например индикатора поворота и крена или гирокомпаса с авиагоризонтом.

Приборная панель кабины биплана Consolidated NY-2 на базе ВВС США Митчел Филд, 1929 г. Фото: архив Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института

Сегодня применяется несколько видов высотомеров, отличающихся по принципу работы, но первым из них был барометрический, то есть основанный на явлении падения атмосферного давления с набором высоты. «Наземный» вариант барометра-анероида был изобретен еще в 1844 году французом Люсьеном Види, и авиаконструкторам оставалось только приспособить прибор для применения в авиации. Нужно сказать, что первые барометрические высотомеры были не очень надежными спутниками пилотов, так как давали погрешность в несколько десятков метров.

Добиться нужной точности в измерении высоты полета удалось американскому изобретателю немецкого происхождения Полу Коллсману. Он объединил в одном устройстве анероид и детали точнейшего швейцарского хронометра. В 1929 году с помощью высотомера Коллсмана был совершен первый в мире «слепой» полет по приборам. И до сих пор в современных высотомерах применяются окошки, названные в честь этого изобретателя.

Устройство и работа барометрического высотомера

Как уже говорилось выше, в авиации применяются разные высотомеры, при этом барометрические и сегодня остаются в кабинах летательных аппаратов, уже более ста лет помогая пилотам определять высоту полета.

Все барометрические высотомеры, отечественные и зарубежные, имеют одинаковую принципиальную конструкцию. Атмосферное давление, которое попадает на прибор через приемник воздушных давлений, влияет на чувствительную мембрану, запаянную в герметичной анероидной коробке. Мембрана деформируется, реагируя на изменение давления. Эта реакция через систему кинематических звеньев передается указательной стрелке, которая перемещается на размеченной шкале. Именно эту шкалу видит в кабине экипаж и по ней определяет показатели высоты.

Сегодня чаще всего используются двухстрелочные высотомеры, циферблат которых похож на часовой: длинная стрелка делает оборот, когда судно поднимается на тысячу метров, при этом короткая стрелка перемещается на один сектор, то есть отмеряет километры. Пределы измерений могут отличаться для самолетов малой авиации, авиалайнеров или, например, истребителей. В отечественной практике это отражалось в названии прибора: ВД-10 – высоты до 10 тыс. км, ВД-20 – до 20 тыс. км, ВД-30 – до 30 тыс. км, где ВД означает «высотомер двухстрелочный». А, например, высотомеры самых больших высот применяются в космонавтике.

Для каждого измерительного прибора необходимо нулевое значение, или точка отсчета. Как мы уже выяснили, барометрический высотомер определяет высоту полета, исходя из разницы атмосферного давления на разных высотах. Соответственно, за значение, от которого ведется отсчет, берется давление на начальной высоте – им может быть давление на аэродроме посадки, над опасными объектами или давление, приведенное к уровню моря. Это давление, которое пилотам сообщают наземные службы, выставляется вручную и отображается в окошке Коллсмана, которое есть на каждом высотомере. Правильность установки такого давления – критически важный момент при полетах по приборам.

От измерения давления к радиолокации

Чтобы избежать нештатных ситуаций и повысить безопасность полета, многие жизненно важные устройства на современных летательных аппаратах дублируются. Например, барометрический высотомер практически всегда дополняется радиотехническим, или радиовысотомером.

Он работает по принципу радиолокации и поэтому не зависит от состояния атмосферы, при этом являясь более точным. Чтобы определить высоту полета, радиовысотомер измеряет время прохождения радиосигнала от антенны на воздушном судне до поверхности и в обратную сторону. Конструктивно прибор состоит из СВЧ-радиопередатчика, антенна которого обычно располагается в нижней части судна, приемника сигналов и системы их обработки и вывода в кабину, а также сигнализации при угрозе столкновения с землей. Обычно устанавливается несколько радиовысотомеров, которые входят в различные самолетные системы.

Точные данные о высоте полета всех участников воздушного движения очень важны для эшелонирования. Вертикальное воздушное эшелонирование – это процесс, при котором разным самолетам в небе диспетчеры назначают разные высоты, чтобы избежать сближения и столкновения. Для соблюдения дистанции важно, чтобы высотомеры у самолетов, находящихся на разных эшелонах по высоте, работали одинаково и отталкивались от одних заданных параметров. По требованиям Международной организации гражданской авиации (ICAO) все воздушные суда должны в автоматическом режиме передавать информацию о своей высоте полета.

В нашей стране одним из лидеров в области разработки аэрометрической авионики является «Аэроприбор-Восход» (входит в «Концерн Радиоэлектронные технологии» Ростеха). Без малого 80 лет предприятие производит высотомерное оборудование, применяющееся в самолетах, вертолетах, парашютных системах, ракетной технике, беспилотниках и космических аппаратах.

Как работает высотомер самолета

Фото: Александр Уткин

Высотомер – прибор, без которого сегодня не обходится ни один самолет. Правильное измерение и контроль высоты – залог безопасности полета. Поэтому на современном летательном аппарате средства, измеряющие высоту полета, часто дублируются. Отказ хотя бы одного из этих приборов расценивается как предпосылка к летному происшествию.

Об эволюции принципов измерения высоты полета с развитием авиации и устройстве современных высотомеров – в нашем материале.

Высотомер (альтиметр). Виды и работа. Применение и особенности

Высотомер, или альтиметр – это пилотажный прибор, предназначенный для определения высоты полета. Он является стационарным оборудованием любого летательного аппарата, а также используется альпинистами.

Назначение высотомера

Альтиметр является важным навигационным прибором. Его наличие позволяет пилоту правильно заходить на посадку. Не имея информацию о высоте сложно рассчитать угол и опуститься на посадочную полосу, чтобы избежать с ней столкновения. Внедрение высокоточных альтиметров в авиацию значительно снизило долю крушений при посадке. Также высотомеры позволяют поддерживать оптимальную высоту, на которой во время полета создается минимальное воздушное сопротивление, что позволяет экономить топливо.

Знать высоту необходимо и при сбросе парашютистов, поскольку если подняться слишком низко, парашют не успеет в достаточной мере затормозить снижение парашютиста. Когда же самолет поднимается чрезмерно высокого, то разреженный воздух за бортом может вызвать у человека потерю сознания.

Данные о высоте необходимы и для воздушных шаров, дельтапланов, парапланов и прочих аппаратов. Не зная высоту можно подняться выше положенного уровня, где сложно дышать, присутствует сильный ветер или двигаются перелетные птицы.

Типы альтиметров по устройству и принципу работы
Существует несколько типов высотомеров:
  • Барометрические.
  • Радиоволновые.
  • GPS.
  • Гамма-лучевые.

Во время полета получение данных о фактической высоте очень важно для безопасности движения. Именно поэтому на борту самолетов и вертолетов зачастую устанавливается сразу несколько типов высотомеров, работающих по разным принципам. Это дает возможность получать более точные данные, и при необходимости пользоваться тем устройством, которое в определенный момент работает с минимальной погрешностью. В каждом из перечисленных типов альтиметров имеются слабые стороны, когда их точность поддается сомнению. К примеру, одни высотомеры работают плохо над горной местностью, а другие ошибаются с высотой при полете на значительном отдалении от земли.

Барометрический высотомер

Это механическое устройство, работающее по принципу барометра. Оно высчитывает высоту по давлению атмосферы. Применяемый принцип измерения обоснован изменением атмосферного давления в зависимости от высоты. Чем выше над землей, тем оно ниже.

По факту прибор измеряет только непосредственное давление на высоте полета, а уже его механизм переводит данный показатель в приблизительные метры над землей. Чувствительной частью устройства является герметично запаянная коробка с мембраной. В зависимости от давления, мембрана меняет свое положение, тем самым передает механическое воздействие на привязанный к ней механизм. Тот в зависимости от создаваемого давления, отодвигает стрелку указателя высоты в ту или иную сторону на шкале.

Такие приборы подходят для установки на легких самолетах и вертолетах, летающих низко над землей. Шкала высотомера обычно разделена на 10 пронумерованных секторов. Каждый из них равен высоте в 1 км, а его деление соответстветствует 100 или 200 м. Редко можно встретить барометрический высотомер на 20 км.

На фоне надежности и простоты такого устройства все же нужно выделить и его недостатки:
  • Необходимость ручной регулировки давления перед каждым вылетом.
  • Приблизительная точность.

Чтобы высотомер работал хотя бы приблизительно точно, необходимо настроить на его шкале текущее атмосферное давление на земле. Информация об этом сообщается наземными службами. Обычно пилотам предоставляются показания давления в аэропорту или аэродроме где будет осуществляться посадка. По мере перелета прибор может подстраиваться более точно, если диспетчер сообщит об изменениях давление на точке.

Также выпускаются небольшие ручные альтиметры, работающие по принципу барометра. Они предназначены для определения высоты парашютистов. Персональные устройства обычно носят на руке вместо часов.

Радио-альтиметр

Работает по принципу схожему с радаром. Он отправляет в сторону земли радиосигналы, те отражаются и возвращаются в сторону борта самолета. Устройство их улавливает и анализирует время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до земли и возвратиться. Имея информацию о скорости волны и времени, затраченного на движение в две стороны, можно определить фактическую высоту воздушного судна.

Радио-высотомер позволяет определить реальную высоту полета, а не относительную. Это более сложный прибор, не требующий особого внимания от пилота. Он работает полностью автоматически и не нуждается в настройке.

Недостатками такой конструкции можно назвать только несколько моментов:
  • Сложное строение, что снижает надежность аппарата.
  • Потеря точности при полете на больших высотах, в связи с затуханием волн.
  • Практическая бесполезность в горной местности.
  • Вредность отправляемых коротковолновых импульсов.

GPS

Для определения высоты могут использоваться также GPS-приёмники. Принцип действия основан на одновременном измерении расстояния до нескольких (как правило — от четырёх до шести) вещающих спутников, находящихся на известных и специально корректируемых орбитах. На основании математических вычислений прибор определяет точку в пространстве — координаты φ, λ — широту и долготу места на модели поверхности Земли, а также высоту Н относительно среднего уровня моря модели (наиболее распространённая модель поверхности земли WGS84). Минимальное число спутников, необходимое для расчёта высоты, равно трём. Только координат — двум. Для определения времени достаточно сигнала одного спутника. Большее число спутников позволяет увеличивать точность вычисления параметров. С точки зрения истинности отображения координат имеет преимущество как перед барометрическими, так и перед радиотехническими высотомерами, так как не зависит ни от атмосферного давления, ни от измерения расстояния до физического рельефа местности.

Тем не менее, надо помнить, что на скоростях спуска сильно проявляется доплеровский эффект, да и на вычисление параметров приёмнику нужно некоторое время (до секунды), что приводит к отставанию вычисленной координаты от реальной. Специальные парашютные высотомеры ведущих фирм имеют коррекцию на скорость, однако, так как скорость вычисляется по тем же сигналам, точность GPS приборов в условиях прыжка всё равно остаётся довольно низкой. Например, в автомобилях со встроенной системой GPS, приёмник получает сигнал от автомобильного датчика скорости и использует его для коррекции своих показаний. Их достоинство — низкая цена и вес. Использование для бейсджампинга и прочих маловысотных прыжков не рекомендуется. Кроме того, из-за отражений GPS сигнала от скал или опор показания GPS высотомера могут стать вовсе непредсказуемыми. Для бейсджампинга рекомендуются барометрические высотомеры, механические или электронные.

Точность измерений при необходимости может достигать порядка нескольких сантиметров, при использовании закрытого военного канала L1, лицензию на который выдаёт министерство обороны США (не бесплатно и не всем), с применением дорогостоящего оборудования (приёмники TOPCON), и по этой причине в быту не применяются.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 3800 дней

] Точность измерения бытовых приборов GPS в статике (отсутствии движения) — порядка 10 метров, что вполне достаточно для большинства задач ориентирования.К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[
источник не указан 3800 дней
]

Routes to finance

Обзор

Самолеты альтиметры говорят пилотам, насколько высоки они летают. Это простой и базовый полетный инструмент, но он часто неверно истолковывается пилотами — иногда с серьезными последствиями. Понимание того, как работает ваш высотомер, необходим для безопасного полета. Сам инструмент достаточно прост, но его работа связана с несколькими оговорками.

Эта статья относится к обычным высотомерам, а не к новейшим компьютеризованным системам, найденным на технологически продвинутых самолетах.

Новые высотомеры используют высокотехнологичные датчики для определения высоты. Высота также может быть точно достигнута с помощью сертифицированной IFR системы GPS на борту.

Как это работает

Обычный высотомер самолета работает, измеряя атмосферное давление на высоте полета самолета и сравнивая его с заданным значением давления. Давление воздуха уменьшается примерно на 1 дюйм ртути для каждого увеличения высоты в 1 000 футов.

Внутри прибора корпус представляет собой набор из трех анороидных пластин, которые запечатаны, но могут расширяться и сжиматься. Эти анороидные пластины откалиброваны до давления на уровне моря 29,9 дюйма. Внешнее статическое давление ниже 29,99 мм рт. Ст. (Как это происходит с повторением на высоте) вызывает расширение вафель, поскольку давление внутри запечатанных пластин составляет больше, чем снаружи. Более высокое статическое давление заставляет вафли сжиматься. Когда статическое давление увеличивается или уменьшается, механические соединения запускают иглу высотомера, чтобы показать соответствующую высоту в футах.

Появление высотомеров меняется, но общий известен как трехточечный высотомер. Этот тип высотомера имеет фон, похожий на часы с цифрами от нуля до 9 и три иголки на лице: короткая широкая игла, показывающая высоту с шагом в 10 000 футов; более длинная и широкая игла изображает высоту с шагом в 1 000 футов, а самая длинная игла показывает высоту с шагом 100 футов.

У более старых высотомеров есть только одна игла, которая крутится вокруг циферблата на каждые 1 000 футов высоты.

Большинство используемых в настоящее время высотомеров включают окно Kollsman, которое является регулируемым диском, позволяющим пилоту вводить локальные значения давления для его полета. Ввод значения давления в окне Kollsman регулирует высоту для нестандартного давления и дает более точную указанную высоту.

Типы высот

Указанная высота : высота, изображенная на высотомере, когда давление правильно установлено в окне Kollsman.

Рекомендации

  1. Сумасшедшие, смешанные единицы измерения авиации — AeroSavvy
  2. Крокер, Грэм Джексон, Крис. «Использование высотомеров при измерении высоты». www.hills-database.co.uk
    . В архиве из оригинала 25 октября 2022 г.. Получено 29 апреля 2018.
  3. «Как работают авиационные инструменты». Популярная наука
    , Март 1944 г., стр. 118.
  4. «Что такое высотомер для прыжков с парашютом (и как он работает?)». Прыжки с парашютом Уосатч
    . В архиве из оригинала 23 апреля 2015 г.. Получено 2 февраля 2015.
  5. Хоук, Джон. «Цифровой или аналоговый высотомер». Dropzone.com
    . В архиве из оригинала от 6 февраля 2015 г.. Получено 2 февраля 2015.
  6. «Архивная копия». В архиве из оригинала от 25.06.2006. Получено 2006-06-15.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. Небылов, проф. Александр и Шаран Сукрит. «Сравнительный анализ вариантов конструкции системы измерения параметров полета на малых высотах».17-й симпозиум МФБ по автоматическому контролю.
  8. «Метр дает высоту», Популярная наука
    , Март 1931 г.
  9. Альбери, Маттео; Бальдончини, Марика; Боттарди, Карло; Кьярелли, Энрико; Фиорентини, Джованни; Раптис, Кассандра Джулия Кристина; Реалини, Эухенио; Регуццони, Мирко; Росси, Лоренцо; Сампьетро, ​​Даниэле; Страти, Вирджиния; Мантовани, Фабио (16 августа 2022 г.). «Точность измерения высоты полета с помощью недорогих датчиков GNSS, радара и барометра: значение для радиометрических исследований с воздуха». Датчики
    .
    17
    (8): 1889. arXiv:1802.00327. Дои:10,3390 / с17081889.
  10. «Понимание точности показаний высоты по GPS». Garmin
    . В архиве с оригинала 5 марта 2022 г.. Получено 14 марта, 2020.

Достоинства и недостатки каждого вида датчиков

Для простоты ориентации в видах сенсоров, задействованных при активации режима удержания высоты (Altitude Hold Mode), предлагаем ознакомиться с таблицей.

Вид сенсоров

Где работает корректно (достоинства)

Где не работает (недостатки)

На высоте свыше 1,5 — 2 метра

На малых высотах и в плохую погоду (сказываются природные перепады атмосферного давления)

В закрытых пространствах, в связи с трудностями по поиску спутников

На малых высотах (до 10 метров) и в закрытых помещениях

На высоте более 10 метров и при полетах в помещениях со звукоизоляцией.

Могут возникать трудности при пилотировании над неровными поверхностями (сигнал отражается в сторону от коптера)

Сенсоры визуального позиционировани

я

В помещении и на улице (высота от 0,3 до 10 метров)

На высоте свыше 10 метров. При полете над ярко освещенными или темными поверхностями, над водой и над поверхностями без четких контуров или текстуры

Смотрите также

  • Акронимы и сокращения в авионике
  • Рекомендации ИКАО по использованию Международной системы единиц
  • Летные инструменты
  • Эшелон полета
  • Гипсометр
  • Джейсон-1 и Миссия по топографии поверхности океана (Джейсон-2) — спутниковые миссии, которые используют высотомеры для измерения высоты поверхности моря.
  • Датчик уровня
  • Лидар
  • Датчик давления
  • Основной индикатор полета
  • Радарный высотомер
  • Спутниковая геодезия
  • Рейс 1951 авиакомпании Turkish Airlines, авария из-за неисправного радиовысотомера
  • Рейс 389 United Airlines, авария из-за неправильного показания высотомера
  • Вариометр, датчик, измеряющий изменение высоты

Ссылки

  • Элементы управления NOTAR • Автопилот • АБСУ • Автомат перекоса • Аэродинамический тормоз • Боковая ручка • Вибросигнализатор штурвала • Демпфер рыскания • Крутка крыла • Руль высоты • Руль направления • Рулевой винт • Ручка управления самолётом • Сервокомпенсатор • Спойлер (интерцептор) • Спойлерон • Стопор рулей • Толкатель штурвальной колонки • Триммер • Флаперон • Фенестрон • ЦПГО • Штурвал • ЭДСУ • Элевоны • Электрогидравлический актуатор • Элероны
    Аэродинамика и механизация крыла ACTE • Адаптивное управляемое крыло • Активное аэроупругое крыло • Аэродинамический гребень • Бесхвостка • Вибрирующий предкрылок • Гребень крыла • Законцовка крыла • Закрылок • Закрылок Гоуджа • Закрылок со сдувом пограничного слоя • Кольцевое крыло • Крыло изменяемой стреловидности • Крыло обратной стреловидности • Наплыв крыла • Пластинчатый турбулизатор • Предкрылки • Утка • Щиток Крюгера
    Авионика и приборы ACAS • EFIS • EICAS • GPS • INS • TCAS • Авиагоризонт • БРЛС • Бортовая СЭС ЛА • Бортовой самописец • Вариометр • Высотомер • ИЛС • Индикатор отклонения курса • Компас • Корректор высоты • Командно-пилотажный прибор • Плановый навигационный прибор • Приборная доска • Приёмник воздушного давления • Радиовысотомер • Радиокомпас • Самолётный радиолокационный ответчик • Система воздушных сигналов • Система траекторного управления • Сигнальное табло • Система управления полётом • Стеклянная кабина • Указатель курса • Указатель поворота и скольжения • Указатель скорости
    Управление двигателем и топливная система FADEC • Автомат тяги • Воздушный винт • Кок • Кольцо Тауненда • Конус воздухозаборника • Обтекатель NACA • Несущий винт • ПАЗ • Пластинчатый отсекатель • Подвесной топливный бак • Рампа воздухозаборника • Реверс • РУД • Сверхзвуковой воздухозаборник • Топливный бак • Управление вектором тяги • Форсажная камера
    Шасси и системы торможения Автомат торможения • Гидравлический амортизатор • Демпфер шимми • Парашютно-тормозная установка • Тормозной гак
    Системы покидания Катапультируемое кресло • Спасательная капсула
    Прочие системы Аварийная авиационная турбина • Бомбодержатель • Бортовой туалет • Бортовой трап • ВСУ • Навигационные огни • Гидравлическая система • Бортовые огни • Противообледенительная система • Развлекательная система • Рампа • Речевой информатор • Статоскоп • Система аварийной подачи кислорода • Система кондиционирования • Система отбора воздуха • Система сигнализации пожара в авиации • Фотопулемёт

Альтиметр/высотометр в смартфоне — что это и как работает?

Как определить высоту с помощью телефона, специальной программы, барометра и GPS?

Альтиметр — прибор для измерения высоты. Он может пригодиться любителям активного отдыха и путешественникам, которые поднимаются на горные вершины. Высота измеряется различными способами, но для получения точного результата используется несколько технологических наработок. Наглядным примером является комбинирование барометра с навигационным модулем GPS.

Сегодня приобрести альтиметры можно в спортивных магазинах, но владельцы современных телефонов могут измерять высоту через гаджет. Для этого нужно установить специальное приложение, которое считывает полезную информацию со встроенных датчиков и обрабатывает ее для получения точных измерений.

Как работает альтиметр в телефоне?

Для измерения высоты через смартфон разработчики предусмотрели несколько способов.

Использование барометра. Некоторые мобильные телефоны обладают встроенным датчиком атмосферного давления. Информация, поступающая с сенсора, помогает определить приблизительную высоту. Главным недостатком является небольшая точность измерений, а для получения правдоподобного результата требуется предварительная калибровка датчика.

Использование GPS-навигации. Сигналы, поступающие с навигационных спутников, помогают достаточно точно определить высоту и скорость перемещения. Для этого нужно соблюдать несколько требований. Во-первых, на смартфоне должна быть включена геолокация (GPS), во-вторых,приему сигнала не должны препятствовать окружающие объекты.

Комбинированный способ. Чтобы гарантировать высокую точность измерений, некоторые разработчики программного обеспечения решили объединять информацию, поступающие с навигатора и барометра. В результате пользователь смартфона может получить точное измерение высоты, которое почти не уступает профессиональному оборудованию.

Приложение-альтиметр

Даже если телефон обладает встроенным барометром или навигационным модулем, для измерения высоты нужно установить дополнительное программное обеспечение из Google Play. Хорошим вариантом является «Высотомер — Альтиметр» от разработчика EXO Tools. Приложение позволяет достаточно точно измерять высоту. Также альтиметр обладает дополнительными возможностями. Например, после запуска программы начинает записываться график изменения высоты, есть функция остановки и продолжения измерений.

Для использования альтиметра смартфон должен быть оснащен навигационным модулем GPS. Дополнительная рекомендация — наличие встроенного барометра, повышающего точность измерений. Программу-высокомер перед проведением измерений важно откалибровать, чтобы получить наиболее точные результаты.

Высотомер — это… Что такое Высотомер?

Двустрелочный высотомер

Высотомер (или альтиметр от лат. altus высоко) — пилотажно-навигационный прибор, указывающий высоту полёта. По принципу устройства высотомеры делятся на барометрические и радиотехнические (иначе радиовысотомер).

Барометрический высотомер

Радиовысотомер РВ-5, однострелочный высотомер УВИД и двустрелочный ВД-10 на Ту-154М-100

Барометрический высотомер предназначен для определения барометрической высоты или относительной высоты полёта. Принцип действия барометрического высотомера основан на измерении давления атмосферы. Известно, что с увеличением высоты уменьшается и текущее атмосферное давление. Данный принцип положен в основу прибора, который на самом деле измеряет не высоту, а давление воздуха. Конструктивно прибор состоит из запаянной коробочки с мембраной, изменение положения которой механически связано со стрелками, перемещающимися вокруг шкалы, проградуированной в цифрах. На машинах со сравнительно низким практическим потолком (на Ан-2 и большинстве других поршневых самолётов, на вертолётах) установлен двустрелочный высотомер ВД-10 или аналогичный зарубежный, подобный обычным часам — только циферблат разделён не на 12, а на 10 секторов, каждый сектор для большой стрелки означает 100 м, а для маленькой — 1000 м.

Аналогичный по конструкции высотомер ВД-20 (высотомер двустрелочный на высоту до 20 км), установленный, например, на Ту-134, имеет отдельную градуировку циферблата для короткой стрелки до 20 км. Примечательно, что данная конструкция стала де-факто международным стандартом. Другие высотомеры, например, УВИД-15, имеют лишь длинную стрелку (один оборот за 1000 м или 1000 фт высоты), а полная высота отображается цифрами в окне. Точность измерения барометрических высотомеров (допустимая погрешность измерений) определяется действующими стандартами и лежит, как правило, в пределах до 10 м.

Высота полёта воздушного судна над земной (либо водной) поверхностью вычисляется как разность давлений между точкой нахождения прибора и давлением воздуха на поверхности, высоту до которой необходимо измерить. Атмосферное давление на поверхности (как правило, в районе аэродромов посадки, горных массивов либо крупных опасных препятствий) сообщается экипажу наземными службами. Для правильного отображения высоты полёта на приборе необходимо вручную установить величину атмосферного давления на земле (или давление, приведённое к уровню моря). Неправильная установка экипажем такого давления при полётах с нулевой видимостью не раз становилась причиной авиакатастроф.

Нужно отметить, что в авиации могут применяться несколько вариантов установки давления барометрического высотомера. В России и некоторых странах СНГ при полетах ниже эшелона перехода (ниже нижнего эшелона) принято устанавливать давление аэродрома (при заходе на посадку и вылете) или минимальное давление на маршруте, приведённое к уровню моря (при полетах по маршруту). В большинстве стран мира ниже нижнего эшелона отсчет высоты выполняют по давлению, приведенному к уровню моря.

Для полётов по воздушным трассам (выше высоты перехода) в авиации используется понятие эшелон, то есть условная высота, измеренная до изобары (условной линии постоянного давления) 760 мм рт. ст., она же 1013 мбар (гПа) или 29,92 дюйма рт. ст. Установка на всех воздушных линиях всеми без исключения воздушными судами одинакового давления на барометрических высотомерах создаёт единую для всех систему отсчёта, позволяющую осуществлять безопасное воздушное движение. Снижение воздушного судна на посадку без достоверной информации об атмосферном давлении в районе аэродрома категорически запрещается.

По требованиям ИКАО на всех воздушных судах устанавливается т. н. диспетчерский высотомер (например, типа УВИД), который, помимо показа высоты на шкале, выдаёт сигнал высоты самолётному ответчику, благодаря чему авиадиспетчер может видеть на экране точную высоту воздушного судна.

Парашютный высотомер — это обычный барометрический высотомер с удобным креплением на руку. Предназначен для измерения и визуального контроля высоты в свободном падении и при спуске на раскрытом парашюте, а также для определения атмосферного давления. Имеет малый размер и массу (площадь циферблата в среднем не больше 10х10 см, масса не более 700 г). Корпус выполняется из ударостойкого материала. Также на парашюте нередко устанавливается автомат высоты (по конструкции — тот же высотомер), автоматически раскрывающий парашют на заданной высоте, если этого не сделал парашютист.

Существуют также электронные высотомеры, они не только измеряют высоту, но и сигнализируют на заданных высотах.

Радиотехнический высотомер

Индикатор РВ-3 и табло «РВ-3 не пользоваться» на вертолёте Ми-2

Принцип действия РВ основан на измерении отрезка времени между посылкой и приёмом электромагнитных волн, отражённых от поверхности, до которой измеряется высота (земля либо вода). В отличие от барометрических высотомеров радиовысотомер измеряет истинную высоту полёта, поэтому не зависит от наличия информации о давлении воздуха, отличается также более высокой точностью. На практике радиовысотомеры используются на малых высотах, вблизи земной (либо водной) поверхности, потому как применение данной технологии с больших высот требует мощного источника излучений, а также аппаратуры, способной эффективно противостоять помехам.

Конструктивно прибор состоит из СВЧ радиопередатчика, направленная антенна которого расположена «на брюхе» воздушного судна, приёмника отражённого сигнала, устройств обработки сигналов, а также индикатора на приборной доске экипажа, на который передаются данные о текущей высоте. Радиовысотомеры делятся на РВ малых высот (например, отечественные РВ-3, РВ-5), которые предназначены для определения высот до 1500 метров и, как правило, работают в режиме непрерывной радиолокации, и высотомеры больших высот (более 1500 м, наподобие РВ-18, измеряющего высоты до 30 км), обычно работающие в импульсном режиме. Практически у всех РВ имеется сигнализатор малой высоты, подающий световой и звуковой сигнал при понижении высоты ниже заданной, установленной лётчиком.

К недостаткам прибора можно отнести выраженную направленность измерений (направление луча передатчика, направленного перпендикулярно вниз). По этой причине применение радиовысотомеров эффективно только в равнинной местности и практически бесполезно в горных и сильно пересечённых районах. В крене РВ показывает завышенную высоту, так как высота — вертикальный катет треугольника, а луч радиовысотомера в крене направлен по гипотенузе, поэтому при значительных кренах (более 15-20 градусов) может включаться предупреждающая световая сигнализация. Тангаж обычно не учитывается, так как у транспортных летательных аппаратов он редко превышает упомянутые 15-20°. Кроме того, вызывает вопросы экологичность радиоизмерений, так как для обеспечения требуемой точности необходимо применять коротковолновые мощные передатчики, несущие явную опасность[1] для биосферы.

GPS

Для определения высоты могут использоваться также GPS-приёмники. Принцип действия основан на одновременном измерении расстояния до нескольких (как правило — от четырёх до шести) вещающих спутников, находящихся на известных и специально корректируемых орбитах. На основании математических вычислений прибор определяет точку в пространстве — координаты φ, λ — широту и долготу места на модели поверхности Земли, а также высоту Н относительно среднего уровня моря модели (наиболее распространённая модель поверхности земли WGS84). Минимальное число спутников, необходимое для расчёта высоты, равно трём. Только координат — двум. Для определения времени достаточно сигнала одного спутника. Большее число спутников позволяет увеличивать точность вычисления параметров. С точки зрения истинности отображения координат имеет преимущество как перед барометрическими, так и перед радиотехническими высотомерами, так как не зависит ни от атмосферного давления, ни от измерения расстояния до физического рельефа местности.

Тем не менее, надо помнить, что на скоростях спуска сильно проявляется доплеровский эффект, да и на вычисление параметров приёмнику нужно некоторое время (до секунды), что приводит к отставанию вычисленной координаты от реальной. Специальные парашютные высотомеры ведущих фирм имеют коррекцию на скорость, однако, т.к. скорость вычисляется по тем же сигналам, точность GPS приборов в условиях прыжка всё равно остаётся довольно низкой. Например, в автомобилях со встроенной системой GPS, приёмник получает сигнал от автомобильного датчика скорости и использует его для коррекции своих показаний. Их достоинство — низкая цена и вес. Использование для Base Jumping-a и прочих маловысотных прыжков не рекомендуется. Кроме того, из-за отражений GPS сигнала от скал или опор показания GPS высотомера могут стать вовсе непредсказуемыми. Для Base Jumping-а рекомендуются барометрические высотомеры, механические или электронные.

Точность измерений при необходимости может достигать порядка нескольких сантиметров, при использовании закрытого военного канала L1, лицензию на который выдаёт министерство обороны США (не бесплатно и не всем), с применением дорогостоящего оборудования (приёмники TOPCON), и по этой причине в быту не применяются.[источник не указан 458 дней] Точность измерения бытовых приборов GPS в статике (отсутствии движения) — порядка 10 метров, что вполне достаточно для большинства задач ориентирования.[источник не указан 458 дней]

Гамма-лучевой высотомер

В конструкции высотомера используется источник гамма-излучения (обычно — изотопы 60Со, 137Сs). Приёмник фиксирует обратное фотонное излучение, отражённое от объектов подстилающей поверхности. ГЛВ обладают высокой точностью, устойчивы к воздействию различного рода помех, влияющих на точность измерений. Гамма-лучевые высотомеры используются на малых высотах (метры, десятки метров от поверхности). Основное применение — системы мягкой посадки космических кораблей. В частности, в КК «Союз» гамма-лучевой высотомер (шифр изделия «Кактус») установлен у днища спускаемого аппарата, и место его установки маркировано знаком радиационной опасности.

Заключение

Измерение высоты полёта воздушного судна — чрезвычайно важная и ответственная задача, связанная с обеспечением безопасности полётов. При этом подход к исполнению данной задачи должен быть комплексным, применяющим все известные способы определения истинного положения воздушного судна в пространстве. По этой причине на современных воздушных судах применяются все вышеперечисленные приборы, а экипажи проходят профессиональную подготовку для их грамотного совместного использования. Отказ хотя бы одного прибора, измеряющего высоту полёта, в авиации считается особым случаем и расценивается соответствующими службами как предпосылка к лётному происшествию.

Примечания

См. также

Литература

  • Оборудование самолётов. Волкоедов А. П., Паленый Э. Г., М., Машиностроение, 1980 г.
  • Радиооборудование самолётов Ту-134 и Ту-134А и его лётная эксплуатация. Кучумова И. П., М., Машиностроение, 1978 г.

Ссылки

Как работает высотомер самолета | Хитрости Жизни

В течение последних лет производители смартфонов придумали множество способов повысить функциональность и стоимость своих устройств. Добавляются разнообразные датчики, сенсоры. Сегодня рассмотрим вопрос – «Альтиметр в телефоне – что это такое?».

Для чего используется?

По своей сути – это приспособление, предназначенное для измерения показателя высоты. В мобильных гаджетах общего назначения применяется редко, а вот в специальном оборудовании для альпинистов, путешественников, лётчиков встречается намного чаще.

Кто видел панель приборов в самолёте, тот мог заметить надпись ALT (сокращение от «altitude» — высота):

Но с каждым годом такой модуль становится боле популярным и внедряется как в отдельные приспособления, так и в наручные часы, телефоны:

Подобные вещи продаются в любом интернет-магазине техники, но иногда покупатели путаются в названиях. Чтоб Вы понимали – высотомер, радио/фото альтиметр, радиолот – это всё обозначения одного и того же устройства (вот только принцип действия может отличаться, а результат – одинаковый).

Какие виды бывают?

Существует несколько типов, базирующихся на разных механизмах измерения высоты:

  • Радарный. Применяется исключительно в авиационной отрасли. Он вычисляет время прохождения сигнала от самолёта до земли, на основании этих данных определяется уровень вертикального отдаления летательного средства от земной поверхности. Недостатком является то, что использование целесообразно на небольшой высоте, поскольку при увеличении этого показателя требуется более мощное оборудование для отправки волн, необходима дополнительная защита от искажений;
  • Анероидный. Совмещен с датчиком давления. Чем выше объект – тем меньше на него «давит» атмосфера. Прибор нуждается в предварительной калибровке, дабы отображались корректные результаты измерения. Подобными гаджетами пользуются парашютисты, прикрепляя девайс к руке. При этом может быть дополнительный функционал – подача вибросигнала разного типа, чтобы уведомлять о достижении той или иной высоты;

  • GPS-компоненты. Более профессиональные приборы, которые связываются с ближайшими спутниками, получают нужные данные, обрабатывают их и выводят результат на экран. Высокая точность, но зависит от проходимости сигнала, доступности оборудования. Чаще всего используется в комплексе с другими разновидностями для получения более детальной картины;

Высотомер в телефоне работает именно по этому принципу. Нужно активировать GPS, желательно подключиться к интернету (для быстрого поиска), в идеале – наличие датчика-барометра в смартфоне.

Особенности эксплуатации и настройки

Если не являетесь лётчиком, не имеете отношения к авиации, то можете смело пролистать эту часть и перейти к рассмотрению мобильных приложений.

  • Обязательно нужно узнать погоду, уточнить информацию о давлении. Делается это предварительно до взлёта;
  • Полученные значения вводятся в аппарат-высотомер, чтобы откалибровать его, оптимально настроить;
  • Дальше всё рассчитывает автоматически, но при снижении диспетчер оповещает о текущем давлении в пределах посадочной зоны. А пилот вносит коррективы в прибор;
  • При достижении 1000 метров происходит переключение на радарный альтиметр, высота измеряется с помощью радиоволн.

Полезный контент:

Как пользоваться на телефоне?

К сожалению, без установки дополнительных программ не получиться достичь желаемого эффекта. Существует масса приложений подобного рода – как для Android, так и для iOS.

Выбирайте актуальные, читайте отзывы, тестируйте на практике. Вот несколько утилиты, которые были в ТОПе Google Play на момент написания обзора

Теперь Вы знаете, что такое альтиметр на телефоне. Надеюсь, наша статья оказалась информативной и полезной.

По принципу своего устройства барометрический высотомер по сути представляет собой барометр-анероид с тем лишь отличием, что его шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты. Слово «анероид» в переводе с греческого означает «безводный» и используется в противоположность водяному ртутному барометру.

Чувствительным элементом высотомера (рис. 6.7) является анероидная коробка 4 (обычно используется блок из двух анероидных коробок).

Рис. 6.7. Принципиальная схема барометрического высотомера

Анероидная коробка является герметичной, запаянной, из нее выкачан воздух и поэтому в ней сохраняется давление, близкое к нулю. Когда высотомер находится у земли, коробка под действием атмосферного давления находится в наиболее сжатом состоянии. При подъеме на высоту, когда атмосферное давление снаружи анероидной коробки падает, она расширяется, поскольку поверхность коробки гофрирована и ведет себя как пружина. При снижении под действием увеличивающегося атмосферного давления коробка сжимается.

С анероидной коробкой через передающий механизм 3 связана стрелка 2, перемещение которой относительно шкалы прибора 1 соответствует расширению (сжатию) коробки и, следовательно, изменению высоты.

Анероидная коробка помещена в герметичный корпус прибора 5, в который через штуцер трубопровода 6 поступает атмосферное давление за бортом PH. Это же давление часто называют статическим давлением Pст, то есть давлением, которое имеет место в спокойной атмосфере на высоте расположения высотомера без учета дополнительного давления, возникающего из-за набегающего потока при движении ВС. Если на любой высоте поместить неподвижный обычный барометр, то он и покажет статическое давление.

Статическое давление поступает в трубопровод системы статического давления из приемника воздушного давления 7 (ПВД) или приемника статического давления.

ПВД предназначен для приема не только статического давления, но и полного давления. ПВД закрепляется снаружи фюзеляжа и представляет собой трубку, ориентированную по направлению полета. Отверстие, направленное навстречу набегающему потоку воздуха, предназначено для приема полного давления, которое в высотомере не используется, но необходимо для указателей скорости. Статическое же давление принимается боковыми отверстиями, которые расположены так, чтобы в них по-возможности не попадал набегающий поток.

На многих типах ВС статическое давление принимается отдельным приемником статического давления, который представляет собой цилиндрический штуцер, не выступающий за обшивку самолета. А полное давление на таких типах ВС принимается отдельно расположенным приемником полного давления (ППД).

Существует много типов барометрических высотомеров. Принцип их работы одинаков, различаются же они в основном устройством шкал. В двухстрелочных высотомерах по короткой стрелке отсчитываются тысячи метров (километры высоты), а по длинной – десятки и сотни метров. В однострелочных высотомерах – тысячи метров индицируются цифрами в специальном окошке (рис. 6.8). Возможны и другие варианты.

Кроме стрелок, показывающих высоту, на высотомере обязательно имеется небольшая шкала и связанная с ней кремальера установки давления P, то есть давления, от уровня изобарической поверхности которого отсчитывается высота.

Высотомеры могут различаться и единицами измерения высоты – метры или, как принято за рубежом, футы (в этом случае их называют футомерами). Шкала установки давлений также может быть оцифрована в миллиметрах ртутного столба, гектопаскалях (миллибарах) или дюймах ртутного столба (в США).

Рис. 6.8. Внешний вид барометрических высотомеров

Рис. 6.9. Устройство двухстрелочного высотомера

Очевидно, что на самом деле высотомер, как и обычный барометр, измеряет атмосферное давление на высоте полета. Но шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты, то есть каждому измеренному давлению поставлена в соответствие какая-то высота, которую и показывают стрелки. Ключевым моментом в понимании работы высотомера является то, что при градуировке высотомера связь между измеренным давлением и индицируемой высотой заложена такая же, какая существует между этими величинами в стандартной атмосфере. Как говорят, высотомер отградуирован по стандартной атмосфере, то есть в соответствии с формулой (6.5).

Допустим, что на шкале давлений установлено P=760 мм рт.ст. В этом случае по сути высотомер превращается в механизированную таблицу стандартной атмосферы (см. табл. 6.1). Любому конкретному измеренному давлению соответствует вполне определенная высота, показываемая прибором, а именно та высота, на которой в стандартной атмосфере давление равно измеренному. То есть, если, например, расширение анероидной коробки соответствует давлению 330 мм рт.ст., то стрелки высотомера покажут высоту 6500 м (см. табл. 6.1). А если измерено давление 760 мм рт.ст., то стрелки покажут Н=0.

Эта связь между давлением и высотой однозначна и не зависит ни от фактической (геометрической) высоты самолета над уровнем моря или аэродрома, ни от температуры или характера ее изменения с высотой.

Понятно, что в реальной атмосфере зависимость давления от высоты вовсе не такая и каждый раз разная. Поэтому показания барометрического высотомера (барометрическая высота) вовсе не соответствует фактическому расстоянию до ВС от уровня начала отсчета. Барометрическая высота – это вообще не высота, то есть не расстояние от одного уровня до другого.

Барометрическая высота – показания идеального барометрического высотомера, отградуированного по стандартной атмосфере. Или иначе – это высота в стандартной атмосфере, соответствующая измеренному значению давления.

На шкале давлений высотомера может быть установлено не обязательно значение 760 мм рт.ст., но и любое другое значение P, лежащее в пределах шкалы давления (например, от 650 до 790 мм рт.ст.). Конструктивно высотомер устроен таким образом, что при вращении кремальеры установки давления весь механизм вместе с анероидной коробкой и зубчатыми колесами поворачивается на определенный угол. При этом не только меняется установленное на шкале давление, но и перемещаются стрелки высотомера (примерно на 11 м при изменении давления на 1 мм рт.ст.). Эту операцию можно интерпретировать просто как смещение шкалы отсчета высот. Форма кривой зависимости давления от высоты осталась той же, но шкала высот сместилась так, что по ней нулевое значение высоты соответствует установленному давлению (рис. 6.10).

Рис. 6.10. Установка давления

Таким образом, высотомер будет показывать нулевое значение высоты, если атмосферное давление в точке его нахождения равно давлению, установленному на шкале давлений.

Поэтому можно приближенно считать, что барометрический высотомер показывает высоту относительно уровня изобарической поверхности с тем значением давления, которое установлено на высотомере. Точным это утверждение будет только в стандартной атмосфере, а во всех остальных случаях показания высотомера, конечно, не будут совпадать с фактической (геометрической) высотой. И расхождение (методическая температурная погрешность) будет тем больше, чем сильнее фактическая температура отличается от стандартной.

Пилот, устанавливая давление, сам выбирает уровень, от которого высотомер будет показывать высоту.

Рис. 6.11. Изменение установленного давления и высоты

Когда пилот в полете выдерживает по высотомеру постоянную барометрическую высоту, это вовсе не значит, что ВС летит на постоянной высоте в геометрическом смысле этого слова. Это означает, что ВС летит так, чтобы статическое давление, то есть давление на высоте, сохранялось постоянным. Ведь именно его на самом деле измеряет высотомер. Следовательно, ВС летит по изобарической поверхности, повторяя все ее изгибы в реальной атмосфере. При этом нетрудно определить и численное значение давления на этой изобарической поверхности, то есть давление за бортом. Если на высотомере установлено давление 760 мм рт.ст., а высотомер показывает высоту, например, 3000 м, то по таблице стандартной атмосферы, по которой и отградуирован высотомер, можно посмотреть соответствующее этой высоте давление. В данном примере 525,7 мм рт.ст.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9168 — | 7340 — или читать все.

Высотоме́р (или альтиме́тр от лат. altus высоко) — прибор, предназначенный для измерения высоты. [1] В случае пилотируемого летательного аппарата, высотомер является пилотажно-навигационным прибором указывающим высоту полёта. По принципу устройства высотомеры делятся на барометрические, радиотехнические (в том числе радиовысотомеры), инерциальные, ионизационные и прочие. [1]

В старину высотомером называли простейший угломерный инструмент для определения высоты светил (планет, звёзд).

Содержание

Барометрический высотомер [ править | править код ]

Радиотехнический высотомер [ править | править код ]

Принцип действия РВ основан на измерении отрезка времени между посылкой и приёмом электромагнитных волн, отражённых от поверхности, до которой измеряется высота (земля либо вода). В отличие от барометрических высотомеров радиовысотомер измеряет истинную высоту полёта, поэтому не зависит от наличия информации о давлении воздуха, отличается также более высокой точностью. На практике радиовысотомеры используются на малых высотах, вблизи земной (либо водной) поверхности, потому как применение данной технологии с больших высот требует мощного источника излучений, а также аппаратуры, способной эффективно противостоять помехам.

Конструктивно прибор состоит из СВЧ радиопередатчика, направленная антенна которого расположена «на брюхе» воздушного судна, приёмника отражённого сигнала, устройств обработки сигналов, а также индикатора на приборной доске экипажа, на который передаются данные о текущей высоте. Радиовысотомеры делятся на РВ малых высот (например, отечественные РВ-3, РВ-5), которые предназначены для определения высот до 1500 метров и, как правило, работают в режиме непрерывной радиолокации, и высотомеры больших высот (более 1500 м, наподобие РВ-18, измеряющего высоты до 30 км), обычно работающие в импульсном режиме. Практически у всех РВ имеется сигнализатор малой высоты, подающий световой и звуковой сигнал при понижении высоты ниже заданной, установленной лётчиком.

К недостаткам прибора можно отнести выраженную направленность измерений (направление луча передатчика, направленного перпендикулярно вниз). По этой причине применение радиовысотомеров эффективно только в равнинной местности и практически бесполезно в горных и сильно пересечённых районах. В крене РВ показывает завышенную высоту, так как высота — вертикальный катет треугольника, а луч радиовысотомера в крене направлен по гипотенузе, поэтому при значительных кренах (более 15-20 градусов) может включаться предупреждающая световая сигнализация. Тангаж обычно не учитывается, так как у транспортных летательных аппаратов он редко превышает упомянутые 15-20°. Кроме того, вызывает вопросы экологичность радиоизмерений, так как для обеспечения требуемой точности необходимо [ источник не указан 960 дней ] применять коротковолновые мощные [ источник не указан 960 дней ] передатчики, несущие явную опасность [2] для биосферы.

GPS [ править | править код ]

Для определения высоты могут использоваться также GPS-приёмники. Принцип действия основан на одновременном измерении расстояния до нескольких (как правило — от четырёх до шести) вещающих спутников, находящихся на известных и специально корректируемых орбитах. На основании математических вычислений прибор определяет точку в пространстве — координаты φ, λ — широту и долготу места на модели поверхности Земли, а также высоту Н относительно уровня моря модели иили высоту над эллипсоидом (наиболее распространённый в GPS технике эллипсоид это WGS84). Минимальное число спутников, необходимое для расчёта высоты, равно трём. Только координат — двум. Для определения времени достаточно сигнала одного спутника. Большее число спутников позволяет увеличивать точность вычисления параметров. С точки зрения истинности определения абсолютной высоты имеет преимущество как перед барометрическими, так и перед радиотехническими высотомерами, так как не зависит ни от атмосферного давления, ни от измерения расстояния до физического рельефа местности.

Тем не менее, надо помнить, что на скоростях спуска сильно проявляется доплеровский эффект, да и на вычисление параметров приёмнику нужно некоторое время (до секунды), что приводит к отставанию вычисленной координаты от реальной. Специальные парашютные высотомеры ведущих фирм имеют коррекцию на скорость, однако, так как скорость вычисляется по тем же сигналам, точность GPS приборов в условиях прыжка всё равно остаётся довольно низкой. Например, в автомобилях со встроенной системой GPS, приёмник получает сигнал от автомобильного датчика скорости и использует его для коррекции своих показаний. Их достоинство — низкая цена и вес. Использование для бейсджампинга и прочих маловысотных прыжков не рекомендуется. Кроме того, из-за отражений GPS сигнала от скал или опор показания GPS высотомера могут стать вовсе непредсказуемыми. Для бейсджампинга рекомендуются барометрические высотомеры, механические или электронные.

Точность измерений при необходимости может достигать порядка нескольких сантиметров, при использовании закрытого военного канала L1, лицензию на который выдаёт министерство обороны США (не бесплатно и не всем), с применением дорогостоящего оборудования, и по этой причине в быту не применяются. [ источник не указан 2870 дней ] Точность измерения бытовых приборов GPS в статике (отсутствии движения) — порядка 10 метров, что вполне достаточно для большинства задач ориентирования. [ источник не указан 2870 дней ]

Гамма-лучевой высотомер [ править | править код ]

В конструкции высотомера используется источник гамма-излучения (обычно — изотопы 60 Со, 137 Сs). Приёмник фиксирует обратное рассеяние, отражённое от атомов внутри подстилающей поверхности. Гамма-лучевые высотомеры используются на малых высотах (метры, десятки метров от поверхности). Основное применение — формирование исполнительного сигнала для системы мягкой посадки спускаемых аппаратов космических кораблей. [3] В частности, в КК «Союз» гамма-лучевой высотомер (шифр изделия «Кактус») установлен у днища спускаемого аппарата, и место его установки маркировано знаком радиационной опасности.

Заключение [ править | править код ]

Измерение высоты полёта воздушного судна — чрезвычайно важная и ответственная задача, связанная с обеспечением безопасности полётов. При этом подход к исполнению данной задачи должен быть комплексным, применяющим все известные способы определения истинного положения воздушного судна в пространстве. По этой причине на современных воздушных судах применяются все вышеперечисленные приборы, а экипажи проходят профессиональную подготовку для их грамотного совместного использования. Отказ хотя бы одного прибора, измеряющего высоту полёта, в авиации считается особым случаем и расценивается соответствующими службами как предпосылка к лётному происшествию.

«>

Альтиметр — обзор | ScienceDirect Topics

VII Альтиметрия

Высотомеры используются для измерения высоты во время взлета и посадки, для преодоления препятствий на местности во время полетов по маршруту и ​​для вертикального разделения самолетов.

VII.A Высотомеры

Механизмы альтиметров, используемых в сервисных операциях, бывают механическими или электрическими (сервоприводные системы или системы датчиков давления). В электрических системах поправки на ошибки положения установки статического давления применяются автоматически, так что отображаемая высота является правильным значением.

Пример высотомера механического типа показан на рис. 14. Этот прибор имеет две шкалы: (1) шкалу высот с высотой, отображаемой вращающимся указателем и вращающимся барабаном, и (2) барометрическую шкалу с Атмосферное давление отображается на регулируемом барабане. Механизмы, которые вращают стрелочный барабанный дисплей и барометрический вспомогательный циферблат, взаимосвязаны, так что регулировка вспомогательного циферблата для заданного приращения давления приводит к повороту дисплея высоты на соответствующее приращение высоты.При отображении высоты стрелка поворачивается на один оборот на 1000 футов, а двузначный барабан вращается, указывая приращение на 1000 и 10 000 футов.

РИСУНОК 14. Барабанная стрелка высотомера. [Предоставлено Kollsman Instrument Co.]

VII.B Настройки барометрической шкалы

уровень моря. Эта барометрическая высота отличается от геометрической высоты всякий раз, когда давление на уровне моря или температурный градиент атмосферы отличаются от стандартных значений.Чтобы учесть изменения атмосферного давления, дополнительный циферблат барометра можно отрегулировать так, чтобы высотомер показывал либо высоту аэропорта, либо нулевую высоту на высоте аэропорта. Таким образом, в сервисных операциях барометрический дополнительный циферблат может быть установлен на одну из трех настроек, которым назначены следующие сигналы «Q»:

QNE

Барометрический дополнительный циферблат установлен на 29,92 дюйма рт. ст.

QNH

Настройка барометрического счетчика для высотомера для указания высоты аэропорта

QFE

Настройка барометрического счетчика для высотомера для указания нуля в аэропорту самолетов на высоте ниже 18 000 футов.Настройки QFE используются некоторыми эксплуатантами авиакомпаний во время заходов на посадку, чтобы обеспечить перекрестную проверку с другим высотомером, установленным на QNH. Настройка QNE используется всеми воздушными судами для вертикального эшелонирования на высоте более 18 000 футов. проиллюстрировано двумя гипотетическими атмосферными условиями, показанными на рис. 15. Кривая справа на обоих графиках представляет соотношение давления и высоты в стандартной атмосфере.Поскольку барометрическая шкала и шкала высот альтиметра имеют одинаковое соотношение, можно считать, что идентичная кривая, представляющая две шкалы альтиметра, лежит поверх атмосферной кривой. Таким образом, абсцисса диаграмм может быть обозначена барометрическим субциферблатом, а также атмосферным давлением, а ордината может быть обозначена шкалой альтиметра, а также геометрической высотой.

РИСУНОК 15. Две гипотетические вариации давления–высоты в атмосфере. а) давление на уровне моря ниже стандартного и температурный градиент стандартного; (b) стандартное давление на уровне моря и температурный градиент ниже стандартного.[Из Грейси, В. (1981). «Измерение скорости и высоты самолета», Wiley-Interscience, Нью-Йорк.]

Кривая слева на рис. 15а представляет атмосферные условия, при которых температурный градиент является стандартным, а давление на уровне моря составляет 27,82 дюйма ртутного столба. . В этом случае высотомер показывает 2000 футов, если барометрическая шкала установлена ​​на 29,92 дюйма ртутного столба. Когда шкала настроена на 27,82 дюйма ртутного столба, кривая шкалы высотомера перемещается вниз до пересечения с 27,82 дюйма ртутного столба на оси нулевой высоты.Стрелка альтиметра будет показывать ноль, а альтиметр будет показывать геометрическую высоту во всем диапазоне высот.

Кривая слева на рис. 15б изображает атмосферные условия, при которых давление на уровне моря является стандартным, а градиент температуры ниже стандартного. В этом случае альтиметр показывает нулевую высоту на уровне моря, когда барометрическая шкала установлена ​​на 29,92 дюйма ртутного столба (существующее давление на уровне моря). Однако на высотах над уровнем моря показания альтиметра превышают геометрические высоты.Например, если высотомер находится на высоте 15 000 футов, где существующее давление составляет 14,82 дюйма ртутного столба, высотомер покажет 18 200 футов (как показано пересечением этого давления с кривой шкалы высотомера).

Когда высота аэропорта находится на уровне моря, значение QNH совпадает с существующим давлением на уровне моря. Однако, когда высота аэропорта находится на значительной высоте над уровнем моря, значение QNH отличается от давления на уровне моря всякий раз, когда температурный градиент отличается от градиента в стандартной атмосфере.Эту разницу можно проиллюстрировать на примере, показанном на рис. 16. Для показанного случая высота аэропорта составляет 5000 футов, давление на уровне моря составляет 29,92 дюйма ртутного столба, а градиент температуры ниже стандартного. Когда высотомер в аэропорту настроен на отметку 5000 футов, барометрическая шкала показывает 28,30 дюйма ртутного столба (как показано пересечением кривой шкалы высотомера с осью нулевой высоты). Таким образом, в этом случае барометрический дополнительный циферблат показывает значение QNH, которое отличается от фактического давления на уровне моря.

РИСУНОК 16. Изменения давления и высоты в атмосфере, в которой давление на уровне моря является стандартным, а градиент температуры ниже стандартного. Высотомер на высоте аэропорта E настроен на значение QNH на высоте. p 0 – давление на уровне моря; Z — геометрическая высота самолета; P a давление на высоте Z ; и H i – высота, указанная альтиметром на высоте Z .[Из Грейси, В. (1981). «Измерение скорости и высоты самолета», Wiley-Interscience, Нью-Йорк.]

VII.D Эксплуатационные аспекты

Параметр QNH используется для определения высоты над землей и вертикального разделения самолетов на высоте до 18 000 футов. пилот настраивает барометрическую шкалу перед взлетом до тех пор, пока высотомер не покажет высоту аэропорта (значение QNH). Перед посадкой в ​​​​пункте назначения пилот сбрасывает барометрическую шкалу на существующее значение QNH для этой области, чтобы высотомер показывал высоту этого аэропорта, когда самолет приземляется.Текущие настройки QNH измеряются на метеостанциях аэропорта и сообщаются пилотам по радио.

Во время полетов по пересеченной местности, когда информация о высоте необходима для облегчения пересечения местности, особенно в горных районах, пилоты должны постоянно сбрасывать барометрические шкалы на значения QNH, сообщаемые станциями на маршруте. В горных районах минимальная высота полета по маршруту, установленная гражданскими нормами, составляет 2000 футов над самой высокой точкой региона. При температуре ниже стандартной геометрическая высота будет ниже показаний высотомера.Однако исследования показали, что даже при самых низких зарегистрированных температурах разница между показаниями высотомера и геометрической высотой составляет менее половины требуемого расстояния над горами.

Для вертикального эшелонирования воздушных судов минимум эшелонирования составляет 1000 футов для высот до 29 000 футов и 2000 футов для высот более 29 000 футов соответственно. На высоте более 18 000 футов высотомеры всех самолетов устанавливаются на одинаковую настройку (QNE). С этой настройкой высотомеры в самолете над любой заданной точкой на земле привязаны к одному и тому же давлению.Если эталонное давление изменяется, эшелон полета каждого самолета перемещается вверх или вниз на одинаковую величину, так что относительное расстояние остается прежним (при условии, что температурный градиент воздуха является стандартным). Если градиент температуры отличается от стандартного, расстояние между эшелонами полета уменьшается, когда градиент ниже стандартного, и увеличивается, когда градиент выше стандартного. Однако уменьшение эшелонирования из-за градиентов ниже стандартных, как правило, невелико по сравнению с минимумами вертикального эшелонирования.

Для перекрестной проверки приблизительных показаний геометрической высоты, обеспечиваемых высотомерами, настроенными на значение QNH, некоторые воздушные суда оснащены радиолокационным высотомером, который обеспечивает прямое измерение геометрической высоты над землей. Поскольку радиовысотомер более точен вблизи земли, а радиовысотомер более точен на больших высотах, радиовысотомер используется для взлета и посадки, а радиовысотомер используется для определения высоты над землей на больших высотах.

Как работают альтиметры — Объясните это

Как работают альтиметры — Объясните это Реклама

Дамы и господа, мы летим на высоте 10 000 метров. В следующий раз, когда ты услышишь ваш пилот говорит такие слова, остановитесь и задайте себе один вопрос: откуда они знают? Самолет не похож на машину, легко отследить, как далеко проехали его колеса по земля.Действительно, нет простого способа узнать, как далеко вы пролетели. все (если вы не знаете свои уравнения движения). Как же тогда пилот измеряет высоту самолета в воздухе? Простой! Используя удобный гаджет под названием высотомер . Давайте поближе посмотрите, что это за штуки и как они работают!

Фото: Популярный у парашютистов высотомер Альти-2 МА2-30 б/у аналоговый (стрелка и циферблат) дисплей. Его носит морской пехотинец, который собирается прыгнуть с парашютом с высоты 10 000 футов.Однако не все хотят постоянно носить высотомер, а часы с высотомером цифровые ЖК-дисплеи, например, производства Suunto, более популярны среди туристов и альпинистов. Некоторые используют встроенные барометры; другие полагаются на GPS. Фото младшего капрала. Harley Robinson предоставлен Корпусом морской пехоты США.

Почему высота имеет значение?

Возможно, вы не думаете, что имеет большое значение, знают ли пилоты, на какой высоте они находятся. полет; ведь они всегда могут заглянуть в окна! Но измерение высоты (ваша высота над уровнем моря) намного больше важнее для пилота, чем вы думаете.Некоторые горы Земли диапазоны на удивление высоки, и их труднее промахнуться в плохую погоду, чем вы можете предположить. Гора Эверест, например, удивительная 8,8 км (5,5 миль) над уровнем моря, то есть летим на высоте 10 000 метров. (6,2 мили) не дает вам столько места для маневра. То есть другие самолеты, которых следует избегать. И на самом деле эффективнее летать на большие высоты, где воздух тоньше и преодолевает воздух сопротивление потребляет меньше топлива. В общем, есть много веских причин для полета на высоте.Но на какой именно высоте?

Существует два основных способа точного измерения высоты. Один из них – измерение давления воздуха. и вычислить высоту от этого. Другой — отразить радиолуч вниз от вашего самолета и время, которое потребуется, чтобы вернуться обратно.

Фото: Полет на самолете для сброса груза — сложная операция. Альтиметр, который измеряет вашу высоту над уровнем моря, является лишь одним из десятков инструментов, за которыми вы должны следить, особенно если вы летите низко.Но насколько низко слишком низко? Этот самолет готовится доставить припасы над островом Фейс, и точное измерение высоты абсолютно необходимо. Фото Осакабе Ясуо предоставлено ВВС США. и Викисклад.

Барометрические высотомеры — детальный обзор

Фото: Барометрический высотомер — это более сложная версия барометра-анероида, такого как этот. Вместо того, чтобы показывать давление на циферблате, он показывает высоту, но это нормально, потому что между ними существует точная корреляция.

Почему у нас есть давление воздуха? Земная гравитация притягивает к себе все — и все включает в себя даже самые маленькие вещи, которые вы можете себе представить, например, молекулы воздуха. Если вы молекула воздуха у земли, над вами есть много других молекул воздуха, которые толкают и раздавливают вас; выше, там меньше молекул и меньше толчков. Вот почему давление воздуха самое высокое у поверхности Земли и постепенно систематически падает, чем выше вы поднимаетесь. Таким образом, измерение атмосферного давления (по крайней мере теоретически) является простым и эффективным способом измерения. высота.

Высотомеры на борту большинства самолетов на самом деле являются анероидными барометрами. (приборы для измерения давления), прошедшие калибровку (с маркировкой со шкалой), поэтому они показывают высоту, а не давление. Как обычно анероидные барометры состоят из полого герметичного ящика, расширяется (при падении давления) или сжимается (при повышении давления). По мере того, как коробка меняет размер на очень маленькую величину, запутанная система рычаги и шестерни увеличивают его движения и заставляют стрелку вращаться на циферблате, отмеченном измерениями высоты.Эй, престо, крошечные изменения в атмосферном давлении становятся точными измерениями высоты.

Фото: Как работает барометрический высотомер: Это типичный барометрический высотомер 1930-х годов, созданный Виктором Карбонара из Bendix Aviation Corporation. Глядя сбоку, вы можете увидеть герметичную, наполненную воздухом коробку (красного цвета), которая расширяется или сжимается в зависимости от изменения давления. Его движения усиливаются системой рычагов и рычагов (синий) и зубчатым механизмом (зеленый), который управляет указателями высотомера.Теперь, взглянув на диаграмму справа, мы можем увидеть, как высота отображается с помощью движущихся стрелок на циферблате (коричневого цвета), откалиброванном в сотнях и тысячах футов. Эта диаграмма взята из патента США № 2 099 466: Альтиметр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Высотомеры, которые работают таким образом, измеряют высоту, измеряя давление по сравнению с уровне моря, но это не единственное, что вызывает давление вариации на Земле. Атмосферное давление постоянно колеблется поверхности Земли из-за изменений погоды, поэтому перепады температуры и давления должны быть допускается, если альтиметры, основанные на давлении, должны работать точно.Еще один недостаток альтиметров, основанных на давлении, заключается в том, что они не учитывают опасные препятствия, такие как здания и линии электропередач. (Вы можете прочитать гораздо больше об этом и о том, как безопасно использовать высотомеры на практике, в Справочнике пилотов FAA по авиационным знаниям, «Глава 8: Пилотажные приборы».) Различия в температуре также вносят ошибки. Если вы летите в более холодном воздухе, ваш барометрический высотомер будет иметь тенденцию давать показания высоты, которые несколько завышены по сравнению с полетом в более теплом воздухе.(Четкое объяснение этого вы найдете в старой книге Министерства обороны США под названием «Метеорология для морских летчиков», страницы с 3-6 по 3-8, которую можно прочитать бесплатно по этой ссылке.)

Кто их придумал?

Барометрический высотомер был изобретен в 1920-х годах немецким инженером. Пол Коллсман, получивший в апреле 1936 года патент США № 2036581: Индикатор горизонтального полета. Самый первый индикатор дебютировал 24 сентября 1929 года в «Полет по приборам» генерал-лейтенанта Джеймса Х.«Джимми» Дулиттл.

Рекламные ссылки

Радиовысотомеры

Радиовысотомеры не страдают от этих проблем. Они проще и работают аналогично радар (система, которую используют самолеты, корабли и другие транспортные средства для навигации): они просто выпускают луч радиоволн с самолета и ждут, пока вернутся отражения. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света (300 000 км или 186 000 миль в секунду), требуется всего несколько сотых секунды для радиолуч, чтобы совершить путешествие на 20 000 метров или около того к Земле поверхность и спинка.Плоскость умножает луч и вычисляет его высота в километрах путем умножения времени в секундах на 150 000 (это 300 000 разделить на два: не забывайте, что луч прошел в два раза больше как его собственная высота до земли и обратно). Радиовысотомеры гораздо быстрее и точнее, чем инструменты давления и широко используется в высокоскоростных самолетах или в тех, которые должны летать на особенно малых высотах, таких как реактивные истребители.

Фото: Как работает радиовысотомер.Скорость света примерно в миллион раз выше крейсерской скорости обычного самолета (v), поэтому радиосигнал, отражаясь от земли и обратно, проходит расстояние, примерно вдвое превышающее высоту полета самолета (2h). Это означает, что вы можете найти высоту, умножив время прохождения сигнала от передатчика (красный кружок) до приемника (оранжевый кружок) на половину скорости света. Теоретически, чем быстрее летит самолет, тем менее точны измерения, потому что радиолуч должен двигаться дальше; на практике скорость света настолько выше скорости самолета, что любая ошибка минимальна.

Подобные радиовысотомеры

были впервые использованы в октябре 1938 года, они были разработаны коалицией Bell Laboratories, Western Electric, United Air Lines и Boeing и первоначально носили довольно грандиозное название «индикаторы дорожного просвета». Хотя производители хвастались, что «новое устройство работает по радио, используя самую короткую волну, когда-либо использовавшуюся в авиации», волны 500 МГц, которые они использовали, на самом деле были коротковолновыми микроволнами (с более короткой длиной волны и более высокой частотой, чем «правильные» радиоволны). ).

Фото: Дипольная (стержневая) антенна оригинального радиовысотомера Western Electric 1938 года, подвешенного под самолетом. Судя по фото, антенна была около 20-30 см в поперечнике. и висел под фюзеляжем самолета, стремясь прямо вниз. Фото предоставлено Harris & Ewing. Библиотека Конгресса США.

Радиовысотомеры также известны как радиовысотомеры ; как правило, теперь они используют высокие частоты радиоволн в несколько гигагерц (то есть длины волн примерно 10 см или 4 дюйма в длину), аналогичные тем, которые используются в микроволновых печах, что намного выше, чем AM (в килогерцах) или FM (мегагерц) радиодиапазон.НАСА картографирует поверхность океана с помощью космических радиолокационных высотомеров с 1992 года, когда оно запустило первый спутник для картографирования океана TOPEX/Poseidon. Последующие спутники Джейсон-1 и Джейсон-2 продолжили работу; НАСА Проект «Топография поверхности океана» продолжается сегодня со спутником Jason-3, показанным ниже.

Иллюстрация: спутник NASA Jason-3 составляет карту поверхности океана с помощью космического радиолокационного высотомера. Работа предоставлена ​​НАСА.

GPS-альтиметры

Есть еще как минимум два способа измерения высоты, но они не очень широко используются на самолеты.Один из методов заключается в использовании сигналов GPS (глобальной системы позиционирования) от навигационные спутники в космосе. Во многом так же, как сигналы GPS с трех спутников можно использовать для точного определения вашего положения на Поверхность Земли (как описано в нашей основной статье о том, как работает GPS), использование сигналов от четырех и более спутников позволяет рассчитать ваша высота над Землей, а также. К сожалению, высота GPS измерения не так точны, как с обычными высотомерами, поэтому вряд ли в ближайшее время они заменят существующие технологии в самолетах.

Лазерные высотомеры

Другой способ измерения высоты включает сияние лазерных лучей инфракрасного света. вниз с самолета, вертолета или спутника и рассчитывая время вернуться, как с помощью радио и радара. Отраженный луч собраны зеркалами и линзы и сфокусировался на детектор фотоэлемента чувствительны к инфракрасному излучению. Пока самолет летит, он систематически измеряет его высоту и строит то, что называется топографическая карта контуров поверхности под ним.Этот техника называется лазерная альтиметрия или лидар (обнаружение света и дальность), и он был широко используется космическими зондами для картирования особенностей поверхности на других планетах. НАСА Лазерный высотомер Mars Orbiter (MOLA) работает таким образом. (Подробнее об этом читайте в нашей отдельной статье о LIDAR.)

Фото: Эти топографические карты поверхности Марса были составлены в 2001 году космическим зондом НАСА MOLA с использованием лазерной альтиметрии. Красные, оранжевые и желтые области — это горы; зеленые, синие и фиолетовые области — кратеры.Фото предоставлено Лабораторией реактивного движения НАСА (NASA-JPL).

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Навигация по пустыне, авторы Боб Бернс и Майк Бернс. Книги альпинистов, 2015. Руководство по использованию основных навигационных средств, включая карту и компас, высотомер и GPS. В главе 8 обсуждаются различные виды высотомеров и влияние на них температуры и давления.
  • Справочник пилотов по авиационным знаниям Федерального авиационного управления.Доступен в Интернете, а также опубликован в книжный формат Skyhorse Publishing, 2007 г. Официальное руководство по управлению самолетом, объясняющее теорию и практику полета и все, что вам нужно знать о приборах в кабине.
  • Спутниковая альтиметрия и науки о Земле Ли-Леунг Фу, Энни Казенав. Academic Press, 2001. Все об измерении высоты из космоса.

Артикул

Патенты

Если вас интересуют дополнительные технические детали работы высотомеров, обратите внимание на следующие патенты.Это всего лишь краткая репрезентативная выборка, чтобы дать вам представление о барометрических, радио- и лазерных высотомерах и их сравнении:

  • Патент США 2004/0141170 A1: Система для профилирования объектов на местности перед и под самолетом с использованием лазерного высотомера с перекрестным отслеживанием Джеймсом Р. Джеймисоном и др. Выдан 22 августа 2006 г. Недавний патент, описывающий лазерную систему для картографирования профиля земли под самолетом.
  • Патент США № 4,373,805: Лазерный высотомер и датчик высоты зонда Ричарда Маллинсона, The Singer Company.Выдан 15 февраля 1983 г. Высокоточный лазерный датчик высоты для использования в авиасимуляторах.
  • Патент США № 2099466: Альтиметр Виктора Карбонара. Выдан 16 ноября 1937 года. Это простой барометр-анероид, барометрический высотомер, описанный выше.
  • Патент США № 2,022,517: Радиоэхо-высотомер Франклина Г. Паттерсона. Выдан 26 ноября 1935 г. Описывает простой радиовысотомер, использующий радиопередатчик и приемник.
  • Патент США № 2,036,581: индикатор горизонтального полета и Патент США № 1 930 899: Анероид и средства его управления. Пол Коллсман.Выдан 17 октября 1933 года. Оригинальный барометрический высотомер и барометр-анероид, на которых он основан.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2022.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2022) Высотомеры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-altimeters-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Больше информации на нашем веб-сайте…

Как работают альтиметры — Объясните это

Как работают альтиметры — Объясните это Реклама

Дамы и господа, мы летим на высоте 10 000 метров. В следующий раз, когда ты услышишь ваш пилот говорит такие слова, остановитесь и задайте себе один вопрос: откуда они знают? Самолет не похож на машину, легко отследить, как далеко проехали его колеса по земля.Действительно, нет простого способа узнать, как далеко вы пролетели. все (если вы не знаете свои уравнения движения). Как же тогда пилот измеряет высоту самолета в воздухе? Простой! Используя удобный гаджет под названием высотомер . Давайте поближе посмотрите, что это за штуки и как они работают!

Фото: Популярный у парашютистов высотомер Альти-2 МА2-30 б/у аналоговый (стрелка и циферблат) дисплей. Его носит морской пехотинец, который собирается прыгнуть с парашютом с высоты 10 000 футов.Однако не все хотят постоянно носить высотомер, а часы с высотомером цифровые ЖК-дисплеи, например, производства Suunto, более популярны среди туристов и альпинистов. Некоторые используют встроенные барометры; другие полагаются на GPS. Фото младшего капрала. Harley Robinson предоставлен Корпусом морской пехоты США.

Почему высота имеет значение?

Возможно, вы не думаете, что имеет большое значение, знают ли пилоты, на какой высоте они находятся. полет; ведь они всегда могут заглянуть в окна! Но измерение высоты (ваша высота над уровнем моря) намного больше важнее для пилота, чем вы думаете.Некоторые горы Земли диапазоны на удивление высоки, и их труднее промахнуться в плохую погоду, чем вы можете предположить. Гора Эверест, например, удивительная 8,8 км (5,5 миль) над уровнем моря, то есть летим на высоте 10 000 метров. (6,2 мили) не дает вам столько места для маневра. То есть другие самолеты, которых следует избегать. И на самом деле эффективнее летать на большие высоты, где воздух тоньше и преодолевает воздух сопротивление потребляет меньше топлива. В общем, есть много веских причин для полета на высоте.Но на какой именно высоте?

Существует два основных способа точного измерения высоты. Один из них – измерение давления воздуха. и вычислить высоту от этого. Другой — отразить радиолуч вниз от вашего самолета и время, которое потребуется, чтобы вернуться обратно.

Фото: Полет на самолете для сброса груза — сложная операция. Альтиметр, который измеряет вашу высоту над уровнем моря, является лишь одним из десятков инструментов, за которыми вы должны следить, особенно если вы летите низко.Но насколько низко слишком низко? Этот самолет готовится доставить припасы над островом Фейс, и точное измерение высоты абсолютно необходимо. Фото Осакабе Ясуо предоставлено ВВС США. и Викисклад.

Барометрические высотомеры — детальный обзор

Фото: Барометрический высотомер — это более сложная версия барометра-анероида, такого как этот. Вместо того, чтобы показывать давление на циферблате, он показывает высоту, но это нормально, потому что между ними существует точная корреляция.

Почему у нас есть давление воздуха? Земная гравитация притягивает к себе все — и все включает в себя даже самые маленькие вещи, которые вы можете себе представить, например, молекулы воздуха. Если вы молекула воздуха у земли, над вами есть много других молекул воздуха, которые толкают и раздавливают вас; выше, там меньше молекул и меньше толчков. Вот почему давление воздуха самое высокое у поверхности Земли и постепенно систематически падает, чем выше вы поднимаетесь. Таким образом, измерение атмосферного давления (по крайней мере теоретически) является простым и эффективным способом измерения. высота.

Высотомеры на борту большинства самолетов на самом деле являются анероидными барометрами. (приборы для измерения давления), прошедшие калибровку (с маркировкой со шкалой), поэтому они показывают высоту, а не давление. Как обычно анероидные барометры состоят из полого герметичного ящика, расширяется (при падении давления) или сжимается (при повышении давления). По мере того, как коробка меняет размер на очень маленькую величину, запутанная система рычаги и шестерни увеличивают его движения и заставляют стрелку вращаться на циферблате, отмеченном измерениями высоты.Эй, престо, крошечные изменения в атмосферном давлении становятся точными измерениями высоты.

Фото: Как работает барометрический высотомер: Это типичный барометрический высотомер 1930-х годов, созданный Виктором Карбонара из Bendix Aviation Corporation. Глядя сбоку, вы можете увидеть герметичную, наполненную воздухом коробку (красного цвета), которая расширяется или сжимается в зависимости от изменения давления. Его движения усиливаются системой рычагов и рычагов (синий) и зубчатым механизмом (зеленый), который управляет указателями высотомера.Теперь, взглянув на диаграмму справа, мы можем увидеть, как высота отображается с помощью движущихся стрелок на циферблате (коричневого цвета), откалиброванном в сотнях и тысячах футов. Эта диаграмма взята из патента США № 2 099 466: Альтиметр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Высотомеры, которые работают таким образом, измеряют высоту, измеряя давление по сравнению с уровне моря, но это не единственное, что вызывает давление вариации на Земле. Атмосферное давление постоянно колеблется поверхности Земли из-за изменений погоды, поэтому перепады температуры и давления должны быть допускается, если альтиметры, основанные на давлении, должны работать точно.Еще один недостаток альтиметров, основанных на давлении, заключается в том, что они не учитывают опасные препятствия, такие как здания и линии электропередач. (Вы можете прочитать гораздо больше об этом и о том, как безопасно использовать высотомеры на практике, в Справочнике пилотов FAA по авиационным знаниям, «Глава 8: Пилотажные приборы».) Различия в температуре также вносят ошибки. Если вы летите в более холодном воздухе, ваш барометрический высотомер будет иметь тенденцию давать показания высоты, которые несколько завышены по сравнению с полетом в более теплом воздухе.(Четкое объяснение этого вы найдете в старой книге Министерства обороны США под названием «Метеорология для морских летчиков», страницы с 3-6 по 3-8, которую можно прочитать бесплатно по этой ссылке.)

Кто их придумал?

Барометрический высотомер был изобретен в 1920-х годах немецким инженером. Пол Коллсман, получивший в апреле 1936 года патент США № 2036581: Индикатор горизонтального полета. Самый первый индикатор дебютировал 24 сентября 1929 года в «Полет по приборам» генерал-лейтенанта Джеймса Х.«Джимми» Дулиттл.

Рекламные ссылки

Радиовысотомеры

Радиовысотомеры не страдают от этих проблем. Они проще и работают аналогично радар (система, которую используют самолеты, корабли и другие транспортные средства для навигации): они просто выпускают луч радиоволн с самолета и ждут, пока вернутся отражения. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света (300 000 км или 186 000 миль в секунду), требуется всего несколько сотых секунды для радиолуч, чтобы совершить путешествие на 20 000 метров или около того к Земле поверхность и спинка.Плоскость умножает луч и вычисляет его высота в километрах путем умножения времени в секундах на 150 000 (это 300 000 разделить на два: не забывайте, что луч прошел в два раза больше как его собственная высота до земли и обратно). Радиовысотомеры гораздо быстрее и точнее, чем инструменты давления и широко используется в высокоскоростных самолетах или в тех, которые должны летать на особенно малых высотах, таких как реактивные истребители.

Фото: Как работает радиовысотомер.Скорость света примерно в миллион раз выше крейсерской скорости обычного самолета (v), поэтому радиосигнал, отражаясь от земли и обратно, проходит расстояние, примерно вдвое превышающее высоту полета самолета (2h). Это означает, что вы можете найти высоту, умножив время прохождения сигнала от передатчика (красный кружок) до приемника (оранжевый кружок) на половину скорости света. Теоретически, чем быстрее летит самолет, тем менее точны измерения, потому что радиолуч должен двигаться дальше; на практике скорость света настолько выше скорости самолета, что любая ошибка минимальна.

Подобные радиовысотомеры

были впервые использованы в октябре 1938 года, они были разработаны коалицией Bell Laboratories, Western Electric, United Air Lines и Boeing и первоначально носили довольно грандиозное название «индикаторы дорожного просвета». Хотя производители хвастались, что «новое устройство работает по радио, используя самую короткую волну, когда-либо использовавшуюся в авиации», волны 500 МГц, которые они использовали, на самом деле были коротковолновыми микроволнами (с более короткой длиной волны и более высокой частотой, чем «правильные» радиоволны). ).

Фото: Дипольная (стержневая) антенна оригинального радиовысотомера Western Electric 1938 года, подвешенного под самолетом. Судя по фото, антенна была около 20-30 см в поперечнике. и висел под фюзеляжем самолета, стремясь прямо вниз. Фото предоставлено Harris & Ewing. Библиотека Конгресса США.

Радиовысотомеры также известны как радиовысотомеры ; как правило, теперь они используют высокие частоты радиоволн в несколько гигагерц (то есть длины волн примерно 10 см или 4 дюйма в длину), аналогичные тем, которые используются в микроволновых печах, что намного выше, чем AM (в килогерцах) или FM (мегагерц) радиодиапазон.НАСА картографирует поверхность океана с помощью космических радиолокационных высотомеров с 1992 года, когда оно запустило первый спутник для картографирования океана TOPEX/Poseidon. Последующие спутники Джейсон-1 и Джейсон-2 продолжили работу; НАСА Проект «Топография поверхности океана» продолжается сегодня со спутником Jason-3, показанным ниже.

Иллюстрация: спутник NASA Jason-3 составляет карту поверхности океана с помощью космического радиолокационного высотомера. Работа предоставлена ​​НАСА.

GPS-альтиметры

Есть еще как минимум два способа измерения высоты, но они не очень широко используются на самолеты.Один из методов заключается в использовании сигналов GPS (глобальной системы позиционирования) от навигационные спутники в космосе. Во многом так же, как сигналы GPS с трех спутников можно использовать для точного определения вашего положения на Поверхность Земли (как описано в нашей основной статье о том, как работает GPS), использование сигналов от четырех и более спутников позволяет рассчитать ваша высота над Землей, а также. К сожалению, высота GPS измерения не так точны, как с обычными высотомерами, поэтому вряд ли в ближайшее время они заменят существующие технологии в самолетах.

Лазерные высотомеры

Другой способ измерения высоты включает сияние лазерных лучей инфракрасного света. вниз с самолета, вертолета или спутника и рассчитывая время вернуться, как с помощью радио и радара. Отраженный луч собраны зеркалами и линзы и сфокусировался на детектор фотоэлемента чувствительны к инфракрасному излучению. Пока самолет летит, он систематически измеряет его высоту и строит то, что называется топографическая карта контуров поверхности под ним.Этот техника называется лазерная альтиметрия или лидар (обнаружение света и дальность), и он был широко используется космическими зондами для картирования особенностей поверхности на других планетах. НАСА Лазерный высотомер Mars Orbiter (MOLA) работает таким образом. (Подробнее об этом читайте в нашей отдельной статье о LIDAR.)

Фото: Эти топографические карты поверхности Марса были составлены в 2001 году космическим зондом НАСА MOLA с использованием лазерной альтиметрии. Красные, оранжевые и желтые области — это горы; зеленые, синие и фиолетовые области — кратеры.Фото предоставлено Лабораторией реактивного движения НАСА (NASA-JPL).

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Навигация по пустыне, авторы Боб Бернс и Майк Бернс. Книги альпинистов, 2015. Руководство по использованию основных навигационных средств, включая карту и компас, высотомер и GPS. В главе 8 обсуждаются различные виды высотомеров и влияние на них температуры и давления.
  • Справочник пилотов по авиационным знаниям Федерального авиационного управления.Доступен в Интернете, а также опубликован в книжный формат Skyhorse Publishing, 2007 г. Официальное руководство по управлению самолетом, объясняющее теорию и практику полета и все, что вам нужно знать о приборах в кабине.
  • Спутниковая альтиметрия и науки о Земле Ли-Леунг Фу, Энни Казенав. Academic Press, 2001. Все об измерении высоты из космоса.

Артикул

Патенты

Если вас интересуют дополнительные технические детали работы высотомеров, обратите внимание на следующие патенты.Это всего лишь краткая репрезентативная выборка, чтобы дать вам представление о барометрических, радио- и лазерных высотомерах и их сравнении:

  • Патент США 2004/0141170 A1: Система для профилирования объектов на местности перед и под самолетом с использованием лазерного высотомера с перекрестным отслеживанием Джеймсом Р. Джеймисоном и др. Выдан 22 августа 2006 г. Недавний патент, описывающий лазерную систему для картографирования профиля земли под самолетом.
  • Патент США № 4,373,805: Лазерный высотомер и датчик высоты зонда Ричарда Маллинсона, The Singer Company.Выдан 15 февраля 1983 г. Высокоточный лазерный датчик высоты для использования в авиасимуляторах.
  • Патент США № 2099466: Альтиметр Виктора Карбонара. Выдан 16 ноября 1937 года. Это простой барометр-анероид, барометрический высотомер, описанный выше.
  • Патент США № 2,022,517: Радиоэхо-высотомер Франклина Г. Паттерсона. Выдан 26 ноября 1935 г. Описывает простой радиовысотомер, использующий радиопередатчик и приемник.
  • Патент США № 2,036,581: индикатор горизонтального полета и Патент США № 1 930 899: Анероид и средства его управления. Пол Коллсман.Выдан 17 октября 1933 года. Оригинальный барометрический высотомер и барометр-анероид, на которых он основан.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2022.Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2022) Высотомеры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-altimeters-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Больше информации на нашем веб-сайте…

Как работает альтиметр и как считывать высоту

На первый взгляд высотомер в самолете кажется относительно простым прибором. И это действительно работает простым способом, но не так, как многие думают. Пилоты должны разбираться в своих приборах внутри и снаружи, чтобы получать от них правильную информацию, и это особенно верно в отношении чего-то столь важного, как высотомер самолета.

Как работает альтиметр?

Высотомеры измеряют изменения атмосферного давления при наборе высоты или снижении самолета.Он не имеет отношения к земле или даже к уровню моря. При правильной настройке высотомер показывает высоту над средним уровнем моря, известную как MSL.

Высотомеры, установленные в самолетах, являются барометрическими альтиметрами. Это простые устройства, которые измеряют изменения атмосферного давления. Они не могут каким-либо образом ориентироваться на землю, поэтому они не могут точно указать высоту над уровнем земли (AGL) без выполнения пилотом некоторых тщательных расчетов.

Корпус высотомера соединен со статической приборной системой самолета, поэтому он подвергается точному считыванию внешнего атмосферного давления.Стопка вакуумированных герметичных анероидных камер внутри высотомера пытается расшириться, в то время как давление воздуха пытается их сжать. В результате они меняют свою форму при изменении атмосферного давления, а стрелки откалиброваны так, чтобы показывать это изменение в футах или метрах.

Чувствительный высотомер FAA в разрезе

Барометрический высотомер калибруется с использованием стандартной вертикальной шкалы давления, которая уменьшается на 1,00 дюйма ртутного столба (дюйм ртутного столба) на каждые 1000 футов увеличения высоты. Например, если самолет покинул поле на уровне моря в стандартный день (29.92 дюйма ртутного столба или 1013,2 миллибара) и поднимались до тех пор, пока альтиметр не почувствует давление 28,92″ ртутного столба, после чего альтиметр должен показывать 1000 футов.

Пилот должен установить текущую настройку альтиметра в окне Kollsman на своем альтиметре, чтобы указанная высота была точной. Неправильная настройка высотомера приведет к значительным ошибкам.

По этой причине в авиации часто предусмотрены настройки высотомера. Всякий раз, когда пилот связывается с новым авиадиспетчером или получает информацию о погоде в каком-либо аэропорту, настройка высотомера является одной из важнейших частей полученной информации.

Настройки альтиметра всегда корректируются по уровню моря. Поскольку все аэропорты и все пилоты используют уровень моря в качестве ориентира, все высотомеры должны показывать высоту над уровнем моря или MSL. На земле в аэропорту высотомер должен быть равен высоте поля над уровнем моря.

Чтение альтиметра

Альтиметры обычно имеют три стрелки, как часы. «Маленькая стрелка» указывает на сотни футов, а «большая стрелка» указывает на тысячи.Существует также меньший внешний указатель, который указывает на десятки тысяч футов.

Как и в аналоговых часах старой школы, важно понимать, что по мере движения стрелок или указателей они будут приближаться к следующему числу. Например, легко принять альтиметр, показывающий 8900 футов, за 9900 футов.

Редакция Кабина небольшого самолета. Этот самолет летит на высоте 2100 футов.

Ошибки индикации высоты и высотомера

Число, считываемое на циферблате прибора, называется отображаемой высотой.Это может или не может представлять высоту выше MSL. Это зависит от того, правильно ли установил пилот высотомер.

Как уже отмечалось, температура может изменить расстояние между уровнями давления. Высотомер не может компенсировать температуру, поэтому пилоты должны знать, что указанная высота может не совпадать с истинной высотой, особенно когда очень жарко или очень холодно.

Поскольку высокие температуры увеличивают уровни давления, указанная высота будет ниже истинной высоты в очень жаркий день.Хотя это и не идеально, это не представляет опасности, поскольку это дало бы самолету большее расстояние между землей и препятствиями.

Однако в очень холодные дни уровни давления сжимаются вместе, и пилоту необходимо принять меры для предотвращения проблем. Калибровочная диаграмма обеспечивает соответствующую величину, которую нужно добавить к указанной высоте самолета, чтобы гарантировать, что она остается как можно ближе к истинной высоте.

Поправки альтиметра FAA ICAO в холодную погоду

Как работают высотомеры и связанные с ними ошибки, описаны в Справочнике FAA по полетам по приборам, глава 5: Пилотажные приборы.

Радарные высотомеры

Большие самолеты часто оснащены радарами или радиовысотомерами, которые измеряют высоту над землей. Они часто связаны с системами вызова и связаны с автоматической посадкой и другими средствами автоматизации. Стандартные выноски в кабине самолета, оборудованного радиовысотомером, включают 2500 футов, 1000 футов, 500, 100, 50, 40, 30, 20 и 10. Радиовысотомеры очень помогают при полете над взлетно-посадочной полосой в аэропорту и помогают пилоту ориентироваться. для их посадочной ракеты.

GPWS, или системы предупреждения о сближении с землей, используют радиовысотомеры, чтобы предупредить пилота, если полет выполняется слишком близко к местности. Если самолет не настроен на посадку (малая мощность, закрылки опущены) и система определяет рельеф местности, звучит предупреждающий сигнал: «Земля подтягивается, подтягивается!»

Похожие сообщения

Высотомер

как это работает — Lisbdnet.com

  • 1) Указанная высота. Начнем с самой легкой высоты. …
  • 2) Барометрическая высота.Когда вы устанавливаете альтиметр на 29,92, вы летите на стандартной барометрической высоте. …
  • 3) Высота над уровнем моря. …
  • 4) Истинная высота. …
  • 5) Абсолютная высота.

Показывает ли высотомер MSL или AGL?

Истинная высота относится к высоте над средним уровнем моря (MSL), а абсолютная высота относится к высоте над уровнем земли (AGL) . Возможно, это покажется удивительным, но пилоты тратят большую часть своего времени на истинную высоту. При правильной настройке высотомер дрона показывает истинную высоту.

Как работает окно Kollsman?

Окно Kollsman на передней панели прибора позволяет пилоту установить высотомер на текущее местное давление . Без регулировки высотомер подвергался бы изменениям давления в результате погоды, а не только изменения высоты (см. «Погода: все не так просто», стр. 50).

Какие бывают типы высотомеров?

Двумя основными типами являются барометрический высотомер или барометр-анероид, который приблизительно измеряет высоту над уровнем моря путем измерения атмосферного давления, и радиовысотомер, который измеряет абсолютную высоту (расстояние над землей или водой) на основе времени, необходимого для сигнал радиоволны для путешествия с самолета, а …

Есть ли приложение для измерения высоты?

Альтиметр — это интеллектуальное устройство слежения, используемое для измерения высоты.Это идеальное приложение для людей, которые любят походы, катание на лыжах, катание на горных велосипедах и другие виды активного отдыха. В любое время и с высокой точностью вы можете проверить высоту, высоту или координаты местоположения. Работает онлайн и офлайн.

Что такое BMP280?

BMP280 — это датчик абсолютного барометрического давления, специально разработанный для мобильного применения . Сенсорный модуль размещен в очень компактном корпусе. Его небольшие размеры и низкое энергопотребление позволяют использовать его в устройствах с батарейным питанием, таких как мобильные телефоны, модули GPS или часы.

Как измерить высоту ракеты?

Что такое датчик высоты?

Альтиметр или высотомер — это прибор, используемый для измерения высоты объекта над фиксированным уровнем . Измерение высоты называется альтиметрией, что связано с термином батиметрия, измерением глубины под водой.

Есть ли у дронов высотомер?

Высотомер — один из важнейших датчиков дрона. Они надежны, но могут быть не совсем точными . На точность высотомера дронов влияет несколько факторов, и некоторые из них нелегко контролировать. Хорошей новостью является то, что показания высоты дронов обычно дрейфуют в допустимом диапазоне значений.

Какой высотомер самый точный?

9 лучших обзоров высотомеров 2021

  1. Garmin Instinct 010-02064-00 Часы с высотомером [Лучший общий высотомер] …
  2. Высотомер Garmin GPSMAP 64sx [лучший портативный GPS с альтиметром] …
  3. L&B Solo2 Parachute Skydiving Audible [Лучший альтиметр для прыжков с парашютом] …
  4. ZIPLEVEL PRO 2000 [Лучший альтиметр для строительства]

Барометр и высотомер — это одно и то же?

Альтиметр предназначен для использования на разных уровнях, соответствующих соответствующему атмосферному давлению на высоте, в то время как барометр поддерживается на том же уровне и измеряет незначительные изменения давления, вызванные погодой и элементами погоды.

Для чего нужен барометр?

Барометр — это научный прибор, используемый для измерения атмосферного давления, также называемого барометрическим давлением . Атмосфера – это слои воздуха, обернутые вокруг Земли. Этот воздух имеет вес и давит на все, к чему прикасается, когда гравитация притягивает его к Земле.

Что такое давление высотомера?

(Также называется барометрическим альтиметром.) Барометр-анероид, калиброванный для преобразования атмосферного давления в высоту .Высотомеры используют стандартные соотношения атмосферного давления и высоты при преобразовании давления в высоту. Альтиметр может быть настроен на измерение высоты от произвольно выбранного уровня. …

Какова стандартная настройка высотомера?

Стандартный высотомер 29,92 дюйма ртутного столба («рт.

Какие бывают типы настройки высотомера?

Это:

Кнопка «Вернуться к началу»

как работает высотомер — Lisbdnet.com

Барометрический высотомер работает по принципу , согласно которому среднее атмосферное давление уменьшается линейно с высотой . Типичный барометрический высотомер показан на рисунке. Прибор заключен в корпус, который соединяется с внешней стороной самолета с помощью впускного отверстия для воздуха в задней части корпуса.

Что управляет высотомером?

Высотомер использует статическое давление в качестве источника работы. Воздух на уровне моря более плотный, чем наверху — с увеличением высоты атмосферное давление падает.Эта разница в давлении на разных уровнях заставляет альтиметр показывать изменения высоты.

Как читать высотомер?

Каждая из цифр на циферблате соответствует 100 футам, а 4 индекса или линии между цифрами соответствуют 20 футам. Добавьте показания этого указателя к числам других, чтобы получить общую высоту . Например, если указатель 100 футов находится на 2-й строке после 5, то вы читаете его как 540 футов.

Почему пилоты устанавливают высотомер?

Изменения погоды, влияющие на температуру и атмосферное давление , вызывают сложности в понимании и использовании альтиметра.Вот почему фактическая высота самолета над средним уровнем моря — это его истинная высота, а то, что показывает высотомер, — указанная высота. … Прежде чем отправиться в полет, вы должны установить высотомер.

Можно ли использовать GPS в качестве высотомера?

Можно ли использовать GPS в качестве высотомера? Нет , может быть слишком много ошибок в вычислениях вертикальной высоты GPS, чтобы полагаться на него как на альтиметр.

Альтиметр показывает AGL или MSL?

Истинная высота указывает на высоту над средним уровнем моря (MSL), а Абсолютная высота указывает на высоту над уровнем земли (AGL) .Возможно, это покажется удивительным, но пилоты тратят большую часть своего времени на истинную высоту.

Альтиметры AGL или MSL?

Как сказал Скотт, AGL означает над уровнем земли , а MSL означает средний уровень моря, то есть высоту над уровнем моря. Альтиметры обычно привязаны к уровню моря, потому что уровень земли постоянно меняется по мере вашего движения.

Как калибруется шкала альтиметра?

Принцип его следующий: С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление уменьшается.… Шкала альтиметра откалибрована таким образом, что составляет делений с увеличением высоты влево по мере уменьшения атмосферного давления с увеличением высоты над уровнем моря .

Насколько далеко может быть ваш высотомер?

Минимальная безопасная высота маршрута составляет 19 000 футов над уровнем моря, а настройка высотомера сообщается между 29,92 и 29,43 дюйма рт. ТБЛ ЭНР 1.7-1) плюс 500 футов).

Как точно измерить высоту?

Как измерить высоту с помощью телефона

  1. Точный высотомер (Android) Один из самых популярных вариантов, а также один из лучших. …
  2. Высота с помощью приложения Compass (iOS) …
  3. Моя высота над уровнем моря (iOS/Android) …
  4. Виджет альтиметра и высоты над уровнем моря (Android) …
  5. GPS-альтиметр — Hike & Trek (iOS) …
  6. Альтиметр Лер (Android) …
  7. Альтиметр (Android)

Что такое ошибка гистерезиса в высотомере?

Ошибка гистерезиса представляет собой отставание в индикации высоты, вызванное упругими свойствами материала внутри альтиметра .Это происходит после того, как самолет поддерживает постоянную высоту в течение длительного периода времени, а затем резко и резко меняет высоту.

Что означают 3 стрелки на альтиметре?

Чтение стандартного альтиметра с 3 стрелками легко. Длинный указатель измеряет высоту с интервалом в 10 000 футов (2 = 20 000 футов). Короткий широкий указатель измеряет высоту с интервалом в 1000 футов (2 = 2000 футов). Средняя тонкая стрелка измеряет высоту с интервалом в 100 футов (2 = 200 футов).

Насколько точен высотомер?

При надлежащей калибровке барометрический высотомер часов, предназначенных для использования вне помещений, или портативного устройства будет сообщать показания высоты в диапазоне от -2 000 до 30 000 футов с точностью +/- 50 футов . Значения высоты более 30 000 футов могут быть получены, но могут быть неточными из-за факторов окружающей среды.

Как настроить высотомер?

Почему 29,92 является стандартной настройкой высотомера?

Пилоты на высоте более 18 000 футов над уровнем моря устанавливают стандартную настройку высотомера 29.92, потому что они находятся вне местности и им не нужно знать их точную высоту над землей . Это снижает нагрузку на управление воздушным движением, чтобы не предоставлять постоянно обновляемые настройки высотомера самолетам в крейсерском режиме.

Можно ли настроить высотомер на температуру?

Описание. Барометрические высотомеры откалиброваны по условиям ISA. … В таких условиях приблизительная поправка составляет 4-процентное увеличение высоты на каждые 10 °C ниже стандартной температуры , измеренной в источнике установки высотомера.Это безопасно для всех высотомеров с высотомером при температурах выше –15°C.

Как работает окно Kollsman?

Окно Kollsman на передней панели прибора позволяет пилоту установить высотомер на текущее местное давление . Без регулировки высотомер подвергался бы изменениям давления в результате погоды, а не только изменения высоты (см. «Погода: все не так просто», стр. 50).

В чем разница между альтиметром и высотой?

Настройка высотомера (транслируемая наземными станциями) представляет собой давление наземной станции, скорректированное по среднему уровню моря.… Кроме того, при полете над высокой гористой местностью определенные атмосферные условия заставляют высотомер показывать высоту на 1000 футов или более выше фактической высоты .

Какие есть 5 типов высоты?

5 типов высоты, объяснение

  • 1) Указанная высота. Начнем с самой легкой высоты. …
  • 2) Барометрическая высота. Когда вы устанавливаете альтиметр на 29,92, вы летите на стандартной барометрической высоте.…
  • 3) Высота над уровнем моря. …
  • 4) Истинная высота. …
  • 5) Абсолютная высота.

Насколько точен высотомер iPhone?

Приложение от Stuido Six Digital открывает текущую высоту в футах или метрах с заявленной ограниченной точностью до около 50 футов . Нажмите кнопку запуска, и Альтиметр запишет вашу высоту вместе со временем.

Что означает SFC в авиации?

Удельный расход топлива (SFC) является одним из наиболее важных показателей, используемых в авиации.

Почему пилоты используют MSL?

В разное время полета пилоты используют MSL. MSL очень важен для пилотов, чтобы они могли уверенно летать и безопасно приземляться. MSL позволяет пилотам измерять свою высоту над океаном и морем . MSL используется пилотами в качестве ориентира для высоты.

Что такое AGL и Amsl?

В авиации, науках об атмосфере и радиовещании высота над уровнем земли (AGL или HAGL) — это высота, измеренная относительно подстилающей поверхности земли.… Другими словами, эти выражения (AGL, AMSL, HAE, AAT) указывают, где находится «нулевой уровень» или «эталонная высота» — вертикальная исходная точка.

Высота поля AGL?

Над уровнем земли (AGL) высота, выраженная в футах, измеренная над землей . Высота над полем — это высота, измеренная над самой высокой точкой пригодной для использования взлетно-посадочной полосы, которая изображена на наших диаграммах.

Что такое FT AGL?

AGL, или над уровнем земли, это расстояние, на котором объект находится над землей под ним .Например, если вы стоите на крыше здания высотой 100 футов, вы находитесь на высоте 100 футов над уровнем моря. MSL, или средний уровень моря, относится к расстоянию, на котором объект находится над уровнем моря.

Почему самолеты летают на разной высоте над землей?

Основная причина такой высоты кроется в с топливной эффективностью . Разреженный воздух создает меньшее сопротивление самолета, а это означает, что самолет может использовать меньше топлива для поддержания скорости. Меньше сопротивления ветру, больше мощности, меньше усилий, так сказать.

Что такое альтиметр в физике?

Альтиметр — это активный инструмент, используемый для измерения высоты объекта над фиксированным уровнем . Измерение высоты называется альтиметрией, что связано с термином батиметрия, измерение глубины под водой.

Как часто следует калибровать весы?

Со всеми переменными, упомянутыми выше, наряду с вашими требованиями, допусками и качеством деталей, используемой моделью, которая у вас есть, однозначного ответа нет.Однако в качестве примерной рекомендации мы говорим, что медицинские весы следует калибровать и обслуживать каждые шесть месяцев для поддержания высокого уровня точности.

Какие два фактора влияют на атмосферное давление при подъеме?

* Температура . Высота: атмосферное давление уменьшается с увеличением высоты. Температура: давление воздуха увеличивается с повышением температуры.

Можно ли летать без альтиметра?

Решение довольно простое – либо на вашем самолете есть переключатель под названием « Альтернативный воздух », который будет подавать салонный воздух прямо в систему, либо, если ваш самолет не оборудован таким образом, вам нужно будет разбить стеклянную крышку ВСИ.Это также эффективно для обеспечения давления воздуха в кабине на эти приборы.

Что такое окно Коллсмана?

Кнопка «Вернуться к началу»

Введение в альтиметры | Поддержка

ВВЕДЕНИЕ

1. Высотомеры — это устройства, предназначенные для расчета высоты самолета над поверхностью непосредственно под ней. Эта высота может быть над уровнем земли (AGL) или над уровнем моря (ASL).

2. В различных типах высотомеров используются разные технологии для расчета этой высоты, в том числе зависимость давления-плотности от высоты, распространение и отражение электромагнитных волн и т. д.

3. Существует четыре основных типа высотомеров:

БАРОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЫСОТОМЕРЫ

4. Высоту можно рассчитать, сравнив атмосферное давление на текущей высоте с давлением на уровне моря. В общих чертах, чем больше высота, тем ниже давление.

5.   Однако на атмосферное давление влияет не только высота; атмосферное давление также может колебаться из-за изменений погоды, которые могут вызывать изменения как давления, так и температуры.Эти переменные необходимо учитывать, чтобы получить точные показания барометрического высотомера.

6.    Расчет барометрического альтиметра .

6.1. Для расчета высоты барометрический высотомер использует следующее уравнение:

 

где

с — постоянная, зависящая от ускорения свободного падения и молярной массы воздуха,

Т — абсолютная температура,

P — давление на высоте z,

Po — давление на уровне моря.

Ссылка: https://www.google.com/patents/US2099466

6.2. На приведенном выше рисунке показан барометрический высотомер, изобретенный Виктором Карбонара из Bendix Aviation Corporation (изображение из патента США № 2099466: Альтиметр, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США). Как видно на изображении, колебания давления воздуха обнаруживаются герметичным сильфонным устройством, соединенным с рядом механических соединений, которые усиливают движение, вызванное изменением давления. Конечная часть механического соединения отображается на поворотном циферблате стрелкой с механическим приводом.

РАДИОАЛЬТИМЕТР

7. Радиовысотомеры основаны на принципе отражения импульсов электромагнитных волн поверхностью земли или моря. Эти волны попадают в диапазон радиочастотного спектра.

8.   Электромагнитные волны распространяются со скоростью света, поэтому расчет расстояния происходит мгновенно. Хотя на них влияют неровности поверхности, вызывающие отклонения в радиосигнале, радиовысотомеры обеспечивают надежный и точный метод измерения высоты.

9.    Расчет радиовысотомера .

9.1. Высота рассчитывается путем измерения времени, необходимого волновому фронту для прохождения от самолета до поверхности и обратно.

9.2. Чтобы понять, как работает радиовысотомер, рассмотрим радиоимпульс, исходящий от радиомаяка на плоскую поверхность.

 

Ref: конфигурация, когда задний фронт импульса достигает плоской поверхности. http://topex.ucsd.edu/rs/altimetry.pdf

Расчеты радиовысотомера по теореме Пифагора:

где

rp – радиус переднего фронта импульса,

H — высота,

lp – длина импульса.

Поскольку квадрат lp очень мал, им можно пренебречь, поэтому rp равно:

где

tp – время импульса длины.

10. Обратите внимание, что временная задержка между передачей и отраженной волной слишком мала, чтобы можно было использовать одну антенну для обеих функций.Поэтому требуются две антенны, которые должны быть физически разделены, чтобы избежать помех.

Ссылка: http://www.microwavejournal.com/articles/18895-next-generation-radar-altimeter-testing

11. Другим типом авиационного радиовысотомера является частотно-модулированный радиовысотомер. Этот тип использует тот факт, что отраженный сигнал будет получен на частоте, отличной от частоты передаваемого сигнала. Скорость изменения частоты сигнала постоянна, а это означает, что можно рассчитать высоту, поскольку она будет пропорциональна разнице частот между передатчиком и приемником.

ГНСС

12. Приемники глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) также могут определять высоту с помощью трилатерации с четырьмя или более спутниками. Для этого расчета снова используется время пролета радиоволн от известной точки до другой.

13. Однако высота, рассчитанная с использованием GNSS, недостаточно точна или надежна, чтобы избежать использования резервной системы, такой как барометрический высотомер, если только не используется какой-либо метод дополнения. Погрешности расчета высоты с использованием GNSS обычно составляют около 5 метров.

14. Хотя GNSS полезна для многих беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) во время полета (когда GNSS может обеспечить достаточную точность для общей навигации), GNSS недостаточно точна, чтобы предоставлять информацию о высоте для точных маневров, таких как полет на малой высоте или посадка.

ЛАЗЕРНЫЙ АЛЬТИМЕТР

15. Этот тип высотомера работает с использованием электромагнитных волн в пределах видимого диапазона спектра вместо радиоволн.

16. Лазерные высотомеры работают аналогично радиовысотомерам.Опять же, измеряется время, необходимое излучаемому сигналу для прохождения от передатчика к поверхности и обратно.

17. После отражения луч света принимается и собирается с помощью серии зеркал и линз, которые фокусируют луч на детекторе фотоэлементов, чувствительном к инфракрасному свету.

Ссылка: https://gis.stackexchange.com/questions/142443/what-are-lidar-returns/143000

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОТОМЕРОВ В АВИАЦИИ

18.В авиации высотомеры обычно используются для поддержания постоянной высоты во время обычного полета, маневров в условиях ограниченной видимости или для автоматических действий. Их также можно использовать на критических этапах полета, таких как посадка.

19. Цифровая модель рельефа (ЦМР) — это модель рельефа, созданная в определенное время. Он может содержать значительные ошибки, и по этой причине небезопасно полагаться исключительно на информацию, предоставленную ЦМР для посадочного маневра; следует рассмотреть другой источник информации.

20. GNSS и барометрические альтиметры могут использоваться как часть набора датчиков в системе определения ориентации и курса (AHRS) автопилота. Автопилоты UAV Navigation используют эти датчики для оценки высоты в рамках алгоритма оценки. Их использование повышает общую точность системы и обеспечивает уровень надежности и избыточности, которого просто нет в других системах. Однако, когда требуется возможность точной посадки или маневры на малой высоте должны быть обеспечены в рамках системы управления полетом (FCS), тогда также потребуется устройство точного измерения высоты, такое как лазерный или радиовысотомер.Такие точные устройства измерения высоты обычно интегрируются для клиентов с автопилотами UAV Navigation для автоматической посадки, а также в расширенных режимах полета, таких как скользящее по морю.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены. Карта сайта