при каких условиях высотомер показывает высоту меньше чем абсолютная высота

Погрешности барометрических высотомеров

Классификация высот полета

Расстояние по вертикали от определенного уровня отсчета до ВС, называется высотой полета. В практике аэронавигации, в зависимости от уровня отсчета, различают следующие высоты: истинную, абсолютную и относительную.

Истинная высота (Ни) – высота, определяемая от точки на земной (водной) поверхности, расположенной непосредственно под ВС, до ВС.

Абсолютная высота (Набс) – высота, определяемая относительно уровня моря, выбранного за начало отсчета.

Относительная высота (Но) – высота, определяемая от выбранного уровня изобарической поверхности атмосферного давления, установленного на шкале барометрического высотомера. Относительная высота подразделяется на несколько видов:

1. Относительная высота, измеряемая от уровня атмосферного давления на аэродроме (Но аэр). Она используется в районе аэродрома.

2. Относительная высота, измеряемая от уровня минимального атмосферного давления, приведенного к уровню моря (Но прив). Она используется при полетах по маршруту ниже нижнего эшелона.

3. Относительная высота, измеряемая от уровня стандартного атмосферного давления (Но 760). Она используется при полетах по воздушным трассам и в зонах ожидания.

image002

Классификация высот полета от уровня отсчета

Погрешности барометрических высотомеров

Барометрические высотомеры имеют инструментальные, аэродинамические и методические погрешности.

Инструментальные погрешности ΔНи. Это погрешности, которые возникают вследствие несовершенства изготовления механизма высотомера, неточности его регулировки, износа деталей и т.д. Они определяются в лабораторных условиях и заносятся в таблицу для их учета.

Аэродинамические погрешности ΔНа. Это погрешности, которые возникают в результате неточного измерения высотомером атмосферного давления на высоте полета вследствие искажения воздушного потока, обтекающего ВС. Они определяются при летных испытаниях ВС для крейсерской скорости полета и заносятся в таблицу поправок.

Методические погрешности ΔНм. Это погрешности, которые возникают вследствие несовпадения фактических условий атмосферы со стандартными условиями, положенными в основу тарировки шкалы высотомера. Эти погрешности разделяются на три группы:

погрешности, вызываемые изменением атмосферного давления у земли;

— погрешности, вызываемые изменением температуры у земли;

— погрешности, вызываемые изменением рельефа местности.

Погрешности, вызываемые изменением атмосферного давления у земли. Они возникают вследствие несоответствия атмосферного давления, установленного на высотомере, давлению по маршруту полета на уровне начала отсчета высоты. Это несоответствие возникает вследствие неравномерного распределения давления на земной поверхности и изменения давления с течением времени. Из рисунка видно, что при понижении давления по маршруту истинная высота полета уменьшается, а при повышении – увеличивается.

image003

Изменение атмосферного давления с высотой принято характеризовать б а р о м е т р и ч е с к о й с т у п е н ь ю (ΔНб) – высотой, соответствующей изменению давления на 1 мм рт. ст. Барометрическая ступень для различных высот различна. С увеличением высоты она увеличивается. Например, в нижних слоях атмосферы барометрическая ступень равна 11 м, а на высоте 5000 м она составляет 20 м. В авиационной практике для малых высот ее берут равной 11 м. Барометрическую погрешность определяют по формуле:

ΔНб = (pм – pв) 11, где pм – фактическое атмосферное давление над пролетаемой местностью; pв – атмосферное давление, установленное на высотомере.

Устранить барометрическую погрешность можно следующим образом:

— перед вылетом устанавливают стрелку высотомера на нуль;

— перед посадкой устанавливают стрелку высотомера на давление аэродрома посадки.

Погрешности, вызываемые изменением температуры воздуха. Они возникают вследствие несоответствия фактического распределения температуры воздуха на высоте стандартным значениям. Поэтому высотомер будет правильно показывать высоту полета только в том случае, если фактическая средняя температура слоя воздуха будет соответствовать расчетной, по которой производилась тарировка его шкалы.

image004

Изменение температуры воздуха с высотой принято характеризовать в е р т и к а л ь н ы м т е м п е р а т у р н ы м г р а д и е н т о м (tгр) – величиной, характеризующей изменение температуры воздуха с высотой. В стандартной атмосфере вертикальный температурный градиент принят равным 0.0065°С на метр. При помощи этого градиента можно рассчитать температуру воздуха в тропосфере (до высоты 11 000 м) по формуле [14]: tн = t0 – tгр·Н

где tн – температура воздуха на высоте, град; t0 – температура воздуха у земли, град; tгр – вертикальный температурный градиент; Н – высота полета.

Но в реальных условиях фактическая средняя температура воздуха, как правило, не совпадает с расчетной температурой, вследствие чего высотомер измеряет высоту с погрешностью. В холодное время года воздух более плотный и поэтому давление воздуха с увеличением высоты уменьшается быстрее, чем в теплое время, когда воздух менее плотный. Это приводит к тому, что при температуре у земли выше +15°С высотомер занижает показания высоты полета, а при температуре ниже +15°С – завышает. Температурная погрешность особенно опасна зимой при полетах на малых высотах и в горной местности.

В практике методическую температурную поправку к показанию барометрического высотомера определяют по формуле:

Из формулы видно, что ΔНt зависит от высоты по прибору и отклонения фактической температуры воздуха у земли от расчетной (+15°С). Для расчета поправки, рекомендуется ее определять на НЛ по ключу:

image005

Расчет методической температурной поправки

к показанию барометрического высотомера

Рассмотренная выше формула позволяет отдельно вычислять поправку ΔНt, а затем, зная ее, найти исправленную высоту полета. Однако с помощью НЛ можно сразу пересчитать приборную высоту полета в исправленную. Для этого рекомендуется расчет исправленной высоты полета по показанию барометрического высотомера выполнять по ключу, приведенному на рисунке:

image006

Расчет исправленной высоты полета

Температурные погрешности могут достигать существенных значений, поэтому при расчете безопасных высот полета их необходимо учитывать.

Погрешности, вызываемые изменением рельефа местности. Они возникают потому, что высотомер показывает в полете барометрическую высоту, а не высоту над пролетаемой местностью.

Поэтому показания высотомера будут расходиться с истинной высотой на значение высоты изменения рельефа местности относительно того уровня, давление которого установлено на высотомере. Эти погрешности учитываются при расчете истинной и безопасной высоты полета. Поправку на рельеф местности определяет экипаж, используя полетную карту. При расчете истинной высоты полета эту поправку алгебраически вычитают из абсолютной высоты, а при расчете приборной – прибавляют.

Источник

Погрешности барометрических высотомеров

Барометрическим высотомерам присущи инструментальные, аэродинамические и методические ошибки.

Инструментальные ошибки ΔHинстр возникают вследствие несовершенства изготовления механизма высотомера, износа деталей и изменения упругих свойств чувствительного элемента. Они определяются в лабораторных условиях. По результатам лабораторной проверки составляются таблицы, в которых указываются значения инструментальных поправок для различных высот полета.

Аэродинамические ошибки ΔНаявляются результатом неточного измерения атмосферного давления на высоте полета из-за искажения воздушного потока в месте его приема, особенно при полете на больших скоростях. Эти ошибки зависят от скорости полета, типа приемника воздушного давления и места его расположения, они определяются при испытаниях самолетов и заносятся в таблицу поправок. В целях упрощения инструментальные и аэродинамические поправки суммируются, и составляется таблица показаний высотомера с учетом суммарных поправок, которая помещается в кабинах самолета.

Методические ошибки ΔНмет обусловлены несовпадением фактического состояния атмосферы с данными, положенными в основу расчета шкалы высотомера: давление воздуха Ро = 760 мм рт ст., температура t0=+15° С, температурный вертикальный градиент tгр = 6,5° на 1000 м высоты

Методические ошибки барометрического высотомера делятся на три группы:

1) ошибки от изменения атмосферного давления у земли;

2) ошибки от изменения температуры воздуха;

3) ошибки от изменения рельефа местност

image062

На рис. показано, что на аэродроме выле­та давление равно 760 мм рт. ст., а по маршруту полета оно в оп­ределенных точках равно 750 и 765 мм рт. ст. Перед вылетом стрелки высотомера устанавливают на нуль, при этом шкала дав­лений высотомера установится на давление аэродрома вылета (в приведенном примере шкала давлений установится на отсчет 760 мм рт. ст.). Если пилот по маршруту маршруту Ни будет уменьшаться, при повышении давления — увеличиваться будет выдерживать Нпр, то Ни будет изменяться в зависимости от распределения атмосферного давления у земли. При падении атмосферного давления по. Как видно из рисунка, изменение Ни происходит вследствие изменения атмосферного давления на уровне, относи­тельно которого ведется отсчет истинной высоты.

Изменение атмосферного давления с высотой характеризуют барометрической ступенью — высотой, на которую надо подняться или опуститься от исходного уровня, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст.

В практике барометрическую ступень для малых высот берут равной 11 м. Следовательно, каждому миллиметру изменения давления у земли соответствует 11 м высоты,

Ошибки от изменения температуры воздуха.Шкала высото­мера тарируется по стандартной средней температуре воздуха в слое измеряемой высоты. Поэтому высотомер будет правильно по­казывать высоту полета только при совпадении фактической сред­ней температуры воздуха с расчетной. Но в реальных условиях фактическая температура воздуха, как правило, не совпадает с расчетной. Поэтому высотомер показывает высоту с ошибкой. Сущность этой ошибки заключается в том, что при изменении тем­пературы воздуха у земли происходит изменение температуры и давления воздуха на высоте. В холодное время года воздух стано­вится более плотным, и в этом случае давление с поднятием на вы­соту уменьшается быстрее, чем в теплое время, когда воздух обла­дает меньшей плотностью.

Методическая температурная поправка вознкает из-за не совпадения фактической и расчетной температуры воздуха принятой для тарификации шкалы высотомера. Поправка высотомера учитывается по формуле:

Обычно методическая температурная по­правка высотомера учитывается с помощью НЛ-10 М.

Для определения истинной высоты полета необходимо учитывать поправку на рельеф пролетаемой местности, которая определяется

Нрел— абсолютная высота точки рельефа местности. определяется летчиком (экипажем) по полетной карте;

Наэр абсолютная высота аэродрома взлета.

Нотн относительная высота.

Определение истинной и приборной высоты при полете по маршруту

Первый вариант. Давление на уровне пролетаемой местности известно и установлено на высотомере, темпера тура в воздухе известна. В этом случае истинная высота полета определяется по формуле

Расчет приборной высоты для заданной истинной высоты производится в обратном порядке

Второй вариант. Давление и температура у земли в районе пролетаемой местности неизвестны; на высотомере установлено давление аэродрома взлета.

Тогда истинная высота полета определяется по формуле:

Определение приборной высоты при заданной истиной производится по формуле:

РАСЧЕТ БЕЗОПАСНОЙ ВЫСОТЫ ПРИ ПОЛЕТАХ НИЖЕ НИЖНЕГОЭШЕЛОНА

РАНИНОЙ местностью называется местность с относительным превшением до 200м в радиусе 25км

ХОЛМИСТОЙ местностью называется местность

При ПОЛЕТАХ НИЖЕ НИЖНЕГО ЭШЕЛОНА Нист СОСТАВЛЯЕТ:

, Нбез/ист при полетах по кругу(по пять 5к/м от оси)

При полетах по ПВП не менее 100м

При полетах поППП не менее 200м

Hбез/ист в раоне аэродрома в R-50к/м от КТА( за исклюением круга полетов) Hист=300м

При полетах по ППП при расчете нижнего безопаснго эшелона

Н рельефа берется в ширине 50км (по 25км в обе стороны от оси трасы),а Нист сомставляет 6оом.

Нбез.ниже нижн.эш.=Нист+Нрел+дНпр-дНt

Где: Нист-истиная высота над наивысшей точке прмпятствия при полетах по ПВП(100м;200м;300м)

Нрел-высота наивысшей точки рельефа местности.

Каждый градус t у земли меньше+ 15*дает поправку на0. 3% от высоты пролета дальнего привода(ДПРМ)

Источник

Погрешности барометрических высотомеров

Барометрические высотомеры имеют инструментальные, аэродинамические и методические погрешности.

Инструментальные погрешности ΔНи. Это погрешности, которые возникают вследствие несовершенства изготовления механизма высотомера, неточности его регулировки, износа деталей и т.д. Они определяются в лабораторных условиях и заносятся в таблицу для их учета.

Аэродинамические погрешности ΔНа. Это погрешности, которые возникают в результате неточного измерения высотомером атмосферного давления на высоте полета вследствие искажения воздушного потока, обтекающего ВС. Они определяются при летных испытаниях ВС для крейсерской скорости полета и заносятся в таблицу поправок.

Методические погрешности ΔНм. Это погрешности, которые возникают вследствие несовпадения фактических условий атмосферы со стандартными условиями, положенными в основу тарировки шкалы высотомера. Эти погрешности разделяются на три группы:

погрешности, вызываемые изменением атмосферного давления у земли;

— погрешности, вызываемые изменением температуры у земли;

— погрешности, вызываемые изменением рельефа местности.

Погрешности, вызываемые изменением атмосферного давления у земли. Они возникают вследствие несоответствия атмосферного давления, установленного на высотомере, давлению по маршруту полета на уровне начала отсчета высоты (рис. 6.3). Это несоответствие возникает вследствие неравномерного распределения давления на земной поверхности и изменения давления с течением времени. Из рис. 6.3 видно, что при понижении давления по маршруту истинная высота полета уменьшается, а при повышении – увеличивается.

image128

Рис. 6.3. Барометрическая погрешность

Изменение атмосферного давления с высотой принято характеризовать б а р о м е т р и ч е с к о й с т у п е н ь ю (ΔНб) – высотой, соответствующей изменению давления на 1 мм рт. ст. Барометрическая ступень для различных высот различна. С увеличением высоты она увеличивается. Например, в нижних слоях атмосферы барометрическая ступень равна 11 м, а на высоте 5000 м она составляет 20 м. В авиационной практике для малых высот ее берут равной 11 м. Барометрическую погрешность определяют по формуле:

ΔНб = (pм – pв) 11, где pм – фактическое атмосферное давление над пролетаемой местностью; pв – атмосферное давление, установленное на высотомере.

Устранить барометрическую погрешность можно следующим образом:

— перед вылетом устанавливают стрелку высотомера на нуль;

— перед посадкой устанавливают стрелку высотомера на давление аэродрома посадки.

Погрешности, вызываемые изменением температуры воздуха. Они возникают вследствие несоответствия фактического распределения температуры воздуха на высоте стандартным значениям (рис. 6.4). Поэтому высотомер будет правильно показывать высоту полета только в том случае, если фактическая средняя температура слоя воздуха будет соответствовать расчетной, по которой производилась тарировка его шкалы.

image129

Рис. 6.4. Температурная погрешность

Изменение температуры воздуха с высотой принято характеризовать в е р т и к а л ь н ы м т е м п е р а т у р н ы м г р а д и е н т о м (tгр) – величиной, характеризующей изменение температуры воздуха с высотой. В стандартной атмосфере вертикальный температурный градиент принят равным 0.0065°С на метр. При помощи этого градиента можно рассчитать температуру воздуха в тропосфере (до высоты 11 000 м) по формуле [14]:

tн = t0 – tгр·Н, где tн – температура воздуха на высоте, град; t0 – температура воздуха у земли, град; tгр – вертикальный температурный градиент; Н – высота полета.

Но в реальных условиях фактическая средняя температура воздуха, как правило, не совпадает с расчетной температурой, вследствие чего высотомер измеряет высоту с погрешностью. В холодное время года воздух более плотный и поэтому давление воздуха с увеличением высоты уменьшается быстрее, чем в теплое время, когда воздух менее плотный. Это приводит к тому, что при температуре у земли выше +15°С высотомер занижает показания высоты полета, а при температуре ниже +15°С – завышает. Температурная погрешность особенно опасна зимой при полетах на малых высотах и в горной местности.

В практике методическую температурную поправку к показанию барометрического высотомера определяют по формуле:

image130Из формулы видно, что ΔНt зависит от высоты по прибору и отклонения фактической температуры воздуха у земли от расчетной (+15°С). Для расчета поправки, рекомендуется ее определять на НЛ по ключу, приведенному на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Расчет методической температурной поправки

к показанию барометрического высотомера

Пример. Нпр = 900м; t0 = +5°. Определить методическую температурную поправку к показанию высотомера и исправленную высоту полета.

Решение 1. Используя НЛ, находим ΔНt = – 30 м.

2.Определяем исправленную высоту полета: Ниспр = Нпр + (±ΔНt) = 900 + (–30) = 870 м.

image131Рассмотренная выше формула позволяет отдельно вычислять поправку ΔНt, а затем, зная ее, найти исправленную высоту полета. Однако с помощью НЛ можно сразу пересчитать приборную высоту полета в исправленную. Для этого рекомендуется расчет исправленной высоты полета по показанию барометрического высотомера выполнять по ключу, приведенному на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Расчет исправленной высоты полета

Пример. Нпр = 1200м; t0 = –2°; tн = –8°. Определить исправленную высоту полета.

Решение 1. Определяем сумму температур: t0 + tн = (–2°) + (–8°) = –10°

2. Используя НЛ, находим Ниспр = 1130 м.

Температурные погрешности могут достигать существенных значений, поэтому при расчете безопасных высот полета их необходимо учитывать.

Погрешности, вызываемые изменением рельефа местности. Они возникают потому, что высотомер показывает в полете барометрическую высоту, а не высоту над пролетаемой местностью (рис. 6.7).

Поэтому показания высотомера будут расходиться с истинной высотой на значение высоты изменения рельефа местности относительно того уровня, давление которого установлено на высотомере. Эти погрешности учитываются при расчете истинной и безопасной высоты полета. Поправку на рельеф местности определяет экипаж, используя полетную карту. При расчете истинной высоты полета эту поправку алгебраически вычитают из абсолютной высоты, а при расчете приборной – прибавляют.

image132

Рис. 6.7. Погрешность от изменения рельефа местности

Скорость полета

Знание скорости полета необходимо для пилотирования ВС и выдерживания заданного режима полета. Скорость измеряется в километрах в час с помощью специальных приборов – указателей скорости.

Виды скоростей. В аэронавигации основными видами скоростей являются воздушная и путевая скорости.

Воздушная скорость (V) – скорость полета ВС относительно воздушной среды. При этом различают истинную воздушную скорость и скорость по прибору.

Истинная воздушная скорость (Vи) – действительная скорость, с которой ВС движется относительно окружающего воздуха за счет тяги двигателя (двигателей). Знание этой скорости необходимо для навигационных целей.

Приборная скорость (Vпр) – скорость, которую показывает прибор, измеряющий воздушную скорость. Знание этой скорости необходимо для пилотирования ВС.

Скорость полета является векторной величиной. Для ее определения необходимо знать и модуль, и направление. В общем случае вектор воздушной скорости не совпадает с продольной осью ВС, а несколько отклонен от нее под влиянием угла атаки и угла скольжения ВС. Это отклонение незначительно и не оказывает существенного влияния на точность решения навигационных задач, поэтому в аэронавигации принято считать, что вектор воздушной скорости совпадает с продольной осью ВС и лежит в горизонтальной плоскости. Общий принцип измерения воздушной скорости основан на измерении скоростного напора воздуха q. Под скоростным напором понимают разность полного и статического давлений, воспринимаемых приемником воздушных давлений (ПВД) при полете ВС. Скоростной напор q = ρV 2 /2. Из формулы видно, что он зависит от плотности воздуха на высоте полета и квадрата скорости. Поэтому по замеренному скоростному потоку можно определить истинную воздушную скорость Vи = image134. На ВС гражданской авиации применяются указатели воздушной скорости двух типов:

— указатель скорости типа УС (УС-250, УС-350);

— комбинированный указатель скорости типа КУС (КУС-730/1100, КУС-1200 и др.).

Указатели первого типа (имеют одну стрелку, указывающую приборную скорость) устанавливаются на вертолетах и самолетах 4-го класса, а второго типа (имеют две стрелки, указывающие приборную и истинную скорости) – на самолетах 1-го – 3-го классов.

Путевая скорость (W) – скорость полета ВС относительно земли. Она зависит от воздушной скорости, скорости и направления ветра. Ее можно рассчитать или измерить с помощью технических средств навигации.

Источник

Погрешности барометрического высотомера

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

Барометрический высотомер имеет ряд погрешностей, различающихся по вызывающим их причинам. Погрешности, вызванные разными факторами, складываются, образуя одну общую погрешность – разность между приборной и фактической высотами.

Инструментальные погрешности вызваны чисто техническими причинами – неточным изготовлением и физическим износом прибора. Инструментальные погрешности являются индивидуальными для каждого экземпляра прибора. Но для разных значений высоты величина погрешности может быть разной. Например, на высоте 2000 м высотомер показывает на 10 м больше, а на высоте 8000 м на 25 м меньше.

Значения инструментальных погрешностей для каждого высотомера с установленной периодичностью определяются экспериментально с помощью специального оборудования наземным техническим составом.

Аэродинамические погрешности вызваны тем, что давление в корпусе барометрического высотомера по каким-либо причинам отличается от статического давления за бортом. Например, если за бортом Pст=354 мм рт.ст. (в стандартной атмосфере соответствует высоте 6000 м), а в корпусе высотомера оказалось давление 355 мм рт.ст., то высотомер покажет высоту соответствующую именно этому давлению – 5979 м, поскольку на этой высоте барическая ступень составляет примерно 21 м/мм рт.ст.

Основной причиной, вызывающей аэродинамическую погрешность, является изменение характера обтекания воздухом отверстия приемника статического давления. Как уже отмечалось, это отверстие размещают в таком месте, чтобы в него не попадал набегающий поток. Но с изменением скорости и высоты, а также конфигурации ВС ( положения шасси, закрылков и другой механизации) характер обтекания существенно меняется. Упрощенно говоря, в отверстие может «задувать» часть набегающего потока. Создавшееся в результате этого неправильное давление и попадет в корпус высотомера.

Очевидно, что величина аэродинамической погрешности зависит от скорости, высоты полета и конфигурации ВС.

Если рядом на одинаковой высоте и с одинаковой скоростью летят два ВС одного и того же типа в одинаковой конфигурации, то и воздух их будет обтекать совершенно одинаково. Следовательно, аэродинамическая погрешность при прочих равных условиях (скорость, высота, конфигурация) будет одинаковой не только для каждого высотомера, установленного на ВС, но и для всех ВС данного типа. Поэтому значения аэродинамической погрешности определяют один раз при летных испытаниях нового типа ВС. Значения этих погрешностей приведены в Руководстве по летной эксплуатации (РЛЭ).

Суммарная (приборная) поправка. Инструментальные и аэродинамические погрешности высотомера принято складывать, образуя суммарную погрешность. Величина, противоположная ей по знаку, называется суммарной (а иногда – приборной) поправкой высотомера:

В данном выражении ΔHпр, ΔHинс, ΔHаэр – соответственно суммарная (приборная), инструментальная и аэродинамическая поправки высотомера.

С учетом суммарных поправок для каждого экземпляра высотомера составляют бортовые таблицы, которые находятся в кабине летного экипажа и используются им при измерении и занятии высоты. Каждому значению заданной высоты эшелона Нэш в таблице соответствует показание высотомера Нпр на этой высоте с учетом суммарной поправки:

Это сделано для исключения возможности перепутать знак при учете поправки.

При занятии заданной высоты пилот обязан учитывать суммарную (приборную) поправку, то есть занимать высоту по прибору, определенную по таблице.

Методическая температурная погрешность называется методической, поскольку она обусловлена самим методом измерения высоты, заложенным в высотомере. Ее величина одинакова для всех барометрических высотомеров.

Как показано в начале данной главы, связь давления и высоты не является однозначной, она зависит еще и от характера изменения температуры воздуха с высотой. В градуировку барометрического высотомера заложен такой закон изменения температуры с высотой, который соответствует стандартной атмосфере. В реальной же атмосфере каждый день, каждый час и в разных географических пунктах зависимость температуры от высоты различна и, следовательно, зависимость давления от высоты отличается от стандартной атмосферы.

640 1

Методическая температурная погрешность высотомера – это разность Нпр и Нф. Соответственно, методическая температурная поправка ΔHt противоположна ей по знаку:

Рассмотрим две кривые зависимости давления от высоты при одном и том же давлении на уровне начала отсчета (рис. 6.12). Одна кривая соответствует температуре в стандартной атмосфере, а вторая соответствует условиям, когда температура ниже стандартной, например, зимой.

image116

Рис. 6.12. Температурная погрешность высотомера

Можно видеть, что одному и тому же измеренному значению статического давления Рн соответствуют разные высоты. Барометрический высотомер, отградуированный по первой кривой, покажет Нпр независимо от того, какова температура. Фактическая же высота Нф будет зависеть от того как именно, под каким наклоном идет вторая кривая, насколько она отклоняется от первой (стандартной) кривой. Чем больше температура отличается от стандартной, тем больше будет расхождение кривых, тем больше будут различаться приборная и фактическая высоты, тем больше будет температурная погрешность. Она может достигать десятков и сотен метров, особенно на больших высотах и при низких температурах.

Из рисунка также можно видеть, что на больших высотах (когда Рн мало) ΔHt, вызванная расхождением кривых, больше, чем на малых высотах.

Кривые (см. рис. 6.12) иллюстрируют случай, когда фактическая температура ниже (холоднее), чем температура в стандартной атмосфере. Здесь высота по прибору больше, чем фактическая, то есть высотомер завышает высоту. Это самый неблагоприятный случай с точки зрения безопасности полетов. Например, пилот отсчитывает по высотомеру высоту 1000 м, а на самом деле высота 800 м. Это может угрожать столкновением с препятствием.

Таким образом, необходимо помнить: в холодное время года (при температуре ниже стандартной) барометрический высотомер показывает высоту больше фактической. Методическая температурная поправка, то есть разность фактической и приборной высот, тем больше по абсолютной величине, чем сильнее температура отличается от стандартной и чем больше сама высота полета. Например, если высота по прибору 10000 м, а температура у земли −40°, то при таких условиях фактическая высота менее 9000 м, то есть ΔHt превышает километр!

На основе формулы Лапласа (6.2) можно получить следующую формулу для расчета поправки ΔHt:

image118(6.6)

где ΔT отклонение температуры от стандартной;

Hф – фактическая (геометрическая) высота;

Tср.ф – средняя абсолютная температура слоя воздуха между уровнем начала отсчета высоты и уровнем высоты полета.

Рассмотрим пример. Допустим ВС летит на абсолютной высоте Нф=3500 м. Известно, что на близлежащем аэродроме с превышением Наэр=2000 м фактическая температура tф=−30°, а средняя температура слоя воздуха от уровня моря до высоты полета tср.ф=−35° С. Какую высоту покажет высотомер, на шкале давлений которого установлено давление на уровне моря?

Найдем стандартную температуру на аэродроме.

Найдем отклонение фактической температуры на аэродроме от стандартной:

Очевидно, что разность абсолютных температур (по Кельвину) равна разности температур по Цельсию, то есть ΔT= Δt=−32 K.

Средняя абсолютная температура слоя воздуха:

Тогда температурная поправка равна:

image120

Высотомер покажет барометрическую высоту по прибору

Поправка в данной формуле вычитается в соответствии с правилом учета поправок, поскольку осуществляется переход от фактической высоты, то есть более «истинной», к приборной высоте.

Таким образом, ВС летит фактически на высоте 3500 м над уровнем моря, а высотомер показывает 3951 м. Если же пилот займет по прибору 3500 м, как это, например, указано на схеме захода на посадку, то фактически ВС будет лететь примерно на 450 м ниже и может столкнуться с препятствиями.

Отсюда следует, что методическая температурная поправка высотомера должна обязательно учитываться при расчете безопасных высот полета, гарантирующих от столкновения с препятствиями, а также при заходе на посадку, то есть во всех случаях, когда необходимо знать фактическое расстояние до земли (препятствия).

Прочие погрешности. Перечисленные выше виды погрешностей барометрического высотомера являются основными и всегда присутствуют при измерении высоты.

1. Погрешность из-за неточной установки давления на высотомере. Барометрический высотомер показывает высоту относительно уровня той изобарической поверхности, давление которой установлено на его шкале давлений. Если же пилот случайно установил не то значение давления, которое требовалось, то высотомер будет показывать высоту уже от другого уровня. Возникнет погрешность измерения высоты по сравнению с тем ее значением, которое на самом деле необходимо знать пилоту. Нетрудно убедиться в том, что погрешности в один миллиметр ртутного столба соответствует погрешность в высоте, равная величине барической ступени на уровне того давления, которое установлено на высотомере.

Например, если вместо давления 760 мм рт.ст. пилот установил 758 мм рт. ст., то высотомер будет показывать высоту на 22 м меньше правильной, поскольку на уровне давления 760 мм рт.ст. барическая ступень составляет 11 м/мм рт.ст. Величина этой погрешности не зависит от того, на какой высоте летит ВС, а зависит от величины установленного давления. То есть, при устанавливаемых давлениях 750 и 710 мм рт.ст. погрешность будет разной, хотя и незначительно, но для каждого из этих значений будет одинакова и на высоте 600 м, и на 10 000 м.

2. Погрешность из-за запаздывания показаний высотомера возникает в наборе или снижении ВС и вызвана тем, что воздух обладает вязкостью. При снижении ВС давление за бортом быстро увеличивается, но из-за вязкости воздуха давление в корпусе высотомера не сразу выравнивается с давлением за бортом. А ведь именно на это давление реагирует анероидная коробка. Получается, что высотомер показывает высоту не фактическую, а ту, которая была несколько секунд назад. Он запаздывает в своих показаниях. Разумеется, в процессе набора высоты прибор показывает высоту меньше фактической, а при снижении – больше фактической.

Наибольшую опасность эта погрешность представляет при снижении. Во-первых, снижение обычно производится с большей вертикальной скоростью, чем набор, и, следовательно, величина погрешности больше. Во-вторых, при снижении высотомер завышает высоту, что мешает пилоту правильно оценить расстояние до земли (препятствия).

Подробных экспериментальных данных о зависимости величины запаздывания от вертикальной скорости и других факторов в научной литературе не имеется. Но известно, что для тех вертикальных скоростей, с которыми в нормальных условиях снижаются гражданские воздушные суда, погрешность из-за запаздывания невелика и составляет максимум несколько десятков метров. Но, например, при пикировании истребителя с вертикальной скоростью 250 м/с (900 км/ч) погрешность достигает 1000 м.

3. Погрешность из-за локального изменения давления. В горной местности, если воздушный поток (ветер) пересекает горный хребет примерно перпендикулярно к нему, то за хребтом образуется вихрь, в центре которого давление (в соответствии с законом Бернулли) меньше, чем в окружающей вихрь воздушной среде.

Если пилот выдерживает постоянную высоту по барометрическому высотомеру и самолет попадет в область пониженного давления, связанную с вихрем, то высотомер покажет увеличение высоты. Пилот подумает, что самолет начал набирать высоту и переведет его в снижение. Фактически при этом самолет снизится ниже заданной высоты, что в горной местности может привести к катастрофе.

Очень приближенная формула для оценки величины этой погрешности высотомера имеет вид:

Из данной формулы следует, например, что при скорости ветра 30 м/с погрешность высотомера составит около 90 м.

В полете пилоту трудно определить возникновение такой погрешности и тем более ее величину. В связи с этим при построении схем захода на посадку на горных аэродромах для установления заданных высот используют повышенные запасы высоты над препятствиями.

Источник

admin
Производства
Adblock
detector