Калибровка альтиметра и измерение высот. Принцип работы барометрического высотомера. Правила установки давления

Могут пригодиться во время горных походов и спортивных восхождений. На этот раз остановимся поподробнее на расшифровке тех привычных или, напротив, необычных функций, которые могут вызвать интерес у спортсменов. Речь пойдет, разумеется, не обо всем многообразии функций, которыми владеют профессиональные часы, а лишь о тех, которые нужны непосредственно при взятии высоты (в походе или соревновании): GPS-навигация, альтиметр, барометр, компас и пульсометр. Заодно и сравним, как с этими функциями справляются самые «прокачанные» часы трех ведущих спортивных брендов : Suunto, Casio и Timex.

Глоссарий:

GPS (Global Positioning System) – спутниковая система навигации, позволяющая отследить точное местоположение в координатах, измерить расстояние от пункта А до пункта Б и проложить маршрут. Пригодится скорее альпинисту, чем скалолазу.

Альтиметр – прибор для измерения высоты над уровнем моря. Необходим при ориентировании в горах, в т.ч. в условиях плохой видимости; оповещает о перепадах высот, о достижении заданной точки и т.д.

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Спрогнозирует погодные условия, и гроза не застанет Вас врасплох!

Пульсометр – устройство персонального мониторинга частоты сокращений сердца (ЧСС). Незаменимый помощник на тренировках и соревнованиях.

Первое место: Suunto Ambit GPS

Мужские часы Suunto Ambit Black GPS
РРЦ: 27990 р.

Полнофункциональная система GPS с поддержкой путевых точек и навигации по маршруту.
Функция «Путь домой».
Корректировка времени по спутниковому сигналу.
Быстрое обновление данных о темпе и скорости Вашего передвижения (FusedSpeed™). Значение скорости определяется по уникальной комбинации данных акселерометра (датчика ускорения) и GPS-навигатора. Сигнал GPS-навигатора фильтруется на основе данных об ускорении, позволяя получить более точные показания при неизменной скорости и быстрее отреагировать на ее изменение.
Все данные о маршрутах записываются по кругу, т.е. при заполнении памяти новые записи записываются поверх старых.
Серьезный и увлекательный интернет-дневник спортивных событий на Movescount.com! Здесь можно планировать маршруты и переносить их в память наручных часов (с помощью USB-кабеля); анализировать достижения, оптимизировать тренировки и обмениваться спортивной информацией с друзьями.

3D-компас

Когда Вы пользуетесь обычным компасом, для обеспечения точности показаний необходимо держать компас параллельно земле. 3D-компасы Suunto учитывают наклон, позволяя получать точные показания независимо от того, как повернута кисть вашей руки.

Альтиметр

Вычисление общей длины подъема/спуска и возможность точного измерения вертикальной скорости (фиксация координатных точек GPS каждые 60 секунд). В любой момент, взглянув на часы, Вы сможете узнать, как долго еще осталось идти.
Автоматическое переключение между высотомером и барометром. Интеллектуальная функция определяет, движетесь Вы или нет, и на основании этого выбирает режим. При восхождении прибор учитывает изменение высоты над уровнем моря. А во время остановки на привал - изменение барометрического давления.

Барометр

Графическое отображение текущей температуры и изменения погоды за последние 27 часов.
Можно создать собственный профиль, где давление будет указываться в мм рт.ст.

Пульсометр

Подсчет калорий и ЧСС в режиме реального времени.
Отображает эффективность текущей тренировки по программе Peak Training Effect (PTE) на основе Вашей физической готовности к максимальным нагрузкам. Доказано, что данный показатель способен в полной мере заменить лабораторные тесты.
Определяет время, необходимое для полного восстановления организма после тренировки в зависимости от ее интенсивности и отображает полученное значение на дисплее (не только в абсолютных величинах, но и в процентах и в графическом виде).
Возможно совместное использование пульсометра и кардиопередатчика (для получения большей информации о тренировке).
Все данные о тренировках записываются по кругу, т.е. при заполнении памяти новые записи записываются поверх старых.

Второе место : Timex Expedition WS4 (Wide Screen 4 Functions)

Мужские часы Timex Expedition WS4 T49664
РРЦ: 15370 р.

Альтиметр

Показывает измерение в футах или метрах.
Отслеживает текущую, наивысшую и накопленную высоту.
Схематично отображает подъем и спуск.
Функция «защёлка альтиметра» позволяет избежать ложных колебаний высоты при изменении атмосферного давления.
Измеряет время до достижения целевой высоты.
Сигнал достижения высоты.

«Когда прозвучит звуковой сигнал, Вы будете знать, что достигли установленной высоты. Это короткое напоминание позволит Вам оценить Ваше состояние и решить, насколько успешно Вы продвинулись в достижении своей цели».
Conrad Anker (Конрад Анкер, всемирно известный альпинист, который тестировал эти часы)

Барометр

Графически отображает изменение давления уровня моря за последние 36 часов; отслеживает высокое, низкое и текущее давление.
Проецирует информацию в миллибарах (МВ) или в дюймах рт.ст. (Hg)
Показывает температуру по Цельсию или Фаренгейту.
Иконки прогноза погоды. Часы могут предсказывать погоду на ближайшие 4-6 часов на основании тенденций изменения атмосферного давления в предыдущие 12 часов.

Высокое давление обычно говорит о ясной погоде, в то время как низкое давление обещает пасмурную погоду, с большой вероятностью осадков.

Третье место: Casio ProTrek PRG-240-1Е («Saltoro Kangri»)

Мужские часы Casio Protrek PRG-240-1E
РРЦ: 9990 р.

Альтиметр

График изменения высоты с отображением разницы измерений в реальном времени.
Значение общей величины подъема/спуска. Данная функция суммирует все пройденные вами этапы восхождения. Вы сразу же можете увидеть, насколько высоко поднялись.
Автоматическое сохранение данных в записной книжке.

Барометр

Измерение атмосферного давления с возможностью изменения единицы измерения.
Встроенный датчик температуры от -10° до +60°С с точностью 0,1°C.
График измерения атмосферного давления с отображением разницы измерений.
Калибровка датчика атмосферного давления.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА

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.

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

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 P0 , 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).

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 P0 =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 P0 , 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).

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.

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.

Инструментальные погрешности вызваны чисто техническими причинами – неточным изготовлением и физическим износом прибора. Ни один прибор невозможно изготовить абсолютно точно. Понятно, что инструментальные погрешности являются индивидуальными для каждого экземпляра прибора , даже если это приборы одного типа. 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. Следует обратить внимание на то, что с увеличением высоты аэродинамическая погрешность в среднем возрастает, поскольку увеличивается барическая ступень. Каждому миллиметру ртутного столба погрешности измерения давления соответствует все большее количество метров.

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

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:

ΔHпр= ΔHинс + ΔHаэр.

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

Значения аэродинамической поправки для каждой высоты берутся из РЛЭ, поскольку они одинаковы для всех высотомеров данного типа ВС. Инструментальные поправки, как показано ранее, определяются экспериментально для каждого экземпляра 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. В заголовке таблицы указываются тип и бортовой номер ВС, вид и номер высотомера, дата и ответственный за составление таблицы. В основной части таблицы указываются не значения поправок, как это делается, например, при составлении таблицы девиации магнитного компаса, а значения высот уже с учетом поправки. Каждому значению заданной высоты эшелона Нэш в таблице соответствует показание высотомера Нпр на этой высоте с учетом суммарной поправки:

Нпр=Нэш − ΔHпр.

Это сделано для исключения возможности перепутать знак при учете поправки.

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

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.

Давление на высоте полета, измеренное с помощью анероидной коробки, «преобразуется» барометрическим высотомером в барометрическую высоту по прибору Нпр в соответствии с таблицей стандартной атмосферы. Фактическая же высота Нф , то есть геометрическое расстояние по вертикали, будет другой.

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

ΔHt = Нф − Нпр.

Прочие погрешности:

1. Погрешность из-за неточной установки давления на высотомере .

2. Погрешность из-за запаздывания показаний высотомера возникает в наборе или снижении ВС и вызвана тем, что воздух обладает вязкостью.

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.

Порядок установки давления при полете по ППП

Высота перехода Нпер – это установленная высота для перевода шкалы давления барометрического высотомера на стандартное давление при наборе высоты.

Высота перехода установлена на каждом аэродроме и публикуется в документах аэронавигационной информации. Она отсчитывается от уровня аэродрома, то есть является относительной высотой.

Эшелон перехода (transition level) Нэш.пер – это установленный эшелон полета для перевода шкалы давления барометрического высотомера со стандартного давления на давление аэродрома (или QNH)

Высота эшелона перехода отсчитывается от уровня изобарической поверхности с давлением 760 мм рт.ст. Эшелон перехода публикуется в документах аэронавигационной информации. Он может быть постоянным для данного аэродрома, может зависеть от величины атмосферного давления на аэродроме, может не иметь фиксированного значения, но каждый раз сообщаться экипажу диспетчером.

Диапазон высот между высотой перехода и эшелоном перехода называется переходным слоем. Горизонтальный полет в переходном слое запрещен

Если же полет будет выполняться не на эшелоне по давлению 760 мм рт.ст., а ниже нижнего эшелона по приведенному минимальному давлению , то взлет также выполняется по давлению аэродрома, а Рприв.мин устанавливается на высотомере при выходе ВС из зоны взлета и посадки (аэродромного круга полетов), то есть примерно на удалении 25-30 км от аэродрома. В документах аэронавигационной информации могут быть опубликованы и конкретные рубежи установки давления.

Высотомер (в первой половине XX в. - альтиметр , от лат. altus - "высоко", в современном английском языке также altimeter) - прибор, указывающий высоту полета. В настоящее время чаще используется определение высотомер . В авиации используются на барометрический и радиотехнический (иначе радиовысотомер ) способы определения высоты.

В современных радиовысотомерах используются частотный (радиовысотомеры малых высот) и импульсный (радиовысотомеры больших высот) методы измерения высоты. Они показывают истинную высоту полета, что является их преимуществом перед барометрическими высотомерами, так как барометрическая высота, как правило, отличается от истинной.

Барометрический высотомер представляет собой обыкновенный барометр, у которого вместо шкалы давлений поставлена шкала высот. Такой высотомер определяет высоту полета самолета косвенным путем, измеряя атмосферное давление, которое изменяется с высотой по определенному закону. Барометрический способ измерения высоты связан с рядом ошибок, которые, если их не учитывать, приводят к значительным погрешностям в определении высоты. Несмотря на это барометрические высотомеры ввиду простоты и удобства пользования широко применяются в авиации. Барометрические высотомеры имеют инструментальные, аэродинамические и методические ошибки.

Инструментальные ошибки высотомера возникают вследствие несовершенства изготовления прибора и неточности его регулировки. Причинами инструментальных ошибок являются несовершенство изготовления механизмов высотомера, неточность и непостоянство регулировок, износ деталей, изменение упругих свойств анероидной коробки, люфты и т. д. Каждый высотомер имеет свои инструментальные ошибки. Они определяются путем проверки высотомера на контрольной установке, заносятся в специальную таблицу и учитываются в полете.
Аэродинамические ошибки возникают в результате неточного измерения высотомером атмосферного давления на высоте полета вследствие искажения воздушного потока, обтекающего самолет, особенно при полете на больших скоростях. Величина этих ошибок зависит от скорости и высоты полета, типа приемника, воспринимающего атмосферное давление, и места его расположения. Например, на высоте 5000 м ошибка в измерении давления в 1 мм рт. ст. дает ошибку в высоте, равную 20 м, а на высоте 11 000 м такая же ошибка в измерении давления вызывает ошибку в измерении высоты около 40 м. Аэродинамические ошибки определяются при летных испытаниях самолетов и заносятся в таблицу поправок. Для упрощения учета инструментальных и аэродинамических поправок составляется таблица показаний высотомера с учетом суммарных поправок, которая помещается в кабине самолета.
Методические ошибки возникают вследствие несовпадения фактического состояния атмосферы с расчетными данными, положенными в основу для расчета шкалы высотомера. Шкала высотомера рассчитана для условий стандартной атмосферы (МСА) на уровне моря: давление воздуха P0 = 760 мм рт. ст., температура t0 = + 15° С, температурный вертикальный градиент trp = 6,5° на 1000 м высоты. Использование стандартной атмосферы предполагает, что заданной высоте соответствует вполне определенное давление. Но так как в каждом полете действительные условия атмосферы не совпадают с расчетными, то высотомер показывает высоту с ошибками. Барометрическому высотомеру присущи также ошибки вследствие того, что он не учитывает изменения топографического рельефа местности, над которой пролетает самолет. Методические ошибки барометрического высотомера делятся на три группы:
- Ошибки от изменения атмосферного давления у земли. В полете барометрический высотомер измеряет высоту относительно того уровня, давление которого установлено на шкале давлений высотомера. Он не учитывает изменения давления по маршруту. Обычно атмосферное давление в различных точках земной поверхности в один и тот же момент неодинаково. Перед вылетом стрелки высотомера устанавливают на нуль, при этом шкала давлении высотомера установится на давление аэродрома вылета. Если пилот по маршруту над равнинной местностью будет выдерживать заданную приборную высоту, то истинная высота будет изменяться в зависимости от распределения атмосферного давления у земли. При падении атмосферного давления по маршруту истинная высота будет уменьшаться, при повышении давления увеличиваться. Изменение истинной высоты происходит вследствие изменения давления у земли над пролетаемой местностью относительно давления, установленного на высотомере. Изменение атмосферного давления с высотой характеризуют барометрической ступенью- высотой, соответствующей изменению давления на 1 мм рт. ст. Барометрическая ступень на различных высотах различна. С увеличением высоты барометрическая ступень увеличивается. В практике барометрическую ступень для малых высот берут равной 11м. Следовательно, каждому миллиметру изменения давления у земли соответствует 11,1 м высоты.
- Ошибки от изменения температуры воздуха. Возникает из-за отклонения температуры у земли от значения температуры стандартной атмосферы. При уменьшении температуры у земли менее 15°С высотомер будет показывать заниженное значение высоты и наоборот. Температурная ошибка может достигать величины, равной 8-12% от измеряемой высоты. Температурную ошибку учитывают на

Хорошая такая, задушевная мелодия. Но дело, вобщем-то, сейчас не в ней. А вспомнил я ее потому, что когда думал о теме новой статьи, в голове проскочила ассоциация с интересными словами из текста этой песни: «Есть одна у лётчика мечта – высота, высота.»

Вот эти-то слова меня, можно сказать, и зацепили. Сайт существует уже больше года, пишутся статьи, говорили мы о скорости полета уже неоднократно, low pass даже вспомнили, а о таком (любому понятно) важнейшем параметре, как высота полета самолета почему-то забыли.

Вернее не забыли, а забыл, потому что вопрос «почему» должен, конечно, адресовываться ко мне. Вот не знаю… Упустил из виду и все…. Однако сейчас мы этот пробел быстренько восполним.

Не знаю, что там за мечта у летчика из песни на самом деле, но без высоты полета не бывает. Как известно, «рожденный летать ползать не может» (помните летчика Крошкина из фильма «Беспокойное хозяйство», переиначившего знаменитую фразу горьковской «Песни о соколе»?).

Итак, высота полета самолета, и как ее измеряют… Ну, что такое высота в данном случае, я думаю, не вопрос. Любой скажет, что это расстояние по вертикали от летящего самолета до точки на земной поверхности, выбранной за нулевую (точку отсчета). Некоторый вопрос заключается в том, что это за точка.

Сам принцип измерения высоты с развитием авиации совершенствовался (что естественно), и сейчас способов измерения существует несколько. Когда-то давно в морском деле существовал такой измерительный инструмент, как лот. По сути дела простая веревка с грузом на конце, по длине которой можно было судить о глубине места (нечто схожее с высотой). Лот уже давно превратился в эхолот.

Понятно, что для воздушных путешествий веревка, как измерительный инструмент, так сказать, малоприемлема. Однако способ измерения, возникший на заре развития авиации (история которой гораздо короче истории морского флота), существует и по сей день. Этот способ барометрический.

Основан он на естественном явлении падения атмосферного давления с высотой. Падает оно в соответствии с условным распределением давления, температуры и плотности воздуха в атмосфере. Это распределение называется Международной стандартной атмосферой (МСА или ISA в английском).

Остается только, учитывая закономерности этого явления, отобразить его визуально, то есть, например, в виде указательной стрелки, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах высоты (метры или футы), и готов прибор, показывающий высоту полета самолета - высотомер. Второе его название – альтиметр (в латинском altus – высоко), используемое чаще за рубежом, а у нас почему-то считающееся устаревшим.

В принципе высотомер был готов еще в 1843 году, когда французский ученый Люсьен Види (Lucien Vidie) изобрел всем известный барометр-анероид. Тогда, конечно, вряд ли кто задумывался о его применении в авиации. Но когда самолеты начали летать, как говорится, в полную силу, он оказался как нельзя кстати. Ведь ртутный барометр (имеющий еще более почтенный возраст) с собой в кабину не возьмешь.

Он хоть и более точен, но, понятно, для летательного аппарата (за исключением, быть может, воздушного шара) громоздок и неудобен. А вот компактный и чувствительный анероид вполне подходит, несмотря на определенные ошибки в измерениях.

Ошибок на самом деле хватает, как впрочем у любого аналогового прибора. Есть инструментальные из-за несовершенства изготовления прибора, есть аэродинамические из-за неточности измерения давления, особенно на высоте, есть и методические из-за того, что прибор не может, естественно, находясь на высоте в полете, учитывать изменения давления у земли, а также изменение температуры у земли, которая влияет (и ощутимо) на величину давления. Однако все эти ошибки уже давно научились учитывать.

Высотомер - это есть, по сути своей, барометр-анероид. Атмосферное давление подводится к его герметичному корпусу от ПВД (приемник воздушных давлений), а в самом приборе чувствительная анероидная коробка, деформируясь, реагирует на его изменения, передавая эту свою реакцию через специальную кинематическую систему (ее еще называют передаточно-множительный механизм) на указательную стрелку, двигающуюся по шкале, что и видит экипаж в кабине летательного аппарата.

Схема высотомера ВД-20.

Все барометрические высотомеры (как наши, так и зарубежные) имеют принципиально одинаковую конструкцию, но разных вариаций хватает в зависимости от типа воздушного судна, порядка использования и дополнительных функций.

Первые высотомеры, использовавшиеся на старых самолетах оказались не очень-то удобны для визуального использования. Их лицевая панель была очень похожа на современные автомобильные спидометры. Стрелка была одна с пределом измерения от 0 до 1000. Причем полный круг она не описывала (как стрелка скорости у автомобильного спидометра).

А под этой стрелкой находились окошки с цифрами в них, в точности, как у автомобильного одометра, только показывали они, естественно, не пройденное расстояние, а тысячи футов (метров) высоты. То есть летчик по стрелке определял десятки и сотни метров высоты, а по цифровым окошкам тысячи.

Обычные барометрические указатели высоты полета самолета (высотомеры) все двухстрелочные (встречаются и трехстрелочные). Их циферблат похож на циферблат часов, только количество цифровых секторов не двенадцать, а десять. Длинная стрелка (минутная) делает один оборот при изменении высоты на 1000 м, при этом короткая (часовая) перемещается только на один цифровой сектор.

То есть малая стрелка отсчитывает километры высоты (то есть, по сути дела, полную высоту), а большая – метры, причем эти стрелки могут работать как на одной шкале, так и каждая на своей.

Высотомер ВД-10.

Пределы измерения у приборов могут быть различны. Например, высотомеры ВД-10, ВД-17 измеряют высоты до 10-ти тысяч метров и устанавливаются в основном на самолеты, максимальная высота полета которых не очень велика. А такие, как например ВД-20 (стоит на ТУ-134, ТУ-154), ВД-28 (стоит на МИГ-29), ВДИ-30 (стоит на МИГ-23) имеют пределы измерения большие, соответствующие цифрам в их наименовании. То есть 20, 28 и 30 км высоты соответственно. Буквы во всех их названиях означают «высотомер двухстрелочный».

Высотомер ВД-28.

Бывают и однострелочные, когда в наличии только одна, большая стрелка, но тогда на циферблате обязательно есть окошко в котором полная высота представлена цифрами (подобно вышеописанным старым высотомерам, но в более удобном виде). Таков, например, высотомер УВИД-15(Ф). Буква Ф означает «футовый». Это связано с тем, что высота в России и некоторых других странах из меряется в метрах, а во стальном мире в футах (1 фут равен 0,3048 м). Поэтому и приборы могут быт градуированы в метрах или в футах.

Или вот еще один высотомер, не наш, западный. Марки не знаю, но это и неважно. Важно другое. На нем, как вы видите аж три окошка с цифрами.

Альтиметр с окошками Колсманна.

Окошки эти (точнее два нижних) называют окнами Колсманна по имени американского изобретателя Пауля Колсманна (Paul Kolsmann, эмигрировал в Америку из Германии в 1923 году), занимавшегося авиационными приборами. Он-то как раз эти окна и придумал. Для чего?

На самом деле – это очень важная вещь в деле контроля высоты полета самолета, и на каждом высотомере есть как минимум одно окно Колсманна. Кроме того все эти приборы имеют специальную кремальеру, кинематически связанную со шкалой, которая видна в этом окне. Шкала эта подвижна и на ней нанесены цифры, представляющие собой величину атмосферного давления.

Это давление может быть представлено на приборах в различных единицах измерения. В России используются миллиметры ртутного столба, в Америке и Канаде та же величина в дюймах (inch-ах, один дюйм (inch) равен 2,54 см), в Европе и других странах – в гектопаскалях (или миллибарах, что то же самое).

В том «западном» высотомере это давление показано для удобства сразу в двух окошках (Колсманна). В левом в гектопаскалях, в правом в дюймах.

Для любого измерительного прибора, чтобы он осуществлял свои функции, требуется наличие нуля, точки отсчета. Для высотомера, соответственно, тоже должна быть какая-то начальная (нулевая) высота. А так как прибор барометрический, то эта высота должна соответствовать определенному начальному давлению, например, давлению того места откуда начинается полет. Вот это самое начальное давление как раз и устанавливается на высотомере в окошке Колсманна.

Хотя на самом деле таких «начальных давлений» в практике полетов существует несколько. Поэтому и определений высот полета самолета тоже несколько. Первая – это, пожалуй, истинная высота Нист.. Это реальная высота полета, отсчитываемая от точки поверхности местности, над которой в данный момент пролетает самолет. Международное обозначение AGL (Above Ground Level).

Высотомер, как барометрический прибор, не меряет реальную высоту непосредственно. Он делает это косвенно, измеряя разность давлений между начальным давлением и давлением на той высоте, на которой он находится. Получаем так называемую барометрическую высоту. Она может довольно сильно отличаться от реальной высоты AGL. Все зависит от величины давления, установленной на высотомере.

Виды высот полета самолета.

Далее высота относительная Нотн.. Она отсчитывается от некоего условного уровня, обычно от уровня аэродрома, с которого взлетает (или на который садится) самолет. В международном обозначении эта высота – height и ей соответствует давление QFE (Q-code Field Elevation), то есть давление на уровне порога ВПП.

Еще одна высота это абсолютная Набс.. Это высота полета самолета, отсчитываемая от условного (среднего) уровня моря. Международное обозначение – altitude. Этой высоте соответствует давление QNH (Q-code Nautical Height) означающее давление в данной точке земной поверхности, приведенное к уровню моря.

Начиная со второй половины 60-х в Советском Союзе была довольно популярна песня, написанная Александрой Пахмутовой и Николаем Добронравовым и называвшаяся «Обнимая небо…». Исполнял ее тогда замечательный певец Юрий Гуляев. Многие люди старшего поколения (особенно из авиационной среды) эту песню помнят и любят.

Хорошая такая, задушевная мелодия:-). Но дело, вобщем-то, сейчас не в ней. А вспомнил я ее потому, что когда думал о теме новой статьи, в голове проскочила ассоциация с интересными словами из текста этой песни: «Есть одна у лётчика мечта — высота, высота.»

Вот эти-то слова меня, можно сказать, и зацепили:-). Сайт существует уже больше года, пишутся статьи, говорили мы о скорости полета уже неоднократно, low pass даже вспомнили, а о таком (любому понятно:-)) важнейшем параметре, как высота полета самолета почему-то забыли.

Вернее не забыли, а забыл, потому что вопрос «почему» должен, конечно, адресовываться ко мне:-). Вот не знаю… Упустил из виду и все…. Однако сейчас мы этот пробел быстренько восполним.

Не знаю, что там за мечта у летчика из песни на самом деле, но без высоты полета не бывает. Как известно, «рожденный летать ползать не может» 🙂 (помните летчика Крошкина из фильма «Беспокойное хозяйство», переиначившего знаменитую фразу горьковской «Песни о соколе»?).

Итак, высота полета самолета , и как ее измеряют… Ну, что такое высота в данном случае, я думаю, не вопрос:-). Любой скажет, что это расстояние по вертикали от летящего самолета до точки на земной поверхности, выбранной за нулевую (точку отсчета) . Некоторый вопрос заключается в том, что это за точка.

Сам принцип измерения высотыс развитием авиации совершенствовался (что естественно:-)), и сейчас способов измерения существует несколько. Когда-то давно в морском деле существовал такой измерительный инструмент, как лот . По сути дела простая веревка с грузом на конце, по длине которой можно было судить о глубине места (нечто схожее с высотой:-)). Лот уже давно превратился в эхолот .

Понятно, что для воздушных путешествий веревка, как измерительный инструмент, так сказать, малоприемлема:-). Однако способ измерения, возникший на заре развития авиации (история которой гораздо короче истории морского флота), существует и по сей день. Этот способ барометрический .

Остается только, учитывая закономерности этого явления, отобразить его визуально, то есть, например, в виде указательной стрелки, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах высоты (метры или футы), и готов прибор, показывающий высоту полета самолета - высотомер . Второе его название – альтиметр (в латинском altus — высоко), используемое чаще за рубежом, а у нас почему-то считающееся устаревшим.

В принципе высотомер был готов еще в 1843 году, когда французский ученый Люсьен Види (Lucien Vidie ) изобрел всем известный барометр-анероид . Тогда, конечно, вряд ли кто задумывался о его применении в авиации. Но когда самолеты начали летать, как говорится, в полную силу, он оказался как нельзя кстати. Ведь ртутный барометр (имеющий еще более почтенный возраст) с собой в кабину не возьмешь:-).

Высотомер - это есть, по сути своей, барометр-анероид. Атмосферное давление подводится к его герметичному корпусу от , а в самом приборе чувствительная анероидная коробка, деформируясь, реагирует на его изменения, передавая эту свою реакцию через специальную кинематическую систему (ее еще называют передаточно-множительный механизм ) на указательную стрелку, двигающуюся по шкале, что и видит экипаж в кабине летательного аппарата.

Схема высотомера ВД-20.

Все барометрические высотомеры (как наши, так и зарубежные) имеют принципиально одинаковую конструкцию, но разных вариаций хватает 🙂 в зависимости от типа воздушного судна, порядка использования и дополнительных функций.

Первые высотомеры , использовавшиеся на старых самолетах оказались не очень-то удобны для визуального использования. Их лицевая панель была очень похожа на современные автомобильные спидометры . Стрелка была одна с пределом измерения от 0 до 1000. Причем полный круг она не описывала (как стрелка скорости у автомобильного спидометра).

А под этой стрелкой находились окошки с цифрами в них, в точности, как у автомобильного одометра , только показывали они, естественно, не пройденное расстояние, а тысячи футов (метров) высоты. То есть летчик по стрелке определял десятки и сотни метров высоты, а по цифровым окошкам тысячи.

Обычные барометрические указатели высоты полета самолета (высотомеры ) все двухстрелочные (встречаются и трехстрелочные). Их циферблат похож на циферблат часов, только количество цифровых секторов не двенадцать, а десять. Длинная стрелка (минутная:-)) делает один оборот при изменении высоты на 1000 м, при этом короткая (часовая:-)) перемещается только на один цифровой сектор.

Высотомер ВД-10.

Пределы измерения у приборов могут быть различны. Например, высотомеры ВД-10 , ВД-17 измеряют высоты до 10-ти тысяч метров и устанавливаются в основном на самолеты, максимальная высота полета которых не очень велика. А такие, как например ВД-20 (стоит на ТУ-134 , ТУ-154 ), ВД-28 (стоит на МИГ-29 ), ВДИ-30 (стоит на МИГ-23) имеют пределы измерения большие, соответствующие цифрам в их наименовании. То есть 20, 28 и 30 км высоты соответственно. Буквы во всех их названиях означают «высотомер двухстрелочный ».

Высотомер ВД-28.

Бывают и однострелочные, когда в наличии только одна, большая стрелка, но тогда на циферблате обязательно есть окошко в котором полная высота представлена цифрами (подобно вышеописанным старым высотомерам, но в более удобном виде:-)). Таков, например, высотомер УВИД-15(Ф) . Буква Ф означает «футовый». Это связано с тем, что высота в России и некоторых других странах из меряется в метрах, а во стальном мире в футах (1 фут равен 0,3048 м). Поэтому и приборы могут быт градуированы в метрах или в футах.

Альтиметр с окошками Колсманна.

Окошки эти (точнее два нижних) называют окнами Колсманна по имени американского изобретателя Пауля Колсманна (Paul Kolsmann , эмигрировал в Америку из Германии в 1923 году:-)), занимавшегося авиационными приборами. Он-то как раз эти окна и придумал. Для чего?

На самом деле – это очень важная вещь в деле контроля высоты полета самолета , и на каждом высотомере есть как минимум одно окно Колсманна. Кроме того все эти приборы имеют специальную кремальеру , кинематически связанную со шкалой, которая видна в этом окне. Шкала эта подвижна и на ней нанесены цифры, представляющие собой величину атмосферного давления.

Это давление может быть представлено на приборах в различных единицах измерения. В России используются миллиметры ртутного столба, в Америке и Канаде та же величина в дюймах (inch-ах , один дюйм (inch) равен 2,54 см), в Европе и других странах – в гектопаскалях (или миллибарах, что то же самое:-)).

Для любого измерительного прибора, чтобы он осуществлял свои функции, требуется наличие нуля, точки отсчета . Для высотомера , соответственно, тоже должна быть какая-то начальная (нулевая) высота. А так как прибор барометрический , то эта высота должна соответствовать определенному начальному давлению, например, давлению того места откуда начинается полет. Вот это самое начальное давление как раз и устанавливается на высотомере в окошке Колсманна.

Хотя на самом деле таких «начальных давлений» в практике полетов существует несколько. Поэтому и определений высот полета самолета тоже несколько. Первая – это, пожалуй, истинная высота Н ист. . Это реальная высота полета, отсчитываемая от точки поверхности местности, над которой в данный момент пролетает самолет. Международное обозначение AGL (Above Ground Level).

Высотомер , как барометрический прибор, не меряет реальную высоту непосредственно. Он делает это косвенно, измеряя разность давлений между начальным давлением и давлением на той высоте, на которой он находится. Получаем так называемую барометрическую высоту. Она может довольно сильно отличаться от реальной высоты AGL. Все зависит от величины давления, установленной на высотомере.

Виды высот полета самолета.

Далее высота относительная Н отн. . Она отсчитывается от некоего условного уровня, обычно от уровня аэродрома, с которого взлетает (или на который садится) самолет. В международном обозначении эта высота — height и ей соответствует давление QFE (Q -code F ield E levation), то есть давление на уровне порога ВПП.

Еще одна высота это абсолютная Н абс . . Это высота полета самолета, отсчитываемая от условного (среднего) уровня моря. Международное обозначение – altitude . Этой высоте соответствует давление QNH (Q -code N autical H eight) означающее давление в данной точке земной поверхности, приведенное к уровню моря.

На всякий случай скажу, что значит «приведенное к уровню моря» (упрощенно:-)). Имеем вышеупомянутое давление в данной точке поверхности. Допустим, это давление на пороге ВПП, то есть QFE. Превышение (абсолютная высота) этой точки над уровнем моря известно (обычный топографический параметр:-)).

Кроме того, известна зависимость падения давления с высотой. Например, для небольших высот принято, что изменение высоты на 11,2 м соответствует изменению давления на 1мм рт. ст. (так называемая барометрическая ступень ) или подъем на высоту 800 м соответствует падению давления на 100 гПА.

Остается высоту нашей точки от уровня моря поделить на 11,2 (если за единицу измерения принимаем мм.рт.ст.) и полученное давление сложить с имеющимся (QFE, в данном случае). В итоге имеем давление в точке, если бы она находилась на уровне моря (то есть приведена к уровню моря).

Интересно, что средний уровень моря (международное обозначение MSL ) во ряде стран СНГ, в России и в Польше ведется с использованием Балтийской системы высот (то есть по уровню Балтийского моря в Кронштадте), а по стандартам ICAO с использованием системы WGS-84, которые не полностью совпадают.

Кроме того еще высоты полета самолета до 200 м именуются предельно малыми , от 200 до 1000 м малыми , от 1000 до 4000 м средними , от 4000 м до 12000 м большими и выше 12000 м – стратосферными .

Летчик, выруливая на взлетную полосу аэродрома с помощью вышеуказанной кремальеры устанавливает в окошке высотомера определенное давление, которое ему сообщает диспетчер (руководитель полетов). Для российских аэродромов – это давление QFE , то есть на высотомере при этом стоит высота, равная нулю.

Интересно, что так делается только в России (и в некоторых странах СНГ). В остальном мире перед вылетом на высотомере выставляется давление, приведенное к уровню моря, то есть QNH . И на высотомере у них уже до взлета стоит высота превышения аэродрома над уровнем моря (а вовсе не ноль, как у нас).

Далее самолет взлетает и в процессе полета летчик на определенных этапах полета выставляет на высотомере соответствующие давления, которые ему сообщает диспетчер (руководитель полетов). Сам этот порядок выставки строго регламентирован, потому что от него напрямую зависит безопасность полетов.