Если вы не пилот, а именно на такого читателя и рассчитана данная статья, то вам может показаться что все очень сложно и непонятно. Но, на самом деле все не так уж и сложно. Давайте попробуем в этом разобраться какие у самолета есть приборы и что он ими измеряет.
Скорость
Скорость для самолета -это жизнь. И скорость самолету терять ни в коем случае нельзя, так как, даже если потеря скорости ниже критической отметки и не приведет к немедленной катастрофе, предположим что есть большой запас высоты и у вашего самолета нет генетической предрасположенности входить в штопор и не выходить оттуда, то даже в этом случае всем, определенно, это очень не понравится. Поэтому очень важно ее контролировать. Впрочем тут надо пояснить кого это «ее»? У самолета их аж три:
- Воздушная или истинная скорость (TAS — True Air Speed) — Скорость летательного аппарата относительно воздушного потока.
- Приборная скорость (IAS — Indicated Air Speed)— это скорость которая определяется при помощи специально обученного прибора называемого трубкой Пито-Прандтля или приемником воздушного давления (ПВД).
- Путевая скорость (GS — Ground Speed) - это скорость самолета относительно земли. По ней, например, можно рассчитать время за которое самолет пролетит заданное расстояние. Ее можно, определить при помощи спутников, также, как это делает какой-нибудь Яндекс-навигатор в вашем смартфоне.
Для пилотирования используется именно приборная скорость, так как она является характеристикой угла атаки. И по ней можно понять насколько сильно можно задирать нос, чтобы самолет не еще упал, и много еще чего. Истинная и приборная скорости отличаются, и отличия эти обусловлены двумя вещами- изменением плотности воздуха с высотой, и сжимаемостью его, которая растет с увеличением скорости самолета.
Вот к каким ухищрениям нужно прибегать, когда у вас нет механической связи с движущейся поверхностью, как в автомобиле. Еще кстати можно повесить анемометр.
Ладно со скоростями, вроде разобрались. Все вроде как в автомобиле, кроме того что скоростей не одна, а три. Однако, теперь перейдем к приборам которых в авто нет от cлова совсем.
В Высота
Наверное не нужно объяснять для чего пилоту нужно знать высоту, на которой находится самолет. Однако, оказывается, что как и в случае со скоростями высоты тоже бывают разными. Приборы, которые измеряет высоту называют высотомерами или альтиметрами, и принципы их работы тоже бывают разными.
- Истинная высота (AGL — Above Ground Level) — это расстояние от самолета до поверхности над которой он в данный момент находится.
- Относительная высота (QFE — Q-code Field Elevation ) — высота относительно некоторого условного уровня, обычно относительно аэродрома с которого взлетает/садится самолет.
- Абсолютная высота (QNH — Q-code Nautical Height) — высота над уровнем моря.
- Высота эшелона (QNE — Q-code Nautical Elevation) — она нужна для того, чтобы осуществлять эшелонирование самолетов по высоте, и чтобы они там не сталкивались
Сложно? Ну крепитесь, вот вам картиночка, чтобы вы окончательно не запутались:
При этом оказывается что все высоты важны и нужны, так что нельзя выбрать какую-то одну, а остальные выкинуть.
Для измерения высоты используют два основных принципа — первый это барометрический или говоря по-простому изменение давления с высотой. Чем больше высота, тем ниже давление. Таким образом устроен барометрический высотомер, он просто измеряет давление и высчитывает высоту, которая ему соответствует. Зная давление, например, на аэродроме вылета, можно его туда ввести и высчитывать QFE.
Разумеется измерять истинную высоту такой высотомер не способен в принципе. Но специально для этого существует радиовысотомер.
Он работает по принципу радиолокации, то есть замеряет время прохождения радиосигнала (СВЧ) от самолетной передающей антенны (расположенной обычно на нижней части фюзеляжа) до поверхности и обратно (отраженный сигнал) до самолетного приемника. Зная скорость распространения радиоволн, а скорость света у нас, по идее, каждый школьник знает(кроме, конечно тех случаев, когда не знает), и помножив ее на время можно получить истинную высоту.
А Авигоризонт
Помимо того с какой скоростью и на какой высоте летит самолет пилоту еще интересно знать КУДА. Конечно, в случае если все хорошо, и видимость хорошая, понять куда летит самолет несложно и визуально.
Однако, в случае плохой видимости и/или попадания в сложное пространственное положение понять где верх, а где низ и куда у самолета крен без специально обученного прибора может оказаться невозможно. И специально для этого и существует авиагоризонт.
Этот прибор показывает продольный и поперечный наклон летательного аппарата (тангаж и крен) и работает по принципу гироскопа.
Вариометр и вертикальная скорость.
Помимо измерения самой высоты летчикам также любопытна скорость ее изменения. И именно ее измерением занимается вариометр. Если бы компьютерная техника появилась раньше, чем самолет, возможно, что такого прибора бы и не существовало. Потому что такую же функцию могло выполнять устройство считывающее показания высоты в два момента времени, и затем делящее полученную разность на промежуток времени (ну вернее он бы существовал, но был бы цифровым). И для этого не требуется выполнять больше никаких измерений. Однако, во-первых, электроника штука хорошая, но не самая надежная, а во-вторых все-таки хронология устроена иначе и летчикам их вертикальная скорость стала интересна задолго до появления ЭВМ.
Принцип работы вариометра достаточно прост и основан на измерении статического давления воздуха с высотой. Классический вариометр измеряет разность давлений между мгновенным статическим давлением воздуха, и тем которое было «чуть раньше». Для получения мгновенного давления берут просто статическое давление от ПВД (приемника воздушного давления), а для давления «чуть раньше» оттуда же, но предварительно пропускают через специально обученный капилляр.
Чтобы лучше понимать, как это работает, давайте взглянем на схему вариометра с манометрической коробкой. Если давление не меняется, давление в манометрической коробке, и в компенсирующей емкости одинаковое, а значит вариометр показывает 0. Но, предположим самолет начал набор высоты, а значит давление стало падать. В манометрической коробке оно тут же стало меньше,в то время как в компенсирующей емкости оно пока такое же как и было, так как через капилляр давление еще не успело выровняться. Таким образом в коробке давление меньше, а в компенсирующей емкости больше → манометрическая коробка сжимается и отклоняет стрелку прибора наверх, показывая набор высоты. Стрелка будет отклоняться тем больше, чем выше скорость изменения давления.
К недостаткам классического вариометра следует отнести то, что он обладает некоторой инерционностью. Поэтому на приличные самолеты предпочитают ставить мгновенные вариометры, в которых используют небольшое ухищрение для компенсации инерционности.
К Компас
Тут наверное все понятно, касательно зачем он нужен, однако следует обмолвиться, что помимо всем известного магнитного компаса в авиации используют еще и другие его разновидности. Вообще в авиации работает принцип «приборов много не бывает». Так что и с компасами та же история.
Знакомьтесь, радиокомпас использовал электромагнитные волны для навигации еще до того, как это стало мейнстримом. Принцип работы предельно прост радиомаяк на земле излучает сигнал, а приемник на самолете принимает и пеленгует его, то есть определяет направление, откуда он пришел. Таким образом, зная положение маяка, можно определить направление на него, от него, на север и вообще куда хочешь. А если маяков несколько, то и положение самого самолета, при этом делать это можно и автоматически без регистрации и СМС, если конечно система достаточно крутая.
Помимо радиокомпаса существуют еще и гирокомпасы, а если говорить более широко, то инерциальная навигация. Принцип действия инерциальной навигации состоит в определении ускорений и угловых скоростей с помощью с помощью специально обученных акселерометров, гироскопов. То есть система инерциальной навигации, это круче, чем просто гирокомпас, это как компас Ultimate limited edition + 300 кабельных каналов и кешбек 3%. По данным от акселерометра и гирокомпаса можно вычислить текущую скорость, путь и положение самолета. Разумеется, точность этих, как и других систем иногда отставляет желать лучшего, поэтому они могут дублироваться, а также сравнивать свои показания с другими системами, что крайне положительно сказывается на надежности.
Ну и, конечно, куда уже без GPS/ГЛОНАСС по ним самолеты научились летать значительно раньше, чем они появились у тебя на смартфоне, и даже задолго до того как у тебя появился и сам смартфон.
Современные самолеты оснащены бортовыми компьютерами, которые очень значительно облегчают жизнь пилотам, в том числе в вопросах навигации, они могут визуализировать маршрут, оценивать показания различных систем и т д.
Ну и, конечно, самый обычный магнитный компас. Авиационный магнитный компас, разумеется, это не обычный полевой компас который используют, скажем туристы. Но в целом основной принцип его работы такой же.
Вот, наверное и все. Разумеется у современного лайнера еще полно других приборов, которые никак в этой статье не были упомянуты, но это и не Руководство по летной эксплуатации, а всего лишь небольшой ликбез. Возможно, теперь при взгляде на приборную панель самолета какие-то из них вам покажутся знакомыми, а может наоборот вы пилот Ту-154 с 154 летним стажем, давно уже установили все эти приборы себе на автомобиль и даже велосипед и знакомы с ними еще с рождения.
Так или иначе, спасибо, что дочитали да этого места.