Здравствуйте авиаторы и не только! Добро пожаловать на канал Пилот-Инженер! В одной из прошлых статей мы рассмотрели пространственную ориентацию самолета, которая задается относительно трех осей: крен, тангаж и рысканье. Сегодня мы рассмотрим еще несколько важных параметров пространственного положения самолета, а именно курс, воздушную и путевую скорости и высоту. И так, полетели!
Начнем свой рассказ с такого параметра как курс самолета. Его необходимо знать для осуществления навигации, ведь курс указывает, куда непосредственно летит самолет. Но не все так просто как может показаться на первый взгляд. Необходимость определения курса возникла с развитием мореплавания. До появления компаса штурманы определяли положение корабля и его курс по солнцу и созвездиям. Затем изобретение компаса позволило использовать магнитное поле Земли для ориентирования как на земле так и на море. Но тут возникла одна проблема: магнитное поле земли постоянно меняется, магнитные полюса мало того, что не совпадают с географическими, так они еще каждый год перемещаются на несколько десятков километров. Поэтому курс бывает магнитный и истинный. Магнитный курс это угол между направлением на магнитный северный полюс и продольной осью корабля или самолета. Он определяется с помощью компаса и показывает куда смотрит нос. Истинным же курсом называют угол между направлением на географический полюс, который нанесен на карты и не меняется с течением времени и продольной осью корабля или самолета. Он определяется с помощью точных инерциальных систем отсчета, спутников и гирокомпасов. Про эти устройства мы расскажем в следующих видео.
Переходим теперь к понятию скорости. Скорость известна всем, так как водители на дороге должны соблюдать ограничения по скорости, а на физкультуре нужно бежать как можно быстрее, чтобы обогнать друзей и выполнить норматив. Само понятие скорости интуитивно понятно - это быстрота чего либо, то есть изменение какого либо параметра в единицу времени. Математики используют понятие производной. В нашем случае скорость это производная от функции координат по времени или же сколько километров пролетит самолет за час. Скорость может измеряться в километрах в час или узлах. Узел это расстояние в морских милях пройденное за один час. Пришло это также из флота и используется в качестве международной единицы измерения скорости в авиации. Как и в случаи с курсом, скорости бывают разные. Истинная воздушная, приборная воздушная и путевая. Это основные виды скорости в современной авиации. Начнем с приборной скорости или IAS (Indicated Air Speed). Эта скорость, которая измеряется с помощью трубки Пито. Трубка Пито представляет собой, неожиданно, трубку, выставленную снаружи самолета в направлении полета. Воздух, набегающий на самолет и статическое давление будут создавать разницу давлений на мембране за трубкой и прогиб мембраны механически передается на стрелку указателя скорости.
Приборная скорость непосредственно характеризует силу напора воздушного потока. Поэтому именно она указывается в руководстве по эксплуатации при ограничениях на скорость полета с выпущенными шасси, закрылками и даже открытой форточкой. С ростом высоты уменьшается плотность воздуха, соответственно самолету нужно разгоняться относительно земли, чтобы сохранить напор воздуха при подъеме на высоту. Например, если у земли приборная скорость самолета равняется 400 км/ч и он поднимается на высоту, сохраняя ее, то на высоте в 10000 метров его скорость относительно земли будет 800 км/ч, но на указателе скорости будет 400. Как же тогда узнать свою скорость? Для этого применяют истинную воздушную скорость или TAS (True Air Speed). Это скорость самолета относительно молекул воздуха. Путевая же скорость это скорость относительно поверхности земли. Она состоит из истинной воздушной скорости и курсовой составляющей ветра. Ее называют Ground Speed (что буквально переводится с английского как “земная скорость”). Эту скорость можно также определить с помощью спутниковых или инерциальных систем навигации.
И заключительный параметр, присущий в основном только летательным аппаратам - это высота. Высота это расстояние между самолетом и поверхностью земли. Но как же определить высоту самолета, спросите вы? Здесь используется свойство атмосферы нашей планеты, которое заключается в том, что атмосферное давление уменьшается с подъемом на высоту. Причем примерно каждые 12 метров, оно падает на 1 мм ртутного столба. Но распределение плотности и давления неравномерно по всей планете. Для того, чтобы ввести единые стандарты измерения высоты и скорости летательных аппаратов введена Международная стандартная атмосфера, которая представляет собой условное распределение температуры, плотности и давления в атмосфере, принятое для расчетов во всем мире. У самолета есть устройства, которые измеряют давление за бортом. Их называют приемники статического давления. Разность давления на нулевом уровне и текущего определяет высоту самолета. Летчик может задать нулевой уровень высотомера выставив либо давление на уровне моря, либо давление на уровне аэродрома. Соответственно высота будет отсчитываться либо от уровня моря, либо от уровня аэродрома.
Но для конечного этапа захода на посадку это не годится. Ведь такой способ не учитывает рельеф местности. Тут используются радиовысотомеры. Самолет посылает радиоволну вниз, она отражается от земли и принимается самолетом. Засекается время между передачей и приемом сигнала. Зная что электромагнитные волны распространяются со скоростью света, половину этого времени вычислитель радиовысотомера умножает на 3 × 10^8 метров в секунду. Полученное расстояние и есть высота самолета над рельефом местности. По ряду физических ограничений этот способ работает от 0 до 1000 метров и используется при заходе на посадку. В современном мире высоту также можно определить с помощью спутниковой навигации GPS/Глонасс.
На этом на сегодня все. Вы узнали о том какие параметры задают положение самолета в воздухе. Ставьте лайки и до новых встреч на канале Пилот-Инженер!
