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.
При полётах самолетов различают четыре основных вида высот:
- абсолютная высота (Набс.) – высота полета относительно уровня моря (pо = 760 мм.рт.ст.);
- относительная высота (Нотн.) – высота полета относительно места взлета или посадки;
- истинная высота (Н) – высота полета относительно места, над которым находится самолет в данный момент времени;
- барометрическая высота (Нбар.) – высота полета относительно места с заданным атмосферным давлением.
Соответственно реализовали несколько способов измерения высоты. Некоторые из них являются основой основ. 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).
Высотомер — это есть, по сути своей, барометр-анероид. Атмосферное давление подводится к его герметичному корпусу от ПВД (Приемник воздушного давления), 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.
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.
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».
Или вот еще один высотомер, не наш, западный. На нем, как вы видите аж три окошка с цифрами.
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. 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. 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.
Измерение и контроль высоты полета самолета вообще считается очень важной задачей, потому что от правильного ее выполнения напрямую зависит безопасность полетов. Исходя из этого на современном летательном аппарате средства измеряющие высоту полета (как и многие другие жизненно важные элементы) дублируются.
В комплекте приборного оборудования практически всегда присутствует высотомер, использующий другой способ измерения высоты — радиотехнический. Он так и называется — 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. Это, по сути дела, частный случай радиодальномера.
В отличие от барометрического высотомера его показания не зависят от состояния атмосферы, никакое исходное давление ему для работы не нужно, и показывает он истинную высоту до поверхности, отличаясь к тому же большей точностью. Радиовысотомер представляет собой комплект электронной аппаратуры с антенной. В кабину экипажа на приборную доску выведен только индикатор, непосредственно показывающий высоту, а также обычно имеется система предупреждения об опасной высоте со звуковой и световой сигнализацией. На практике наибольшее применение получили так называемые высотомеры малых высот. Это приборы с частотной модуляцией сигнала, работающие в режиме непрерывной локации. С их помощью замеряются высоты примерно до 1500 м и используются они чаще всего при осуществлении захода на посадку. В настоящее время практически на каждом самолете (за исключением быть может легких поршневых) стоит как минимум один радиовысотомер. А зачастую их может быть и несколько. Причем они могут работать в комплексе с другими самолетными системами.
Аэрометрические приборы не могут похвастаться достаточной точностью, кроме того большинство из них не выдают сигналов в электронной форме, которые требуются для специальных систем. Для того, чтобы решить эти вопросы были созданы централизованные системы, которые измеряют (получая сигналы давления непосредственно от ПВД), обрабатывают и вычисляют (с учетом всех воздушных особенностей и поправок) параметры полета и окружающей воздушной обстановки. Все эти данные затем передаются на указатели в кабине (те, которые необходимы в полете) и в бортовые комплексы специализированного оборудования, обеспечивая их правильное функционирование. Это могут быть централи скорости и высоты (ЦСВ) или же системы воздушных сигналов (СВС).
По требованиям ICAO все воздушные суда должны передавать в автоматическом режиме данные о своей высоте. Если эти данные не формируются системой СВС (если ее нет на борту), то на борту должен быть высотомер (так называемый диспетчерский), который кроме визуальных показаний на циферблате также преобразует измерения барометрической высоты в электрический сигнал, который потом через самолетный ответчик получает диспетчер и видит у себя на экране воздушной обстановки.
Сейчас определенную популярность приобрел способ измерения высоты с помощью GPS-технологий. Приемник этой системы, как известно, в зависимости от количества вещающих спутников может вычислить координаты тела в пространстве. Одна из координат – это высота над средним уровнем моря.