Измерители высоты полета

Знание высоты является необходимым условием для выполнения любого полета: для обеспечения безопасности полета, решения аэронавигационных задач, пилотирования, аэрофотосъемки, совершения посадки ВС. Режимы наибольшей дальности и продолжительности полета возможны только на определенных высотах для каждого типа ВС.

Газообразная оболочка, окружающая Землю, называется атмосферой. Она имеет несколько слоев с различными физическими свойствами. Нижний из них, прилегающий к земной поверхности, называемой тропосферой, где сосредоточено примерно 90% массы всего воздуха и имеют место восходящие и нисходящие потоки, создающие вертикальное перемещение воздуха.

Считают, что в среднем высота тропосферы у полюсов равна 8-10 км, у экватора - I6-I8 км, в средних широтах — 10-11 км. В тропосфере значительно меняются температура, давление, влажность и другие характеристики воздуха.

Слой, лежащий над тропосферой, называется стратосферой. Он простирается до 90 км и характеризуется тем, что в нем температура по вертикали постоянна.

Над стратосферой располагается ионосфера до высоты 800 км, воздух в этом слое ионизирован (способствует распро­странению радиоволн). Самый верхний слой называется экзосферой, он постепенно переходит в межпланетную среду.

Приемники и магистрали воздушных давлений не самолете

Высотомеры, вариометры, указатели скорости и другие манометрические пилотажно-навигационные приборы, принцип действия которых основан на косвенном методе измерения, по существу, измеряют статическое давление или разность полного и статического давлений.

На самолете существуют системы полного и статического воздушных давлений, в состав которых входят приемники воздушных давлений и магистрали из трубопроводов.

Приемники воздушных давлений (ПВД) применяются на самолетах для восприятия воздушных давлений. Они располагаются на самолете так, чтобы на них воздействовал невозмущенный поток. Такой приемник представляет собой совокупность двух концентрических трубок. Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и служит для восприятия полного давления воздушного потока. Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой поверхности. Эти отверстия располагаются в зоне неискаженного статического давления и через них воспринимается статическое давление р воздуха. Рассмотрен­ный приемник воздушных давлений представляет совокупность двух приемников - приемника полного давления и приемника статического давления.

В настоящее время на самолетах получили применение раздельные приемники полного и статического давлений. Приемниками статического давления являются отверстия в фюзеляже самолета со специальными насадками или плиты статического давления, устанавливаемые на фюзеляже самолета.

Один из приемников полного давления показан на рисунке. Встречный поток воздуха попадает в камеру 1-й тормозится козырьком 2, затем под давлением р_п подается по трубке 5 в камеру 9, далее в трубку 12 со штуцером 11, который соединяется с магистралью полного давления. Козырек 2, кроме того, служит для предохранения от попадания влаги в трубку 6. Влага, попадающая в приемную камеру 1 из атмосферы, стекает через отверстие 3, находящееся в корпусе 4.

Приемник снабжен обогревательным элементом 5.

Барометрический метод измерения высоты основан на зависимости абсолютного давления в атмосфере от высоты. За начало отсчета принимается уровень моря с параметрами стандартной атмосферы; давление Р₀ = 760 мм рт.ст.= I0I3,25 ГПа, температура Т₀= 288,15 К, плотность ρ₀= 1,225 кг/м³, ускорение свободного падения g= 9,80665 м/с² скорость звука а = 340,94 м/с.

Кинематическая схема барометрического высотомера:

1 — кремальера; 2 —шкала давлений; 3 — шкала (М); 4 — стрелка (М);

5 — стрелка (КМ); 6 — индексы; 7— пово­ротное основание; 8 — редуктор; 9 — ось с сектором; 10 — противо­вес; 11, 13 — темпера­турные компенсаторы; 12— тяга; 14 — подвиж­ный центр; 15 — ане­роидная коробка; 16 — пружинный балансир; 17 — шкала (КМ)

Чувствительным элементом высотомера служит анероидная коробка 15, смонтированная внутри герметичного корпуса. Его внутренний объем соединен со статической системой самолета.

Если самолет находится на высоте, соответству­ющей уровню Мирового океана, анероидная коробка оказывается деформированной так, что стрелки 4 и 5 устанавливаются на нуле­вых отметках шкал 3 и 17 прибора.

На высотах, отличных от нулевой, в результате изменения ат­мосферного давления происходит деформирование анероидной коробки. Линейное перемещение ее подвижного центра 14 с помощью тяги 12, оси с сектором 9 и редуктора 8 преобразуете во вращательное движение стрелок 4 и 5.

Кинематическая систем передачи такова, что при изменении высоты полета на 1000 м стрелка 4, показывающая на шкале 3 высоту в метрах; совершает полный оборот, а стрелка 5 указывает по шкале 17 один километр. Поскольку деформация анероидной коробки пропорциональна статическому давлению воздушной среды, высотомер в зависимости от предварительной настройки может показывать либо абсолютную, либо относительную высоты. Эта настройка осуществляется кремальерой 1.

Если кремальерой установить поворотное основание 7 на индекс отметки 760 мм рт. ст., прибор показывает абсолютную высоту. Для измерения относительной высоты, например, относительного аэродрома взлета, необходимо кремальерой установить стрелки 4 и 5 на нулевых отметках шкал высотомера.

Аналогич­ные действия выполняются в случае необходимости измерение относительной высоты над любой местностью, если атмосферное давление над ней будет сообщено экипажу.

Для компенсации инструментальных и методических ошибок, возникающих в процессе эксплуатации, высотомер имеет пружин­ный балансир 16, противовес 10 и температурные компенсаторы 11 и 13.

На современных самолетах помимо барометрических высото­меров применяются сигнализаторы опасной или заданной высоты и датчики высот. Их принцип действия аналогичен принципу действия рассмотренного высотомера.