Классификация высот полета. Радиовысотомер.
В зависимости от того, какой уровень принимается за начало отсчета,. в навигации различают следующие виды высот (рис. 6.1).
1. Истинная высота Нист измеряется от уровня той точки на земной поверхности (рельефе местности), над которой в данный момент находится ВС. Этот вид высоты в наибольшей степени соответствует слову «высота» в обыденном использовании. Если ВС находится на земле, то его истинная высота равна нулю.
2. Абсолютная высота Набс измеряется от среднего уровня моря (MSL, Mean Sea Level). Под средним уровнем моря в навигации понимается поверхность квазигеоида. Если речь идет о высоте точки местности, то вместо термина «абсолютная высота» часто используется термин «превышение» (elevation). Например, превышение аэродрома – это абсолютная высота аэродрома, то есть его высота над средним уровнем моря. Применительно к ВС термин «превышение» не используется.
Рис. 6.1. Виды высот
3. Относительная высота Нотн измеряется от любого выбранного в качестве начала отсчета уровня. В большинстве случаев под относительной высотой полета ВС понимается высота над уровнем аэродрома.
В русском языке слово высота применяется к любым видам высоты. В английском языке, который является языком международной аэронавигации, абсолютная и относительная высоты обозначаются разными словами:
абсолютная высота – altitude;
относительная высота – height.
Следует также иметь в виду, что в американском варианте английского языка: истинная высота – absolute altitude, абсолютная высота – true altitude, то есть совершенно противоположно русскому языку.
Приборы, предназначенные для измерения высоты полета, называют высотомерами. Практически в авиации используются высотомеры двух видов – радиовысотомеры и барометрические высотомеры. Сравнительно недавно появилась еще одна возможность определять высоту – с помощью спутниковых навигационных систем.
Понятие о радиовысотомерах
Радиовысотомер (РВ) является автономным радиотехническим устройством. Это означает, что для его работы используются радиоволны и не требуется какого-либо оборудования на земле.
Различают радиовысотомеры малых и больших высот. Радиовысотомеры больших высот обычно не входят в состав штатного оборудования гражданских ВС. Радиовысотомеры малых высот позволяют измерять высоту примерно до 1500 м и используются, как правило, при заходе на посадку.
Бортовой передатчик, входящий в состав РВ, излучает направленные к земле радиоволны, которые отражаются от ее поверхности и принимаются антенной РВ. Но частота излучения не является постоянной, а непрерывно изменяется по пилообразному закону. Например, равномерно возрастает, затем резко уменьшается до начального значения и вновь начинает возрастать (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Принцип работы радиовысотомера
Радиоволны распространяются с конечной скоростью c, примерно равной скорости света (с=300000 км/с), поэтому за время, пока радиоволна дойдет до поверхности земли и обратно, излучаемая в этот момент частота будет уже другой. Чем больше расстояние до земли Нист, тем больше будет время прохождения радиосигнала Δt и, следовательно, разность частот Δf:
Оборудование РВ определяет разность излучаемой и принятой частот Δf и на ее основе рассчитывает истинную высоту Нист. Пилот может отсчитать ее значение на указателе радиовысотомера (рис. 6.3). На нем же можно установить любое значение «опасной» высоты, при достижении которой в кабине раздастся звуковой сигнал.
Рис. 6.3. Указатель радиовысотомера
На высотах до 10 м погрешность определения высоты составляет меньше метра, а на больших высотах примерно 5-7% от измеряемой высоты.
Таким образом, с помощью радиовысотомера измеряется истинная высота. Казалось бы, именно она и нужна для обеспечения безопасности полетов и нет необходимости применять какие-либо другие высотомеры. Но на самом деле использование РВ не во всех случаях удобно. Например, если пилот будет выполнять полет, выдерживая постоянную высоту по РВ, то самолет будет лететь не горизонтально, а с огибанием рельефа местности, превышение которого непрерывно меняется. Разумеется, это затрудняет пилотирование.
Не может использование РВ и предотвратить столкновение с препятствием. Ведь он показывает текущую Нист., то есть ту высоту, которая имеет место именно в данный момент. Но ВС перемещается с большой скоростью. А если впереди крутой горный хребет?
С помощью РВ трудно предотвратить столкновения ВС друг с другом. Ведь при его использовании каждый самолет измеряет истинную высоту от своего непрерывно меняющегося уровня, поэтому даже зная значения высот ВС, невозможно определить, насколько один самолет выше или ниже другого.
Поэтому в гражданской авиации радиовысотомеры малых высот используются в основном на конечном этапе захода на посадку, в непосредственной близости от земли.
В качестве же основного на борту ВС используется барометрический высотомер.