Высотомер что он собой представляет. Классификация цифровых нивелиров. Что это такое - альтиметр

Если не вдаваться в детали, может показаться, что работа инструмента примитивна и не всегда корректная. На самом деле это далеко не так, ведь очень многое зависит от дополнительных условий - калибровки, настроек в самих часах. Если вы детально изучите все тонкости использования, высотомер может стать относительно надежным источником полезной информации. Конечно, я не претендую на роль эксперта в этой области, но базовые особенности хорошо описаны в инструкциях и википедии. Собрал все объяснения в одном материале на блоге любителей Casio.

GW9400-3ER и 105 метров

Основы работы высотомера - часы получают информацию о высоте над уровнем моря благодаря наличию встроенного датчика атмосферного давления. Сразу хотим подчеркнуть - высоту и атмосферное давление измеряет один датчик , по сути это одни и те же данные, только в разной интерпретации.

с функцией высотомера

Принцип действия барометрического высотомера заключается в измерении атмосферного давления. Все мы знаем, что с увеличением высоты уменьшается текущее атмосферное давление. Этот простой принцип заложен в основу работы прибора, который на самом деле измеряет не высоту а атмосферное давление. Работа высотомера в часах Casio базируется на данных “Международной стандартной атмосферы” (International Standard Atmosphere - ISA), которые предусмотрены Международной организацией гражданской авиации. На рисунке показана зависимость определенной высоты от соответствующего атмосферного давления.

Существует две разновидности представления высоты: абсолютная, которая показывает высоту над уровнем моря и относительная, которая выражает высоту между двумя разными точками. На рисунке 2. наглядно показана разница между этими типами измерений (слева – высота здания, справа – высота над уровнем моря).

Значение высоты измеряется двумя способами: встроенная процедура (над уровнем моря - по умолчанию) или на основе эталонной высоты. В первом случае часы вычисляют высоту на основе данных барометра. Во втором случае берется некий эталон высоты (с помощью карты или другого источника) и высотомер отталкивается от этого значения при дальнейших измерениях.

Предостережения

• Часы получают данные о высоте на основе текущего атмосферного давления. При изменении давления в одном месте, данные о высоте для этого места могут различаться.
• Данные о высоте могут быть неточными во время прыжков с парашютом, полетах на самолете, дельтаплане и т.п. (из-за резких скачков давления).

Единицы измерения

• В зависимости от выбранного часового пояса, часы автоматически определяют единицы измерения.
• Высота измеряется в метрах или футах.
• Диапазон значений для высотомера - от -700 до 10000 метров (от -2300 до 32800 футов).
• Если текущие показатели высоты выходят за рамки вышеописанных значений, на дисплее часов высвечивается пиктограмма “—-”. Данные автоматически обновляются когда показатели войдут в допустимый диапазон измерений.

О работе датчика

• Перед использованием высотомера нужно выбрать формат отображения высоты и частоту ее обновления.
• Первый формат отображения высоты подразумевает наличие графика в верхней части электронного циферблата. Этот график обновляется по мере обновления значений высоты.
• Второй формат вместо графика отображает относительную высоту (разница между текущей высотой и заранее заданной)
• Интервалов обновления высоты всего два: каждую секунду в течение первых 3 минут, затем каждые 5 секунд в течение часа; каждую секунду в течение первых 3 минут, затем каждые 2 минуты в течение следующих 12 часов.

Для корректного отображения текущей высоты датчик необходимо откалибровать . Известны случаи, когда неверная калибровка датчика пилотами самолета становилась причиной авиакатастрофы при полетах с нулевой видимостью [давно это было]. Обратите внимание, высотомер в салоне самолета будет работать некорректно, т.к. в самолете за счет постоянной циркуляции воздуха, его давление существенно отличается от давления воздуха снаружи.

Калибровка представляет собой процесс коррекции показателей датчика с условно идеальными данными другого прибора/источника.

Чтобы свести к минимуму вероятность ошибки в определении высоты, нужно задать эталонное значение высоты . Его необходимо устанавливать на основе точной информации о высоте, определенной, к примеру, с помощью специальных туристических карт или другого надежного источника.

Процесс калибровки довольно прост: в режиме высотомера зажимаем кнопку E, пока на экране не начнет мигать текущее значение высоты. С помощью кнопок A (+) и C (-) установите эталонное значение высоты с интервалом в 1м (5 футов). После этого можно выйти из режима настройки.

Для всех часов Casio процесс схожий, но если возникли какие-то вопросы или проблемы, загляните в инструкцию к своей модели (или напишите нам, мы обязательно поможем).

Теперь о частоте калибровки. Производитель калибрует все датчики после сборки часов, поэтому сразу после покупки никакая калибровка не требуется. Со временем погрешность измерения может увеличиваться, что влечет за собой неверные показатели. Если вы считаете, что данные датчика неверны или сомневаетесь в их корректности, то процесс калибровки не помешает.

Последовательность действий по измерению высоты

Итак, датчик мы откалибровали, теперь можно приступать к измерениям. Напоминаем, процесс описан для часов GW-9400 (модуль 3410). Для других моделей Casio последовательность действий может быть иной, но принцип остается тем же.

Примечание : в новых моделях часов производитель заявляет о более высокой скорости измерения и улучшенной точности.

• Входим в режим альтиметра – датчик сработает автоматически и сразу покажет нам текущую высоту. Первые 3 минуты измерения будут происходить каждую секунду. В зависимости от выбранного ранее типа отображения получаем информацию:

• Можно перезапустить считывание высоты в любое время, нажав кнопку С.
• На графике изменений высоты отображается разница между предыдущим и текущим измерением.

• График изменения высоты показывает последние 20 автоматических значений.

• Обратите внимание, память может хранить до 40 записей о высоте включительно. Если записей будет больше, то из памяти будут удаляться самые старые значения.
• Чтобы записать данные о высоте в память нужно в режиме альтиметра нажать и удерживать кнопку С в течение 2 секунд. На экране отобразится индикатор REC Hold. После этого отпустите кнопку С. Таким образом вы сохраните запись о текущей высоте, времени и дате создания записи.
• Чтобы посмотреть сохраненный записи, используйте кнопки A и C.
• В автоматическом режиме часы сохраняют данные о максимальной высоте, минимальной высоте, общем подъеме и общем снижении. Эти данные обновляются при следующих измерениях.

Вывод

Высотомер в часах касио не меряет высоту линейкой а лишь представляет данные об атмосферном давлении в другом виде. Если вы сомневаетесь в точности датчика, сравните данные часов со специализированной картой. Если информация не отличается существенно - все ок. Если отличается - нужно сделать калибровку.

P.S. Есть что добавить? Пишите в комментариях, добавим к материалу.

Могут пригодиться во время горных походов и спортивных восхождений. На этот раз остановимся поподробнее на расшифровке тех привычных или, напротив, необычных функций, которые могут вызвать интерес у спортсменов. Речь пойдет, разумеется, не обо всем многообразии функций, которыми владеют профессиональные часы, а лишь о тех, которые нужны непосредственно при взятии высоты (в походе или соревновании): GPS-навигация, альтиметр, барометр, компас и пульсометр. Заодно и сравним, как с этими функциями справляются самые «прокачанные» часы трех ведущих спортивных брендов : Suunto, Casio и Timex.

Глоссарий:

GPS (Global Positioning System) – спутниковая система навигации, позволяющая отследить точное местоположение в координатах, измерить расстояние от пункта А до пункта Б и проложить маршрут. Пригодится скорее альпинисту, чем скалолазу.

Альтиметр – прибор для измерения высоты над уровнем моря. Необходим при ориентировании в горах, в т.ч. в условиях плохой видимости; оповещает о перепадах высот, о достижении заданной точки и т.д.

Барометр – прибор для измерения атмосферного давления. Спрогнозирует погодные условия, и гроза не застанет Вас врасплох!

Пульсометр – устройство персонального мониторинга частоты сокращений сердца (ЧСС). Незаменимый помощник на тренировках и соревнованиях.

Первое место: Suunto Ambit GPS

Мужские часы Suunto Ambit Black GPS
РРЦ: 27990 р.

• Полнофункциональная система GPS с поддержкой путевых точек и навигации по маршруту.
• Функция «Путь домой».
• Корректировка времени по спутниковому сигналу.
• Быстрое обновление данных о темпе и скорости Вашего передвижения (FusedSpeed™). Значение скорости определяется по уникальной комбинации данных акселерометра (датчика ускорения) и GPS-навигатора. Сигнал GPS-навигатора фильтруется на основе данных об ускорении, позволяя получить более точные показания при неизменной скорости и быстрее отреагировать на ее изменение.
• Все данные о маршрутах записываются по кругу, т.е. при заполнении памяти новые записи записываются поверх старых.
• Серьезный и увлекательный интернет-дневник спортивных событий на Movescount.com! Здесь можно планировать маршруты и переносить их в память наручных часов (с помощью USB-кабеля); анализировать достижения, оптимизировать тренировки и обмениваться спортивной информацией с друзьями.

3D-компас

Когда Вы пользуетесь обычным компасом, для обеспечения точности показаний необходимо держать компас параллельно земле. 3D-компасы Suunto учитывают наклон, позволяя получать точные показания независимо от того, как повернута кисть вашей руки.

Альтиметр

• Вычисление общей длины подъема/спуска и возможность точного измерения вертикальной скорости (фиксация координатных точек GPS каждые 60 секунд). В любой момент, взглянув на часы, Вы сможете узнать, как долго еще осталось идти.
• Автоматическое переключение между высотомером и барометром. Интеллектуальная функция определяет, движетесь Вы или нет, и на основании этого выбирает режим. При восхождении прибор учитывает изменение высоты над уровнем моря. А во время остановки на привал - изменение барометрического давления.

Барометр

• Графическое отображение текущей температуры и изменения погоды за последние 27 часов.
• Можно создать собственный профиль, где давление будет указываться в мм рт.ст.

Пульсометр

• Подсчет калорий и ЧСС в режиме реального времени.
• Отображает эффективность текущей тренировки по программе Peak Training Effect (PTE) на основе Вашей физической готовности к максимальным нагрузкам. Доказано, что данный показатель способен в полной мере заменить лабораторные тесты.
• Определяет время, необходимое для полного восстановления организма после тренировки в зависимости от ее интенсивности и отображает полученное значение на дисплее (не только в абсолютных величинах, но и в процентах и в графическом виде).
• Возможно совместное использование пульсометра и кардиопередатчика (для получения большей информации о тренировке).
• Все данные о тренировках записываются по кругу, т.е. при заполнении памяти новые записи записываются поверх старых.

Второе место : Timex Expedition WS4 (Wide Screen 4 Functions)

Мужские часы Timex Expedition WS4 T49664
РРЦ: 15370 р.

Альтиметр

• Показывает измерение в футах или метрах.
• Отслеживает текущую, наивысшую и накопленную высоту.
• Схематично отображает подъем и спуск.
• Функция «защёлка альтиметра» позволяет избежать ложных колебаний высоты при изменении атмосферного давления.
• Измеряет время до достижения целевой высоты.
• Сигнал достижения высоты.

«Когда прозвучит звуковой сигнал, Вы будете знать, что достигли установленной высоты. Это короткое напоминание позволит Вам оценить Ваше состояние и решить, насколько успешно Вы продвинулись в достижении своей цели».
Conrad Anker (Конрад Анкер, всемирно известный альпинист, который тестировал эти часы)

Барометр

• Графически отображает изменение давления уровня моря за последние 36 часов; отслеживает высокое, низкое и текущее давление.
• Проецирует информацию в миллибарах (МВ) или в дюймах рт.ст. (Hg)
• Показывает температуру по Цельсию или Фаренгейту.
• Иконки прогноза погоды. Часы могут предсказывать погоду на ближайшие 4-6 часов на основании тенденций изменения атмосферного давления в предыдущие 12 часов.

Высокое давление обычно говорит о ясной погоде, в то время как низкое давление обещает пасмурную погоду, с большой вероятностью осадков.

Третье место: Casio ProTrek PRG-240-1Е («Saltoro Kangri»)

Мужские часы Casio Protrek PRG-240-1E
РРЦ: 9990 р.

Альтиметр

• График изменения высоты с отображением разницы измерений в реальном времени.
• Значение общей величины подъема/спуска. Данная функция суммирует все пройденные вами этапы восхождения. Вы сразу же можете увидеть, насколько высоко поднялись.
• Автоматическое сохранение данных в записной книжке.

Барометр

• Измерение атмосферного давления с возможностью изменения единицы измерения.
• Встроенный датчик температуры от -10° до +60°С с точностью 0,1°C.
• График измерения атмосферного давления с отображением разницы измерений.
• Калибровка датчика атмосферного давления.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА

Сегодня используется большое разнообразие всевозможных приборов, которыми реально замерить даже самые невероятные характеристики. А вот что это такое - альтиметр? В статье мы поближе познакомимся с его описанием, разновидностями и иной интересной информацией.

Что это такое - альтиметр?

Альтиметр - прибор для измерения уровня высоты. Применяется, в основном, пилотами, альпинистами, геологами и учеными. В отношении летательного аппарата является пилотажно-навигационным устройством. Кроме этого, прибор популярен и в обыденной жизни. Вы легко можете купить или заказать часы с барометром-альтиметром.

Полноправными синонимами слова будут следующие понятия:

• высотомер;
• радиолот;
• высотомер;
• радиоальтиметр;
• фотоальтиметр.

Кстати, ранее альтиметром называли простой угломерный инструмент для определения высоты звезд, планет и прочих небесных тел.

Разновидности прибора

Известны следующие формы прибора:

• Анероидный барометр-альтиметр. Так как с увеличением высоты давление, напротив, снижается, шкалу устройства можно калибровать для ее (высоты) измерения. Одной из его разновидностей является парашютный альтиметр. Он удобно крепится на руку, позволяет наблюдать за высотой и атмосферным давлением в свободном падении и при раскрытом парашюте. Есть и электронные приборы, которые могут подавать сигналы при достижении заданных высот.
• Радарный альтиметр. Более характерен для авиации. Прибор работает так: измеряет время запаздывания отражения радиосигнала, который посылается на землю, и на основе этих данных показывает высоту полета. Устройство более точно в измерениях, однако применяется на малых высотах - на более значительных требуется мощный источник излучения магнитных волн и аппаратура, способная устранить помехи.
• GPS-устройства. Говоря о том, что это такое - альтиметр, нельзя не упомянуть об этих приборах. Конструкция до 4-6 спутников, которые находятся на известных и строго определенных орбитах. На основе ряда математических вычислений устройство определяет положение объекта в пространстве, в том числе и высоту над конкретной точкой поверхности земли или уровнем моря.
• Гамма-лучевые альтиметры. Основа для таких приборов - гамма-излучение. Применяется на малых высотах. В основном, используется для обеспечения мягкой посадки спускаемых космических аппаратов.

Применение устройства

Хоть часы с альтиметром сегодня может приобрести практически каждый, все же более этот прибор применим в авиации. Давайте посмотрим, как он используется пилотами:

• Перед полетом обязательно прослушивается метеосводка. Для альтиметра важна информация об атмосферном давлении.
• Диспетчер говорит о давлении в районе аэродрома только над уровнем моря. Это значение вводится пилотом в прибор. Таким образом, все летательные устройства получают универсальные показатели высоты.
• Однако в разных точках маршрута давление будет меняться. Разве из-за этого пилотам необходимо постоянно слушать сводки и менять данные для прибора? Нет, задача была решена гораздо проще. После "высоты перехода" пилоты выставляют на альтиметрах одинаковые показатели давления. У каждого аэродрома эта величина своя. Примерно же - порядка 18000 футов над землей.
• Какие же показатели универсального давления? Это 760 мм рт. ст.
• Как только пилот снижается ниже "высоты перехода", диспетчер должен сообщить ему текущее атмосферное давление в районе аэродрома.
• При снижении ниже 2500 футов барометрический альтиметр отключается и активируется радиовысотометр.

История создания

Прибор был изобретен Паулем Коллсманом, изначально работающим механиком авиационных устройств. В ту пору уже существовало множество различных устройств для помощи в управлении летательными аппаратами, но все же их было недостаточно для "слепого полета".

В 1928 году П. Коллсман уволился с постоянного места работы и основал собственную компанию KollsmanInstrumentCo. В том же году им был создан барометрический альтиметр, применяющийся и сегодня.

А в 1929 году состоялся первый так называемый "слепой полет" на 15 миль. Иллюминаторы в кабине пилота были плотно занавешены. Ориентироваться он мог только по показаниям приборов. Среди последних был альтиметр Коллсмана.

Вот и все, что мы хотели рассказать о приборе. Теперь вы знаете, что это такое - альтиметр, его разновидности. А также практическое применение устройства.

Двухстрелочный высотомер ВД-10 (рис. 67) предназначен для измерения высоты полета само­лета относительно уровня той изобарической поверхности, атмос­ферное давление которой установлено на барометрической шкале. Принцип действия высотомера основан на измерении атмосферного давления с поднятием на высоту с помощью блока анероидных ко­робок.

Знание высоты полета необходимо экипажу для определения высоты полета над пролетаемой местностью, для предотвращения столкновения самолета с земной поверхностью, для контроля за выдерживанием высоты при ее наборе или снижении, выдерживание заданного эшелона полета по трассе, а также для решения некоторых навигационных задач.

Высотомеры ВД-10 установлены на левой и средней панелях приборной доски. Питаются высотомеры статическим давлением от приемников воздушного давления ПВД-7 системы питания анероидно-мембранных приборов.

Устройство и работа. Высотомер ВД-10 (рис. 68) состоит из гер­метичного корпуса, в который подается статическое давление воз­духа, окружающего самолет. Полость корпуса соединена при помо­щи трубопровода с приемниками статического давления, располо­женными между шпангоутами № 9-10 на правом и левом бортах. Чувствительным элементом прибора является блок анероидных коробок, состоящих из гофрированных мембран, изготовленных из фосфористой бронзы. Воздух из коробок выкачан до остаточного давления 0,15÷0,2 мм рт. ст. У земли анероидные коробки 18 на­ходятся в наиболее сжатом состоянии. При этом сила упругости мембран уравновешивает силу атмосферного давления.

При подъеме на высоту атмосферное давление уменьшается, анероидные коробки расширяются и через передающий механизм воздействуют на стрелки высотомера, которые по шкале показы­вают высоту полета самолета.

На лицевой стороне прибора расположены два подвижных тре­угольных индекса 4 и 5, указывающие высоту, соответствующую изменению барометрического давления относительно давления 760 мм рт. ст. Внешний индекс 5 указывает высоту в метрах, а внут­ренний 4 - в километрах. Треугольные индексы используются для взлета и посадки самолета на высокогорном аэродроме, где давле­ние меньше 670 мм рт. ст. Кремальера 24 служит для установки стрелок прибора в нулевое положение перед вылетом, а также для внесения поправок на изменение барометрического давления в месте взлета или посадки. При вращении кремальеры одновременно переводятся стрелки прибора и шкала барометриче­ского давления.

Для согласования показаний баро­метрической шкалы с нулевым положе­нием стрелок и положением индексов в высотомере предусмотрена возмож­ность вращения при помощи кремалье­ры только одной барометрической шка­лы. Для этого надо отвернуть контргайку на кремальере, потянуть кремалье­ру на себя и с ее помощью, вращая ба­рометрическую шкалу в любую сто­рону от 670 до 790 мм рт. ст, ввести соответствующую поправку (эту опера­цию выполняет техник по прибо­рам).

Шкала 25 барометрического давле­ния от 670 до 790 мм рт. ст имеет оцифровку через 5 мм рт. ст, цена деления 1 мм рт. ст. Шкала дает возможность вносить поправ­ку в показания высотомера, когда давление в месте посадки не сов­падает с давлением у земли в момент вылета.

Шкала 3 высот отградуирована для узкой стрелки от 0 до 1000 м с оцифровкой через 100 м и с ценой деления 10 м.

Для широкой стрелки используется та же шкала от 0 до 10 000 м с оцифровкой через 1000 м и с ценой деления 100 м.

Высотомер работает следующим образом. У земли апероидные коробки находятся в наиболее сжатом состоянии и стрелки прибора показывают нуль высоты. С поднятием самолета на высоту атмос­ферное давление внутри корпуса прибора уменьшается, анероидные коробки расширяются и через передающий механизм свое движе­ние передают на стрелки, которые показывают высоту полета само­лета относительно той поверхности, давление которой установлено на барометрической шкале.

При снижении самолета атмосферное давление внутри корпуса прибора увеличивается, анероидные коробки сжимаются и возвра­щают стрелки на нулевую отметку шкалы.

Ошибки высотомера ВД-10 подразделяются на три основных вида: инструментальные, аэродинамические и методические.

Инструментальные ошибки высотомера возникают от неточности изготовления прибора, его сборки и регулировки. В про­цессе эксплуатации прибора возникают люфты, трения, нарушает­ся герметичность корпуса и т. д. Все это приводит к неправильному замеру высоты полета. Эти ошибки определяются в лаборатории, затем суммируются с аэродинамическими ошибками и заносятся в таблицу эшелонов.

Аэродинамические ошибки возникают за счет завихре­ния и уплотнения перед приемниками статического давления, встреч ного потока воздуха, что приводит к искажению статического давления. При этом давление, воспринимаемое статическими прием­никами, будет отличаться от статического (атмосферного), что при­водит к ошибкам при изменении высоты полета. Эти ошибки опреде­ляются при испытании самолета, затем суммируются с инструмен­тальными ошибками и сводятся в таблицу эшелонов.

При наборе высоты в горизонтальном полете и снижении само­лета суммарная поправка учитывается экипажем по таблице эшело­нов, установленной в кабине пилотов. При переходе на новый эше­лон полета необходимо занять новую высоту, соответствующую показанию высотомера и указанную в таблице.

Методические ошибки возникают вследствие несовпаде­ния расчетных данных, положенных в основу тарировки шкалы прибора, с фактическим состоянием атмосферы. В связи с тем, что расчет и тарировка шкалы прибора производится согласно стан­дартным данным, т. е. при p 0 = 760 мм рт. ст, температура t o = + 15° С, температурный вертикальный градиент t гр = 6,5° на 1000 м высоты, а на практике таких данных не встречается, то вы­сотомер имеет три методические ошибки, которые легко учитывают­ся в полете.

1. Ошибка, возникающая за счет изменения атмосферного дав­ления на аэродроме вылета, по маршруту и в пункте посадки. Учи­тывается перед взлетом-установкой давления аэродрома вылета; перед посадкой -установкой на барометрической шкале высотоме­ра давления аэродрома посадки; при определении высот - путем учета поправки на изменение атмосферного давления.

2. Ошибка от изменения температуры воздуха; особенно опасна при полетах на малых высотах и в горных районах в холодное вре­мя года. При температурах у земли ниже +15° С высотомер будет завышать высоту, а при температурах выше +15° С занижать по­казания высоты. Методическая температурная ошибка учитывает­ся на линейке НЛ-10М.

3. Ошибка, возникающая за счет изменения рельефа пролетаемой местности. При полете над земной поверхностью барометрические высотомеры не учитывают рельефа пролетаемой местности, а пока­зывают высоту относительно уровня той изобарической поверхности, давление которой установлено на барометрической шкале. Следо­вательно, чтобы избежать катастрофы при полете над горной мест­ностью необходимо учитывать высоту гор. Высота рельефа пролетае­мой местности определяется по карте. При расчете истинной высоты поправка на рельеф алгебраически вычитается из абсолютной вы­соты полета, а при расчете приборной высоты прибавляется.

Предполетный осмотр и пользование высотомером в полете. Пе­ред полетом необходимо осмотреть высотомеры, обращая внимание на целость стекла, окраску и крепления прибора. Убедиться в на­личии таблиц эшелонов в кассетах командира корабля и второго пилота, а также в совпадении номеров высотомеров, установленных на приборной доске, с номерами, указанными в таблице эшелонов. При осмотре убедиться, что контргайка кремальеры опломбирована. Кремальерой установить стрелки прибора на

Рис. 68. Кинематическая схема высотомера ВД-10:

1 - стрелка, показывающая высоту в километрах; 2 - стрелка, показывающая высоту в метрах; 3 - шкала; 4, 5 - индексы; 6, 7, 22 и 23 - зубчатые колеса; 8 - трибка; 9 - сектор; 10 - компенсатор второго рода; 11 - вилка; 12 - ось сектора; 13, 15 - вилки; 14, 16 - тяги; 17 - компенсатор 1-го рода; 18 - блок анероидных коробок; 19 - подвижный центр; 20 - зубчатое колесо; 21 - трибка; 24 - кремаль­ера; 25 - барометрическая шкала.

нуль высоты, и сличить показания давления на шкалах приборов с давлением на аэродроме, полученным с метеостанции.

Расхождение показаний не должно превышать более 1,5 мм рт. ст. Высотомер, имеющий расхождение, превышающее 1,5 мм рт. ст. и с расконтренной гайкой кремальеры подлежит снятию с самолета. Вылет самолета с таким высотомером не допускается. Вращая кре­мальеру, установить давление 760 мм рт. ст. При этом подвижные индексы должны установиться на нулевой отметке шкалы. Допусти­мое отклонение от нулевой отметки ± 10 м. Если подвижные индек­сы отклонились более чем на ± 10 м, прибор необходимо заменить.

Перед взлетом установить при помощи кремальеры стрелки вы­сотомеров на нуль. При этом давление аэродрома должно совпа­дать с давлением на барометрической шкале, а подвижные треугольные индексы должны показывать высоту относительно давления 760 мм рт.ст.

После взлета и пересечения высоты перехода установить на шка­лах высотомеров давление 760 мм рт. ст. По давлению 760 мм рт. ст. и таблице эшелонов набирается заданный эшелон. Высоту заданноного эшелона выдерживать согласно таблице, установленной в ка­бине экипажа.

При посадке необходимо установить давление аэродрома при пересечении высоты эшелона перехода, указываемого диспетчером, разрешающим заход на посадку.

На самолетах, вылетающих по правилам визуальных полетов (ПВП) ниже нижнего эшелона, шкалы давлений высотомеров уста­навливаются на минимальное атмосферное давление по маршруту (участку) полета, приведенному к уровню моря, при выходе само­лета из круга аэродрома взлета.

При посадке по правилам ПВП ниже нижнего эшелона необхо­димо установить давление аэродрома посадки при входе самолета в круг аэродрома посадки, а затем совершать посадку.

При пользовании высотомером перевод стрелок вручную при по­мощи кремальеры разрешается до отметки 5000 м с обязательным возвратом в исходное положение их в обратном направлении, так как из-за конструктивных особенностей прибора перевод стрелок на 10 000 м приводит к рассогласованию в показаниях барометри­ческой шкалы, стрелок и индексов.

47. Комбинированный указатель скорости КУС-73/1100

Назначение и принцип действия. Комбинированный указатель скорости КУС-730/1100 (рис. 69) предназначен для измерения при­борной скорости от 50 до 730 км/ч и истинной воздушной скорости от 400 до 1100 км/ч.

Принцип действия КУС-730/1100 основан на изме­рении скоростного напора встречного потока воздуха с автоматическим введением по­правки на плотность и сжимае­мость воздуха с поднятием на высоту.

В полете приборная ско­рость используется для пилоти­рования самолета, истинная воздушная скорость - для це­лей самолетовождения. Знание летчиком приборной скорости дает возможность правильно пилотировать самолет в воздухе, так как полет самолета ниже ми­нимальной скорости приводит к падению самолета. Увеличение ско­рости полета сверх допустимой приводит к разрушению самолета.

Показания приборной скорости используются пилотами для вы­держивания скоростей при взлете, для выдерживания заданного режима скорости по маршруту, при маневрировании и планирова­нии в районе аэродрома и при посадке.

Показание истинной воздушной скорости полета необходимо штурману для выполнения различных навигационных расчетов.

КУС-730/1100 установлены на левой и средней панелях прибор­ной доски.

Питаются указатели скорости статическим и полным давлением от приемников воздушного давления ПВД-7 системы питания анероидно-мембранных приборов.

Устройство и работа. Комбинированный указатель скорости со­стоит из герметичного корпуса, на лицевой стороне которого нане­сены две шкалы: внутренняя и внешняя.

Внутренняя шкала - шкала истинной воздушной скорости от­градуирована от 400 до 1100 км/ч с оцифровкой через 100 км/ч и ценой деления 10 км/ч. Внешняя - шкала приборной скорости - от 50 до 750 км/ч с оцифровкой через 100км/ч и ценой деления 10 км/ч.

С обратной стороны корпус имеет два штуцера: динамический, обозначенный буквой «Д», который соединяется с камерой прием­ника полного давления ПВД-7, и статический, обозначенный бук­вой «С», соединен со статической камерой приемника ПВД-7.

Для измерения приборной и истинной воздушной скорости в корпусе прибора смонтированы два механизма, работающие от од­ного чувствительного элемента - манометрической коробки.

Механизм приборной скорости (рис. 70) состоит из манометри­ческой коробки 22, имеющей две гофрированные мембраны. Внут­ренняя полость манометрической коробки соединена трубопроводом с динамическим штуцером приемника воздушного давления. При подаче давления в манометрическую коробку верхний центр 23 ко­робки перемещается и через передающий механизм воздействует на широкую стрелку 2, которая по внешней шкале показывает при­борную скорость.

Механизм истинной воздушной скорости состоит из анероидной коробки 20, тяги 19, оси 16, тяги 15, поводков 10, 11, 12, оси 28, сек­тора 27 и узкой стрелки 5, которая по внутренней шкале показыва­ет приближенную истинную воздушную скорость.

Указатель скорости работает следующим образом. При движени самолета относительно воздуха полное давление встречного по­тока воздуха, воспринимаемое приемником ПВД-7, передается во внутреннюю полость манометрической коробки, а в герметичный корпус прибора - статическое давление. Под действием скоростно­го напора (динамического давления) верхний центр 23 (см. рис. 70) манометрической коробки перемещается. Перемещение верхнего центра чувствительного элемента прибора преобразуется при помощи передаточного механизма во вращательное движение стрелки прибора, указывающей по внешней шкале приборную скорость.

Одновременно перемещение (движение) чувствительного эле­мента прибора передается на механизм истинной воздушной скорости.

Скорость вращения (при полете у земли) оси сектора 4 меха­низма приборной скорости и оси сектора 27 механизма истинной воздушной скорости одинакова. Следовательно, показания стрелок будут также одинаковы.

С изменением высоты полета изменяется статическое давление в корпусе прибора. Под действием статического давления анероидная коробка прогибается и перемещает свой верхний центр 21, ко­торый через систему передач дополнительно поворачивает узкую стрелку, указывающую приближенную истинную воздушную ско­рость. Ошибка на сжимаемость воздуха для узкой стрелки учиты­вается автоматически градуировкой шкалы. Таким образом с под­нятием на высоту показания узкой стрелки будут больше показа­ний широкой стрелки на величину плотности и сжимаемости воздуха.

Ошибки указателя скорости КУС-730/1100 подразделяются на три группы: инструментальные, аэродинамические и методические.

Инструментальные ошибки указателя скорости возни­кают по тем же причинам и аналогичны инструментальным ошиб­кам высотомера ВД-10. Они определяются в лаборатории путем сличения показаний проверяемого указателя скорости с эталонным прибором. Результаты проверки, не выходящие из пределов допус­ков, наносят на график (таблицу), который устанавливается в ка­бине самолета. Инструментальные ошибки учитываются в полете по графику или таблице.

Аэродинамические ошибки возникают вследствие ис­кажения воздушного потока перед приемниками воздушного давле­ния. Как показывает опыт, невозможно установить приемник в та­ком месте самолета, где он находился бы в неискаженном потоке воздуха. Следовательно, приемники воздушных давлений воспри­нимают скоростной напор, искаженный влиянием самолета. Вслед­ствие этого исправный указатель скорости в полете не точно изме­ряет скорость движения самолета относительно воздуха.

Аэродинамические ошибки определяются на заводе-изготовите­ле самолета и заносятся в специальный график или таблицу попра­вок. Учитываются эти ошибки в полете по специальному графику или таблице для обеих стрелок.

Методические ошибки возникают из-за несовпадения действительной плотности воздуха с расчетной, принятой при расче­те шкалы указателя скорости, а также вследствие сжимаемости встречного потока воздуха.

Шкала указателя воздушной скорости тарируется согласно стан­дартной плотности воздуха, равной 0,125 кг-с/м 4 при давлении 760 мм рт. ст. и температуре +15° С. При подъеме на высоту плот­ность воздуха уменьшается. Следовательно, на высоте скоростной напор будет меньше и прибор покажет скорость меньше действи­тельной воздушной скорости полета самолета.

Кроме того, плотность воздуха также зависит от температуры. Если температура воздуха увеличивается, то плотность воздуха уменьшается. Из сказанного следует, что при увеличении температу­ры воздуха прибор будет занижать скорость, а при температурах ниже +15° С - завышать показания воздушной скорости.

Во всех случаях, когда плотность и температура воздуха отли­чаются от расчетных данных, показания прибора не будут равны истинной воздушной скорости. Эта методическая ошибка для широ­кой стрелки учитывается на линейке НЛ-10М, а для узкой стрелки частично - с помощью анероидной коробки. Кроме того, ошибка за счет изменения плотности воздуха может быть учтена путем при­ближенного вычисления в уме.

Ошибки указателя скорости на сжимаемость встречного потока воздуха возникают вследствие сжимаемости воздуха впереди само­лета. Летящий самолет оказывает давление на воздушные массы воздуха, сжимая его. При этом плотность воздуха увеличивается, что вызывает увеличение скоростного напора и, следовательно, за­вышение показаний указателя скорости.

При полете на скоростях менее 400 км/ч ошибки на сжимаемость встречного потока воздуха незначительные и ими пренебрегают. При скоростях, больших 400 км/ч, особенно на больших высотах, ошибки достигают значительных величин и поэтому их необходимо учитывать при расчете скоростей.

Ошибки на сжимаемость встречного потока воздуха учитыва­ются по таблице только для широкой стрелки.

Предполетный осмотр и пользование указателем скорости в по­лете. Внешним осмотром необходимо убедиться, что видимых де­фектов нет, обращая внимание на целость стекла, корпуса, окраску шкалы и стрелок, а также крепления прибора к приборной доске. Краны переключения статики и динамики на горизонтальном пуль­те левого летчика и кран статики на вертикальном пульте правого летчика должны находиться в положении «Основная» и законтрены. При осмотре стрелки указателей должны быть в исходном положе­нии. Убедиться, что таблицы инструментальных ошибок находятся у рабочего- места летчиков, а также сняты заглушки с приемников статического давления и чехлы с приемников ПВД-7 и ППД-1. После чего проверить исправность электрической цепи обогрева приемников статического давления, а также приемников ПВД-7 и ППД-1.

При определении в полете истинной воздушной скорости по ши­рокой стрелке КУС-730/1100 необходимо в показание прибора вво­дить пять поправок: инструментальную, аэродинамическую, на из­менение плотности воздуха, температурную и на сжимаемость воз­духа. Инструментальную поправку определяют по таблице, которая находится в кабине экипажа. Аэродинамическую поправку берут из формуляра самолета или определяют по таблице. Поправка на изменение плотности и температуры воздуха вводится при помощи навигационной линейки НЛ-10М. Поправку на сжимаемость воздуха определяют по таблице.

Рис. 71. Приемник воздушных давлений ПВД-7

Чтобы в полете определить истинную воздушную скорость по узкой стрелке, необходимо в показание узкой стрелки ввести три поправки: температурную, инструментальную и аэродинамическую.

Начиная со второй половины 60-х в Советском Союзе была довольно популярна песня, написанная Александрой Пахмутовой и Николаем Добронравовым и называвшаяся «Обнимая небо…». Исполнял ее тогда замечательный певец Юрий Гуляев. Многие люди старшего поколения (особенно из авиационной среды) эту песню помнят и любят.

Хорошая такая, задушевная мелодия:-). Но дело, вобщем-то, сейчас не в ней. А вспомнил я ее потому, что когда думал о теме новой статьи, в голове проскочила ассоциация с интересными словами из текста этой песни: «Есть одна у лётчика мечта — высота, высота.»

Вот эти-то слова меня, можно сказать, и зацепили:-). Сайт существует уже больше года, пишутся статьи, говорили мы о скорости полета уже неоднократно, low pass даже вспомнили, а о таком (любому понятно:-)) важнейшем параметре, как высота полета самолета почему-то забыли.

Вернее не забыли, а забыл, потому что вопрос «почему» должен, конечно, адресовываться ко мне:-). Вот не знаю… Упустил из виду и все…. Однако сейчас мы этот пробел быстренько восполним.

Не знаю, что там за мечта у летчика из песни на самом деле, но без высоты полета не бывает. Как известно, «рожденный летать ползать не может» 🙂 (помните летчика Крошкина из фильма «Беспокойное хозяйство», переиначившего знаменитую фразу горьковской «Песни о соколе»?).

Итак, 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 высотыс развитием авиации совершенствовался (что естественно:-)), и сейчас способов измерения существует несколько. Когда-то давно в морском деле существовал такой измерительный инструмент, как лот . По сути дела простая веревка с грузом на конце, по длине которой можно было судить о глубине места (нечто схожее с высотой:-)). Лот уже давно превратился в эхолот .

Понятно, что для воздушных путешествий веревка, как измерительный инструмент, так сказать, малоприемлема:-). Однако способ измерения, возникший на заре развития авиации (история которой гораздо короче истории морского флота), существует и по сей день. Этот 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), используемое чаще за рубежом, а у нас почему-то считающееся устаревшим.

В принципе высотомер был готов еще в 1843 году, когда французский ученый Люсьен Види (Lucien Vidie ) изобрел всем известный барометр-анероид . Тогда, конечно, вряд ли кто задумывался о его применении в авиации. Но когда самолеты начали летать, как говорится, в полную силу, он оказался как нельзя кстати. Ведь ртутный барометр (имеющий еще более почтенный возраст) с собой в кабину не возьмешь:-).

Он хоть и более точен, но, понятно, для летательного аппарата (за исключением, быть может, воздушного шара) громоздок и неудобен. А вот компактный и чувствительный анероид вполне подходит, несмотря на определенные ошибки в измерениях.

Ошибок на самом деле хватает, как впрочем у любого аналогового прибора. Есть инструментальные из-за несовершенства изготовления прибора, есть аэродинамические из-за неточности измерения давления, особенно на высоте, есть и методические из-за того, что прибор не может, естественно, находясь на высоте в полете, учитывать изменения давления у земли, а также изменение температуры у земли, которая влияет (и ощутимо) на величину давления. Однако все эти ошибки уже давно научились учитывать.

Высотомер - это есть, по сути своей, барометр-анероид. Атмосферное давление подводится к его герметичному корпусу от , 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.

Схема высотомера ВД-20.

Все барометрические высотомеры (как наши, так и зарубежные) имеют принципиально одинаковую конструкцию, но разных вариаций хватает 🙂 в зависимости от типа воздушного судна, порядка использования и дополнительных функций.

Первые высотомеры , использовавшиеся на старых самолетах оказались не очень-то удобны для визуального использования. Их лицевая панель была очень похожа на современные автомобильные спидометры . Стрелка была одна с пределом измерения от 0 до 1000. Причем полный круг она не описывала (как стрелка скорости у автомобильного спидометра).

А под этой стрелкой находились окошки с цифрами в них, в точности, как у автомобильного одометра , только показывали они, естественно, не пройденное расстояние, а тысячи футов (метров) высоты. То есть летчик по стрелке определял десятки и сотни метров высоты, а по цифровым окошкам тысячи.

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.

Высотомер ВД-10.

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 ».

Высотомер ВД-28.

Высотомер ВД-28.

Бывают и однострелочные, когда в наличии только одна, большая стрелка, но тогда на циферблате обязательно есть окошко в котором полная высота представлена цифрами (подобно вышеописанным старым высотомерам, но в более удобном виде:-)). Таков, например, высотомер УВИД-15(Ф) . Буква Ф означает «футовый». Это связано с тем, что высота в России и некоторых других странах из меряется в метрах, а во стальном мире в футах (1 фут равен 0,3048 м). Поэтому и приборы могут быт градуированы в метрах или в футах.

Или вот еще один высотомер, не наш, западный. Марки не знаю, но это и неважно. Важно другое. На нем, как вы видите аж три окошка с цифрами.

Альтиметр с окошками Колсманна.

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. Для чего?

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.

Это давление может быть представлено на приборах в различных единицах измерения. В России используются миллиметры ртутного столба, в Америке и Канаде та же величина в дюймах (inch-ах , один дюйм (inch) равен 2,54 см), в Европе и других странах – в гектопаскалях (или миллибарах, что то же самое:-)).

В том «западном» высотомере это давление показано для удобства сразу в двух окошках (Колсманна). В левом в гектопаскалях, в правом в дюймах.

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.

Хотя на самом деле таких «начальных давлений» в практике полетов существует несколько. Поэтому и определений высот полета самолета тоже несколько. Первая – это, пожалуй, истинная высота Н ист. . Это реальная высота полета, отсчитываемая от точки поверхности местности, над которой в данный момент пролетает самолет. Международное обозначение AGL (Above Ground Level).

Высотомер , как барометрический прибор, не меряет реальную высоту непосредственно. Он делает это косвенно, измеряя разность давлений между начальным давлением и давлением на той высоте, на которой он находится. Получаем так называемую барометрическую высоту. Она может довольно сильно отличаться от реальной высоты AGL. Все зависит от величины давления, установленной на высотомере.

Виды высот полета самолета.

Далее высота относительная Н отн. . Она отсчитывается от некоего условного уровня, обычно от уровня аэродрома, с которого взлетает (или на который садится) самолет. В международном обозначении эта высота — height и ей соответствует давление QFE (Q -code F ield E levation), то есть давление на уровне порога ВПП.

Еще одна высота это абсолютная Н абс . . Это высота полета самолета, отсчитываемая от условного (среднего) уровня моря. Международное обозначение – altitude . Этой высоте соответствует давление QNH (Q -code N autical H eight) означающее давление в данной точке земной поверхности, приведенное к уровню моря.

На всякий случай скажу, что значит «приведенное к уровню моря» (упрощенно:-)). Имеем вышеупомянутое давление в данной точке поверхности. Допустим, это давление на пороге ВПП, то есть QFE. Превышение (абсолютная высота) этой точки над уровнем моря известно (обычный топографический параметр:-)).

Кроме того, известна зависимость падения давления с высотой. Например, для небольших высот принято, что изменение высоты на 11,2 м соответствует изменению давления на 1мм рт. ст. (так называемая барометрическая ступень ) или подъем на высоту 800 м соответствует падению давления на 100 гПА.

Остается высоту нашей точки от уровня моря поделить на 11,2 (если за единицу измерения принимаем мм.рт.ст.) и полученное давление сложить с имеющимся (QFE, в данном случае). В итоге имеем давление в точке, если бы она находилась на уровне моря (то есть приведена к уровню моря).

Интересно, что средний уровень моря (международное обозначение MSL ) во ряде стран СНГ, в России и в Польше ведется с использованием Балтийской системы высот (то есть по уровню Балтийского моря в Кронштадте), а по стандартам ICAO с использованием системы WGS-84, которые не полностью совпадают.

Кроме того еще высоты полета самолета до 200 м именуются предельно малыми , от 200 до 1000 м малыми , от 1000 до 4000 м средними , от 4000 м до 12000 м большими и выше 12000 м – стратосферными .

Летчик, выруливая на взлетную полосу аэродрома с помощью вышеуказанной кремальеры устанавливает в окошке высотомера определенное давление, которое ему сообщает диспетчер (руководитель полетов). Для российских аэродромов – это давление QFE , то есть на высотомере при этом стоит высота, равная нулю.

Интересно, что так делается только в России (и в некоторых странах СНГ). В остальном мире перед вылетом на высотомере выставляется давление, приведенное к уровню моря, то есть QNH . И на высотомере у них уже до взлета стоит высота превышения аэродрома над уровнем моря (а вовсе не ноль, как у нас).

Далее самолет взлетает и в процессе полета летчик на определенных этапах полета выставляет на высотомере соответствующие давления, которые ему сообщает диспетчер (руководитель полетов). Сам этот порядок выставки строго регламентирован, потому что от него напрямую зависит безопасность полетов.