10-05-2023
Альтиметр (от лат. altus высоко) — пилотажно-навигационный прибор, указывающий высоту полёта. По принципу устройства альтиметры делятся на барометрические и радиотехнические (иначе радиовысотомер). Выражение «альтиметр» применяется преимущественно в художественной литературе и в СМИ, в русскоязычной технической терминологии принят стандартизованный термин «высотомер». В последнее время также получили некоторое распространение жаргонные варианты названия высотомера — «альтиметр», «высотник», «пищалка» (электронный высотомер со звуковой индикацией высот).
Содержание |
Барометрический высотомер предназначен для определения барометрической высоты или относительной высоты полёта. Принцип действия барометрического высотомера основан на измерении давления атмосферы. Известно, что с увеличением высоты уменьшается и текущее атмосферное давление. Данный принцип положен в основу прибора, который на самом деле измеряет не высоту, а давление воздуха. Конструктивно прибор состоит из запаянной коробочки с мембраной, изменение положения которой механически связано со стрелками, перемещающимися вокруг шкалы, проградуированной в цифрах. Как правило, авиационный прибор имеет две стрелки, подобных обычным часам — только «циферблат» разделён не на 12, а на 10 секторов. Каждый сектор для большой стрелки означает 100 м, а для маленькой — 1000 м. Примечательно, что данная конструкция стала де-факто международным стандартом, и применяется на всех воздушных судах. Точность измерения барометрических высотомеров (допустимая погрешность измерений) определяется действующими стандартами, однако лежит, как правило, в пределах до 10 м.
Высота полёта воздушного судна над земной (либо водной) поверхностью вычисляется как разность давлений между точкой нахождения прибора и давлением воздуха на поверхности, высоту до которой необходимо измерить. Атмосферное давление на поверхности (как правило, в районе аэродромов посадки, горных массивов, либо крупных опасных препятствий) сообщается экипажу наземными службами. Для правильного отображения высоты полёта на приборе необходимо вручную установить величину атмосферного давления на земле (или давление, прведенное к уровню моря), полученного, как правило, по радиосвязи. Неправильная установка экипажем такого давления при полётах с нулевой видимостью не раз становилась причиной авиакатастроф.
Нужно отметить, что в авиации могут применяться несколько вариантов установки давления барометрического высотомера. В России и некоторых странах СНГ при полетах ниже эшелона перехода (ниже нижнего эшелона) принято устанавливать давление аэродрома (при заходе на посадку и вылете) или минимальное давление на маршруте, приведенное к уровню моря (при полетах по маршруту). В большинстве стран мира ниже нижнего эшелона отсчет высоты выполняют по давлению, приведенному к уровню моря.
Для полётов по воздушным трассам (выше высоты перехода) в авиации используется понятие эшелон, то есть условная высота, измеренная до изобары (условной линии постоянного давления) 760 мм рт.ст. Установка на всех воздушных линиях всеми без исключения воздушными судами одинакового давления на барометрических высотомерах создаёт единую для всех систему отсчёта, позволяющую осуществлять безопасное воздушное движение. Снижение воздушного судна на посадку без достоверной информации об атмосферном давлении в районе аэродрома категорически запрещается.
Парашютный высотомер — это обычный барометрический высотомер с удобным креплением на руку. Предназначен для измерения и визуального контроля высоты в свободном падении и при спуске на раскрытом парашюте, а также для определения атмосферного давления. Имеет малый размер и массу (площадь циферблата в среднем не больше 10х10 см, масса не более 700 г). Корпус выполняется из ударостойкого материала.
Существуют также электронные высотомеры, они не только измеряют высоту, но и сигнализируют на заданных высотах.
Принцип действия основан на измерении отрезка времени между посылкой и приёмом электромагнитных волн, отражённых от поверхности, до которой измеряется высота (земля либо вода). В отличие от барометрических высотомеров радиовысотомер измеряет истинную высоту полёта, поэтому не зависит от наличия информации о давлении воздуха, отличается также более высокой точностью. На практике радиовысотомеры используются на малых высотах, вблизи земной (либо водной) поверхности, потому как применение данной технологии с больших высот требует мощного источника излучений, а также аппаратуры, способной эффективно противостоять помехам. Конструктивно прибор состоит из СВЧ радиопередатчика, направленная антенна которого расположена «на брюхе» воздушного судна, приёмника отражённого сигнала, устройств обработки сигналов, а также — монитора на приборной доске экипажа, на который передаются данные о текущей высоте. К недостаткам прибора можно отнести выраженную направленность измерений (направление луча передатчика, направленного перпендикулярно вниз). По этой причине применение радиовысотомеров эффективно только в равнинной местности, и практически бесполезно в горных и сильно пересечённых районах. Кроме того, вызывает вопросы экологичность подобных измерений, так как для обеспечения требуемой точности необходимо применять коротковолновые мощные передатчики, несущие явную опасность[1] для биосферы.
Для определения высоты используют также GPS приёмники, получившие в современном мире большое распространение. По причине своей универсальности, относительной дешевизны и практической доступности такие приборы находят все большую сферу применения — как в технике, так и в быту. Принцип действия основан на одновременном измерении расстояния до нескольких (как правило — от четырёх до шести) вещающих спутников, находящихся на известных и специально корректируемых орбитах. На основании математических вычислений прибор определяет точку в пространстве — координаты φ,λ — широту и долготу места на модели поверхности Земли, а также высоту Н относительно среднего уровня моря модели (наиболее распространённая модель поверхности земли WGS84). С точки зрения истинности отображения координат имеет преимущество как перед барометрическими, так и перед радиотехническими высотомерами, так как не зависит ни от атмосферного давления, ни от измерения расстояния до физического рельефа местности.
Впервые система была создана в США с военными целями, однако впоследствии была открыта для массового использования, и получила широкое распространение во всех отраслях человеческой деятельности, требующей высокоточного ориентирования в пространстве. Точность измерений при необходимости может достигать порядка нескольких сантиметров, однако на практике такие измерения доступны по специальному соглашению с владельцем Сети, с применением дорогостоящего оборудования, и по этой причине в быту не применяются. Точность измерения бытовых приборов GPS — порядка 10 метров, что вполне достаточно для большинства задач ориентирования.
При этом интересен тот факт, что использование данной глобальной системы пока бесплатно, что обусловливает огромные темпы развития сферы применения систем, основанных на GPS-ориентировании. По некоторым оценкам, таким образом США как единственный на сегодняшний день владелец сети навигационных спутников, получает контроль над Системой, которую использует весь мир. Небезынтересно, что осуществляются попытки развёртывания альтернативных спутниковых систем и другими странами, к примеру, существует европейский аналог — система Galileo и российский — ГЛОНАСС, однако пока они не могут составить США достойную конкуренцию в силу многих технических, финансовых и политических причин.
На сегодняшний момент в силу различных причин массовая замена классических высотомеров на спутниковые пока не планируется.
В конструкции высотомера используется источник гамма-излучения (обычно — изотопы 60Со, 137Сs). Приёмник фиксирует обратное фотонное излучение, отражённое от объектов подстилающей поверхности. ГЛВ обладают высокой точностью, устойчивы к воздействию различного рода помех, влияющих на точность измерений. Гамма-лучевые высотомеры используются на малых высотах (метры, десятки метров от поверхности). Основное применение — системы мягкой посадки космических кораблей. В частности, в КК «Союз» гамма-лучевой высотомер (шифр изделия «Кактус») установлен у днища спускаемого аппарата, и место его установки маркировано знаком радиационной опасности.
Измерение высоты полёта воздушного судна — чрезвычайно важная и ответственная задача, связанная с обеспечением безопасности полётов. При этом подход к исполнению данной задачи должен быть комплексным, применяющим все известные способы определения истинного положения воздушного судна в пространстве. По этой причине на современных воздушных судах применяются все вышеперечисленные приборы, а экипажи проходят профессиональную подготовку для их грамотного совместного использования. Отказ хотя бы какого-либо прибора, измеряющего высоту полёта, в авиации считается особым случаем, и расценивается соответствующими службами как предпосылка к лётному происшествию.
| Это заготовка статьи об авиации. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Гамма-высотомер.
