Höjdmätare (eller höjdmätare från lat. altus - hög) - en anordning utformad för att mäta höjd . [1] När det gäller ett bemannat flygplan är en höjdmätare ett flyg- och navigeringsinstrument som anger flyghöjden. Enligt enhetens princip är höjdmätare indelade i barometriska , radioteknik (inklusive radiohöjdmätare ), tröghet , jonisering och andra. [ett]
Förr i tiden kallades höjdmätaren det enklaste goniometriska instrumentet för att bestämma höjden på armaturerna (planeter, stjärnor).
Den barometriska höjdmätaren är utformad för att bestämma barometrisk höjd eller relativ flyghöjd . Funktionsprincipen för en barometrisk höjdmätare är baserad på mätning av atmosfärstryck. Det är känt att när höjden ökar, minskar även atmosfärstrycket. Denna princip är grunden för enheten, som faktiskt inte mäter höjd , utan lufttryck . Strukturellt består anordningen av en förseglad låda med ett membran, vars ändring i positionen är mekaniskt ansluten till pilarna som rör sig runt en skala graderad i siffror. På maskiner med relativt lågt praktiskt tak (på An-2 och de flesta andra kolvflygplan, på helikoptrar ) är en tvåpekare höjdmätare VD-10 eller en liknande främmande, liknande vanliga klockor, installerad - endast urtavlan är delad inte i 12, utan i 10 sektorer, varje sektor för den stora handen betyder 100 m, och den lilla handen betyder 1000 m.
VD-20-höjdmätaren, liknande design (tvåpekares höjdmätare till en höjd av upp till 20 km), installerad till exempel på Tu-134 , har en separat urtavla för en kort pil upp till 20 km. Det är anmärkningsvärt att denna design har blivit en de facto internationell standard. Andra höjdmätare, som UVID-15, har bara en lång nål (ett varv per 1000 m eller 1000 fots höjd) och hela höjden visas som en siffra i ett fönster. Mätnoggrannheten för barometriska höjdmätare (tillåtet mätfel) bestäms av gällande standarder och ligger som regel inom 10 m.
Flyghöjden för ett flygplan ovanför jordytan (eller vattenytan) beräknas från skillnaden i lufttryck vid platsen för flygplanet och trycket på ytan över vilken det är beläget. Atmosfäriskt tryck på ytan (som regel i området för landningsflygfält, bergskedjor eller stora farliga hinder) rapporteras till besättningen av marktjänster. För att korrekt visa flyghöjden på enheten måste du manuellt ställa in värdet på atmosfärstrycket på marken (eller trycket reducerat till havsnivån). Felaktig inställning av sådant tryck av besättningen under flygningar med noll sikt blev mer än en gång orsaken till flygolyckor.
Det bör noteras att inom flyget kan flera alternativ för att ställa in trycket på en barometrisk höjdmätare användas. I Ryssland och vissa OSS-länder, när man flyger under övergångsnivån (under den lägre flygnivån), är det vanligt att ställa in flygfältstrycket (under inflygning och avgång) eller det lägsta undervägstrycket reducerat till havsnivån (under en- ruttflyg). I de flesta länder i världen under den lägre nivån utförs höjdavläsningen enligt trycket reducerat till havsnivån.
För flygningar på luftvägar (över övergångshöjden ) inom luftfarten används begreppet echelon , det vill säga den villkorade höjden mätt till isobaren (villkorlig linje med konstant tryck) 760 mm Hg. Konst. , aka 1013 mbar ( hPa ) eller 29,92 inHg . Konst. Installationen på alla flyglinjer av alla flygplan utan undantag av samma tryck på barometriska höjdmätare skapar ett enda referenssystem för alla, vilket möjliggör säker flygtrafik. Det är strängt förbjudet att stiga ned ett flygplan för landning utan tillförlitlig information om atmosfärstrycket i flygfältsområdet .
Enligt ICAO krav , den sk. en kontrollhöjdmätare (till exempel av UVID-typ), som förutom att visa höjden på skalan ger en höjdsignal till transponderflygplanet , på grund av vilken flygledaren kan se flygplanets exakta höjd på skärmen.
En fallskärmshöjdmätare är en konventionell barometrisk höjdmätare med ett bekvämt armfäste. Designad för att mäta och visuellt kontrollera höjden i fritt fall och under nedstigning på en öppen fallskärm, samt för att bestämma atmosfärstryck. Den har en liten storlek och vikt (ytan på urtavlan är i genomsnitt inte mer än 10x10 cm, vikten är inte mer än 700 g). Kroppen är gjord av stöttåligt material. Dessutom är en fallskärm ofta utrustad med en automatisk höjdkontroll (genom design, samma höjdmätare), som automatiskt öppnar fallskärmen på en given höjd om fallskärmsjägaren inte har gjort det.
Det finns också elektroniska höjdmätare, de mäter inte bara höjden, utan signalerar också på de angivna höjderna.
Funktionsprincipen för husbilen är baserad på att mäta tidsintervallet mellan sändning och mottagning av elektromagnetiska vågor som reflekteras från ytan till vilken höjden mäts (land eller vatten). Till skillnad från barometriska höjdmätare mäter radiohöjdmätaren den verkliga flyghöjden, därför är den inte beroende av tillgången på information om lufttrycket, och den har också en högre noggrannhet. I praktiken används radiohöjdmätare på låg höjd, nära jordytan (eller vattenytan), eftersom användningen av denna teknik från höga höjder kräver en kraftfull strålningskälla, såväl som utrustning som effektivt kan motstå störningar.
Strukturellt består enheten av en mikrovågsradiosändare, vars riktningsantenn är placerad "på magen" av flygplanet, en mottagare för reflekterad signal, signalbehandlingsanordningar och en indikator på besättningens instrumentbräda, till vilken data om strömmen höjd överförs. Radiohöjdmätare är indelade i radiohöjdmätare på låg höjd (till exempel inhemska RV-3, RV-5), som är utformade för att bestämma höjder upp till 1500 meter och som regel fungerar i kontinuerligt radarläge, och höjdmätare för höga höjder (mer än 1500 m, som RV-18, mäter höjder upp till 30 km), som vanligtvis arbetar i ett pulserat läge. Nästan alla husbilar har en signalanordning för låg höjd som ger en ljus- och ljudsignal när höjden sjunker under en förutbestämd av piloten.
Nackdelarna med enheten inkluderar en uttalad riktning av mätningarna (riktningen på sändarstrålen riktad vinkelrätt nedåt). Av denna anledning är användningen av radiohöjdmätare endast effektiv i platt terräng och praktiskt taget värdelös i bergiga och oländiga områden. I en rulle visar husbilen en överskattad höjd, eftersom höjden är det vertikala benet av en triangel, och radiohöjdmätarstrålen i en rulle är riktad längs hypotenusan, därför vid betydande rullningar (mer än 15-20 grader ), kan ett varningsljuslarm tändas. Tonhöjden tas vanligtvis inte med i beräkningen, eftersom den i transportflygplan sällan överstiger de nämnda 15-20 °. Dessutom väcker miljövänligheten hos radiomätningar frågor, eftersom det är nödvändigt för att säkerställa den erforderliga noggrannheten använd kortvågskraftig sändare som utgör en klar fara [2] för biosfären.
Satellitmottagare kan också användas för att bestämma höjden . Funktionsprincipen bygger på samtidig mätning av avståndet till flera (vanligtvis från fyra till sex) sändningssatelliter belägna i kända och speciellt korrigerade banor. Baserat på matematiska beräkningar bestämmer enheten en punkt i rymden - koordinaterna φ, λ - platsens latitud och longitud på modellen av jordens yta, såväl som höjden H i förhållande till modellens havsnivå och / eller höjden över ellipsoiden (den vanligaste ellipsoiden inom GNSS-teknik är WGS84 ). Det minsta antalet satelliter som krävs för att beräkna höjden är tre. Endast koordinater - två. En satellitsignal räcker för att bestämma tiden. Ett större antal satelliter gör det möjligt att öka noggrannheten i beräkningen av parametrar. Ur sanningssynpunkt för att bestämma den absoluta höjden har den en fördel jämfört med både barometriska och radiohöjdmätare, eftersom den inte beror på atmosfärstryck eller på att mäta avståndet till den fysiska terrängen.
Ändå måste man komma ihåg att dopplereffekten är starkt manifesterad vid nedstigningshastigheter, och mottagaren behöver lite tid (upp till en sekund) för att beräkna parametrarna, vilket leder till en fördröjning mellan den beräknade koordinaten och den verkliga. Särskilda fallskärmshöjdmätare från ledande företag korrigeras för hastighet, men eftersom hastigheten beräknas från samma signaler är noggrannheten hos GNSS-enheter under hoppförhållanden fortfarande ganska låg. Till exempel i fordon med ett inbyggt GNSS-system tar mottagaren emot en signal från fordonets hastighetssensor och använder den för att korrigera sina avläsningar. Deras fördel är lågt pris och vikt. Användning för bashoppning och andra låghöjdshopp rekommenderas inte. Dessutom kan GNSS-signalreflektioner från stenar eller pyloner göra höjdavläsningar helt oförutsägbara. För bashoppning rekommenderas barometriska höjdmätare, antingen mekaniska eller elektroniska.
Mätnoggrannhet, om nödvändigt, kan nå storleksordningen flera centimeter, med hjälp av en sluten militär kanal, licensierad av det amerikanska försvarsdepartementet, med hjälp av dyr utrustning, och av denna anledning används de inte i vardagen. Mätnoggrannheten för hushålls GNSS-enheter i statisk (ingen rörelse) är cirka 10 meter, vilket är tillräckligt för de flesta orienteringsuppgifter.
Höjdmätardesignen använder en källa för gammastrålning (vanligtvis isotoper 60 Co , 137 Cs ). Mottagaren fångar backscatter som reflekteras från atomer inuti den underliggande ytan. Gammastrålningshöjdmätare används på låga höjder (meter, tiotals meter från ytan). Huvudapplikationen är bildandet av en aktiveringssignal för mjuklandningssystemet för rymdfarkoster . [3] Speciellt i Soyuz-rymdfarkosten är en gammastrålningshöjdmätare (produktkod "Cactus") installerad längst ner på nedstigningsfordonet, och platsen för dess installation är markerad med en strålningsriskskylt.
Att mäta flyghöjden för ett flygplan är en oerhört viktig och ansvarsfull uppgift relaterad till att säkerställa flygsäkerheten. Samtidigt måste tillvägagångssättet för att utföra denna uppgift vara omfattande, med alla kända metoder för att bestämma flygplanets verkliga position i rymden. Av denna anledning används alla ovanstående enheter på moderna flygplan, och besättningarna är professionellt utbildade för deras kompetenta gemensamma användning. Fel på minst en anordning som mäter flyghöjden anses vara ett specialfall inom luftfarten och ses av berörda tjänster som en förutsättning för en flygolycka .