Читайте также:
|
ВСТУП
|
| Висотомір |
| Радіовисотомір РВ-5, двохстрілочні висотомір УВИД і двохстрілочні ВД-10 на Ту-154М-100 |
Висотомір (або альтиметр від лат. Altus - високо) - пілотажно-навігаційний прилад, який вказує висоту польоту. За принципом пристрою висотоміри діляться на барометричні та радіотехнічні (інакше радіовисотомір). В давнину висотоміром називали найпростіший кутомірний інструмент для визначення висоти світил (планет, зірок). Як відомо, без висоти польоту не буває, а висотомір - прилад, без якого не обходиться жоден літак. Незважаючи на те, що сучасні лайнери сильно змінилися в порівнянні з першими літаками, принципи польотів залишилися такими ж: все ті ж висоти і ешелони. І висотоміри залишилися, тільки з трохи зміненим зовнішнім виглядом. Після історичного польоту братів Райт в 1903 році, незважаючи на розвиток авіації, ще два десятиліття основними інструментами пілота раніше залишалися очі і вестибулярний апарат. Природно, що польоти в темряві, тумані або в умовах хмарності супроводжувалися великим ризиком. Нo літаки літали і вночі, а пілоти, ризикуючи звалитися в «штопор», орієнтувалися по освітлених об'єктів на землі. Для так званого «сліпого» польоту, без участі органів чуття пілота, були потрібні надійні прилади. Треба відзначити, що до того часу багато приладів для орієнтації в просторі вже існували. Наприклад, покажчик повороту і крену, що представляв собоювигнуту скляну трубку з металевим кулькою всередині, атакож гірокомпас і авіагоризонт. Таким чином, авіації того часу не вистачало тільки надійного, а головне, точного висотоміра - приладу, що вказує висоту польоту. Друга його назва - альтиметр, від латинського altus - «високо», використовується частіше за кордоном. Можна сказати, що висотомір був готовий ще в 1843 році, коли французький вчений Люсьєн Віді винайшов всім відомий барометр-анероїд. З початком ери літаків цей прилад виявився дуже доречним. Цей барометричний спосіб вимірювання, заснований на природному явищі падіння атмосферного тиску з висотою, існує донині.
Розділ 1. Теоретична частина
1.1 Барометричний висотомір
|
| Рис 1.1Перший висотомір |
|
| Рис 1.2Принцип дії барометричного висотоміра |
Точність перших барометричних висотомірів становила 30-50 м, що абсолютно недостатньо для «сліпого» польоту. Американець Пауль Коллсман знайшов вихід, взявши на допомогу швейцарський хронометр - найдосконаліший механічний прилад того часу. Одна з швейцарських годинникових компаній на його замовлення виготовила механізм, який дозволяв вимірювати висоту з точністю до 1 метра. І вже у вересні 1929 відбувся перший по-справжньому «сліпий» політ: літак злетів і пролетів 15 миль, при цьому кабіна була завішені, а пілот
|
| Рис 1.4Висотомір ВД-20 |
|
| Рис. 1.3Висотомір Коллсмана |
орієнтувався виключно за приладами, одним з яких був барометричний висотомір Коллсмана. Всі барометричний висотомір, вітчизняні та зарубіжні, мають однакову конструкцію: запаяна коробочка з мембраною, зміна положення якої механічно пов'язано зі стрілками, що переміщаються навколо шкали, проградуірованной в цифрах. Довга стрілка робить один оборот при зміні висоти на 1 тис. М, при цьому коротка переміщається тільки на один цифровий сектор. Від надійності і точності висотоміра безпосередньо залежить безпека польотів. Саме тому пристрої, що вимірюють висоту польоту, на сучасному літальному апараті дублюються. Барометричний висотомір призначений для визначення барометрической висоти або відносної висоти польоту. Принцип дії барометричного висотоміра заснований на вимірюванні тиску атмосфери. Відомо, що із збільшенням висоти зменшується і поточне атмосферний тиск. Даний принцип покладено в основу приладу, який насправді вимірюється не висоту, а тиск повітря. Конструктивно прилад складається з запаяної коробочки з мембраною, зміна положення якої механічно пов'язано зі стрілками, що переміщаються навколо шкали, проградуірованної в цифрах. На машинах з порівняно низьким практичним стелею (на Ан-2 і більшості інших поршневих літаків, на вертольотах) встановлено двустрілковий висотомір ВД-10 або аналогічний зарубіжний, подібний звичайним годинником - тільки циферблат розділений не так на 12, а на 10 секторів, кожен сектор для великої стрілки означає 100 м, а для маленької - 1000 м.
Аналогічний по конструкції висотомір ВД-20 (висотомір двустрелочний на висоту до 20 км), встановлений, наприклад, на Ту-134, має окрему градуювання циферблата для короткої стрілки до 20 км. Примітно, що дана конструкція стала де-факто міжнародним стандартом. Інші висотоміри, наприклад, побачивши-15, мають лише довгу стрілку (один оборот за 1000 м або 1000 фт висоти), а повна висота відображається цифрами у вікні. Точність вимірювання барометричних висотомірів (допустима похибка вимірювань) визначається діючими стандартами і лежить, як правило, в межах до 10 м.
|
| Рис. 1.5Диспетчерський висотомір |
Висота польоту повітряного судна над земною (або водної) поверхнею обчислюється по різниці тиску повітря в точці знаходження судна і тиску на поверхні, над якою воно знаходиться. Атмосферний тиск на поверхні (як правило, в районі аеродромів посадки, гірських масивів яких великих небезпечних перешкод) повідомляється екіпажу наземними службами. Для правильного відображення висоти польоту на приладі необхідно вручну встановити величину атмосферного тиску на землі (або тиск, наведене до рівня моря). Неправильна установка екіпажем такого тиску при польотах з нульовою видимістю не раз ставала причиною авіакатастроф.
Потрібно відзначити, що в авіації можуть застосовуватися кілька варіантів установки тиску барометричного висотоміра. У Росії та деяких країнах СНД при польотах нижче ешелону переходу (нижче нижнього ешелону) прийнято встановлювати тиск аеродрому (при заході на посадку і вильоті) або мінімальний тиск на маршруті, наведене до рівня моря (при польотах по маршруту). У більшості країн світу нижче нижнього ешелону відлік висоти виконують по тиску, наведеному до рівня моря.
Для польотів по повітряних трасах (вище висоти переходу) в авіації використовується поняття ешелон, тобто умовна висота, виміряна до ізобари (умовної лінії постійного тиску) 760 мм рт. ст., вона ж 1013 мбар (гПа) або 29,92 дюйма рт. ст. Установка на всіх повітряних лініях усіма без винятку повітряними суднами однакового тиску на барометричний висотомір створює єдину для всіх систему відліку, що дозволяє здійснювати безпечне повітряний рух. Зниження повітряного судна на посадку без достовірної інформації про атмосферний тиск у районі аеродрому категорично забороняється. За вимогами ІКАО на всіх повітряних судах встановлюється т. Н. диспетчерський висотомір який, крім показу висоти на шкалі, видає сигнал висоти літакового відповідача, завдяки чому авіадиспетчер може бачити на екрані точну висоту повітряного судна.
1.2 Радіотехнічний висотомір
|
| Рис 2.1Радіовисотомір |
На борту практично завжди присутня висотомір, що використовує інший спосіб вимірювання висоти - радіовисотомір. Він працює за принципом радіолокації, його свідчення не залежать від стану атмосфери і відрізняються більшою точністю. Радіовисотомір являє собою комплект електронної апаратури з антеною. Конструктивно прилад складається з СВЧ-радіопередавача, спрямована антена якого розташована на «череві» повітряного судна, приймача відбитого сигналу, пристроїв обробки сигналів. У кабіну екіпажу на приладову дошку виведений лише індикатор, який показує висоту, а також зазвичай є система попередження про небезпечну висоті. Тобто радіовисотомір може бути складовою частиною комплекту систем попередження зіткнення із землею. Крім того, він істотно підвищує можливість автоматизації процесу посадки. Межі вимірювання у приладів можуть бути різні. Наприклад, висотоміри, які вимірюють висоти до 10 тис. М, встановлюються в основному на літаки, максимальна висота польоту яких не дуже велика. Висотоміри на таких машинах, як Ту-154, МіГ-29, мають межі вимірювання набагато більше. Деякі висотоміри великих висот застосовуються і в космонавтиці, наприклад при посадці спускаються на Місяць.
| Рис 2.2Принцип дії РВ |
В даний час практично на кожному літаку коштує як мінімум один радіовисотомір. А найчастіше їх може бути і декілька, і вони можуть працювати в комплексі з іншими літаковими системами. Відмова хоча б одного приладу, що вимірює висоту польоту, в авіації вважається особливим випадком і розцінюється як передумова до льотного події. Таким чином, висота - не тільки мрія льотчика, але й дуже важливий параметр для безпеки польоту, а висотомір - прилад, без якого не полетить жоден літак. Принцип дії РВ заснований на вимірюванні відрізку часу між посилкою і прийомом електромагнітних хвиль, відбитих від поверхні, до якої вимірюється висота (земля або вода). На відміну від барометричних висотомірів радіовисотомір вимірює справжню висоту польоту, тому не залежить від наявності інформації про тиск повітря, відрізняється також більш високою точністю. На практиці радіовисотоміри використовуються на малих висотах, поблизу земної (або водної) поверхні, тому як застосування даної технології з великих висот вимагає потужного джерела випромінювань, а також апаратури, здатної ефективно протистояти перешкодам.
 
|
| Рис 2.3Радянські РВ-3 та РВ-5 |
Конструктивно прилад складається з СВЧ радіопередавача, спрямована антена якого розташована «на череві» повітряного судна, приймача відбитого сигналу, пристроїв обробки сигналів, а також індикатора на приладовій дошці екіпажу, на який передаються дані про поточну висоті. Радіовисотоміри діляться на РВ малих висот (наприклад, вітчизняні РВ-3, РВ-5), які призначені для визначення висот до 1500 метрів і, як правило, працюють в режимі безперервної радіолокації, і висотоміри великих висот (більше 1500 м, на зразок РВ- 18, що вимірює висоти до 30 км), зазвичай працюють в імпульсному режимі. Практично у всіх РВ мається сигналізатор малої висоти, що подає світловий і звуковий сигнал при зниженні висоти нижче заданої, встановленої льотчиком.
Донедоліків приладу можна віднести виражену спрямованість вимірів (напрям променя передавача, спрямованого перпендикулярно вниз). З цієї причини застосування радіовисотоміру ефективно тільки в рівнинній місцевості та практично марно в гірських і сильно пересічених районах. У крені РВ показує завищену висоту, оскільки висота - вертикальний катет трикутника, а промінь радіовисотомір в крені спрямований по гіпотенузі, тому при значних кренах (більше 15-20 градусів) може включатися попереджувальна світлова сигналізація. Тангаж зазвичай не враховується, так як у транспортних літальних апаратів він рідко перевищує згадані 15-20 °. Крім того, викликає питання екологічність радіовимірювань, так як для забезпечення необхідної точності необхідно застосовувати короткохвильові потужні передавачі, що несуть явну небезпеку для біосфер
GPS
|
| Рис 3.1Принцип дії GPS - висотоміра |
Для визначення висоти можуть використовуватися також GPS-приймачі. Принцип дії заснований на одночасному вимірюванні відстані до декількох (як правило - від чотирьох до шести) ведуть мовлення супутників, що знаходяться на відомих і спеціально коректованих орбітах. На підставі математичних обчислень прилад визначає точку в просторі - координати φ, λ - широту і довготу місця на моделі поверхні Землі, а також висоту Н щодо середнього рівня моря моделі (найбільш поширена модель поверхні землі WGS84). Мінімальне число супутників, необхідне для розрахунку висоти, дорівнює трьом. Тільки координат - двом. Для визначення часу достатньо сигналу одного супутника. Більше число супутників дозволяє збільшувати точність обчислення параметрів. З точки зору істинності відображення координат має перевагу як перед Барометричні, так і перед радіотехнічними висотоміром, тому що не залежить ні від атмосферного тиску, ні від вимірювання відстані до фізичного рельєфу місцевості.
Тим не менше, треба пам'ятати, що на швидкостях спуску сильно проявляється доплеровский ефект, та й на обчислення параметрів приймача потрібно деякий час (до секунди), що призводить до відставання обчисленої координати від реальної. Спеціальні парашутні висотоміри провідних фірм мають корекцію на швидкість, однак, т.к. швидкість обчислюється за тим же сигналам, точність GPS приладів в умовах стрибка все одно залишається досить низькою. Наприклад, в автомобілях з вбудованою системою GPS, приймач отримує сигнал від автомобільного датчика швидкості і використовує його для корекції своїх свідчень. Їх гідність - низька ціна і вага. Використання для Base Jumping-a та інших маловисотних стрибків не рекомендується. Крім того, через відбиття GPS сигналу від скель або опор показання GPS висотоміра можуть стати зовсім непередбачуваними. Для Base Jumping-а рекомендуються барометричний висотомір, механічні або електронні.
Точність вимірювань при необхідності може досягати порядку декількох сантиметрів, при використанні закритого військового каналу L1, ліцензію на який видає міністерство оборони США (не безкоштовно і не всім), із застосуванням дорогого устаткування (приймачі TOPCON), і з цієї причини в побуті не застосовуються.
Розділ 2. Практична частина
Висновок
Список використаних джерел
Інтернет джерела
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 52 | Нарушение авторских прав