Погрешность барических высотовмеров и их учет

Барометрическим высотомерам присущи инструментальные, аэродинамические и методические погрешности.

Инструментальные погрешности(ΔH_инстр) возникают вследствие несовершенства изготовления механизма высотомера, износа деталей и изменения упругих свойств чувствительного элемента. Они определяются в лабораторных условиях. По результатам лабораторной проверки составляются таблицы, в которых указываются значения инструментальных поправок для различных высот полета.

Аэродинамические погрешности (ΔН_а)являются результатом неточного измерения атмосферного давления на высоте полета из-за искажения воздушного потока в месте его приема, особенно при полете на больших скоростях. Эти ошибки зависят от скорости полета, типа приемника воздушного давления и места его расположения. Они определяются при испытаниях самолетов и заносятся в таблицу поправок. В целях упрощения инструментальные и аэродинамические поправки суммируются, и составляется таблица показаний высотомера с учетом суммарных поправок, которая помещается в кабине самолета.

Методические погрешности(ΔН_м) обусловлены несовпадением фактического состояния атмосферы с данными, положенными в основу расчета шкалы высотомера: давление воздуха Р₀ = 760 мм рт. ст., температура t₀ =+15 °С, температурный вертикальный градиент t_гр = 6,5° на 1000 м высоты.

Методические погрешности барометрического высотомера делятся на погрешности от изменения атмосферного давления у земли, поргешности от изменения температуры воздуха, погрешности от изменения рельефа местности.

Погрешности от изменения атмосферного давления у земли происходят вследствие изменения атмосферного давления на уровне, относительно которого ведется отсчет истинной высоты.

На рис. 5.3 показано, что на аэродроме вылета давление равно 760 мм рт. ст., а по маршруту полета оно в определенных точках равно 750 и 765 мм рт. ст.Перед вылетом стрелки высотомера устанавливают на нуль, при этом шкала давлений высотомера установится на давление аэродрома вылета (в приведенном примере шкала давлений установится на отсчет 760 мм рт. ст.).Если пилот по маршруту будет выдерживать Н_пр, то Н_и будет изменяться в зависимости от распределения атмосферного давления у земли. При падении атмосферного давления по маршруту Н_и будет уменьшаться, при повышении давления – увеличиваться.

Рис. 5.3. Барометрическая ступень

Изменение атмосферного давления с высотой характеризуют барометрической ступенью – высотой, на которую надо подняться или опуститься от исходного уровня, чтобы давление изменилось на 1 мм рт. ст.

В практике барометрическую ступень для малых высот берут равной 11 м.Следовательно, каждому 1 мм изменения давления у земли соответствует 11 мвысоты, т. е. ΔН_б = 11ΔР.

Погрешности от изменения температуры воздуха происходят вследствие того, что шкала высотомера тарируется по стандартной средней температуре воздуха в слое измеряемой высоты. Поэтому высотомер будет правильно показывать высоту полета только при совпадении фактической средней температуры воздуха с расчетной. Но в реальных условиях фактическая температура воздуха, как правило, не совпадает с расчетной. Поэтому высотомер показывает высоту с ошибкой. Сущность этой ошибки заключается в том, что при изменении температуры воздуха у земли происходит изменение температуры и давления воздуха на высоте. В холодное время года воздух становится более плотным, и в этом случае давление с поднятием на высоту уменьшается быстрее, чем в теплое время, когда воздух обладает меньшей плотностью.

Методическая температурная поправка высотомера учитывается по формуле

∆Нt = × Н_испр.

Обычно методическая температурная поправка высотомера учитывается с помощью НЛ-10М.

Для определения истинной высоты полета необходимо учитывать поправку на рельеф пролетаемой местности, которая определяется по формуле

ΔН_рел = Н_рел – Н_аэр,

где ΔН_рел – поправка на рельеф пролетаемой местности, имеет знак «+», если абсолютная высота точки выше аэродрома взлета, и знак «–» – если ниже;

Н_рел – абсолютная высота точки рельефа местности, определяется экипажем по полетной карте;

Н_аэр – абсолютная высота аэродрома взлета.

Тогда

Н_ист = Н_отн – ΔН_рел,

где Н_отн – относительная высота полета.

Виды скоростей полета

В самолетовождении различают воздушную и путевую скорости.

Воздушная скорость (V) – скорость перемещения воздушного судна относительно воздушной среды.

Эту скорость воздушное судно приобретает под действием силы тяги двигателей. Воздушная скорость зависит от аэродинамических качеств самолета, его полетного веса и плотности воздуха, ветер не оказывает влияния на ее величину. Различают приборную и истинную воздушную скорость.

Истинная скорость (V_и) – действительная скорость самолета относительно воздушной среды на любой высоте. От нее зависит дальность, продолжительность и экономичность полета. Истинная скорость используется для решения многих навигационных задач, в частности, является элементом навигационного треугольника скоростей.

Приборная скорость (V_пр) – воздушная скорость, измеренная по прибору без учета погрешностей.

Приборная скорость зависит от воздушной скорости и массовой плотности воздуха. Массовая плотность воздуха прямо пропорциональна барометрическому давлению воздуха и обратно пропорциональна температуре воздуха. Таким образом, при одинаковой воздушной скорости на разных высотах либо при различной температуре на одинаковой высоте приборная скорость различна. Скоростной напор определяет подъемную силу крыла, поэтому ограничения по скорости задаются именно в приборной скорости как по нижнему пределу, так и по верхнему, в наборе высоты и на снижении скорость выдерживается также по приборной скорости, выпуск и уборка посадочной механизации производится тоже по приборной скорости.

Измерение воздушных скоростей осуществляется аэрометрическим методом,т. е. путем измерения давлений. Аэрометрический метод основан на уравнении Д. Бернулли, которое выражает закон сохранения энергии применительно к струйке газа (воздуха), обтекающего приемник воздушного давления.

Поскольку тарировка указателя скорости производится для условий полета на уровне моря при стандартных значениях температуры и давления воздуха, то только в этих условиях приборная скорость равна истинной воздушной. Разность между приборной и истинной скоростями растет и на высотах, равных 8–10 км, может достигать 50–70 %.

Комбинированные указатели скорости имеют две стрелки: широкая стрелка индицирует приборную скорость, а узкая – скорость, которая незначительно отличается от истинной скорости.

Путевая скорость (W) – скорость перемещения воздушного судна относительно земной поверхности.

Путевая скорость зависит от воздушной скорости, скорости и направления ветра.

Вектор истинной скорости совпадает с продольной осью ВС. Вектор путевой скорости совпадает с линией фактического пути.

Путевая скорость определяется по пройденному расстоянию и времени полета по формуле

W = .

На НЛ-10М путевую скорость можно определить, используя шкалы 1 и 2 (рис. 5.4).

Если пройденное расстояние выражено в километрах, а время полета в минутах, то путевую скорость следует отсчитывать против треугольного индекса. Если пройденное расстояние небольшое и время полета выражено в секундах, то путевую скорость следует отсчитывать против круглого индекса.

Рис. 5.4. Ключи для определения путевой скорости на НЛ-10М