Принцип работы барометрического высотомера. Уровни начала отсчета барометрической высоты, правила установки давления.

По принципу своего устройства барометрический высотомер по сути представляет собой барометр-анероид с тем лишь отличием, что его шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты. Слово «анероид» в переводе с греческого означает «безводный» и используется в противоположность водяному или ртутному барометру.

Чувствительным элементом высотомера (рис. 6.7) является анероидная коробка 4 (обычно используется блок из двух анероидных коробок).

Анероидная коробка является герметичной, запаянной, из нее выкачан воздух и поэтому в ней сохраняется давление, близкое к нулю. Когда высотомер находится у земли, коробка под действием атмосферного давления находится в наиболее сжатом состоянии. При подъеме на высоту, когда атмосферное давление снаружи анероидной коробки падает, она расширяется, поскольку поверхность коробки гофрирована и ведет себя как пружина. При снижении под действием увеличивающегося атмосферного давления коробка сжимается.

С анероидной коробкой через передающий механизм 3 связана стрелка 2, перемещение которой относительно шкалы прибора 1 соответствует расширению (сжатию) коробки и, следовательно, изменению высоты.

Анероидная коробка помещена в герметичный корпус прибора 5, в который через штуцер трубопровода 6 поступает атмосферное давление за

бортом P H. Это же давление часто называют статическим давлением P ст, то есть давлением, которое имеет место в спокойной атмосфере на высоте расположения высотомера без учета дополнительного давления, возникающего из-за набегающего потока при движении ВС. Если на любой высоте поместить неподвижный обычный барометр, то он и покажет статическое давление.

Статическое давление поступает в трубопровод системы статического давления из приемника воздушного давления 7 (ПВД) или приемника статического давления.

ПВД предназначен для приема не только статического давления, но и полного давления. ПВД закрепляется снаружи фюзеляжа и представляет собой трубку, ориентированную по направлению полета. Отверстие, направленное навстречу набегающему потоку воздуха, предназначено для приема полного давления, которое в высотомере не используется, но необходимо для указателей скорости. Статическое же давление принимается боковыми отверстиями, которые расположены так, чтобы в них по-возможности не попадал набегающий поток.

На многих типах ВС статическое давление принимается отдельным приемником статического давления, который представляет собой цилиндрический штуцер, не выступающий за обшивку самолета. А полное давление на таких типах ВС принимается отдельно расположенным приемником полного давления (ППД).

Очевидно, что на самом деле высотомер, как и обычный барометр, измеряет атмосферное давление на высоте полета. Но шкала отградуирована не в единицах давления, а в единицах высоты, то есть каждому измеренному давлению поставлена в соответствие какая-то высота, которую и показывают стрелки. Ключевым моментом в понимании работы высотомера является то, что при градуировке высотомера связь между измеренным давлением и индицируемой высотой заложена такая же, какая существует между этими величинами в стандартной атмосфере. Как говорят, высотомер отградуирован по стандартной атмосфере, то есть в соответствии с формулой (6.5).

Барометрическая высота – показания идеального барометрического высотомера, отградуированного по стандартной атмосфере. Или иначе – это высота в стандартной атмосфере, соответствующая измеренному значению давления.

Поэтому можно приближенно считать, что барометрический высотомер показывает высоту относительно уровня изобарической поверхности с тем значением давления, которое установлено на высотомере. Точным это утверждение будет только в стандартной атмосфере, а во всех остальных случаях показания высотомера, конечно, не будут совпадать с фактической (геометрической) высотой.

В принципе, путем установки давления на шкале барометрического высотомера пилот может сам выбрать уровень, от которого он желает отсчитывать высоту. Но с точки зрения безопасности полетов необходимо, чтобы высоты всех ВС, выполняющих полеты в определенном районе или диапазоне высот, отсчитывались от одного и того же уровня. Поэтому авиационные нормативные документы строго устанавливают, в каких случаях какой уровень начала отсчета высоты следует использовать.

Барометрический высотомер показывает высоту относительно уровня той изобарической поверхности, давление на которой установлено на высотомере. В гражданской авиации высоты отсчитываются от изобарических поверхностей, соответствующих следующим видам давления.

1. Стандартное давление P= 760 мм рт.ст. (1013,2 гПа). Это давление используется в полетах по маршруту на высотах выше так называемой высоты перехода. Стандартное давление – это постоянное число, численно соответствующее давлению на уровне моря в стандартной атмосфере. Разумеется, в реальной атмосфере изобарическая поверхность с этим давлением может располагаться как выше, так и ниже уровня моря. Это не имеет значения. Важно то, что все ВС, выполняющие полеты по приборам, независимо от того, с какого аэродрома они вылетели, отсчитывают свою высоту от уровня одной и той же изобарической поверхности с давлением 760 мм рт.ст. Для краткости обычно говорят «измеряют высоту по давлению 760».

Некоторые из используемых видов давления имеют общепринятые международные обозначения в виде трех латинских букв. Стандартное давление обозначается QNE. В настоящее время это обозначение не является сокращением каких-то слов. Оно установилось с тех времен, когда связь с самолетами велась азбукой Морзе. В те времена для сокращения радиосвязи многим авиационным терминам были присвоены трехбуквенные телеграфные коды.

2. Давление аэродрома P аэр (QFE). В Российской Федерации используется при взлете и посадке ВС. Давление на каждом аэродроме зависит от превышения аэродрома над уровнем моря, а также от текущих метеоусловий (погоды), поэтому оно каждый день и каждый час разное. Перед вылетом экипаж узнает давление аэродрома во время предполетной подготовки, а перед заходом на посадку его сообщает экипажу диспетчер по управлению воздушным движением.

Но аэродром занимает определенную территорию, в пределах которой из-за различия уровня рельефа в разных точках давление несколько различается. В большинстве случаев под давлением аэродрома понимается давление на уровне порога той взлетно-посадочной полосы (ВПП), с которой самолет взлетает или на которую садится. Порогом же ВПП называется

начало той ее части, которая может быть использована для посадки ВС. Как правило, это начало искусственного покрытия ВПП (бетона).

Буква Q в обозначении QFE при назначении данного кода была взята из слова request (запрашивать), а буквы FE якобы произошли от слов field elevation (превышение летного поля).

3. Приведенное минимальное давление P прив.мин. Это давление не имеет трехбуквенного обозначения, поскольку в международной практике не используется. В Российской Федерации по приведенному минимальному давлению выполняются полеты по правилам визуальных полетов (ПВП) ниже нижнего эшелона (то есть на малых высотах) при полете по маршруту или в районе авиационных работ. Как правило, такие полеты выполняет легкомоторная авиация.

Слово «приведенное» означает, что это не давление в какой-то точке на рельефе местности, а давление пересчитанное (приведенное) по барометрическим формулам к уровню моря. Если в какой-либо точке рельефа выкопать колодец до уровня моря и опустить туда барометр, то он покажет приведенное давление в данной точке местности. Таким образом, приведенное давление – это давление на уровне моря в данном географическом пункте. Конечно, оно определяется не экспериментально (с помощью колодца и барометра), а расчетным путем.

Приближенный расчет приведенного давления можно сделать и самостоятельно. Если в какой-либо точке на рельефе местности с высотой Н рел известно давление P, то приведенное давление составит:

. 11 H P P рел прив  

4. Давление аэродрома (или пункта), приведенное к уровню моря по стандартной атмосфере (QNH). Это давление используется в международной аэронавигации при взлете и посадке вместо QFE и при полете на малых высотах (ниже высоты перехода) вместо P прив.мин.

Говорят, что буквы NH в обозначении давления произошли от слов nil height (нулевая высота), но это лишь одна из гипотез.

Таким образом, QNH − это такое установленное давление, при котором находящийся на аэродроме высотомер показывает абсолютную высоту без температурной погрешности, то есть правильно. Видимо, в связи с этим среди пилотов распространено мнение, что при установке QNH высотомер показывает абсолютную высоту, то есть высоту над уровнем моря.

20. Этапы полета (вылет, полет по маршруту, снижение, заход на посадку, уход на второй круг, посадка).

Вылет начинается с выполнения SID по окончанию которого осуществляется полет по маршруту (воздушной трассе). В зависимости от эшелона полета снижение может начинаться на маршруте полета или на участке STAR. STAR заканчивается в точке IAF, после которой начинается заход на посадку по участкам: начальный, промежуточный, конечный. Если заход на посадку не возможен, то выполняется прерванный заход на посадку.

Выполнение полёта включает в себя следующие этапы (рис. 6.1): 1) Вылет (Departure) – взлёт, набор высоты и выход на исходный пункт маршрута; 2) Полёт по маршруту (Enroute) – полёт по маршруту и выход на конечный пункт маршрута; 3) Прибытие (Arrival) – снижение и выход в точку начала захода на посадку; 4) Заход на посадку и посадка (Approach).

 

 

Процедура вылета – установленный порядок маневрирования после взлета до выхода на фиксированную точку начала воздушной трассы, местной воздушной линии или маршрута полета;

 

Промежуточный этап захода на посадку – часть схемы захода на посадку по приборам между контрольной точкой окончания начального этапа захода на посадку и контрольной точкой (или точкой) конечного этапа захода на посадку или между концом обратной схемы, схемы типа "ипподром" или линией пути, прокладываемой методом счисления, и контрольной точкой (или точкой) конечного этапа захода на посадку

 

Конечный этап захода на посадку – часть схемы захода на посадку по приборам, которая начинается в установленной контрольной точке конечного этапа захода на посадку или при отсутствии такой точки, в точке выхода на предпосадочную прямую и заканчивается в точке, по прохождении которой может быть выполнена посадка или начат маневр по уходу на второй круг;

 

 

Начальный этап захода на посадку – часть схемы захода на посадку по приборам между контрольными точками начального и промежуточного этапа захода на посадку;

 

Прерванный заход на посадку — маневр, выполняемый экипажем воздушного судна при принятии решения о невозможности продолжения захода на посадку

 

Опубликованные в AIP процедуры вылета называются «стандартными». Они рассчитаны на штатные условия и определяют одинаковый для всех эксплуатантов порядок действий при вылете.

Стандартный вылет по приборам (SID - Standard instrument departure) - установленная и опубликованная в AIP процедура вылета по правилам полетов по приборам (ППП), связывающая определенный порог ВПП с пунктом начала полета по маршруту ОВД.

Традиционно повышенное внимание к безопасности полетов уделялось и уделяется не вылету, а этапу захода на посадку по приборам, поскольку данный этап предусматривает достаточно длительный полет по приборам вблизи земной поверхности и переход от полета по приборам к визуальному полету перед посадкой.

В 1993 году впервые были опубликованы критерии обеспечения безопасности для схем вылета с использованием систем RNAV, которые призваны заменить схемы, основанные на обычных навигационных средствах.

Схемы зональной навигации для вылета в основном представляют собой маршрут (линию заданного пути), по которому должны следовать воздушные суда после взлета. Очевидно, что они могут быть только стандартными, потому что должны находиться в бортовой базе данных. А это становиться возможным после их опубликования в AIP.

 

 

Стандартный маршрут прибытия по приборам (STAR) - установленный маршрут полета по ППП (рис.43), связывающий пункт на маршруте ОВД с контрольной точкой схемы захода на посадку по приборам, как правило, с контрольной точкой начального этапа захода на посадку (IAF- Initial Approach Fix).

 

Процедура захода на посадку по приборам (Instrument Approach Procedure) – это серия заранее намеченных маневров, выполняемых по пилотажным приборам от контрольной точки начального этапа захода на посадку (IAF - Initial Approach Fix) до посадки.

Заход на посадку по приборам, как правило, включает три этапа:

- начальный (Initial Approach Segment);

- промежуточный (Intermediate Approach Segment);

- конечный (Final Approach Segment).

Каждый этап начинается в соответствующей контрольной точке и имеет свое назначение. Для каждого этапа устанавливаются требуемые минимальные запасы высоты над препятствиями (МОС), правила построения зон учета препятствий (ЗУП) и эксплуатационные ограничения (скорости, градиенты, длины участков, углы пересечения линий пути и т.п.).

Начальный этап предназначен для снижения ВС на заданную высоту с одновременным выводом его на предпосадочную прямую на необходимом удалении от ВПП.

На промежуточном этапе, как правило, выполняется горизонтальный полет с целью корректировки положения ВС относительно предпосадочной прямой и подготовки к снижению на конечном этапе (довыпуск механизации, установление требуемой скорости полета).

На конечном этапе осуществляется снижение по приборам до момента установления пилотом необходимого визуального контакта с ВПП или еѐ ориентирами, затем переход на визуальный полет и выполнение посадки.

Линии пути промежуточного и конечного этапов обычно задаются одной прямой линией ("предпосадочная пряма

Для точного и неточного заходов на посадку участок процедуры прерванного захода на посадку начинается в точке MAP и состоит из трех этапов: начального, промежуточного и конечного. На рис. 8.22 представлена упрощенная схема прерванного захода на посадку.

Схема прерванного заход на посадку предназначена для предотвращения столкновения с препятствиями при выполнении ухода в зону ожидания или на запасной аэродром или по-вторного захода на посадку. На схеме указывается точка, где начинается прерванный заход на посадку. Выполнение прерванного захода на посадку должно начинаться:

1) не ниже, чем DA/H в схеме точного захода на посадку и захода на посадку с наведе-нием или

2) не ниже, чем MDA/H в схеме неточного захода на посадку или захода на посадку с круга.

Точка начала прерванного захода на посадку в схеме вертикального профиля может обозначаться:

1) точкой пересечения номинальной траектории снижения электронного луча номи-нальной глиссады ILS или геометрического угла траектории наведения в вертикальной плос-кости и DA/H; или

2) навигационным средством; или

3) контрольной точкой; или

4) указанным расстоянием или времени полета от точки FAF

В том случае, когда прерванный заход на посадку начинается до достижения точки MAPt, предполагается, что обычно пилот продолжает полет к точке MAPt, а затем будет сле-довать схеме прерванного захода на посадку.

Обычно схемы прерванного захода на посадку основываются на номинальном градиенте набора высоты, равном 2,5%. Если используется другой градиент, то об этом указывается на карте захода на посадку по приборам.

Начальный этап прерванного захода на посадку начинается в точке MAPt и заканчива-ется в точке, где устанавливается режим набора высоты. Маневрирование на этом этапе тре-бует от пилота повышенного внимания, особенно при переходе к набору высоты и измене-нии конфигурации ВС. В этой связи при выполнении данного маневра, как правило, невоз-можно полностью использовать оборудование наведения, и поэтому на данном этапе не вы-полняется процедура разворота.

На промежуточном этапе продолжается набор высоты, как правило при полете по пря-мой до точки, в которой достигается и может выдерживаться высота пролета препятствий в 50 м (164 фут). Линия пути промежуточного этапа может иметь отвороты максимум на 15 ° относительно линии пути начального этапа ухода на повторный заход. Предполагается, что на этом этапе пилот начинает корректировать полет по линии пути.

Конечный этап ухода на повторный заход начинается в точке, где достигается и обес-печивается высота пролета препятствий в 50 м (164 фута). Он продолжается до точки, в ко-торой начинается новый заход на посадку, полет в зоне ожидания или выполняется полет по маршруту. На этом этапе возможно выполнение разворотов.