|
Не использовать фреймы при просмотре страницы |
1.1. Высота полета. Барометрический метод измерения высоты
Для однозначного определения положения ЛА в пространстве ,помимо координат МС, необходимо знать его высоту. Высотой полета называется расстояние до самолета, отсчитанное по вертикали от некоторого уровня, принятого за начало отсчета.Знание высоты полета необходимо для выдерживания заданного профиля полета, решения задач самолетовождения, выполнения бомбометания и обеспечения безопасности полета. Высоту полета принято измерять в метрах. По уровню начала отсчета различают следующие высоты полета: истинную Hист, отсчитываемую от уровня местности, над которой пролетает самолет; относительную Hотн, отсчитываемую от некоторого условного уровня (например, уровня аэродрома); высоту эшелона Hэш, отсчитываемую от уровня с давлением 760 мм.рт.ст; абсолютную Hабс, отсчитываемую от уровня моря.
По условиям полета высоты подразделяются на предельно малые до 200 м, малые 200 - 1000м, средние 1000 - 4000м, большие 4000 - 12000 м и стратосферные выше 12000 м.
Рис.1. Классификация высот полета по уровню начала отсчета
Чтобы закрепить усвоенный
материал, пожалуйста, пройдите следующий тест
Приборы, предназначенные для измерения высоты, называются высотомерами. Измерение высоты может производиться различными методами. Наиболее распространение в авиации получили барометрический и радиотехнический методы. Для непосредственного измерения истиной высоты полета применяются радиовысотомеры .
В зависимости от предназначения и принципа действия они делятся на импульсные и частотные . Частотные применяются для измерения высот до 1500 м , импульсные до 10000 м и более. Работа радиовысотомеров основана на использовании отраженного радиосигнала от земной (водной) поверхности .
Барометрический метод основан на закономерном изменении атмосферного давления с высотой. Для нахождения этой закономерности в атмосфере выделяется вертикальный столб воздуха постоянного сечения F (рис.2.). Давление воздуха у Земли обозначается через Po, а на высоте H через Pн. При изменении высоты на dH атмосферное давление уменьшится на величину dP, равную весу dQ элементарного объема воздуха dV, поделенному на площадь его основания F:
dP = dQ / F.
Рис.2. К выводу формулы барометрического метода измерения высоты
Вес dQ равен произведению объема dV на удельный вес воздуха g в данном слое. Учитывая, что dQ = gFdH, получается:
dP = - gdH. (1)
Знак минус в данном уравнении означает, что с увеличением высоты давление уменьшается.
Из уравнения состояния газа удельный вес можно выразить через давление P, газовую постоянную сухого воздуха R = 29,27 м/град и абсолютную температуру T:
g = P / RT.
Подставив значение g в формулу и разделив переменные, поучим дифференциальное уравнение следующего вида:
dP / P = - dH / RT. (2)
В это уравнение входит абсолютная температура воздуха, изменяющаяся с высотой. Закон ее изменения неодинаков для тропосферы и стратосферы. Это уравнение решается для каждого слоя отдельно.
Рис.3. Изменение температуры воздуха в атмосфере
Известно, что температура воздуха в тропосфере, то есть до высоты 11000 м, изменяется примерно по линейному закону, а в стратосфере до высоты 33000 м остается постоянной (рис.3.).
Для тропосферы зависимость температуры воздуха от высоты будет иметь следующий вид:
Tн = Tо - tгH (3),
где То - абсолютная температура воздуха у Земли; tг - вертикальный температурный градиент, град/м; H - высота, м.
Значение Tн подставляется в уравнение (2), выполняется интегрирование в левой части от Pо до Pн, в правой - от 0 до H:
,
откуда
.
Решив это выражение относительно Pн, найдем:
.
Эта формула называется барометрической. Она выражает зависимость давления от высоты в тропосфере.
В стратосфере температура воздуха остается примерно постоянной и равной температуре на высоте 11000 м (T11). Проинтегрируем уравнение (2) для стратосферы в левой части от P11 до Pн, а в правой от 11000 м до H:
,
откуда
или
,
где P11 - давление воздуха на высоте 11000м.
Приведенная барометрическая формула отражает зависимость изменения давления с высотой в стратосфере.
Уравнения, выражающие зависимость давления от высоты в тропосфере и стратосфере, могут быть решены относительно высоты. В результате получаются гипсометрические формулы, которые имеют вид:
для высот от 0 до 11000 м:
;
для высот от 11000 до 20000 м:
.
Из этих формул видно, что измеряемая высота является функцией четырех параметров: давления на высоте полета Pн, давления и температуры на уровне начала отсчета высоты Pо и Tо (P11 и T11) и температурного градиента tг.
Если принять параметры Pо (P11), Tо (T11) и tг постоянными, то высоту можно определить как функцию атмосферного давления. Давление на высоте полета можно измерить непосредственно на самолете с помощью барометра (анероида). Шкала барометра может быть градуирована в единицах высоты полета. Такой прибор называется барометрическим высотомером.
