О давлениях и высотах

Дорогие друзья!

Среди наших посетителей наверняка есть не только подготовленные пилоты, но так же и те, кто только вступил на путь изучения этого прекрасного мира - авиации.

Для таких посетителей я и хочу немного рассказать о том, как измеряют высоту полета, о давлении и его типах. В сети существует не мало обучающих материалов на эту тему, но я хочу предложить свой, с картинками :)

Итак, начнем с основ:

 

Атмосферное давление

Ни для кого не секрет, что все в этом мире имеет вес. Имеет его и воздух, который находится над нами (атмосфера). Если говорить точнее, то не воздух, а смесь газов (Азот, Кислород, Аргон, Углекислый газ и т.д.). Вот эта самая смесь газов, имея вес, постоянно давит на нас и все окружающее. Не трудно догадаться, что если мы будем подниматься вверх над землей, то кол-во смеси будет уменьшаться, таким образом будет уменьшаться и вес этой смеси, а значит - давить она будет меньше. Зная о таком явлении, люди придумали прибор, позволяющий измерить высоту исходя из атмосферного давления.

 

Барометрический высотомер.

Высотомеров существует несколько видов (радиотехнический, барометрический, GPS и т.п.), но мы рассмотрим самый распространенный из них - барометрический.

"Сердцем" барометрического высотомера является Анероидная коробка, которая представляет собой герметически запаянную мембранную коробку, из которой выкачан воздух. При увеличении давления (в нашем случае атмосферного) стенки этой коробки сжимаются, а при уменьшении - разжимаются (коробка раздувается). Стенки коробки через хитрый механизм пружинок и рычагов соединены со стрелкой, которая перемещается по шкале. Наглядно это выглядит примерно так:

1. (рисунок слева) коробка находится на земле. Над коробкой большой слой атмосферы, который сильно давит на коробку, сжимая ее стенки. Допустим, в этом положении стрелка прибора покажет 0.

2. (рисунок в центре) коробку подняли на несколько метров вверх. Количество смеси газов над коробкой стало меньше, она стала давить меньше на коробку и стрелка прибора показывает другое значение (в нашем случае - 30 метров).

3. (рисунок справа). Коробку подняли еще выше. Давление стало еще меньше, и стенки коробки продолжают разжиматься, что отклоняет стрелку прибора еще больше (стрелка покзывает 60 метров).

Таким образом, откалибровав прибор, мы получаем отличную возможность измерить высоту по изменению атмосферного давления!

Все было бы хорошо, но... если мы помним, атмосфера - смесь газов. Так вот эта смесь, увы (а может и не увы), постоянно меняется по составу и температуре, а значит - меняется и ее вес. А значит и показания прибора будут меняться.

Допустим, мы утром откалибровали прибор, и он на земле показывает 0 (рисунок слева). Но к вечеру смесь газов изменилась и стала легче, давление уменьшилось, и прибор теперь показывает не 0, а вовсе даже 10 метров! Как же быть? Каждый раз менять настройку прибора?

Для таких целей в высотомере есть специальная ручка-крутилка (кремальера), позволяющая подстроить прибор таким образом, чтобы он показвал нужное нам значение, а так же окошко с цифрами, показывающее какому давлению будет соответствовать это значение. Т.е., когда мы будем подкручивать кремальеру (менять настройку прибора), в окошке будет отображаться значение давления от которого отсчитывается нулевое значение. Таким образом, если мы выставим 0 на высотомере, находясь на земле, по цифрам в окошечке мы узнаем давление в этой точке. И наоборот, зная давление на аэродроме и выставив это значение в окошке, мы должны получить 0 на приборе!

 

Так как измерять атмосферное давление научились люди в разных странах, то и измеряется оно в разных единицах. Например, в России принято измерять давление в миллиметрах ртутного столба, в США - в дюймах ртутного столба, в некоторых других странах - в гектапаскалях (или миллибарах). Поэтому, на разных самолетах цифры в окошке будут разные, соответстующие той единице измерения, которая принята в стране-изготовителе прибора. Кроме того, высоту люди в разных странах меряют тоже в разных единицах: в метрах и футах, например, поэтому, показания на приборе тоже будут показывать разные цифры на разных самолетах.

 

Как это работает?

Перед взлетом с аэродрома диспетчер сообщает пилоту текущее давление аэродрома, он выставляет его, подкручивая кремальеру высотомера таким образом, чтобы в окошке отобразилось это число и убеждается, что прибор показывает 0. (если не показывает, значит прибор требует настройки, о чем должно быть сообщено техникам). После этого, взлетая, пилот будет знать на какой высоте он находится относительно аэродрома.

Я вижу вполне законный вопрос в глазах читателей - а зачем выставлять давление, если можно просто подкрутить кремальеру до тех пор, пока прибор не покажет 0 и лететь себе спокойно? Я отвечу. Во-первых, необходимо убедиться, что прибор работает правильно. А во-вторых, такое действие возможно для тех, кто взлетает. Но существует же еще другая ситуация: когда пилот прилетает на аэродром с другого региона. Например, он прилетает из города, который находится в горной местности. При взлете он выставил свой высотомер на 0 и, подлетая к аэродрому, который находится гораздо ниже, он не сможет, не зная давление оценить свою высоту, так как давление в этом месте будет больше. В этом случае, когда он будет подлетать к аэродрому, диспетчер сообщит ему значение давления на ВПП и пилот сможет узнать свою реальную высоту.

 

Типы давления 

в авиации используются три типа давления. Сначала я дам определение, а потом расскажу про каждое из них подробнее. 

QNH: Давление, приведенное к уровню моря.

QFE: Давление на аэродроме

QNE: Стандартное давление.

 

Итак, что же означают все эти буквы, зачем оно нам и когда что применяется?

 

QNH: Произносится как Кью-Эн-Эйч. Это давление, приведенное к уровню моря, причем не абстрактного, а Балтийского ;) Если выставить на высотомере это давление, то прибор покажет нам, на какой высоте мы сейчас находимся относительно уровня Балтийского моря. Вроде бы казалось - ну и что? А зачем оно нам, что мне даст знание того, на какой я высоте относительно уровня моря? Ответ на этот вопрос мы легко найдем, взглянув на любую топографическую карту, например, вот эту:

Видите цифры (например, 148 над названием Мячково)? Так вот это и есть та самая высота над уровнем моря! Теперь, если представить (совершенно гипотетический случай, только для примера), что мы оказались в воздухе в районе Северки, но совершенно не знаем на какой мы высоте относительно земли (например, сильная облачность) и диспетчера в этот момент нет на месте. Как быть? Нам же совершенно не хочется врезаться в строение, упасть в лес и т.п. В этом случае мы открываем карту (ну карту-то мы всегда с собой берем в полет, куда ж без нее?) и смотрим: высота местности в районе Мячково - 148 метров! Ура! Ой, стоп... а давление-то мы не знаем, диспетчера-то нет! А на этот случай мы либо незадолго до вылета, либо прямо в полете слушаем по радио прогноз погоды, например от Гидрометеоцентра :) Выставляем на приборе давление, которое услышали (да-да, оно будет то самое QNH), смотрим на прибор, видим, к примеру, 450 метров и, зная превышение Мячково, лекго высчитываем, что мы на высоте (450 - 148) = 302 метра! Профит! 

На само деле, конечно, реальная высота будет отличаться от этой цифры, и рассказанный метод приведен только для понимания того, что нам дает знание давления по QNH. 

Превышения ВПП всех аэродромов относительно уровня обязательно указаны на схемах этих аэродромов, поэтому - очень важно изучать схемы аэродромов, куда вы можете попасть перед вылетом.

Когда я начинал осваивать эту науку, меня просто вводило в ступор слово "приведенное" в названии этого типа. Ну никак до меня не доходило что куда приводят, а рассказать было не кому. Так вот дело все в том, что все метеостанции не просто измеряют давление в той точке, где они находятся, а для того, чтобы эти измерения были сравнимы на разных станциях, расположенных на разных высотах, пересчитывают полученное значиение (приводят) к единой эталонной отметке - уровню моря, и сообщают уже это приведенное значение давления. Для приведения используется упрощенная 

 

QFE: Произносится как Кью-Эф-И. Это давление на уровне аэродрома. Его сообщает диспетечер перед вылетом и при входе самолета в зону ответственности диспетчера. Если мы установим это значение на высотомере, то, находясь на земле, прибор покажет 0, и мы, взлетая или заходя на посадку, будем знать реальную высоту нашего воздушного средства над ВПП. Однако, не стоит обманываться простотой этого типа, не стоит забывать, что 0 или другую цифру прибор покажет именно относительно ВПП. Если, например (опять же чисто гипотетически), недалеко от ВПП есть холм высотой 30 метров, а на прибоборе показвает 20 метров, то у нас есть все шансы не долететь до ВПП, так как мы банально врежемся в этот холм, хотя, казалось бы, высоты еще хватает. Этот пример еще раз убеждает нас в важности изучения схем аэродромов перед вылетом.

Как получается значение давления по QFE? получить его можно несколькими способами.

Можно измерить давление находять на ВПП.

Можно, вспоминая тот факт, что с увеличением высоты давление падает и падает оно не случайно, а примерно на 1 мм. рт.ст. на каждые 12 метров и, зная превышение ВПП над уровнем моря и давление QNH, банально посчитать. Например, приведенное давление на уровне моря (QNH ) равно 760 мм.рт.ст., превышение ВПП северки 132 метра, получаем QFE= 760 - (132/12) = 749 мм. рт. ст.

QNE: Произносится как Кью-Эн-ИСтандартное давление. Оно равно 760 мм.рт. ст. (в других единицах: 1013 гПа или 29.92 д. рт. ст.). Это давление нигде не высчитывается, а просто запоминается. Его применение выходит за рамки этой статьи, предлагаю желающим изучить этот вопрос самостоятельно. Скажу лишь кратко: взлетая на определенную высоту все пилоты вставляют на высотомерах стандатрное значение (760 мм.рт.ст.) и производят отсчет высоты относительно этого давления. Это не дает возможности узнать высоту полета над землей, однако, в связи с тем, что у всех пилотов установлено одинаковое значение - пилоты могут лететь на определенных расстояниях (по высоте) между собой, обеспечивая необходимые безопасные вертикальные интервалы.


 

На этом я завершаю свое краткое повествование о давлениях и высотах. Надеюсь, кому-нибудь это окажется полезным.

Успешных и безопасных полетов! 

Titaneg.

 

© InSky 2013