Altimetru (sau altimetru de la lat. altus - înalt) - un dispozitiv conceput pentru a măsura înălțimea . [1] În cazul unei aeronave cu pilot, un altimetru este un instrument de zbor și navigație care indică altitudinea de zbor. Conform principiului dispozitivului, altimetrele sunt împărțite în barometrice , inginerie radio (inclusiv radioaltimetre ), inerțiale , ionizare și altele. [unu]
Pe vremuri, altimetrul era numit cel mai simplu instrument goniometric pentru determinarea înălțimii luminilor (planete, stele).
Altimetrul barometric este conceput pentru a determina altitudinea barometrică sau altitudinea relativă de zbor . Principiul de funcționare al altimetrului barometric se bazează pe măsurarea presiunii atmosferice. Se știe că pe măsură ce crește altitudinea, scade și presiunea atmosferică. Acest principiu stă la baza dispozitivului, care măsoară de fapt nu înălțimea , ci presiunea aerului . Din punct de vedere structural, dispozitivul constă dintr-o cutie sigilată cu o membrană, a cărei modificare a poziției este conectată mecanic cu săgețile care se deplasează în jurul unei scale gradate în numere. Pe mașinile cu un plafon practic relativ scăzut (pe An-2 și majoritatea celorlalte avioane cu piston, pe elicoptere ), este instalat un altimetru cu două puncte VD-10 sau unul străin similar, similar cu ceasurile obișnuite - doar cadranul este divizat nu în 12, ci în 10 sectoare, fiecare sector pentru mâna mare înseamnă 100 m, iar mâna mică înseamnă 1000 m.
Altimetrul VD-20, cu design similar (altimetru cu două puncte până la o înălțime de până la 20 km), instalat, de exemplu, pe Tu-134 , are o graduare separată a cadranului pentru o săgeată scurtă de până la 20 km. Este de remarcat faptul că acest design a devenit un standard internațional de facto. Alte altimetre, cum ar fi UVID-15, au doar un ac lung (o rotație la 1000 m sau 1000 ft altitudine) și altitudinea completă este afișată ca număr într-o fereastră. Precizia de măsurare a altimetrelor barometrice (eroarea de măsurare admisă) este determinată de standardele actuale și, de regulă, se află la 10 m.
Altitudinea de zbor a unei aeronave deasupra suprafeței pământului (sau apei) este calculată din diferența de presiune a aerului la locația aeronavei și presiunea pe suprafața deasupra căreia se află. Presiunea atmosferică la suprafață (de regulă, în zona aerodromurilor de aterizare, lanțuri muntoase sau obstacole mari periculoase) este raportată echipajului de către serviciile terestre. Pentru a afișa corect altitudinea de zbor pe dispozitiv, trebuie să setați manual valoarea presiunii atmosferice la sol (sau presiunea redusă la nivelul mării). Setarea incorectă a unei astfel de presiuni de către echipaj în timpul zborurilor cu vizibilitate zero a devenit de mai multe ori cauza accidentelor aeriene.
Trebuie remarcat faptul că în aviație pot fi utilizate mai multe opțiuni pentru setarea presiunii unui altimetru barometric. În Rusia și în unele țări CSI, atunci când zboară sub nivelul de tranziție (sub nivelul inferior de zbor), se obișnuiește să se stabilească presiunea aerodromului (în timpul apropierii și plecării) sau presiunea minimă în rută redusă la nivelul mării (în timpul zboruri de rută). În majoritatea țărilor lumii sub eșalonul inferior, citirea altitudinii se efectuează în funcție de presiunea redusă la nivelul mării.
Pentru zborurile pe căile aeriene (peste înălțimea de tranziție ) în aviație, se utilizează conceptul de eșalon , adică înălțimea condiționată măsurată la izobară (linia condiționată de presiune constantă) 760 mm Hg. Artă. , alias 1013 mbar ( hPa ) sau 29,92 inHg . Artă. Instalarea pe toate liniile aeriene de către toate aeronavele fără excepție a aceleiași presiuni pe altimetrele barometrice creează un singur sistem de referință pentru toate, care permite un trafic aerian în siguranță. Este strict interzisă coborârea unei aeronave pentru aterizare fără informații sigure despre presiunea atmosferică din zona aerodromului .
În conformitate cu cerințele ICAO , așa-numita . un altimetru de control (de exemplu, de tip UVID), care, pe lângă faptul că arată altitudinea pe scară, dă un semnal de altitudine aeronavei cu transponder , datorită căruia controlorul de trafic aerian poate vedea înălțimea exactă a aeronavei pe Monitorul.
Un altimetru cu parașută este un altimetru barometric convențional cu o montură convenabilă pentru braț. Conceput pentru a măsura și controla vizual înălțimea în cădere liberă și în timpul coborârii pe o parașută deschisă, precum și pentru a determina presiunea atmosferică. Are o dimensiune și o greutate mică (suprafața cadranului nu depășește, în medie, 10x10 cm, greutatea nu depășește 700 g). Corpul este realizat din material rezistent la socuri. De asemenea, o parașuta este adesea echipată cu un control automat al altitudinii (prin proiectare, același altimetru), care deschide automat parașuta la o înălțime dată dacă parașutismul nu a făcut acest lucru.
Există și altimetre electronice, nu doar măsoară înălțimea, ci și semnalizează la înălțimile specificate.
Principiul de funcționare al RV se bazează pe măsurarea intervalului de timp dintre transmiterea și recepția undelor electromagnetice reflectate de pe suprafața la care se măsoară înălțimea (term sau apă). Spre deosebire de altimetrele barometrice, radioaltimetrul măsoară altitudinea reală de zbor, prin urmare nu depinde de disponibilitatea informațiilor despre presiunea aerului și are, de asemenea, o precizie mai mare. În practică, radioaltimetrele sunt folosite la altitudini joase, în apropierea suprafeței pământului (sau apei), deoarece utilizarea acestei tehnologii de la altitudini mari necesită o sursă puternică de radiații, precum și echipamente care să reziste eficient la interferențe.
Din punct de vedere structural, dispozitivul constă dintr-un transmițător radio cu microunde, a cărui antenă direcțională este situată „pe burta” aeronavei, un receptor de semnal reflectat, dispozitive de procesare a semnalului și un indicator pe tabloul de bord al echipajului, la care se oferă date privind curentul. se transmite altitudinea. Radioaltimetrele sunt împărțite în radioaltimetre de altitudini joase (de exemplu, domestice RV-3, RV-5), care sunt proiectate pentru a determina altitudini de până la 1500 de metri și, de regulă, funcționează în modul radar continuu și altimetre de înaltă. altitudini (peste 1500 m, cum ar fi RV-18, măsurând înălțimi de până la 30 km), funcționând de obicei în modul pulsat. Aproape toate RV-urile au un dispozitiv de semnalizare la altitudine joasă care dă un semnal luminos și sonor atunci când altitudinea scade sub o altitudine predeterminată stabilită de pilot.
Dezavantajele dispozitivului includ o direcționalitate pronunțată a măsurătorilor (direcția fasciculului emițător îndreptată perpendicular în jos). Din acest motiv, folosirea radioaltimetrelor este eficientă doar pe teren plat și este practic inutilă în zonele muntoase și accidentate. Într-o rulare, RV arată o înălțime supraestimată, deoarece înălțimea este piciorul vertical al unui triunghi, iar fasciculul radioaltimetru dintr-o rulare este îndreptat de-a lungul ipotenuzei, prin urmare, în cazul rostogoliri semnificative (mai mult de 15-20 de grade ), se poate porni o alarmă luminos de avertizare. De obicei, pasul nu este luat în considerare, deoarece în aeronavele de transport rareori depășește 15-20 ° menționat. În plus, compatibilitatea cu mediul în cazul măsurătorilor radio ridică întrebări, deoarece pentru a asigura acuratețea necesară este necesar folosiți unde scurte puternice transmițătoare care prezintă un pericol clar [2] pentru biosferă.
Receptoarele de satelit pot fi, de asemenea, folosite pentru a determina altitudinea . Principiul de funcționare se bazează pe măsurarea simultană a distanței la mai mulți (de obicei, de la patru până la șase) sateliți de difuzare situati pe orbite cunoscute și special corectate. Pe baza calculelor matematice, dispozitivul determină un punct în spațiu - coordonatele φ, λ - latitudinea și longitudinea locului de pe modelul suprafeței Pământului, precum și înălțimea H în raport cu nivelul mării a modelului și / sau înălțimea deasupra elipsoidului (cel mai comun elipsoid în tehnologia GNSS este WGS84 ). Numărul minim de sateliți necesari pentru a calcula altitudinea este de trei. Doar coordonate - două. Un semnal satelit este suficient pentru a determina ora. Un număr mai mare de sateliți face posibilă creșterea preciziei calculului parametrilor. Din punctul de vedere al adevărului determinării înălțimii absolute, are un avantaj atât față de altimetrele barometrice, cât și față de radioaltimetre, deoarece nu depinde de presiunea atmosferică sau de măsurarea distanței până la terenul fizic.
Cu toate acestea, trebuie amintit că efectul Doppler se manifestă puternic la viteze de coborâre, iar receptorul are nevoie de ceva timp (până la o secundă) pentru a calcula parametrii, ceea ce duce la o întârziere între coordonatele calculate și cea reală. Altimetrele speciale pentru parașute de la companiile lider sunt corectate pentru viteză, cu toate acestea, deoarece viteza este calculată din aceleași semnale, precizia dispozitivelor GNSS în condiții de săritură este încă destul de scăzută. De exemplu, în vehiculele cu sistem GNSS încorporat, receptorul primește un semnal de la senzorul de viteză al vehiculului și îl folosește pentru a-și corecta citirile. Avantajul lor este prețul și greutatea reduse. Utilizarea pentru sărituri de bază și alte sărituri la altitudine joasă nu este recomandată. În plus, reflexiile semnalului GNSS de la roci sau stâlpi pot face citirile de înălțime complet imprevizibile. Pentru sărituri de bază sunt recomandate altimetrele barometrice, fie mecanice, fie electronice.
Precizia măsurătorilor, dacă este necesar, poate ajunge la ordinul mai multor centimetri, folosind un canal militar închis, licențiat de Departamentul Apărării al SUA, folosind echipamente scumpe, și din acest motiv nu sunt folosite în viața de zi cu zi. Precizia de măsurare a dispozitivelor GNSS de uz casnic în statică (fără mișcare) este de aproximativ 10 metri, ceea ce este suficient pentru majoritatea sarcinilor de orientare.
Designul altimetrului folosește o sursă de radiații gamma (de obicei izotopi 60 Co , 137 Cs ). Receptorul captează retroîmprăștierea reflectată de atomii din interiorul suprafeței subiacente. Altimetrele cu raze gamma sunt folosite la altitudini joase (metri, zeci de metri de la suprafata). Aplicația principală este formarea unui semnal de acționare pentru sistemul de aterizare moale al vehiculelor de coborâre a navelor spațiale . [3] În special, în nava spațială Soyuz, un altimetru cu raze gamma (cod produs „Cactus”) este instalat în partea de jos a vehiculului de coborâre, iar locul instalării acestuia este marcat cu un semn de pericol de radiații.
Măsurarea altitudinii de zbor a unei aeronave este o sarcină extrem de importantă și responsabilă legată de asigurarea siguranței zborului. În același timp, abordarea executării acestei sarcini trebuie să fie cuprinzătoare, folosind toate metodele cunoscute pentru determinarea adevăratei poziții a aeronavei în spațiu. Din acest motiv, toate dispozitivele de mai sus sunt utilizate pe aeronave moderne, iar echipajele sunt instruite profesional pentru utilizarea lor în comun competentă. Defectarea a cel puțin unui dispozitiv care măsoară altitudinea de zbor este considerată un caz special în aviație și este considerată de serviciile relevante ca o condiție prealabilă pentru un accident de zbor .