在各類航空器的飛行中
高度是最關鍵的數據之一
有了正确且統一化的高度數據
飛行員才能合理地執行既定的飛行程序
如果高度數據出現錯誤或者混亂
就可能會帶來一系列的安全隐患
例如,撞擊障礙物、誤入危險天氣等
飛行員不但自己要知道高度
還需要向指揮員或其他航空器報告高度
那飛行員在空中是如何獲得高度數據的呢?
用眼睛看艙外?這肯定是不準确的
想要知道準确的高度數據還是得靠高度表
圖:不同國家航空器上的幾種航空高度表
各種各樣的“高度”
在讨論高度表之前,我們首先要明确一件事,那就是“高度”這個詞,在航空中有不同的含義,也對應着不同的數值。航空中常用的是離地高度和海拔高度,前者我們稱之為“真實高度”,是指航空器距離正下方地面或建築的高度,海拔高度也被稱為“絕對高度”。這兩個高度都是指空間距離。
航空中還有一些不太常見的高度,比如“氣壓高度”和“密度高度”。氣壓高度是通過氣壓式高度表獲得的,密度高度是通過複雜的換算得來的。氣壓式高度不但需要得到氣壓,還需要根據當天的天氣來修正。密度高度雖然計算複雜,但卻直接關系到航空器的性能,所以一般需要評估這架飛機能飛多高、升力有多大的時候,都要用密度高度。
圖:ARJ21:我國按照國際标準研制的具有自主知識産權的飛機
高度是相對的
高度其實是一個相對數值,比如說,同樣是離地十米飛行,在海邊可能是海拔十米,在高山上空可能是海拔三千米。造成這種差異的原因,是因為大家選擇了不同的基準高度。前者以海灘為基準,後者以山為基準。由于大多數高度表無法給出海拔高度,所以要有統一的高度就要明确彼此的基準在哪裡。
飛行中經常會說:“保持場壓300米飛行”。 這裡的“場壓”是“場面氣壓高度”的簡稱,這種高度體系以機場的高度(嚴格來說是着陸區最高點)為基準面。也就是說,當飛機停在跑道上時,飛機的高度表度數應該是零。如果這個機場周邊的航空器都使用這個基準面,那麼大家從高度表上讀出的高度就都是統一的,彼此的高度差也就相當準确。
與“場壓”相似的,還有“修壓”(修正海平面氣壓高)、“标壓”(标準海平面氣壓高)等高度體系。在不同的空域、不同的高度層、不同的飛行場景中,會用到不同的高度體系,所以飛行員需要能夠熟練使用這些高度數據。
圖:各種氣壓高度示意圖
氣壓式高度表
“場壓”,“修壓”,“标壓”?氣壓和高度有什麼關系呢?其實,一般航空器通用的高度表是氣壓式高度表。(當然,有條件的也可以再安裝不同種類的高度表。)氣壓式高度表說白了就是一種特殊的氣壓計。
圖:氣壓式高度表的構造
科學家們經過長期的測算發現,在對流層,氣壓的分布和高度有着良好的對應關系。一般越高的地方,氣壓就會越低,而且上升相同高度時,氣壓的變化也是有規律的。高度表生産廠家根據這些規律,在高度表的儀表盤上劃設高度,于是高度表就可以通過氣壓讀出高度。
氣壓式高度表需要測量靜态空氣的氣壓,也就是“靜壓”。考慮到航空器通常要快速運動,氣流的沖擊會使得氣壓值有很大的偏差,所以我們會在航空器上找一個不容易受到空氣沖擊的地方,安裝一個“靜壓孔”。通過這個孔,氣壓式高度表就可以測量航空器所在位置的空氣壓強。
當飛行員輸入一個基準氣壓值(比如,把機場當做基準面時,就會把高度表的基準氣壓值設置為機場場面氣壓),高度表就可以根據測得的氣壓數值減去基準氣壓值,直接顯示出對應的高度。
圖:靜壓孔
要注意的是,如果靜壓孔被堵住了,氣壓式高度表就會給出錯誤的數值。這在航空中是非常危險的,所以飛行前一定要檢查靜壓孔是否通透。
另外,氣溫改變時,氣壓與高度的分布規律也會發生改變,所以每次飛行前,飛行員都需要獲取當天的氣象數據,調整自己的氣壓表設置。
也許有人會疑惑,氣壓式高度表不能直接測量空間距離,科技含量好像也不怎麼高,為什麼都選擇這種高度表呢?原因主要有以下幾點:
1.這種高度表結構簡單、不容易被幹擾,可靠性較高。比如,在能見度不好或者周圍有廣播電塔的時候,像雷達、激光這種電磁波類型的高度表可能就會失靈,而氣壓式高度表就不會有這種問題。
2.氣壓式高度表可以和其他儀表(例如空速表、升降速率表)共用靜壓孔,節省了寶貴的空間。
3.早期的航空器用的都是這種高度表,代代相傳下來,大家比較容易接受,而且用同一種高度表也有利于數據的統一。
其實,航空儀表、機械方面類似的問題,幾乎都可以用“追求可靠”這四個字來回答。畢竟在天上飛可不是鬧着玩兒的。
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