ВЫСОТА И ВОЗДУШНАЯ СКОРОСТЬ ПОЛЕТА

§ 7. ВЫСОТА ПОЛЕТА. БАРОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД
ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ

Высотой полета называется расстояние до самолета, от — | чи пиите по вертикали от некоторого уровня, принятого за начало отсчета.

Знание высоты полета необходимо для выдерживания задан­ною профиля полета, решения некоторых задач самолетовожде­нии, выполнении бомбометания и обеспечения безопасности полета. Высоту полета принято измерять в метрах.

Но уровню начала отсчета различают следующие высоты по­діла (рис. 3.1):

Рис. 3.1. Классификация высот полета по уровню начала отсчета

истинную Яи, отсчитываемую от уровня местности, над ко­міром пролетает самолет;

относительную Яотн, отсчитываемую от некоторого условного уровня (например, уровня аэродрома);

высоту эшелона Яэш, отсчитываемую от уровня с давлением /ПО мм рт. ст.;

— абсолютную Яа, отсчитываемую от уровня моря.

Приборы, предназначенные для измерения высоты, называются высотомерами. Измерение высоты полета может производиться

различными методами. В настоящее время наибольшее распространение получили барометрический и радио­технический методы.

Барометрический метод основан на закономерном изменении атмо­сферного давления с высотой. Для нахождения этой закономерности выделим в атмосфере вертикальный столб воздуха постоянного сече­ния F (рис. 3.2). Давление воздуха у земли обозначим через Р0, а на некоторой высоте Н через Рн-

При изменении высоты на dH атмосферное давление уменьшится на величину dP, равную весу dQ элементарного объема воздуха dV, поделенному на площадь его основания F:

Вес d, Q равен произведению объема dV на удельный вес воз­духа у в данном слое. Учитывая, что dQ = -‘FdH, получим

dP= — ~{dH. (3.1)

Знак минус в уравнении (3.1) означает, что с увеличением вы­соты давление уменьшается.

Из уравнения состояния газа удельный вес можно выразить че — 4 рез давление Р, газовую постоянную сухого воздуха R=

= 29,27м/град и абсолютную температуру Т:

Р

Y— RT ■

Подставив значение у в формулу (3.1) и разделив переменные, получим дифференциальное уравнение

dp _ dH Р ~ "RT ■

В уравнение (3.2) входит абсолютная температура воздуха, изменяющаяся с высотой. Закон ее изменения неодинаков для тро­посферы и стратосферы. Решим уравнение (3.2) для каждого слоя атмосферы отдельно.

Известно, что температура воздуха в тропосфере, то есть до высоты 11000 м, изменяется примерно по линейному закону, а в стратосфере до высоты 33 000 м остается постоянной (рис. 3.3).

Для тропосферы зависимость температуры воздуха от высоты будет иметь вид

Тц = Т0 — t, H, (3.3)

где 7’0—абсолютная температура воздуха у земли;

tv—вертикальный температурный градиент, град/м;

Я— высота, м.

Подставим значение Тн в уравнение (3.2) и выполним интегри­рование в левой части от Р0 до Рн, в правой—»от 0 до Н: Рн и f dP — 1 Г dH J Р R ) т0 — trH ‘ Ро 0

откуда

Решив это выражение относительно Рн, найдем

і

Ри = Ро( (3.4)

Формула ‘(3.4) называется барометрической. Она выражает за — висимость давления от высоты в тропосфере.

В стратосфере температура воздуха остается примерно постоян­ном и равной температуре на высоте 11 000 м (Ри). Проинтегри-

руем уравнение (3.2) для стратосферы в левой части от Рц до Рв, а в правой от 11 000 до И:

ния давления с высотой в стратосфере.

Уравнения (3.4) и (3.5) могут быть решены относительно вы­соты. В результате решения получим гипсометрические формулы, которые имеют следующий вид:

— для высот от 0 до 11 000 м:

н= І1 — Ш"’] -|г: <36>

— для высот от 11 000 до 33 000 м:

Я^ПООО+ЯГцЬ^. (3.7)

Из формул (3.6) и (3.7) видно, что измеряемая высота яв­ляется функцией четырех параметров: давления на высоте полета Рн, давления и температуры на уровне начала отсчета высоты Р0 и Т0 (Рп и Тц) и температурного градиента tr.

Если принять параметры Ро(Рц), Т0(Ти) и іг 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.