ОШИБКИ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО ВЫСОТОМЕРА

Под ошибкой (погрешностью) прибора понимается разность между показаниями прибора и действительным значением изме­ряемой величины. При пользовании приборами удобнее учитывать не ошибки, а поправки. Под поправкой понимается величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию при­бора для получения действительного значения измеряемой вели­чины. Иначе говоря, величина поправки равна ошибке, взятой с обратным знаком.

Барометрическим высотомерам присущи инструментальные, аэродинамические и методические ошибки. Рассмотрим сущность указанных ошибок и их учет.

Инструментальные ошибки возникают вследствие несовершен­ства изготовления механизма высотомера, износа деталей и изме­нения упругих свойств чувствительного элемента. Эти ошибки определяются путем проверки высотомеров в лабораторных усло­виях. По результатам проверки составляются таблицы, в которых указывается значение инструментальных поправок для различных высот полета.

Аэродинамические ошибки возникают за счет неточного изме­рения статического давления на высоте полета. Статическое дав­ление воспринимается приемником воздушного давления (ПВД), помещенным вне самолета по возможности в неискаженном потоке воздуха или в специальном отверстии в фюзеляже самолета.

Измерение статического давления, особенно при полете на сверхзвуковых скоростях, связано с большими трудностями, так как воздушный поток, обтекающий самолет, искажается. Поэтому в барометрических высотомерах появляется аэродинамическая

зо

ошибка. Величина этой ошибки зависит от типа самолета, скорости и высоты полета. Аэродинамические ошибки определяются при летных испытаниях самолета. На рис. 3.7 показан график аэроди­намических поправок для одного из типов самолетов.

йНа, м

Для точного выдерживания высоты заданного эшелона на са­молете должны быть таблицы показаний высотомеров с учетом ин­струментальной и аэродинамической поправок (суммарных попра­вок). В табл. 3.1 даются показания высотомера для наивыгодней — ШІІХ скоростей. Показания высотомера при скоростях полета, отли­чающихся от указанных в таблице, определяются путем учета до­полнительных поправок, значения которых приводятся в специаль­ной инструкции.

Таблица 3.1

Показания высотомера с учетом суммарных поправок

Высотомер, тип… №… Самолет, тип… № • • — Дата проверки. . . Тип ПВД. . . Высота заданного эшелона Нэш, м Приборная скорость Vкм/ч Показания высотомера с учетом суммарной поправки м 600 470 650 900 470 950 1200 470 1260 1500 460 1560 10000 *370* е « * І0І30 Расчет производил…………………………. (подпись)

Из таблицы видно, что для полета, Например, на эшелоне 1500 м на наивыгоднейщей скорости летчик по высотомеру должен выдерживать высоту 1560 м. Подобные таблицы составляются для каждого высотомера.

Методические ошибки приборов вызываются несовершенством принятого метода измерений. Методические ошибки барометриче­ских высотомеров возникают из-за несоответствия фактических, температур и давлений у земли и на высоте полета их расчетным или введенным в прибор значениям."Рассмотрим характер и вели­чину методических ошибок барометрических высотомеров.

Ошибка за счет несоответствия начального! давления. Барометрические высотомеры позволяют учитывать начальное давление на аэродроме взлета путем установки стрелок

давление уровня аэродрома. В полете высотомер будет измерять,| высоту относительно того уровня, давление которого Р0 установ­лено на шкале.

Если давление на уровне начала отсчета высоты не соответ­ствует давлению, установленному на высотомере, то высота будет измерена с ошибкой. V

Величину ошибки за счет несоответствия начального давления’* ДЯ0 найдем из уравнения (3.2), заменив в нем дифференциалы ко­нечными приращениями:

■RT0^.

Для определения величины ошибки Л/Д (в метрах) подставим в последнюю формулу значение /? = 29,27 м/град, 7’0 = 288° и Р0 = = 760 мм рт. ст., тогда получим

(3.8)

Где ДР0 — разность (в мм рт. ст.) между давлением на уровне начала отсчета высоты и давлением, установленным на высотомере.

Соотношением (3.8) связаны показания шкалы давления и стре­лок барометрического’ высотомера.

■J Известно, что за один час давление в одном и том же пункте может измениться на 1—2 мм рт. ст. и более. Поэтому за время полета, особенно дальнего, к моменту возвращения на аэродром посадки ошибка в высоте может составлять несколько десятков и даже сотен метров. Поэтому перед заходом на посадку необходимо установить на высотомере фактическое давление на уровне аэро­дрома посадки. Это давление сообщается экипажу с аэродрома посадки по радио.

Температурная ошибка. Причиной ошибки является не­соответствие фактического распределения температуры воздуха с высотой стандартным значениям, принятым в расчете механизма высотомера.

Для определения температурной ошибки будем считать темпе — 32

I>.чтуру воздуха постоянной и равной среднему значению темпера — гуры столба воздуха Тср, Тогда уравнение (3.2) примет вид

йР <Ш 10 пч

(М)

Проинтегрируем уравнение (3.9) в пределах от Р0 до Рн и соот — иггственно от 0 до Я:

рн н

ЯГ) 1 /Э

dH, откуда

Решив это уравнение относительно Я, найдем

Н = RTcp (3.10)

н

«Формула (3.10) позволяет определять высоту полета через сред­нее значение температуры столба воздуха.

Предположим, что давление у земли остается неизменным и ранным Р0, но средняя температура столба воздуха отличается от расчетной (стандартной). Тогда согласно формуле (3.10) высоту полета можно определить так:

Н = Шр, фп-р~.

н

Исли учесть характер изменения температуры с высотой, изо­браженной на рис. 3.3, то среднее значение температуры для лю­пин высоты может быть подсчитано с помощью соотношения

^ср = ~~ff~ + Т Hi (З-П)

ыиорое получается путем замены фигуры OTqKMH равновеликим прямоугольником OTcvFH. Если высота не превышает 11 000 м, то и ном соотношении следует полагать ЯИ = Я. В этом случае, спра — игдлнвом для тропосферы, формула (3.11) сведется к более про — I тому виду

7-ср = ^Ц^. (3.12)

В формулах (3.11) и (3.12) под Т0 и Тн следует понимать фак — іпчсскую температуру воздуха у земли и на высоте полета.

Однако высотомер будет показывать высоту

tfnp^T’cp. pin#- (3-13)

н

Решив совместно формулы (3.10) и (3.13), найдем высоту Я,

lg Тср. ф + 1с

ср. р

-60°.

4" tff ~~ (—‘15) + (45)

2. На навигационной линейке, пользуясь ключом находим: ‘Яиспр=7000 м. 34

Нцспр

‘1) "

Hip

 

— oo в є% в *©

Ж vo к

in

Оц 0) в

к ч <  ж ж

f* 1

Температурную ошибку в стратосфере можно представить в] виде суммы двух ошибок:

— ошибки в слое тропосферы, т. е. к высоте 11 000 м;

— ошибки в слое стратосферы, которая будет накапливаться ■ с высоты 11 000 м.

Первую ошибку мы рассмотрели выше. Соответствующую ей поправку определяем для высоты ЯИСЩ)=11000 м по шкале пере-‘ счета высот для тропосферы. Эта поправка равна разности между] отсчетом приборной высоты и И 000 м (рис. 3.8). Данную поправ — J ку можно также определить по приближенной формуле

ДЯ-« 900+ 20 (*„ + *„). (3.15)

Вторую ошибку можно определить таким образом. Так как в! стратосфере температура остается постоянной, то формулу (3.14) для стратосферы можно записать в следующем виде:

т

И — И _______________

испр„ “прп 216,5 ’

где ЯиспРи и Я — исправленная и приборная высота относи­тельно начального уровня стратосферы (11000 м);

Тн —фактическая температура в стратосфере; 216,5—расчетная (стандартная) температура для стратосферы.

Если определять высоту относительно уровня с давлением 760 мм рт. ст., то последняя формула примет вид

Яиспр — 11000 = (Япр — 11000) , (3.16)

где Яиспр и Япр — исправленная и приборная высоты относительно, уровня с давлением 760 мм рт. ст.

Прологарифмировав формулу (3.16), запишем ее в таком виде; lg (Яиспр — 11000) = gTH — lg216,5 + lg (Япр — 11000).

На основании этой зависимости на навигационной линейке по­строены шкалы: «Температура для высот более 12 000 м», «Исправ­ленная высота» и «Высота по прибору» (рис. 3.9). Порядок пере­счета высот’на этих шкалах виден из рисунка.

Пример. Определить исправленную высоту полета, если температура на земле <о= +5°, на высоте t= — 65°, а высотомер показывает ЯПр = 16 000 м. Решение. 1. Определяем сумму температур:

to + t„ = ( + 5) + (-65) = -60°:.

2. По шкале пересчета высот для тропосферы определяем температурную по-

ionH 11006

правку в слое тропосферы, пользуясь ключом ■—ту— —————- ~ к — :

V Vnp

Ш = Нпр —11006 = —380 м
(по приближенной формуле (3.15) ДЯ = —300 а)-

SSSSL нпр

исправленную высоту с учетом ошибки только

пи ходим

 

и слое стратосферы:

Я;с„р = 15 800 м.

4. Учитывая ошибку в слое тропосферы, окончательно получим Я„СПр = 15 800 + (—380) = 15 420 м.

Примечания: 1. На навигационной линейке шкала для пересчета высоты и стратосфере оцифрована с высоты 12 000 м. Это связано со свойством десятич­ной логарифмической шкалы. Промежуток высот от 11 000 до 12 000 м надо рас­сматривать как более крупные разряды этой же логарифмической шкалы. Так, например, число 300 на шкале линейки НЛ-10М надо понимать как высоту 11 300, 11 030 и т. д.

При пересчете высот в диапазоне от 11000 до 12 000 м наибольший удель­ный вес температурной ошибки падает на тропосферу. Поэтому для упрощения расчета целесообразно в указанном диапазоне пересчет высот выполнять по шкале для тропосферы, которая с этой целью продлена до высоты 12 000 м.

2. На шкале пересчета высот для стратосферы навигационной линейки ІІЛ ЮМ внутри ромбического индекса стоит цифра «12». Последняя может при­мести к неверному заключению, что границей перехода от тропосферы к страто­сфере является уровень 12 000 м. Совпадение ромбика и цифры на линейке слу­чайное, так как цифра 12 относится к шкале расчета истинной скорости полета.