在各類航空器的飛行中
高度
是最關鍵的資料之一
有了正確且統一化的高度資料
飛行員才能合理地執行既定的飛行程式
如果高度資料出現錯誤或者混亂
就可能會帶來一系列的安全隱患
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資料的呢?
用眼睛看艙外?這肯定是不準確的
想要知道準確的高度資料還是得靠
高度表
不同國家航空器上的幾種航空高度表
圖源:作者拍攝
各種各樣的“高度”
在討論高度表之前,我們首先要明確一件事,那就是
“高度”這個詞,在航空中有不同的含義,也對應著不同的數值
。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
”。氣壓高度是透過氣壓式高度表獲得的,密度高度是透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,但卻直接關係到航空器的效能,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。
ARJ21:我國按照國際標準研製的具有自主智慧財產權的飛機
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。
由於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確彼此的基準在哪裡
。
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(嚴格來說是著陸區最高點)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確。
與“場壓”相似的,還有“修壓”(修正海平面氣壓高)、“標壓”(標準海平面氣壓高)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資料。
各種氣壓高度示意圖
圖源:《航空氣象》第二版
氣壓式高度表
“場壓”,“修壓”,“標壓”?氣壓和高度有什麼關係呢?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。
氣壓式高度表的構造
圖源:Sohu
科學家們經過長期的測算髮現,
在對流層,氣壓的分佈和高度有著良好的對應關係。
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。高度表生產廠家根據這些規律,在高度表的儀表盤上劃設高度,於是高度表就可以透過氣壓讀出高度。
氣壓式高度表需要測量靜態空氣的氣壓
,也就是“靜壓”。考慮到航空器通常要快速運動,氣流的衝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衝擊的地方,安裝一個“
靜壓孔
”。透過這個孔,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定為機場場面氣壓),
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。
靜壓孔
圖源:bilibili
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,氣壓與高度的分佈規律也會發生改變,所以每次飛行前,飛行員都需要獲取當天的氣象資料,調整自己的氣壓表設定。
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、鐳射這種電磁波型別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於資料的統一。
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著玩兒的。