Для однозначного визначення положення ЛА в просторі, крім координат МС. необхідно знати його висоту. Висотою польоту називається відстань до літака, відраховані по вертикалі від деякого рівня, прийнятого за початок отсчета.Знаніе висоти польоту необхідно для витримування заданого профілю польоту, вирішення завдань літаководіння, виконання бомбометання і забезпечення безпеки польоту. Висоту польоту прийнято вимірювати в метрах. За рівнем початку відліку розрізняють наступні висоти польоту: справжню H іст. відлічувану від рівня місцевості, над якою пролітає літак; відносну H отн. відлічувану від деякого умовного рівня (наприклад, рівня аеродрому); висоту ешелону H еш. відлічувану від рівня з тиском 760 мм.рт.ст; абсолютну H абс. відлічувану від рівня моря.
Рис.1. Класифікація висот польоту за рівнем початку відліку
Щоб закріпити засвоєний матеріал, будь ласка, пройдіть наступний тест
Прилади, призначені для вимірювання висоти, називаються висотоміром. Вимірювання висоти може проводитися різними методами. Найбільш поширеною в авіації отримали барометричний і радіотехнічний методи. Для безпосереднього вимірювання істиною висоти польоту застосовуються радіовисотомір.
Залежно від призначення і принципу дії вони діляться на імпульсні і частотні. Частотні застосовуються для вимірювання висот до 1500 м. імпульсні до 10000 м і більше. Робота радіовисотоміру заснована на використанні відбитого радіосигналу від земної (водної) поверхні.
Барометричний метод заснований на закономірну зміну атмосферного тиску з висотою. Для знаходження цієї закономірності в атмосфері виділяється вертикальний стовп повітря постійного перетину F (рис.2.). Тиск повітря у Землі позначається через P o. а на висоті H через P н. При зміні висоти на dH атмосферний тиск зменшиться на величину dP. рівну вазі dQ елементарного об'єму повітря dV. поділеному на площу його заснування F.
Рис.2. До висновку формули барометрического методу вимірювання висоти
Вага dQ дорівнює добутку обсягу dV на питому вагу повітря g в даному шарі. З огляду на, що dQ = g FdH. виходить:
Знак мінус в даному рівнянні означає, що зі збільшенням висоти тиск зменшується.
З рівняння стану газу питома вага можна виразити через тиск P. газову постійну сухого повітря R = 29,27 м / град і абсолютну температуру T.
Підставивши значення g в формулу і розділивши змінні, повчитися диференціальне рівняння такого вигляду:
У це рівняння входить абсолютна температура повітря, що змінюється з висотою. Закон її зміни неоднаковий для тропосфери і стратосфери. Це рівняння вирішується для кожного шару окремо.
Рис.3. Зміна температури повітря в атмосфері
Відомо, що температура повітря в тропосфері, тобто до висоти 11000 м. змінюється приблизно за лінійним законом, а в стратосфері до висоти 33000 м залишається постійною (рис.3.).
Для тропосфери залежність температури повітря від висоти матиме такий вигляд:
Вирішивши це вираз щодо P н. знайдемо:
Ця формула називається барометричної. Вона висловлює залежність тиску від висоти в тропосфері.
У стратосфері температура повітря залишається приблизно постійною і рівною температурі на висоті 11000 м (T 11). Проинтегрируем рівняння (2) для стратосфери в лівій частині від P 11 до P н. а в правій від 11000 м до H.
Наведена барометрична формула відображає залежність зміни тиску з висотою в стратосфері.
Рівняння, що виражають залежність тиску від висоти в тропосфері і стратосфері, можуть бути вирішені щодо висоти. В результаті виходять гіпсометричні формули, які мають вигляд:
З цих формул видно, що вимірюється висота є функцією чотирьох параметрів: тиску на висоті польоту P н. тиску і температури на рівні початку відліку висоти P про і T про (P 11 і T 11) і температурного градієнта t г.
Якщо прийняти параметри P про (P 11), T про (T 11) і t г постійними, то висоту можна визначити як функцію атмосферного тиску. Тиск на висоті польоту можна виміряти безпосередньо на літаку за допомогою барометра (анероїда). Шкала барометра може бути градуйована в одиницях висоти польоту. Такий прилад називається барометричним висотоміром.