4 Применение датчиков давления в системах навигации ла

4.1 Высота полета и ее измерение

Любой навигационной системе, установленной на ЛА, необходимо определять свое положение относительно поверхности Земли. Применение электронного высотомера на основании датчика давления является эффективным решением данной проблемы в большом диапазоне высот.

4.1.1 Высота полета

Высотой полета принято называть расстояние до ЛА, отсчитанное по вертикали от некоторого уровня, принятого за начало отсчета. В воздухоплавании принята классификация высот полета по уровню начала отсчета (смотри рис. 4.1):

Рис. 4.1. Классификация высот полета по уровню начала отсчета

Истинная высота Н_ист отсчитывается от точки земной поверхности, находящейся под самолетом;

относительная Н_отн - от условного уровня (уровня аэродрома, цели и др.);

абсолютная Н_абс - от уровня моря;

высота эшелона Н_эш - от условного уровня, который соответствует стандартному атмосферному давлению 760 мм рт. ст. [9].

4.1.2 Способы измерения

Высота полета измеряется барометрическим, радиотехническим, инерциальным и электростатическим методами. Основными методами являются барометрический и радиотехнический.

С помощью радиовысотомера можно определить истинную высоту полета. Высота находится по времени прохождения радиоволнами расстояния, равного удвоенной истинной высоте полета, т.е.

,

(4.1)

где - скорость распространения радиоволн.

Радиовысотомеры обеспечивают высокую точность измерений. Их показания практически не зависят от метеоусловий и скорости полета, однако на практике они используются только как контрольные приборы, например в системе сигнализации опасного сближения с землей, и при посадке в сложных метеорологических условиях. Это объясняется тем, что при выдерживании определенной высоты полета по радиовысотомеру траектория полета летательного аппарата повторяет профиль рельефа местности, что неудобно для экипажа и пассажиров и становится одной из причин болтанки.

Поэтому основным прибором для определения высоты полета является барометрический высотомер [10].

4.1.3 Изменение атмосферного давления с высотой

Барометрический метод измерения высоты основан на использовании закономерного изменения атмосферного давления с высотой (смотри рис. 4.2) [11]. Зависимость давления воздуха от высоты до 11000 м выражается формулой:

(4.2)

Решая это уравнение относительно высоты, получим:

(4.3)

где

- газовая постоянная (29.27 м/град).

Из формулы видно, что измеряемая высота является функцией четырех параметров: давления на высоте полета , давления и температуры на уровне начала отсчета высоты и и температурного градиента [9].

Если принять параметры , и постоянными, то высоту можно определить как функцию атмосферного давления и проблема вычисления высоты сводится к проблеме измерения атмосферного давления. Давление на высоте полета можно измерить непосредственно на самолете с помощью барометра (анероида).

Рис. 4.2. Изменение атмосферного давления с высотой