Flugzeug: Höhenmesser
Der Höhenmesser ist ein Instrument, das die Höhe eines Flugzeugs über einem bestimmten Druckniveau misst. Druckniveaus werden später im Detail besprochen. Da der Höhenmesser das einzige Instrument ist, das die Höhe anzeigen kann, ist dies eines der wichtigsten im Flugzeug installierten Instrumente. Um den Höhenmesser effektiv zu verwenden, muss der Pilot die Funktionsweise des Instruments sowie die mit dem Höhenmesser verbundenen Fehler und deren Auswirkungen auf die Anzeige verstehen.
Ein Stapel versiegelter Aneroid-Wafer bildet die Hauptkomponente des Höhenmessers. Ein Aneroid-Wafer ist ein versiegelter Wafer, der auf einen Innendruck von 29,92 Zoll Quecksilber ("Hg") evakuiert wird. Diese Wafer können sich bei Änderungen des statischen Drucks frei ausdehnen und zusammenziehen. Ein höherer statischer Druck drückt auf die Wafer und verursacht Ein geringerer statischer Druck (weniger als 29,92 "Hg) ermöglicht es den Wafern, sich auszudehnen. Eine mechanische Verbindung verbindet die Waferbewegung mit den Nadeln auf der Anzeigefläche, was das Zusammendrücken der Wafer in eine Abnahme der Höhe und eine Ausdehnung der Wafer in eine Zunahme der Höhe übersetzt.
Beachten Sie, wie der statische Druck in die Rückseite des versiegelten Höhenmessergehäuses eingeleitet wird. Die äußere Kammer des Höhenmessers ist abgedichtet, wodurch der statische Druck die aneroiden Wafer umgeben kann. Wenn der statische Druck höher ist als der Druck in den aneroiden Wafern (29,92 "Hg), dann werden die Wafer zusammengedrückt, bis der Druck innerhalb der Wafer gleich dem umgebenden statischen Druck ist. Umgekehrt, wenn der statische Druck kleiner als der Druck im Inneren ist der Wafer können sich die Wafer ausdehnen, was das Volumen erhöht.Die Expansion und Kontraktion der Wafer bewegt das mechanische Gestänge, das dieNadeln auf der Vorderseite des Höhenmessers antreibt.
Funktionsprinzip
Der Druckhöhenmesser ist ein aneroides Barometer, das den Druck der Atmosphäre auf der Höhe misst, auf der sich der Höhenmesser befindet, und eine Höhenangabe in Fuß anzeigt. Der Höhenmesser verwendet statischen Druck als seine Betriebsquelle. Die Luft ist auf Meereshöhe dichter als in der Höhe – mit zunehmender Höhe nimmt der atmosphärische Druck ab. Dieser Druckunterschied auf verschiedenen Ebenen bewirkt, dass der Höhenmesser Höhenänderungen anzeigt.
Die Darstellung der Höhe variiert erheblich zwischen verschiedenen Höhenmessertypen. Einige haben einen Zeiger, während andere zwei oder mehr haben. In diesem Handbuch wird nur der Typ Multipointer behandelt. Das Zifferblatt eines typischen Höhenmessers ist mit Zahlen versehen, die im Uhrzeigersinn von null bis neun angeordnet sind. Die Bewegung des aneroiden Elements wird über Zahnräder auf die drei Zeiger übertragen, die die Höhe anzeigen. In Abbildung zeigt die lange, dünne Nadel mit dem umgekehrten Dreieck am Ende Zehntausende von Fuß an; die kurze, breite Nadel zeigt Tausende von Fuß an; und die lange Nadel oben zeigt Hunderte von Fuß an.
Die angezeigte Höhe bezieht sich auf die Höhe, die von der unkorrigierten Höhe abgelesen wird, nachdem die barometrische Druckeinstellung in das Kollsman-Fenster gewählt wurde. Die zusätzlichen Arten von Höhen werden später näher erläutert.
Auswirkung von nicht standardmäßigem Druck und Temperatur
Es ist einfach, eine konstante Höhe über dem Boden aufrechtzuerhalten, wenn der barometrische Druck und die Temperatur konstant bleiben, aber das ist selten der Fall. Der Druck und die Temperatur können sich zwischen Start und Landung sogar auf einem lokalen Flug ändern. Werden diese Veränderungen nicht berücksichtigt, wird die Flucht gefährlich.
Wenn Höhenmesser nicht auf nicht standardmäßigen Druck eingestellt werden können, könnte eine gefährliche Situation entstehen. Wenn beispielsweise ein Flugzeug von einem Hochdruckgebiet zu einem Tiefdruckgebiet geflogen wird, ohne den Höhenmesser anzupassen, wird eine konstante Höhe angezeigt, aber die tatsächliche Höhe des Flugzeugs über dem Boden wäre niedriger als die angezeigte Höhe.
Es gibt ein altes Axiom der Luftfahrt: „GEHEN VON EINEM HOCH NACH EINEM TIEF, BLICK NACH UNTEN.“ Umgekehrt, wenn ein Flugzeug ohne Anpassung des Höhenmessers von einem Tiefdruckgebiet zu einem Hochdruckgebiet geflogen wird, ist die tatsächliche Höhe des Flugzeugs höher als die angezeigte Höhe. Während des Flugs ist es wichtig, unterwegs regelmäßig die aktuellen Höhenmessereinstellungen abzurufen, um sicherzustellen, dass Gelände und Hindernisse frei sind.
Viele Höhenmesser verfügen nicht über eine genaue Einrichtung zur Anpassung an Luftdrücke über 31,00 "Hg. Wenn der Höhenmesser nicht auf die höhere Druckeinstellung eingestellt werden kann, ist die tatsächliche Höhe des Flugzeugs höher als der Höhenmesser anzeigt. Wenn Bedingungen mit niedrigem Luftdruck auftreten (unter 28.00 Uhr) wird der Flugbetrieb mit Flugzeugen, die nicht in der Lage sind, die tatsächliche Höhenmessereinstellung einzustellen, nicht empfohlen.
Anpassungen zur Kompensation von nicht standardmäßigem Druck kompensieren nicht die nicht standardmäßige Temperatur. Da kalte Luft dichter als warme Luft ist, liegt die Höhe beim Betrieb bei kälteren Temperaturen als normal unter der Höhenmesseranzeige. Es ist die Größe dieser „Differenz“, die die Größe des Fehlers bestimmt. Es ist der Unterschied aufgrund kälterer Temperaturen, der den Piloten beschäftigt. Beim Einfliegen in eine kühlere Luftmasse unter Beibehaltung einer konstanten angezeigten Höhe ist die tatsächliche Höhe geringer.
Wenn das Gelände oder der Abstand zu Hindernissen ein Faktor bei der Auswahl einer Reiseflughöhe ist, insbesondere in bergigem Gelände, denken Sie daran, damit zu rechnen, dass eine kältere als die Standardtemperatur das Flugzeug niedriger platziert, als der Höhenmesser anzeigt. Daher kann eine höhere angezeigte Höhe erforderlich sein, um eine angemessene Bodenfreiheit zu gewährleisten. Eine Variation der für Druck verwendeten Gedächtnisstütze kann verwendet werden: „VON HEISS NACH KALT, BLICK NACH UNTEN.“ Wenn die Luft wärmer als normal ist, ist das Flugzeug höher als der Höhenmesser anzeigt. Höhenkorrekturen für die Temperatur können auf dem Navigationscomputer berechnet werden.
Extrem kalte Temperaturen wirken sich auch auf die Höhenmesseranzeige aus. Die aus ICAO-Formeln abgeleitete Zahl gibt an, wie viel Fehler bei extrem niedrigen Temperaturen auftreten kann.
Einstellen des Höhenmessers
Die meisten Höhenmesser sind mit einem barometrischen Druckeinstellungsfenster (oder Kollsman-Fenster) ausgestattet, das eine Möglichkeit bietet, den Höhenmesser einzustellen. Für diese Einstellung befindet sich an der Unterseite des Instruments ein Knopf.
Um den Höhenmesser auf Schwankungen des atmosphärischen Drucks einzustellen, wird die Druckskala im Höhenmesser-Einstellungsfenster, die in Zoll Quecksilbersäule („Hg) und/oder Millibar (mb) kalibriert ist, so angepasst, dass sie mit der gegebenen Höhenmessereinstellung übereinstimmt. Die Höhenmessereinstellung ist definiert als Stationsdruck auf Meereshöhe reduziert, aber eine Höhenmessereinstellung ist nur in der Nähe der meldenden Station genau. Daher muss der Höhenmesser im Verlauf des Fluges von einer Station zur nächsten angepasst werden. Die Flugsicherung (ATC) wird über eine Aktualisierung informieren Höhenmessereinstellungen sind verfügbar.Wenn ein Pilot keine ATC-Unterstützung nutzt, können lokale Höhenmessereinstellungen erhalten werden, indem er die Übertragungen des lokalen automatisierten Wetterbeobachtungssystems/automatischen Oberflächenbeobachtungssystems (AWOS/ASOS) oder des automatischen Terminalinformationsdienstes (ATIS) überwacht.
Viele Piloten gehen zuversichtlich davon aus, dass die aktuelle Höhenmessereinstellung Unregelmäßigkeiten des atmosphärischen Drucks in allen Höhen kompensieren wird, aber das ist nicht immer der Fall. Die von Bodenstationen gesendete Höhenmessereinstellung ist der Stationsdruck, der auf den mittleren Meeresspiegel korrigiert wird. Es berücksichtigt nicht die Unregelmäßigkeiten auf höheren Niveaus, insbesondere die Auswirkung von nicht standardmäßiger Temperatur. Wenn jeder Pilot in einem bestimmten Bereich die gleiche Höhenmessereinstellung verwendet, sollte jeder Höhenmesser gleichermaßen von Temperatur- und Druckvariationsfehlern betroffen sein, wodurch es möglich wird, den gewünschten vertikalen Abstand zwischen Flugzeugen aufrechtzuerhalten. Dies garantiert jedoch keine vertikale Trennung. Es ist immer noch unerlässlich, eine reglementierte Sichtkontrolle für eindringenden Flugverkehr aufrechtzuerhalten.
Beim Fliegen über hohes, bergiges Gelände führen bestimmte atmosphärische Bedingungen dazu, dass der Höhenmesser eine Höhe von 1.000 Fuß oder mehr über der tatsächlichen Höhe anzeigt. Aus diesem Grund sollte ein großzügiger Höhenspielraum eingeräumt werden – nicht nur für mögliche Höhenmesserfehler, sondern auch für mögliche Abwinde, die mit starken Winden verbunden sein könnten.
Um die Verwendung des Höhenmesser-Einstellsystems zu veranschaulichen, folgen Sie einem Flug von Dallas Love Field, Texas, über Mineral Wells zum Abilene Municipal Airport, Texas. Vor dem Start in Love Field erhält der Pilot eine aktuelle Höhenmessereinstellung von 29,85 "Hg vom Kontrollturm oder ATIS und stellt diesen Wert im Höhenmessereinstellungsfenster ein. Die Höhenmesseranzeige sollte dann mit der bekannten Flughafenhöhe von 487 Fuß verglichen werden. Da die meisten Höhenmesser nicht perfekt kalibriert sind, kann ein Fehler vorliegen.
Wenn Sie über Mineral Wells sind, nehmen Sie an, dass der Pilot eine aktuelle Höhenmessereinstellung von 29,94 "Hg erhält und diese im Höhenmesserfenster einstellt. Vor dem Eintritt in die Platzrunde am Abilene Municipal Airport wird eine neue Höhenmessereinstellung von 29,69 "Hg vom Abilene Control Tower empfangen und im Höhenmesser-Einstellfenster einstellen. Wenn der Pilot die Platzrunde ungefähr 800 Fuß über dem Gelände fliegen möchte und die Feldhöhe von Abilene 1.791 Fuß beträgt, sollte eine angezeigte Höhe von 2.600 Fuß beibehalten werden (1.791 Fuß + 800 Fuß = 2.591 Fuß, gerundet auf 2.600 Fuß). ).
Die Bedeutung der richtigen Einstellung des Höhenmessers kann nicht genug betont werden. Angenommen, der Pilot hat den Höhenmesser in Abilene nicht auf die aktuelle Einstellung eingestellt und weiterhin die Mineral Wells-Einstellung von 29,94 "Hg verwendet. Beim Einfliegen in die Verkehrsrunde von Abilene in einer angezeigten Höhe von 2.600 Fuß würde sich das Flugzeug etwa 250 Fuß unter der eigentlichen Höhe befinden Verkehrsmusterhöhe Bei der Landung würde der Höhenmesser ungefähr 250 Fuß höher als die Feldhöhe anzeigen.
Mineral Wells Höhenmessereinstellung 29.94
Abilene-Höhenmessereinstellung 29.69
Differenz 0,25
(Da 1 Zoll Druck etwa 1.000 Fuß Höhe entspricht, sind 0,25 × 1.000 Fuß = 250 Fuß.)
Denken Sie beim Bestimmen, ob der Betrag des Höhenmesserfehlers addiert oder subtrahiert werden soll, daran, dass die tatsächliche Höhe des Flugzeugs niedriger ist als die auf dem Höhenmesser angezeigte, wenn der tatsächliche Druck niedriger ist als der im Höhenmesserfenster eingestellte.
Das Folgende ist ein weiteres Verfahren zum Berechnen der Höhenabweichung. Beginnen Sie, indem Sie die aktuelle Höhenmessereinstellung von 29,94 "Hg subtrahieren. Denken Sie immer daran, die ursprüngliche Einstellung als oberste Zahl zu platzieren. Subtrahieren Sie dann die aktuelle Höhenmessereinstellung.
Mineral Wells Höhenmessereinstellung 29.94
Abilene-Höhenmessereinstellung 29.69
29,94 – 29,69 = Differenz 0,25
(Da 1 Zoll Druck ungefähr 1.000 Fuß Höhe entspricht, sind 0,25 × 1.000 Fuß = 250 Fuß.) Ziehen Sie die Zahl immer von der angezeigten Höhe ab.
2.600 – 250 = 2.350
Probieren Sie jetzt eine niedrigere Druckeinstellung aus. Stellen Sie die Höhenmessereinstellung von 29,94 auf 30,56 "Hg ein.
Mineral Wells Höhenmessereinstellung 29.94
Höhenmessereinstellung 30.56
29,94 – 30,56 = Differenz –0,62
(Da 1 Zoll Druck ungefähr 1.000 Fuß Höhe entspricht, sind 0,62 × 1.000 Fuß = 620 Fuß.) Ziehen Sie die Zahl immer von der angezeigten Höhe ab.
2.600 – (–620) = 3.220
Der Pilot wird 620 Fuß hoch sein.
Beachten Sie, dass die Differenz eine negative Zahl ist. Beginnend mit der aktuell angezeigten Höhe von 2.600 Fuß ist das Subtrahieren einer negativen Zahl dasselbe wie das Addieren der beiden Zahlen. Durch die Verwendung dieser Methode wird ein Pilot besser verstehen, wie wichtig es ist, die aktuelle Höhenmessereinstellung zu verwenden (eine Fehleinschätzung, wo und in welcher Richtung ein Fehler liegt, kann die Sicherheit beeinträchtigen; wenn die Höhe niedriger als die angezeigte Höhe ist, könnte ein Flugzeug in Kollisionsgefahr geraten Ein Hindernis).
Höhenmesserbetrieb
Es gibt zwei Möglichkeiten, wie die Höhenmesserzeiger bewegt werden können. Das erste ist eine Änderung des Luftdrucks, während das andere eine Anpassung der barometrischen Skala ist. Wenn das Flugzeug steigt oder sinkt, dehnt sich der Druck innerhalb des Höhenmessergehäuses aus oder zieht das aneroide Barometer zusammen. Diese Bewegung wird durch eine mechanische Verbindung übertragen, um die Zeiger zu drehen.
Eine Abnahme des Drucks bewirkt, dass der Höhenmesser eine Zunahme der Höhe anzeigt, und eine Zunahme des Drucks bewirkt, dass der Höhenmesser eine Abnahme der Höhe anzeigt. Wenn das Flugzeug dementsprechend mit einem Druckniveau von 29,98 "Hg auf dem Boden sitzt und sich das Druckniveau auf 29,68 "Hg ändert, würde der Höhenmesser einen Höhenzuwachs von ungefähr 300 Fuß anzeigen. Diese Druckänderung macht sich am deutlichsten bemerkbar, wenn das Flugzeug über Nacht geparkt bleibt. Wenn der Druck sinkt, interpretiert der Höhenmesser dies als Steigen. Der Höhenmesser zeigt eine Höhe über der tatsächlichen Feldhöhe an. Wenn die Luftdruckeinstellung auf die aktuelle Höhenmessereinstellung von 29,68 "Hg zurückgesetzt wird, wird die Feldhöhe wieder auf dem Höhenmesser angezeigt.
Diese Druckänderung ist im Flug nicht so leicht zu bemerken, da Flugzeuge in bestimmten Höhen fliegen. Das Flugzeug verringert die tatsächliche Höhe stetig, während der Höhenmesser durch die Aktionen des Piloten konstant gehalten wird, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben.
Die Kenntnis der Höhe des Flugzeugs ist für einen Piloten von entscheidender Bedeutung. Der Pilot muss sicher sein, dass das Flugzeug hoch genug fliegt, um das höchste Gelände oder Hindernis entlang der beabsichtigten Route zu überwinden. Genaue Höheninformationen sind besonders wichtig, wenn die Sicht eingeschränkt ist. Um Hindernisse zu beseitigen, muss sich der Pilot ständig der Höhe des Flugzeugs und der Höhe des umgebenden Geländes bewusst sein. Um die Möglichkeit einer Kollision in der Luft zu verringern, ist es wichtig, die Flughöhe gemäß den Flugverkehrsregeln beizubehalten.
Arten von Höhen
Die Höhe an sich ist nur dann ein relevanter Begriff, wenn ausdrücklich angegeben ist, auf welche Art von Höhe sich ein Pilot bezieht. Normalerweise bezieht sich der Begriff "Höhe" auf die Höhe über dem Meeresspiegel, da dies die Höhe ist, die zur Darstellung von Hindernissen und Lufträumen sowie zur Trennung des Luftverkehrs verwendet wird.
Die Höhe ist die vertikale Entfernung über einem Punkt oder einer Ebene, die als Referenz verwendet wird. Es gibt so viele Arten von Höhen, wie es Referenzniveaus gibt, von denen aus die Höhe gemessen wird, und jedes kann aus bestimmten Gründen verwendet werden. Piloten beschäftigen sich hauptsächlich mit fünf Arten von Höhen:
1. Angezeigte Höhe – direkt vom Höhenmesser (unkorrigiert) ablesen, wenn er auf die aktuelle Höhenmessereinstellung eingestellt ist.
2. Wahre Höhe – die vertikale Entfernung des Flugzeugs über dem Meeresspiegel – die tatsächliche Höhe. Sie wird oft in Fuß über dem mittleren Meeresspiegel (MSL) ausgedrückt. Flugplatz-, Gelände- und Hindernishöhen auf Luftfahrtkarten sind wahre Höhen.
3. Absolute Höhe – die vertikale Entfernung eines Flugzeugs über dem Gelände oder über Grund (AGL).
4. Druckhöhe – die Höhe, die angezeigt wird, wenn das Höhenmesser-Einstellfenster (barometrische Skala) auf 29,92 "Hg eingestellt ist. Dies ist die Höhe über der Standardbezugsebene, die eine theoretische Ebene ist, in der der Luftdruck (korrigiert auf 15 °C) gleich ist 29,92 "Hg. Die Druckhöhe wird verwendet, um Dichtehöhe, wahre Höhe, wahre Fluggeschwindigkeit (TAS) und andere Leistungsdaten zu berechnen.
5. Dichtehöhe – Druckhöhe, korrigiert um Abweichungen von der Standardtemperatur. Bei Standardbedingungen sind Druckhöhe und Dichtehöhe gleich. Wenn die Temperatur über dem Standard liegt, ist die Dichtehöhe höher als die Druckhöhe. Wenn die Temperatur unter dem Standard liegt, ist die Dichtehöhe niedriger als die Druckhöhe. Dies ist eine wichtige Höhe, da sie in direktem Zusammenhang mit der Leistung des Flugzeugs steht.
Ein Pilot muss verstehen, wie die Leistung des Flugzeugs direkt mit der Dichte der Luft zusammenhängt. Die Dichte der Luft wirkt sich darauf aus, wie viel Leistung ein Saugmotor erzeugt und wie effizient die Flügel sind. Wenn weniger Luftmoleküle (geringerer Druck) durch den Propeller zu beschleunigen sind, ist die Beschleunigung auf Drehzahl länger und erzeugt somit ein längeres Startrollen, was sich in einer Leistungsminderung niederschlägt.
Betrachten Sie als Beispiel einen Flughafen mit einer Feldhöhe von 5.048 Fuß MSL, wo die Standardtemperatur 5 °C beträgt. Unter diesen Bedingungen sind Druckhöhe und Dichtehöhe gleich – 5.048 Fuß. Ändert sich die Temperatur auf 30 °C, erhöht sich die Dichtehöhe auf 7.855 Fuß. Dies bedeutet, dass sich ein Flugzeug beim Start so verhalten würde, als ob die Feldhöhe bei Standardtemperatur 7.855 Fuß wäre. Umgekehrt würde eine Temperatur von –25 °C zu einer Dichtehöhe von 1.232 Fuß führen. Ein Flugzeug würde unter diesen Bedingungen viel besser abschneiden.
Instrumenten-Check
Vor jedem Flug sollte ein Pilot den Höhenmesser auf korrekte Anzeigen untersuchen, um seine Gültigkeit zu überprüfen. Um den Zustand eines Höhenmessers zu bestimmen, stellen Sie die barometrische Skala auf die aktuell gemeldete Höhenmessereinstellung ein, die vom lokalen Flughafenverkehrskontrollturm, der Flugservicestation (FSS) oder einer anderen zuverlässigen Quelle wie ATIS, AWOS oder ASOS übermittelt wird. Die Höhenmesserzeiger sollten die vermessene Feldhöhe des Flughafens anzeigen. Wenn die Anzeige um mehr als 75 Fuß von der vermessenen Feldhöhe abweicht, sollte das Instrument zur Neukalibrierung an eine zertifizierte Instrumentenreparaturstation übergeben werden.
