Меню

Абсолютная и относительная высота по атмосферному давлению

Зависимость давления от высоты: барометрическая формула

Многие люди знают, что с увеличением высоты уменьшается давление воздуха. Рассмотрим вопрос, почему давление воздуха уменьшается с высотой, приведем формулу зависимости давления от высоты, а также рассмотрим пример решения задачи с использованием полученной формулы.

Что такое воздух?

Воздух — это бесцветная смесь газов, которая составляет атмосферу нашей планеты. В его состав входят множество различных газов, основными из которых являются азот (78 %), кислород (21 %), аргон (0,9 %), углекислый газ (0,03 %) и другие.

С точки зрения физики поведение воздуха при существующих условиях на Земле подчиняется законам идеального газа — модели, согласно которой молекулы и атомы газа не взаимодействуют друг с другом, расстояния между ними огромные по сравнению с их размерами, а скорости движения при комнатной температуре составляют порядка 1000 м/с.

Давление воздуха

Рассматривая вопрос зависимости давления от высоты, следует разобраться, что представляет собой концепция «давление» с физической точки зрения. Под давлением воздуха понимают силу, с которой воздушный столб давит на поверхность. В физике она измеряется в паскалях (Па). 1 Па означает, что сила в 1 ньютон (Н) перпендикулярно приложена к поверхности площадью 1 м 2 . Таким образом, давление 1 Па — это очень маленькое давление.

На уровне моря давление воздуха составляет 101 325 Па. Или, округляя, 0,1 МПа. Это значение принято называть давлением 1 атмосферы. Приведенная цифра говорит, что на площадку 1 м 2 воздух давит с силой 100 кН! Это большая сила, однако человек ее не ощущает, так как внутри него кровь создает аналогичное давление. Кроме того, воздух относится к текучим веществам (к ним также относятся жидкости). А это значит, что он оказывает по всем направлениям одинаковое давление. Последний факт говорит о том, что давление атмосферы с разных сторон на человека взаимно компенсируется.

Зависимость давления от высоты

Атмосферу около нашей планеты держит земная гравитация. Гравитационные силы также являются виновником падения давления воздуха с увеличением высоты. Справедливости ради следует отметить, что не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. А также снижение температуры тоже вносит свой вклад.

Поскольку воздух является текучим веществом, тогда для него можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты), то есть ΔP = ρ*g*Δh, где: ΔP — величина изменения давления при изменении высоты на Δh, ρ — плотность воздуха, g — ускорение свободного падения.

Учитывая, что воздух является идеальным газом, из уравнения состояния идеального газа следует, что ρ = P*m/(k*T), где m — масса 1 молекулы, T — его температура, k — постоянная Больцмана.

Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу: Ph = P*e -m*g*h/(k*T) , где Ph и P — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно. Полученное выражение называется барометрической формулой. Она может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты.

Читайте также:  Давление в шинах автомобиля шевроле тахо

Иногда для практическим целей необходимо решать обратную задачу, то есть находить высоту, зная давление. Из барометрической формулы легко можно получить зависимость высоты от уровня давления: h = k*T*ln(P/Ph)/(m*g).

Пример решения задачи

Боливийский город Ла-Пас является самой «высокой» столицей в мире. Из разных источников следует, что город расположен на высоте от 3250 метров до 3700 метров над уровнем моря. Задача состоит в расчете давления воздуха на высоте Ла-Пас.

Для решения задачи воспользуемся формулой зависимости давления от высоты: Ph = P*e -m*g*h/(k*T) , где: P = 101 325 Па, g = 9,8 м/с 2 , k = 1,38*10 -23 Дж/К, T = 293 K (20 o C), h = 3475 м (среднее между 3250 м и 3700 м), m = 4,817*10 -26 кг (с учетом молярной массы воздуха 29 г/моль). Подставляя цифры, получаем: Ph = 67 534 Па.

Таким образом, давление воздуха в столице Боливии составляет 67 % от давления на уровне моря. Низкое давление воздуха является причиной головокружений и общей слабости организма, когда человек поднимается в горные районы.

Источник

ВЫСОТЫ ПОЛЕТА

При выполнении полетов на ВС высота контролируется и/или выдерживается с помощью двух типов высотомеров: барометрического и радиотехнического. Далее рассмотрены вопросы, связанные с эксплуатацией барометрического высотомера.
Показания барометрического высотомера и используемая на практике терминология за-висят от уровней отсчета высоты, принятых в аэронавигации. Если не учитывать температурную погрешность, то можно считать, что барометрический высотомер показывает высоту над уровнем той изобарической поверхности, давление которой установлено на высотомере. Давления, по которым принято отсчитывать высоту, обозначаются трехбуквенными кодами, присвоенными еще в те времена, когда радиосвязь велась с помощью азбуки Морзе.

Уровни отсчета и их обозначения по Q-коду:
QNE — стандартное атмосферное давление 1013,2 гПа (1013,2 мбар, 760 мм рт. ст., 29,92 IN);
QNH — атмосферное давление, приведенное к среднему уровню моря (MSL) по стан-дартной атмосфере;
QFE — атмосферное давление на уровне аэродрома или рабочего порога ВПП.

В зависимости от установленного на шкале высотомера атмосферного давления в зарубежной практике различают следующие понятия при установке:
QNE — эшелон полета (Flight level — FL);
QNH — абсолютная высота (Altitude);
QFE — относительная высота (Height).

• Эшелон полета (Flight level, FL) — поверхность постоянного давления, отнесенная к установленной величине давления 1013,2 гПа и отстоящая от других поверхностей на величину установленных интервалов давления.

• Абсолютная высота (Altitude) — расстояние по вертикали от среднего уровня моря до уровня, точки или объекта, принятого за точку.

• Относительная высота (Height) — расстояние по вертикали от указанного исходного уровня до уровня, точки или объекта, принятого за точку.

Читайте также:  Гипертрофия миокарда при низком давлении

Необходимо иметь в виду, что под терминами абсолютная и относительная высота здесь понимаются не геометрические, а барометрические высоты. Ведь только при условиях стандартной атмосферы показания высотомера будут соответствовать геометрическому расстоянию от уровня начала отсчета до уровня полета.
При заходе на посадку переход с QNE осуществляется на эшелоне перехода (Transition Level). Он может быть опубликован на карте захода на посадку, на схемах (картах) стандартных маршрутов прибытия, а также сообщается в информации ATIS и в диспетчерском разрешении захода на посадку.
Эшелон перехода определяется для конкретного аэродрома; он может устанавливаться общим для аэроузла или единым на всей территории государства, как, например, в США, где таким эшелоном является FL 180 (18 000 футов), в Японии — FL 140 (14000 футов), на Украине FL 100 (10 000 футов).
При значительном падении атмосферного давления эшелон перехода изменяется в сторону увеличения.

Положение ВС во время снижения при установке на шкале давления высотомера давления QNH, когда ВС находится на абсолютной высоте перехода или ниже, высота выражается в величинах абсолютной высоты. При взлете во время набора высоты положение ВС по высоте, находящегося на высоте перехода или выше, выражается в значениях эшелонах полета.
При установке на шкале давления высотомера на эшелоне перехода QFE высота выражается в величинах относительной высоты (Height).
Для обозначения высоты перехода используются два термина: абсолютная (Transition altitude) и относительная высота перехода (Transition Height).
Абсолютная/относительная высота перехода (Transition Altitude/Height) — абсолют-ная/относительная высота, ниже которой или на которой положение ВС в вертикальной плоско-сти контролируется в величинах абсолютной / относительной высоты.
Тип высоты перехода устанавливается государством на каждом аэродроме и публикуется на схеме (карте) стандартного маршрута вылета. Если два или несколько аэродромов вы-лета расположены близко друг от друга и требуется координация действий органов ОВД аэродромов, то устанавливается общая высота перехода.
Между эшелоном перехода и абсолютной/относительной высотой перехода расположен переходный слой (Transition layer). Следовательно, эшелон перехода — самый нижний эшелон, который может быть использован выше абсолютной/относительной высоты перехода с учетом буферного пространства, то есть переходного слоя.

• Превышение (Elevation) — расстояние по вертикали от среднего уровня моря до точки или уровня земной поверхности или связанного с ней объекта.
• Уровень (Level) — общий термин, относящийся к положению в вертикальной плоскости ВС, находящегося в полете, и означающий в соответствующих случаях относительную/абсолютную высоту полета или эшелон полета.

Источник

ВЫСОТА ПОЛЕТА

Высота полета (H)— расстояние до ВС, отсчитанное по вертикали от некоторого уровня, принятого за начало отсчета.

Различают истинную, абсолютную и барометрическую высоту полета

Истинная высота (Ни) — высота полета, измеряемая относительно пролетаемой местности.

Читайте также:  Почему может падать давление у человека

Абсолютная высота (Н абс) — высота полета, измеряемая относительно уровня Балтийского моря (MSL — Mean sea level)

Абсолютная высота принятия решения (DA – Decision Altitude) или относительная высота принятия решения (DH — Decision Height) — Установленная абсолютная или относительная высота при точном заходе на посадку или заходе на посадку с вертикальным наведением, на которой должен быть начат уход на второй круг в случае, если не установлен необходимый визуальный контакт с ориентирами для продолжения захода на посадку.

Примечание 1. Абсолютная высота принятия решения (DA) отсчитывается от среднего уровня моря, а относительная высота принятия решения (DH) — от превышения порога ВПП.

Барометрическая высота (Н б) — высота полета, измеряемая относительно изобарической поверхности атмосферного давления, установленного на шкале барометрического высотомера.

Барометрическая высота Н бможет быть:

· относительной (Но), когда измерение высоты производится относительно давления аэродрома вылета и посадки, используется в районе взлета и посадки;

· приведенной (Н прив), когда измерение высоты производится относительно минимального давления участка трассы, приведенного к уровню моря, используется при визуальных полетах ниже нижнего эшелона;

· условно барометрической (Н760), когда измерение высоты производится относительно условного уровня давления 760 мм рт.ст., используется для выдерживания заданных эшелонов при полетах по трассам и зонам ожидания.

Безопасная высота (МБВ) (MSA — Minimum Safe Altitude) — минимально допустимая истинная высота полета, гарантирующая ВС от столкновения с земной (водной) поверхностью или препятствиями

Эшелон полета (FL) —Поверхность постоянного атмосферного давления, отнесенная к установленной величине давления 1013,2 гектопаскалей (гПа) и отстоящая от других таких поверхностей на величину установленных интер­валов давления.

Примечание 1. Барометрический высотомер, градуированный в соответствии со стандартной атмосферой:

· при установке на QNH будет показывать абсолютную высоту;

· при установке на QFE будет показывать относительную высоту над опорной точкой QFE;

· при установке на давление 1013,2 гПа он может использоваться для указания эшелонов полета.

Эшелон перехода (TL — Transition Level) —Самый нижний эшелон полета, который может быть использован для полета выше абсолютной высоты перехода.

Абсолютная высота перехода (TA — Transition Altitude) —Абсолютная высота, на которой или ниже которой положение воздушного судна в вертикальной плоскости дается в величинах абсо­лютной высоты.

Высота перехода (TH — Transition Height) – установленная в районе аэродрома (аэроузла) высота для перевода шкалы давления барометрического высотомера на значение относительно давления 760 мм рт. ст. (1013 мбар, 1013 гПа) при наборе заданного эшелона

Дата добавления: 2014-01-03 ; Просмотров: 4534 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Adblock
detector