03.07 飞机是怎么确定高度和速度的?

相公大人


飞机的仪表主要由动静压仪表和陀螺仪表组成,其高度表连接飞机的静压管来测量大气压力,为飞机提供高度信息,它的单位通常是英尺(feet)。而空速表则连接飞机的动压管和静压管,用来测量冲压空气的压力,并显示为飞机的指示空速,它的单位通常是节(knot)。此外飞机还有垂直速率表,它和静压管相连,通过测量机舱外大气压力变化的速率,来显示飞机爬升和下降的速率,单位是英尺/每分钟(fts/min)。

高度计和速度计都是飞机中最重要的仪表,一旦皮托管堵塞很容易酿成事故。1996年10月2日,秘鲁航空603号航班就因维修疏忽,当时地勤人员清洁飞机时,堵塞了静压孔,航班起飞前也无人将之移除。这导致执飞的波音757型客机仪表发出错误和矛盾的信息,最终导致客机坠毁在秘鲁Pasamayo外的太平洋中,事故共导致70人遇难。

高度表由一组排列在一起的密封膜盒组成,膜盒呈密封状,并抽空至29.92汞柱压力,这些膜盒能跟着静压的变化而变化。另有一组机械联动装置连接膜盒盒表盘上的指针,当膜盒压缩时,指针指示高度降低。当膜盒膨胀时,指示高度随之增加。空速表则属于敏感型的压差表,它可以测量总压和静压的差值,当飞机停在地面且外界处于无风状态时,总压和静压相等。当飞机在空中飞行时,总压管中的压力开始将静压管的压力增大。外壳中通入静压,膜盒内连接总压。膜盒的一侧同样有机械联动装置连接空速指针,这能显示压差变化。

高度表和空速表都有多种类型,飞行员必须对他们了如指掌,毕竟飞行安全大如天。


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飞机在大气中飞行时,气流冲进空速管,受到气流冲击的力量即是动压,飞行速度越快动压越大,空气静止时的压力是静压,把空速管飞行时的动压与静压的数值比对,通过精密的飞行仪表即可测量出飞机的飞行速度。

飞机飞行高度的测量,飞行越高空速管中上升的压力越大,把飞机高空压力值与地面时的静压值比对,经飞行仪表即可测量出飞机的飞行高度。空速管是飞机上非常重要的高精密传感器,飞机飞行动态参数都要通过空速管测量。



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首先是高度,飞机测量高度利用的原理是大气压,初中地理就学过海拔越高气压越低,并且高度和气压是呈一定的线性关系的。飞机上的高度表其实就是一个气压计,测得气压值后经过换算就能得到飞机的高度了。

不过现代的飞机基本上都使用无线电高度表来测量高度,它是现代飞机上必要的导航设备之一,无线电高度表要比气压高度表要精确许多。无线电高度表原理是向地面发射雷达波,雷达波反射后重新被飞机接收,通过测量雷达波来回所用的时间来测算飞机的高度。无线电高度表仅在飞机距地面750米以内工作,所以一般在飞机进近和着陆阶段使用。

再来说说飞机速度的测量。飞机的速度有两个:空速和地速。空速就是飞机相对空气运动的速度,地速就是飞机相对地面运动的速度。所以理论上飞机的地速=空速+风速。

测量空速的系统由三部分组成。第一部分叫空速管,也叫做皮托管,它位于机头前部(如下图),向前伸出状。飞机飞行时空气迎面吹过来流入皮托管中,在管子的后部就可以感受到流入空气的全部压力。这个压力由空气流入管内的动压和空气静止时内部的静压组成。

第二部分是静压孔,如下图。静压孔是开在机身侧方不受气流干扰的一些小孔。空气从这里缓慢流入孔内,这里的空气压力是静压。

第三部分是压力表,表的一端与空速管相连,另一端与静压孔相连。全压与静压之差称之为动压,根据动压与空速的相关关系,就能将空速换算出来,这个关系有点复杂牵涉流体力学原理,这里就不作拓展了。这里得到的空速叫做“指示空速”,也叫做表速,是换算到标准状态下的空速,并非飞机飞行的真空速,但却是关乎飞行安全的最重要的飞行数据之一。飞机的真空速(也就是实际相对空气速度)会大于指示空速。

至于地速,可由机载多普勒导航雷达来测量,也可由地面基站的电影经纬仪、脉冲测量雷达来测定飞机的地速。

多普勒雷达的工作原理是以多普勒效应为基础的,是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时,接收到的信号频率将发生变化。

电影经纬仪是在陆地固定站上使用,它是电影摄影机与经纬仪相结合的仪器,能测量目标的方位角和俯仰角,主要用于飞机、火箭和航天器轨迹测量和起飞、着陆与飞行实况记录。

脉冲测量雷达是一种精密跟踪雷达。它的原理是通过测量脉冲电磁波往返时间延迟得到目标的距离信息,根据接收脉冲载波中的多普勒频率测量目标的径向速度,利用等信号法获得目标的方位角和俯仰角数据。


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空速管可以测出空速,即飞机相对于气流的速度,如果是地速的话,还要用空速减去风速。

高度的话应该是2500英尺以上使用气压高度,2500英尺以下使用无线电高度,具体数值每款飞机不一样。


好大一条鱼736


用气压表的原理来确定高度,采集空气流速来确定自己的速度。所以相当长的一段时间没,空速管是探出机身前方的。


笔不意驰


飞行仪表主要是真空膜盒原理。高度表在不同高度因为空气压力不同,膜盒的微小变化通过齿轮放大在仪表盘上指示。高度表会受温度和气压变化的影响。起飞前要进行校准。

现在有无线电高度表,向地面发射无线电波,测量返回需要的时间,计算出对地面的相对高度。

飞行速度是采用全-静压系统测量空气压力差,使波纹膜盒外形变化,通过指针表示在空气中的绝对飞行速度。


一叶枫流O灵似舞妖


飞机的高度与速度的确定,简单地说,主要靠仪器仪表:一是靠空速管通过传感器至速度仪表,准确测出飞机空中速度:即通过空速管相对于空压力而转换成飞机的速度;二是靠高度表测量出飞机高度:即通过薄膜传感器测出空气气压大小(随高度变化而空气逐渐稀薄),从而使薄膜伸缩转换至仪表而准确测出高度;这两者都是通过外界空间气压与压力从而转换至仪表而显示;不过,测速是动压;测高度是静压;





云墨世界_


飞机上有高度表和速度表。随着高度升高,气压会下降,高度和气压有着唯一的对应关系,飞机上的高度表,就是通过感应气压,按照对应关系显示飞行高度。飞机向前飞行,会与空气有相对运动,由此会产生动能,飞机速度越大,动能越大,通过测量动能大小,就测量出了飞行速度。


荒原漫游者


气压差、GPS、雷达等,

可以测出空速、地速和坐标。


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