Are höjdmätare kalibrerad till ISA geopotential höjd eller ISA geometrisk höjd?

Navigera dina svar
9

Höjdmätare omvandlar en tryckmätning till en höjdindikering. När de är inställda på standardtrycksinställning (1013,25 hPa / 29,92 "Hg) antar de att atmosfären är enligt ICAO Standard Atmosphere (ISA) och anger höjden i enlighet därmed. ISA har dock två höjdsdefinitioner, geometrisk höjd och geopotential höjd.

ICAO Standard Atmosphere är en modell av atmosfären upp till 80 kilometer hög, baserad på perfekt gaslag och hydrostatisk ekvation. För att hantera effekterna av gravitationens minskning med höjden använder den begreppet geopotential höjd H:

$$ H = \ frac {1} {g_0} \ int_0 ^ hgdh $$

med:

  • $ h = \ textrm {geometrisk höjd} $
  • $ H = \ textrm {geopotential height} $
  • $ g_0 = 9.80665 \ textrm {m / s, genomsnittlig gravitationsacceleration vid genomsnittlig havsnivå} $
  • $ g = \ textrm {lokal acceleration av tyngdkraften (höjdberoende)} $

Gravity ges av:

$$ g = g_0 \ left (\ frac {r_e} {r_e + z} \ höger) ^ 2 $$ med:

  • $ r_e = \ textrm {jordens radie} $

Därför ges förhållandet mellan geopotential höjd och geometrisk höjd av:

$$ H = h \ frac {r_e} {r_e + h} $$ Och $$ h = H \ frac {r_e} {r_e-H} $$

I ISA-modellen beräknas atmosfärens egenskaper (tryck, temperatur, densitet) med avseende på geopotentialhöjd.

För en geopotential höjd på 12 500 meter, vilket motsvarar en geometrisk höjd av 12524,6 meter (41091,3 ft), ger ICAO-atmosfären ett tryck på 178.648 hPa.

Min fråga är: Vad kommer en perfekt kalibrerad höjdmätare att indikera när trycket är 178.648 hPa? Indikerar den 41 010,5 ft (den geopotenta höjden) eller indikerar den 41091,3 ft (den geometriska höjden)?

Du kanske säger att skillnaden är "bara" 80 meter, men för RVSM-operationer som är ganska signifikanta.

ICAO-standardatmosfären (som beskrivs i ICAO Doc 7488) ger inte svaret (åtminstone kunde jag inte hitta det). Och det innehåller tabeller för varje 500 meter av både geopotential och geometrisk höjd, så det gör det inte lättare.

Jag skulle vilja veta vilken höjd som anges på en höjdmätare (ISA geopotential eller ISA geometrisk) och var (i vilket officiellt dokument) detta anges.

    
uppsättning DeltaLima 08.02.2018 13:17

3 svar

12

TSO för luftdatordatorer är TSO-C106. Det specificerar för minimiprestandestandarden "SAE Aerospace Standard 8002, Air Data Computer - Minimum Performance Standard".

Från AS8002:

3.6 Altitude Reference:

Calibration of the static air sensing mechanism for pressure altitude outputs (including baro-corrected if supplied) shall be to the geopotential altitude tables of U.S. Standard Atmosphere, 1976.

Medan det här är en amerikansk standard, hävdar FAA att den överensstämmer med ICAO Doc 7488.

För RVSM tas ytterligare krav ut mot installationen, främst inriktad på minskning av statiskt källfel (SSE). Den här guiden finns tillgänglig på AC 91-85A .

Det är viktigt att komma ihåg att absolut noggrannhet vid höjden inte är lika viktig som alla följer samma hänvisning.

    
svaret ges 08.02.2018 13:55
2

Förutom det stora svaret från @Gerry, behöver högtalare som certifieras enligt TSO C10b (reviderade 1959) inte vara så exakta. Dessa är vanligtvis äldre analoga höjdmätare. De måste uppfylla AS392C, vilket ger en tabell över värden per NACA Report 1235, liksom toleranser.

Toleransen vid 187,54 mbar (40 000 ft) är $ \ pm $ 230 ft!

C10 reviderades till C, vilket kräver att höjdmätaren uppfyller AS 8009C, Tryckhöjdmätarsystem , daterad 24 maj 2016.

4.4.1 Altitude Pressure Values

Altitude pressure values shall be in accordance with U.S. Standard Atmosphere, 1976 (Reference ICAO Standard Atmosphere Document 7488).

Det anges också att differentialtryckskalibrering för SSEC ska följa NASA Technical Note D-822, som anger geopotential höjd:

Within an atmospheric layer throughout which the molecular scale temperature is a linear function of geopotential altitude, the hydrostatic equation and the perfect gas law yield the following expressions for pressure...

...

Pressure-altitude tables are given for altitudes up to 30 000 geopotential meters.

    
svaret ges 08.02.2018 23:21
1

Moderna luftdatasystem är kalibrerade till geopotentialhöjd. Det är, vid ett visst tryck, höghöjdsmätaren läser den geopotentiala höjden som är förknippad med det trycket i en standardatmosfär .

Jag tvivlar på att någon av oss någonsin har flugit i en standardatmosfär, därför är den högtemperaturläsning vi ser a tryckhöjd i samband med den icke standardiserade atmosfären där vi befinner oss Du kan inte riktigt känna till din faktiska geopotentialhöjd om du inte känner till den exakta temperaturprofilen från något datum till din position. Och om du har den temperaturprofilinformationen kan det vara ganska tråkigt att bestämma din geopotentialhöjd.

Som nämnts någon annanstans, spelar ingen av det här så länge som vi alla har samma Kollsman-nummer och obstruktion är inte en faktor.

Lägre höjder vid låga temperaturer kan kräva en försiktig korrigering till publicerade höjder för att bibehålla hinderutrymmet.

(Derivationer tillhandahållna på begäran)

Ed Lambert, PE

ATP A320, B747-4, DC9

    
svaret ges 15.11.2018 21:08

Läs andra frågor om taggar Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna

Varför hänger Tyrellerna på Ashfords slag? [stängd] How att reparera en tömningsledning bruten flush med en platta