长篇连载：航空导航-2

martian · 发表于 2013-12-10 15:47:46

本帖最后由 martian 于 2013-12-10 17:01 编辑

航空导航-1

导航设备（1）

最简单的导航设备-手表和太阳：

先唱一首儿歌：时间减半对太阳，12指着正北方。简单吧！以24小时为刻度，按此时此刻的小时数除以2，把手表盘的相应刻度对准太阳。12点所指的方向就是正北方。这种方法要采用当地时间LMT，且北回归线以南不能使用。同理，用指南针和太阳也可以反推出大致的时间。

地球的磁极并不在地理上的极点，这也是为什么在上篇基础概念里用“真北”这个名词的原因。北磁极在北纬73度西经100度，南磁极在南纬68度东经144度。

磁性罗盘

即使有了GPS，磁性罗盘作为重要的备份仪表几乎全部飞行器上都有安装。
磁性罗盘既受地球磁场的影响，又会被区域性的磁力场干扰，例如铁矿。磁性罗盘的基本结构是一根在中间位置有支撑的磁化小杆。在飞机上安装这类设备要尽量避免受到机身磁场的影响，一般安装在垂直尾翼和翼尖上，通过电路把信号传导驾驶舱的仪表。

下图是机舱里的罗盘仪表示意图。由罗盘传回的电信号带动感应磁铁转动，飞行员就可以从控制板上读到航向数据了。千万不要以为飞机上的罗盘就是装在驾驶舱里的，那里有大量电子设备产生的磁场，还能指北？

Sensing magnet：感应磁铁，叠起来的黄色圆盘用来放大罗盘产生的电信号。Compensating magnet用来消除飞机自生磁场的影响。

磁偏角

地球磁场产生的磁经线（magnetic meridians）和地理经线之间的夹角就是磁偏角。如果磁偏角在东面，磁极（magnetic pole，MP）就是在北极（north pole，NP）的东侧，反之亦然。

在理想情况下，磁偏角的值就是磁经线和经线的夹角，但实际上地球上的磁场分布很不均匀，下图是全球磁场偏移情况。图中那些没规则的曲线叫做等磁差线（isogonic lines）。例如在20E（20 degree east）这条等磁差线上，磁极在北极的东侧20度，见上图。

飞行员在航路检查点核对航向时，要根据当地磁偏角的图表作出修正。计算公式如下：
TH ± MH = CH
TH（True Heading）以真北为参照的飞机航向，MH（magentic Heading）图表上查到的磁偏角，CH（Compass Heading）罗盘仪表上的实际读数。

高度表（Altimeters）

导航中的高度有6种：
indicated altitude（仪表值）
calibrated altitude（拨正值）
pressure altitude（PA，气压值）
density aititude（DA，密度值）
ture altitude（TA，真值）
absolute altitude（绝对值）

飞机与基准面的垂直距离就是气压高度（pressure altitude，PA）。气压高度表是一种可修正的无液气压计（下图）。在大气压力下，高度计膜盒（aneroid cell）膨胀或缩小的程度反映到高度表上就是高度读数。

简单的部分讲完啦，下面开始绕口令。
“3高”：高血压，高血脂，高血糖？当然不是啦。这里的“3高”是：

高（Height）是指从某一个特定基准面量至飞行器的垂直距离。
高度(Altitude)是指以平均海平面（MSL）为基准面至飞行器的垂直距离。
飞行高度层（Flight Level，FL）是指以标准大气压（QNE），气温15摄氏度，1013.2百帕（或29.92英寸汞柱，或760毫米汞柱）为基准的等压面，各等压面之间具有规定的气压差，高度越高气压越底，vice versa。

航空器在不同飞行阶段飞行时，需要采用不同的高度测量基准面。在地图和航图上，地形和障碍物的最高点用标高表示。标高是指地形点或障碍物至平均海平面（MSL）的垂直距离。为了便于管制员和飞行员掌握航空器的超障余度，避免航空器在机场附近起飞、爬升、下降和着陆过程中与障碍物相撞，航空器和障碍物在垂直方向上应使用同一测量基准，即平均海平面。
机场的天气情况会影响实际测的高度。因此，在机场地区应使用修正海平面气压（QNH）作为航空器的高度表拨正值。当飞行器进场时，空管中心通报QNH数据，飞行员要设定拨正值。

下图是高度表的面板，除了大表盘的100英尺指针外还有一万，一千，一百刻度的指示。Barometric scale是拨正值指示，Barometric pressure set knob是拨正值的设定旋钮。

在航路飞行阶段，由于不同区域的修正海平面气压（QNH）值不同，如果仍然使用QNH作为高度表拨正值，航空器在经过不同区域时需要频繁调整QNH，并且难以确定航空器之间的垂直间隔。若统一使用标准大气压（QNE）作为高度表修正值，则可以简化飞行程序，易于保证航空器之间的安全间隔。此时就是飞行高度层（Flight Level，FL）。

下图是高度术语的相互关系

高度表拨正程序
修正海平面气压（QNH）和标准大气压（QNE）之间转换是需要遵守一定的规则。

离场航空器在爬升过程中，保持本场的QNH直至达到过渡高度。在穿越过渡高度或者在过渡高度以下穿越修正海平面气压适用区域的侧向水平边界时，必须立即将高度表气压刻度调到标准大气压1013.2百帕，其后航空器的垂直位置用飞行高度层表示。航空器在修正海平面气压适用区域内，按过渡高度平飞时，应使用机场的修正海平面气压。

进场航空器在下降穿过机场的过渡高度层，或者在过渡高度以下进入修正海平面气压适用区域侧向边界时，应立即将高度表气压刻度调到本场QNH值，其后航空器的垂直位置用高度表示。

高度表拨正程序要在机场的过度夹层范围内执行。中国的设立原则是：
过渡高度层高于过渡高度，且二者垂直距离至少为300米。过渡高度层确定后不随气压的变化而变化，因为此时飞行器仍然是按照标准大气压计算高度。

建立机场过渡高度和过渡高度层的办法
机场标高过渡高度过渡高度层
1200米（含）以下    3000米 3600米
1200米至2400米（含）    4200米 4800米
2400米以上                   视需要定视需要定

计算Ture altitude（TA）
气压高度表的数值除了受气压影响外，还受温度影响。因此，光从仪表读数不能确定TA。TA计算可以用图表，下图

也可以用领航员计算尺

设定好温度和仪表高度后，即可得到实际高度。

绝对高度（Absolute altitude）
就是用无线电高度仪测得的高度，这种设备测量地面/水面到飞行器的距离。通常有较大的误差。想象一下如果飞跃山脉，谷底和山峰会对仪表的读数有神马影响？这玩意儿对军用飞机的地形跟踪系统更重要，掠地飞行要靠它（向前方和下方同时探测）。

土鳖抗铁牛

乐悠悠 · 发表于 2013-12-10 15:56:58

哦耶！沙发沙发！！

martian · 发表于 2013-12-10 15:58:04

乐悠悠发表于 2013-12-10 15:56 7 f0 |% }1 \2 c3 `7 ]( r% Z
哦耶！沙发沙发！！

小剪子 · 发表于 2013-12-10 16:53:24

很好很实用！

建议大家都向神牛学习，连载系列每一篇开头和结尾都有上下篇的链接，这样方便大家送花！

小剪子 · 发表于 2013-12-10 16:56:20

去你家里找一没找到啊

Erastus · 发表于 2013-12-10 16:57:53

不明觉厉，先顶再慢慢看。

martian · 发表于 2013-12-10 17:02:30

小剪子发表于 2013-12-10 16:56 6 ~* o% \, V$ w) h' p) q
去你家里找一没找到啊

已加链接

PenPen · 发表于 2013-12-10 18:07:25

可以用GPS一类的导航设备获取高度么？

martian · 发表于 2013-12-10 18:12:13

PenPen 发表于 2013-12-10 18:07 8 s8 W+ L4 L- q; w( C( S7 o
可以用GPS一类的导航设备获取高度么？

GPS获取的高度不准确

code_abc · 发表于 2013-12-10 18:46:16

这高度表调来调去的，搞不好哪天犯浑搞错就大条了。

gordon · 发表于 2013-12-10 20:43:43

不明觉厉，先顶再慢慢看。

包子 · 发表于 2013-12-10 21:30:06

非常有用，十分感激。

包子 · 发表于 2013-12-10 21:38:22

code_abc 发表于 2013-12-10 18:46 . ?- |7 x, V; I: C, Y9 m+ {
这高度表调来调去的，搞不好哪天犯浑搞错就大条了。

机场的塔台和近地都会向你提供实时大气压力以供修正的，照做就好。

Webb · 发表于 2013-12-11 15:26:47

"先唱一首儿歌：时间减半对太阳，12指着正北方。这种方法要采用当地时间LMT，且北回归线以南不能使用。"

报告！南半球用这个方法是准的。
我在南回归线以南，南极圈以北，现在我们这里是夏令时。

martian · 发表于 2013-12-11 16:09:11

Webb 发表于 2013-12-11 15:26 ! W. h% o. X2 @1 ^
"先唱一首儿歌：时间减半对太阳，12指着正北方。这种方法要采用当地时间LMT，且北回归线以南不能使用。"5 g3 v$ k* X) E" j9 c& ^
3 {/ e* s" P3 E _
...

知道了，谢谢

哈酷 · 发表于 2013-12-12 11:15:34

code_abc 发表于 2013-12-10 18:46
( o9 Q3 |4 ?0 l, ~9 |* s) h这高度表调来调去的，搞不好哪天犯浑搞错就大条了。

我记得国内有一次空难就是QNH设错的。但我现在想不起来是哪一次了。

哈酷 · 发表于 2013-12-12 11:16:03

包子发表于 2013-12-10 21:38
/ o: h, u% t! a) [8 h3 c% w机场的塔台和近地都会向你提供实时大气压力以供修正的，照做就好。 ...

国内“近地”叫“进近”。

哈酷 · 发表于 2013-12-12 11:16:52

不知道楼主最后会不会谈到RNP

code_abc · 发表于 2013-12-12 11:22:40

哈酷发表于 2013-12-12 11:15 & `5 {9 e( s( O v- O% e2 Q+ v8 x
我记得国内有一次空难就是QNH设错的。但我现在想不起来是哪一次了。

好像是波兰总统挂掉的那次

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[科普知识] 长篇连载：航空导航-2

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