- •4 Применение датчиков давления в системах навигации ла
- •4.1 Высота полета и ее измерение
- •4.1.1 Высота полета
- •4.1.2 Способы измерения
- •4.1.3 Изменение атмосферного давления с высотой
- •4.2 Чувствительные элементы барометрических высотомеров. Кремниевые датчики давления
- •4.3 Датчики давления компании Motorola
- •4.3.1 Классификация датчиков
- •4.3.1.1 Классификация датчиков по степени интеграции
- •4.3.1.2 Классификация датчиков по типу измеряемого давления
- •4.3.1.2 Классификация датчиков по конструкции корпуса, тенденции развития датчиков Motorola
- •4.3.2 Устройство и принцип работы датчика давления
- •4.3.2.1 Базовый корпус, кристалл
- •4.3.2.2 Чувствительный элемент датчика X-ducer
- •4.3.2.2.1 Конструкция и физическая основа функционирования
- •4.3.2.2.2 Принцип работы
- •4.3.3 Основные характеристики кремниевых датчиков
4 Применение датчиков давления в системах навигации ла
4.1 Высота полета и ее измерение
Любой навигационной системе, установленной на ЛА, необходимо определять свое положение относительно поверхности Земли. Применение электронного высотомера на основании датчика давления является эффективным решением данной проблемы в большом диапазоне высот.
4.1.1 Высота полета
Высотой полета принято называть расстояние до ЛА, отсчитанное по вертикали от некоторого уровня, принятого за начало отсчета. В воздухоплавании принята классификация высот полета по уровню начала отсчета (смотри рис. 4.1):
|
Рис. 4.1. Классификация высот полета по уровню начала отсчета |
Истинная высота Нист отсчитывается от точки земной поверхности, находящейся под самолетом;
относительная Нотн - от условного уровня (уровня аэродрома, цели и др.);
абсолютная Набс - от уровня моря;
высота эшелона Нэш - от условного уровня, который соответствует стандартному атмосферному давлению 760 мм рт. ст. [9].
4.1.2 Способы измерения
Высота полета измеряется барометрическим, радиотехническим, инерциальным и электростатическим методами. Основными методами являются барометрический и радиотехнический.
С помощью радиовысотомера можно определить истинную высоту полета. Высота находится по времени прохождения радиоволнами расстояния, равного удвоенной истинной высоте полета, т.е.
, |
(4.1) |
где - скорость распространения радиоволн.
Радиовысотомеры обеспечивают высокую точность измерений. Их показания практически не зависят от метеоусловий и скорости полета, однако на практике они используются только как контрольные приборы, например в системе сигнализации опасного сближения с землей, и при посадке в сложных метеорологических условиях. Это объясняется тем, что при выдерживании определенной высоты полета по радиовысотомеру траектория полета летательного аппарата повторяет профиль рельефа местности, что неудобно для экипажа и пассажиров и становится одной из причин болтанки.
Поэтому основным прибором для определения высоты полета является барометрический высотомер [10].
4.1.3 Изменение атмосферного давления с высотой
Барометрический метод измерения высоты основан на использовании закономерного изменения атмосферного давления с высотой (смотри рис. 4.2) [11]. Зависимость давления воздуха от высоты до 11000 м выражается формулой:
|
(4.2) |
Решая это уравнение относительно высоты, получим:
|
(4.3) |
где
- газовая постоянная (29.27 м/град).
Из формулы видно, что измеряемая высота является функцией четырех параметров: давления на высоте полета , давления и температуры на уровне начала отсчета высоты и и температурного градиента [9].
Если принять параметры , и постоянными, то высоту можно определить как функцию атмосферного давления и проблема вычисления высоты сводится к проблеме измерения атмосферного давления. Давление на высоте полета можно измерить непосредственно на самолете с помощью барометра (анероида).
|
Рис. 4.2. Изменение атмосферного давления с высотой |