Высотомер (альтиметр). Виды и работа. Применение и особенности

Высотомер, или альтиметр – это пилотажный прибор, предназначенный для определения высоты полета. Он является стационарным оборудованием любого летательного аппарата, а также используется альпинистами.

Назначение высотомера

Альтиметр является важным навигационным прибором. Его наличие позволяет пилоту правильно заходить на посадку. Не имея информацию о высоте сложно рассчитать угол и опуститься на посадочную полосу, чтобы избежать с ней столкновения. Внедрение высокоточных альтиметров в авиацию значительно снизило долю крушений при посадке. Также высотомеры позволяют поддерживать оптимальную высоту, на которой во время полета создается минимальное воздушное сопротивление, что позволяет экономить топливо.

Знать высоту необходимо и при сбросе парашютистов, поскольку если подняться слишком низко, парашют не успеет в достаточной мере затормозить снижение парашютиста. Когда же самолет поднимается чрезмерно высокого, то разреженный воздух за бортом может вызвать у человека потерю сознания.

Данные о высоте необходимы и для воздушных шаров, дельтапланов, парапланов и прочих аппаратов. Не зная высоту можно подняться выше положенного уровня, где сложно дышать, присутствует сильный ветер или двигаются перелетные птицы.

Типы альтиметров по устройству и принципу работы

Существует несколько типов высотомеров:

• Барометрические.
• Радиоволновые.
• GPS.
• Гамма-лучевые.

Во время полета получение данных о фактической высоте очень важно для безопасности движения. Именно поэтому на борту самолетов и вертолетов зачастую устанавливается сразу несколько типов высотомеров, работающих по разным принципам. Это дает возможность получать более точные данные, и при необходимости пользоваться тем устройством, которое в определенный момент работает с минимальной погрешностью. В каждом из перечисленных типов альтиметров имеются слабые стороны, когда их точность поддается сомнению. К примеру, одни высотомеры работают плохо над горной местностью, а другие ошибаются с высотой при полете на значительном отдалении от земли.

Барометрический высотомер

Это механическое устройство, работающее по принципу барометра. Оно высчитывает высоту по давлению атмосферы. Применяемый принцип измерения обоснован изменением атмосферного давления в зависимости от высоты. Чем выше над землей, тем оно ниже.

По факту прибор измеряет только непосредственное давление на высоте полета, а уже его механизм переводит данный показатель в приблизительные метры над землей. Чувствительной частью устройства является герметично запаянная коробка с мембраной. В зависимости от давления, мембрана меняет свое положение, тем самым передает механическое воздействие на привязанный к ней механизм. Тот в зависимости от создаваемого давления, отодвигает стрелку указателя высоты в ту или иную сторону на шкале.

Такие приборы подходят для установки на легких самолетах и вертолетах, летающих низко над землей. Шкала высотомера обычно разделена на 10 пронумерованных секторов. Каждый из них равен высоте в 1 км, а его деление соответстветствует 100 или 200 м. Редко можно встретить барометрический высотомер на 20 км.

На фоне надежности и простоты такого устройства все же нужно выделить и его недостатки:

• Необходимость ручной регулировки давления перед каждым вылетом.
• Приблизительная точность.

Чтобы высотомер работал хотя бы приблизительно точно, необходимо настроить на его шкале текущее атмосферное давление на земле. Информация об этом сообщается наземными службами. Обычно пилотам предоставляются показания давления в аэропорту или аэродроме где будет осуществляться посадка. По мере перелета прибор может подстраиваться более точно, если диспетчер сообщит об изменениях давление на точке.

Также выпускаются небольшие ручные альтиметры, работающие по принципу барометра. Они предназначены для определения высоты парашютистов. Персональные устройства обычно носят на руке вместо часов.

Радио-альтиметр

Работает по принципу схожему с радаром. Он отправляет в сторону земли радиосигналы, те отражаются и возвращаются в сторону борта самолета. Устройство их улавливает и анализирует время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до земли и возвратиться. Имея информацию о скорости волны и времени, затраченного на движение в две стороны, можно определить фактическую высоту воздушного судна.

Радио-высотомер позволяет определить реальную высоту полета, а не относительную. Это более сложный прибор, не требующий особого внимания от пилота. Он работает полностью автоматически и не нуждается в настройке.

Недостатками такой конструкции можно назвать только несколько моментов:

• Сложное строение, что снижает надежность аппарата.
• Потеря точности при полете на больших высотах, в связи с затуханием волн.
• Практическая бесполезность в горной местности.
• Вредность отправляемых коротковолновых импульсов.

Генерируемый радио-высотомером сигнал вредит биосфере, поскольку его коротковолновый импульс очень мощный. Такие устройства производят для полетов на высоте до 30 км. К сожалению, даже самые мощные из них при движении над горной местностью получают искаженный сигнал, поскольку он отражается от поверхностей находящихся под углом. Наибольшая точность возможна только при полете над равниной.

GPS альтиметры

Являются самыми распространенными в современной авиации. Они работают по схожему принципу с радиотехническими, но отправляют сигналы не на землю, а на спутники. Те в свою очередь постоянно двигаются на заданной орбите, поэтому являются относительно стабильными. Получая отклик сигнала, GPS альтиметр путем математических вычислений определяет свои координаты и высоту. Чтобы рассчитать координаты высотомер должен связаться с двумя спутниками, а для измерения высоты с тремя.

GPS устройства имеют всего лишь пару недостатков:

• Снижение точности при работе на скоростных истребителях.
• Платное использование ресурса спутников.

Фактическая погрешность GPS альтиметров для гражданской авиации составляет до 10 м. При этом имеются устройства более высокого класса, работающие со спутниками по каналам L1. Отклонение у таких приборов всего пара сантиметров. Несмотря на совершенность технологии определения высоты по спутникам, подобное оборудование требует времени для получения сигнала. Тот двигается между передатчиком и приемником около секунды. Если летательный аппарат движется с малой скоростью, то такая задержка создает незначительную погрешность, но на истребителях гражданские высотомеры работают очень неточно.

Гамма-лучевой высотомер

Отправляет на поверхность радиоактивный изотоп, который отбивается и возвращается обратно. Фактически применяется похожий принцип, что и на радиотехническом альтиметре. Такое устройство может работать только на небольших высотах в несколько десятков метров. Отправляемые альтиметром изотопы практически не реагируют на различные преграды в виде пыли или газовых уплотнений, поэтому возвращаются без помех. Эти устройства совершенно непригодны для гражданской авиации. Они используются на космических кораблях в условиях вакуума.

Недостаток гамма-лучевых высотомеров очевиден:

• Высокая стоимость.
• Малый диапазон измерение высоты.
• Радиоактивность.

Парашютные и туристические высотомеры

Надобность в альтиметре может возникнуть не только на борту самолета, но и в других случаях. Высотомеры необходимы для полетов на дельтаплане, воздушном шаре, параплане. Обычно такие альтиметры является частью многофункциональных устройств, которые помимо высоты также определяют вертикальную скорость движения, температуру, давление и т.д.

Однозадачные альтиметры, не обладающие другими функции, работают по барометрическому принципу. Зачастую гражданские версии такого устройства для парашютистов представляют собой подобие обыкновенных наручных часов. Они почти ничего не весят, и дают возможность определять высоту в полете даже до раскрытия парашюта.

Также необходимость в знании высоты может возникать во время горных подъемов. Специально для этого были разработаны туристические высотомеры, созданные для альпинистов. Подобные устройства производят в более широком изобилии, чем парашютные.

Их делают с разным форм-фактором под:

• Компас.
• Часы.
• Ножик.

Самым распространенным является туристический высотомер в виде наручных часов. Часто это многофункциональный прибор, показывающий еще и время, давление, направление на север. Устройства в форме компаса или шайбы зачастую позволяют определять только высоту.

Туристические высотомеры, как и парашютные, обычно делаются противоударными. Они продолжают нормально работать в широком диапазоне температур. Их механизм защищен от промокания. При выборе туристического высотомера необходимо отталкиваться от того, на какую высоту планируется подниматься в горах. Большинство устройств имеют шкалу только на 2,5 км. Если потребуется поднять дальше, то стоит остановиться на альтиметре на 4 км.

Наиболее экзотическим альтиметром можно назвать туристический швейцарский нож, с встроенным высотомером, термометром, таймером и будильником. Это весьма полезное устройство, поскольку позволяет отказаться от множества тяжелого оборудования, что важно в походе.

Похожие темы:

• Вариометр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

• Измеритель скорости. Виды и работа. Применение и особенности

РубрикаПРИБОРЫ 2015-12-09

Радиотехнический альтиметр

Высотометр радиотехнического типа позволяет отображать высоту полета за счет посыла электронной волны в направлении земли, после чего она отбивается и  принимается прибором на борту самолета. Анализируется время возвращения сигнала, определяется высота самолета над поверхностью земли. Основным отличием от барометрического высотомера является то, что определяется реальная высота, а не относительная. Кроме того, это устройство отображает высоту с большей степенью точности.

Все же на практике прибор эффективен на небольших высотах, поскольку для большой высоты необходим мощный излучатель сигналов и соответствующее оборудование для фильтрации и устранения помех.

Система состоит из передатчика типа СВЧ и антенны, которая расположена на нижней части фюзеляжа самолета. Также имеются отражатели и приемники сигналов, система обработки и отображения на приборной доске в кабине пилотов.  Радиотехнические альтиметры делятся на два типа. Первые работают на высотах до 1,5 километра в непрерывном режиме. Вторые работают в диапазоне от 1,5 и до 30 километров, но они функционируют в импульсном режиме. Все высотомеры имеют сигнальные системы малой высоты полета, которые звуком и светом сообщают о понижении высоты от предварительно заданной.

Недостатком данного прибора является то, что луч от передатчика направлен четко вниз. За счет этого эффективным радиотехнический альтиметр можно считать только на равнинной местности и совершенно бесполезным в горных районах. Кроме того, при большом крене машины прибор показывает завышенные показатели, что не отвечает действительности. Говоря о безопасности, необходимо отметить, что такие приборы подают мощные коротковолновые импульсы, которые наносят урон биосфере.

GPS-высотомер

В авиации высоту можно вымерять с помощью современных GPS-приемников. Этот прибор работает за счет посыла сигналов на несколько спутников, которые находятся на постоянных орбитах движения. Математические вычисления прибора позволяют точно определить координаты летательного аппарата и его высоту. Высота измеряется относительно модели земли типа WGS84. Нужно отметить, что прибор GPS работает со спутниками. Так с помощью связи с двумя спутниками можно установить точные координаты. Чтобы определить высоту полета, необходима связь с тремя спутниками. Работа высотомера GPS имеет значительно больше преимуществ, нежели барометрические и радиотехнические приборы, поскольку определение высоты не зависит от показателей давления, пересеченной местности и крена летательного аппарата.

Все же некоторые недостатки существуют и в таких приборах. При использовании на скоростных истребителях очень быстрое снижение не позволяет приборам отображать реальные показатели. В подобной ситуации вычислительному прибору необходимо время на отправление и получение сигнала от спутника, подобные задержки могут достигать одной секунды. Более новые модели GPS-альтиметров имеют возможность учитывать скорость снижения, что делает их более точными.

Для небольших высот более точными и надежными являются все же барометрические и радиотехнические высотомеры, поскольку на них не влияет отражение сигналов от поверхности и помех от наземных электрических систем.

Бытовые GPS-системы, которые используются в автомобилях или мобильных телефонах, могут иметь отклонение от точности на 10 метров, этого достаточно для эффективного ориентирования на местности. Военные и спецслужбы США используют закрытый и более точный канал GPS под названием L1, который позволяет измерять точность высоты до нескольких сантиметров.

Гамма-лучевой альтиметр

Принцип работы данного прибора основан на излучении изотопов ¹³⁷Сs или ⁶⁰Со, которые посылаются на поверхность и отбиваются обратно. Подобный прибор используется на небольших высотах в несколько десятков метров. Основным преимуществом является стабильность лучей, на которые практически не влияют помехи. Такой высотомер был установлен на космическом корабле «Союз» и обозначался как изделие «Кактус». Система была установлена на днище корабля и имела соответствующее маркирование радиационной опасности.

В итоге нужно отметить, что высота полета очень важна, поскольку точное ее определение позволяет обеспечить безопасность полетов. В силу этого подход к определению высоты должен быть комплексным и летательные аппараты должны иметь сразу несколько высотомеров разной конструкции. Только таким образом можно достичь точности вычисления. Экипаж самолетов проходит глубокую подготовку по работе с приборами, что позволяет анализировать все показания системы. Отказ одного из приборов высоты во время полета приравнивается к летному происшествию.  —> Далее

• 
• 

• 
• 

.

С создания человеком самых первых часов прошло множество лет. Сегодня же, кроме своей главной функции, они выполняют роль полноценного глубиномера, барометра и компаса, хронографа. Ученые сравнительно недавно совместили часы с альтиметром, который применяется для точного определения нахождения устройства на высоте над уровнем моря.

Установленный в умные часы, альтиметр измеряет давление атмосферы. Чем оно ниже, тем устройство находится выше, соответственно, вместе с ним и пользователь. Таким образом, альтиметр — это, прежде всего, прибор для измерения давления атмосферы.

Ученые сумели разработать особое устройство, которое может выводить на экран умных часов полезную информацию с альтиметра. Такие часы указывают на общую высоту в метрах. Высотомер и принцип его действия — отличные помощники для всех любителей спорта разных типов. А для всех, кто любит прыжки с парашютом есть высотомер парашютный — специальный альтиметр в умных часах.

В моделях сегодня применяются наиболее качественные технологии, позволяющие полностью обезопасить жизнь пользователей.

Подобные устройства, в основном, оборудованы корпусом из металла, который не пропускает влагу. За счет этого пользоваться часами можно фактически в любую погоду. А стекло из сапфира делает такие часы устойчивыми к любым ударам и царапинам.

Во многих умных часах с альтиметром есть сигнал при достижении ранее указанной высоты. Отдельные модели могут сохранять в памяти данные обо всех выполненных снижениях и восхождениях. Эта важная информация, предоставленная прибором с высотомером, будет в особенности актуальной для всех, кто любит горнолыжные курорты.

Часы с опцией современного альтиметра, кроме выше перечисленных функций, очень часто дают пользователю возможность оценить вертикальную скорость его передвижения. Важно понимать, что некоторые модели предоставлять могут совершенно неверную информацию. Это обусловлено зависимостью работы высотомера от целого ряда факторов. В связи с этим, такие умные часы также оснащены так называемой температурной компенсацией.

Функция измерения высоты, безусловно, важна как для профессиональных пилотов и альпинистов, так и для всех любителей бега и езды на велосипеде.

Что такое барометрический высотомер

Барометрический альтиметр – специальное устройство, которое измеряет давление атмосферы для определения относительных и абсолютных высот.

Высота определяется по принципу того, что с повышением показателя высоты, давление атмосферы всегда пропорционально сокращается. По сравнению со спутниковым альтиметром, главное преимущество барометрического устройства в том, что его работа вообще не зависит от сигнала спутника.

Кроме того, спутниковые альтиметры для определения нулевой отметки применяют условную модель земли. А это может давать сильную погрешность в показаниях на разнообразных локальных участках местности. Барометрический высотомер этого недостатка лишен. Поэтому принцип общей работы такого высотомера намного лучше.

Как пользоваться альтиметром (высотомером) в умных часах

Пользоваться функцией весьма легко. Достаточно просто правильно настроить датчик, то есть откалибровать его. Для этого необходимо использовать текущие данные.

После того, как датчик будет полностью настроен, можно будет в любой момент наблюдать за тем, как меняется высота вашего текущего местоположения. Достаточно будет просто взглянуть на дисплей умных часов.

Лучшие умные часы с альтиметром

Далее представляем вам список лучших в этом году моделей смарт часов со встроенным альтиметром.

Casio Pro Trek Smart WSD-F20

Знаменитый производитель вначале пожелал полностью отказаться от применения GPS. Однако ранее в 2019 году корпорация выступила с очень современной моделью Casio Smart Outdoor WSD-F10 на базе Android Wear.

Отныне пользователь с легкостью может следить за собственными передвижениями везде. В его распоряжении — целый ряд важных датчиков, включая компас, акселерометр. Кроме того, в этих умных часах есть встроенный альтиметр, который выдает достаточно точные показания. Это может быть очень полезным для занятий различными видами спорта.

Suunto Traverse

Второе место занимает высотомер для ОС Андроид от компании Suunto. Эта фирма не является новичком в производстве смарт часов для активного отдыха. Как следует из названия, Traverse изготовлены специально для решения туристических задач.

Ознакомиться с новыми тропами можно будет с помощью встроенных в устройство топографических карт. Умные часы фиксируют насколько долго будет светить солнце. Таким образом, пользователь будет обязательно уведомлен, когда рекомендуется готовиться к ночевке, либо возвращаться в цивилизацию. Если вы все-таки не успеете вернуться днем, то в часах есть режим яркого фонарика.

Данная модель, как и прочие устройства из данного перечня, тоже имеет в наличии GPS и ГЛОНАСС. Эти технологии уточняют местоположение и высоту пользователя.

Garmin Fenix 5X

Линейка устройств Fenix 5 от компании Garmin — это множество различных полезных функций. Причем их количество напрямую зависит от того, насколько крупное устройство вы согласны носить на собственном запястье.

Наиболее оптимальная среди всех модель — это Fenix 5X. В ней есть все, что и в Fenix 5, но по топографическим опциям ей просто нет равных. Эти умные часы достаточно большие по своим размерам. Устройство оборудовано качественной картой. Также нельзя не отметить Мультиспортивный режим и Функции трассы.

Здесь, безусловно, есть альтиметр, а также полноценная поддержка технологий ГЛОНАСС и GPS/GPX. Эти функции были и на предшественнике модели, но те, кто любят самые актуальные гаджеты, от этого гаджета будут просто без ума.

Garmin Epix

Данные часы с современным высотомером обладают формой квадрата и качественным цветным дисплеем на 1,4 дюймов. За счет этого на дисплее можно легко рассмотреть необходимый маршрут. На устройство загружать можно разнообразные карты местности.

Это часы для путешественников, они укомплектованы особым компасом, который предельно верно определяет текущее местоположение пользователя. Для обычного использования на каждый день это устройство не станет лучшим решением, однако для походов и различного спорта — это отличный вариант.

Также данный высотомер используется для точного измерения высоты дерева. Поэтому пользуется дополнительной популярностью.

Где можно купить

В настоящее время высотомер купить можно в любом специализированном магазине, либо во многочисленных интернет-магазинах умных часов. Отечественных и зарубежных. Огромный ассортимент обязательно вас порадует.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Для чего используется?

По своей сути – это приспособление, предназначенное для измерения показателя высоты. В мобильных гаджетах общего назначения применяется редко, а вот в специальном оборудовании для альпинистов, путешественников, лётчиков встречается намного чаще.

Кто видел панель приборов в самолёте, тот мог заметить надпись ALT (сокращение от «altitude» — высота):

Но с каждым годом такой модуль становится боле популярным и внедряется как в отдельные приспособления, так и в наручные часы, телефоны:

Подобные вещи продаются в любом интернет-магазине техники, но иногда покупатели путаются в названиях. Чтоб Вы понимали – высотомер, радио/фото альтиметр, радиолот – это всё обозначения одного и того же устройства (вот только принцип действия может отличаться, а результат – одинаковый).

Какие виды бывают?

Существует несколько типов, базирующихся на разных механизмах измерения высоты:

• Радарный. Применяется исключительно в авиационной отрасли. Он вычисляет время прохождения сигнала от самолёта до земли, на основании этих данных определяется уровень вертикального отдаления летательного средства от земной поверхности. Недостатком является то, что использование целесообразно на небольшой высоте, поскольку при увеличении этого показателя требуется более мощное оборудование для отправки волн, необходима дополнительная защита от искажений;
• Анероидный. Совмещен с датчиком давления. Чем выше объект – тем меньше на него «давит» атмосфера. Прибор нуждается в предварительной калибровке, дабы отображались корректные результаты измерения. Подобными гаджетами пользуются парашютисты, прикрепляя девайс к руке. При этом может быть дополнительный функционал – подача вибросигнала разного типа, чтобы уведомлять о достижении той или иной высоты;

• GPS-компоненты. Более профессиональные приборы, которые связываются с ближайшими спутниками, получают нужные данные, обрабатывают их и выводят результат на экран. Высокая точность, но зависит от проходимости сигнала, доступности оборудования. Чаще всего используется в комплексе с другими разновидностями для получения более детальной картины;

Высотомер в телефоне работает именно по этому принципу. Нужно активировать GPS, желательно подключиться к интернету (для быстрого поиска), в идеале – наличие датчика-барометра в смартфоне.

Особенности эксплуатации и настройки

Если не являетесь лётчиком, не имеете отношения к авиации, то можете смело пролистать эту часть и перейти к рассмотрению мобильных приложений.

• Обязательно нужно узнать погоду, уточнить информацию о давлении. Делается это предварительно до взлёта;
• Полученные значения вводятся в аппарат-высотомер, чтобы откалибровать его, оптимально настроить;
• Дальше всё рассчитывает автоматически, но при снижении диспетчер оповещает о текущем давлении в пределах посадочной зоны. А пилот вносит коррективы в прибор;
• При достижении 1000 метров происходит переключение на радарный альтиметр, высота измеряется с помощью радиоволн.

Полезный контент:

Как пользоваться на телефоне?

К сожалению, без установки дополнительных программ не получиться достичь желаемого эффекта. Существует масса приложений подобного рода – как для Android, так и для iOS.

Выбирайте актуальные, читайте отзывы, тестируйте на практике. Вот несколько утилиты, которые были в ТОПе Google Play на момент написания обзора

Теперь Вы знаете, что такое альтиметр на телефоне. Надеюсь, наша статья оказалась информативной и полезной.

04.11.201810:002431 Виктор Фельк Информационный портал IT Техник

Используемые источники:

• https://tehpribory.ru/glavnaia/pribory/vysotomer.html
• http://avia.pro/blog/altimetr
• https://fitnessbraslet.com/smartchasy/chto-takoe-altimetr-v-smart-chasah.html
• https://it-tehnik.ru/gadgets/altimetr.html