第六章-飞行仪表

第六章-飞行仪表飞行仪表使得飞机能够发挥最大性能和增强安全性，特别是长距离飞行时。制造商提供了必要飞行仪表，但是要有效的使用它们，飞行员需要理解它们是如何工作的。本章涵盖皮托静压系统和相关仪表，真空系统和相关仪表，和磁罗盘的运作方面。皮托－静压飞行仪表皮托静压系统有两个主要的部分：冲压腔和管子，以及静压腔和管子。它们为高度表，垂直速度表和空速表提供运行所需的环境空气压力源。如图6-1冲压腔和管子在这里系统里，冲压(因为飞机向前运动所以空气冲击飞机)是从一个皮托管获取的，它被安装在一个最少干扰和紊流(由于飞机在空气中运动会产生紊流)的位置。静压通常从连接到通风口的管子或者从安装在和机身水平一侧的通风管获取。这补偿了由于飞机高度不规律变化导致的任何静压的可能变化。在飞行前检查期间必须检查皮托管和静压通风口确保它们没有被任何物体堵塞。堵塞的或者部分堵塞的开口应该用认证的机械工具清除掉。吹进这些开口是不建议的，因为这些堵塞物可能损坏仪表。当飞机在空气中移动时，皮托管开口的冲压影响皮托腔的压力。皮托腔压力的任何变化都会通过一个连接的管子传递到空速指示器，它利用冲压运行。静压腔和管子静压腔通过小的孔洞连通到未受扰动的空气，当大气压力增加或者降低时，静压腔中的压力也随之变化。而且，这个压力变化通过管子传递到利用静压工作的仪表上。一些飞机在静压开口被堵塞时还提供备用静压源。这个源通常连通驾驶舱的压力。由于驾驶舱上空气流动的文氏管效应，这个备用静压源通常比正常静压空气源的压力低。当使用备用静压源时，仪表指示上通常会发生下列区别:高度计会指示高于实际高度，空速会指示大于实际空速，垂直速度计会指示爬升而实际是平直飞行的。请参考飞机飞行手册或者飞行员操作手册来确定误差的程度。如果飞机没有装配一个备用静压源，打碎垂直速度指示器玻璃密封让周围空气可以进入静压系统。这会使垂直速度指示计不能用。高度计高度计测量飞机高于一个给定压力平面上的高度。因为它是唯一显示高度信息的仪表，所以高度计是飞机上最重要的仪表之一。为有效的使用高度计，必须透彻的理解它的运作以及大气压力和温度是如何影响它的。一个堆叠式密封无液气压计圆盘组成了高度计的主要部分。这些圆盘随着静压源中的大气压力变化而伸长或者收缩。机械连杆把这些变化转变为指示计上的指针运动。如图6-2工作原理压力高度计是一个无液气压表，它测量高度计所处高度的大气压力，以英尺为单位显示高度指示。高度计使用静压作为它的工作源。空气在海平面比在高处密度大，因此随着高度增加，大气压力降低。不同高度的这个压力差异使高度计指示出高度的变化。不同类型的高度计上高度的表现方式有相当的不同。一些高度计有一个指针，而其他的有两个或者更多。本手册只讨论一种多指针型高度计。典型高度计的表盘按照顺时针方向被刻上从0到9的数字。无液气压计元件的运动通过齿轮被传递到指示高度的三个指针。最短的指针指示几万英尺高度；中等长度的指针指示几千英尺高度；而最长的指针指示几百英尺高度。然而，只有在这些情况下指示的高度才是正确的：当海平面大气压力为标准的(29.92英寸汞柱)，海平面静止空气温度是标准的（15摄氏度或者59华氏度），而且压力和温度以标准速率随高度的升高而降低。非标准条件下的调节是通过设定纠正压力位于高度计盘面上大气压力刻度范围内来完成的。只有在高度计设定后，它才会指示正确的高度。非标准压力和温度的影响如果不提供调节高度计到非标准压力的方法，那么飞行就会危险。例如，如果从高压区域飞到低压区域而不调节高度计，飞机的实际高度将会低于指示高度。有句很久的俗话：从高处飞到低处的时候，要向外看看下面；正是记住这种状况是危险的。当从低压区域飞到高压区域而不调节高度计时，飞机的实际高度会高于指示高度。图6-3也显示了温度的变化如何影响高度计的。在暖天，一定质量的空气膨胀到比冷天更大的体积，增加了空气压力。例如，高度计指示5000英尺的压力高度在暖天比标准条件下的高度高。在冷天则相反，指示5000英尺压力高度的位置比标准条件下低。为补偿非标准压力的调节不会补偿非标准温度。如果地形或障碍物间隙是选择巡航高度的一个因素，特别在较高高度时，记住可以预料比标准温度更冷会让飞机飞在低于高度计指示的高度。因此，必须使用一个较高的指示高度来提供足够的离地高度。修改刚才的速记规则为“从高到低或者从热到冷，向外朝下看。”设定高度计大多数高度计都安装了一个大气压力设定窗(有时指Kollsman窗，Kollsman是一家生产航空电子设备的公司，网址)，它作为调节高度计的手段。在仪表的底部位置有一个用于这个调节的旋钮。为大气压力变化而调节高度计，高度计设定窗口中的压力数值是以英寸汞柱或毫巴为单位，压力数值要调节到匹配给定的高度计设定。高度计设定定义为气象站压力减去海平面压力。但是，高度计设定只在报告气象站附近才准确。因此，高度计必须随着飞行进程从一个气象站调节到另一个气象站。很多飞行员很有自信的希望当前高度计设定能够补偿所有高度上大气压力的无规律变化，但这不总是正确的。地面站附近的高度计设定广播是修正到平均海平面的气象站压力。它不能解决高飞行高度时气压的不规则性，特别是非标准温度的影响。然而，如果一个给定区域的每个飞行员使用相同的高度计设定，那么每个高度计应该受温度和压力变化误差的影响是相同的，在飞机之间维持预期的垂直间隔成为可能。当飞过高的山地地形时，特定的大气状况可能导致高度计指示比实际高度高出1000英尺的高度，或者更多。由于这个原因，应该允许有较大的高度余量，不仅是因为可能的高度计误差，而且也因为和高原风有关的强烈向下气流。为说明高度计设定系统的使用，假设从德克萨斯州的达拉斯LoveField机场（机场代码DAL）经过MineralWells飞行到德克萨斯州的AbileneMunicipal机场(代码ABI)。在从LoveField机场起飞前，飞行员从控制塔台或者自动终端信息服务(ATIS)收到当前高度计设定为29.85，然后在高度计设定窗口中设定这个值。然后高度计指示应该会和已知的机场高度487英尺相差不大。因为大多数高度计没有经过很好的校正，所以会有点误差。当飞经MineralWells时，假设飞行员收到当前高度计设定为29.94，然后在高度计窗口中设定这个数值。在进入AbileneMunicipal机场的起落航线之前，从Abilene控制塔台收到一个新的高度计设定29.69，然后在窗口中设定这个数值。如果飞行员预期飞行的起落航线大约在地面以上800英尺高度，且Abilene的地面海拔是1791英尺，那么应该维持飞行在2600英尺的指示高度上(1791英尺+800英尺=2591英尺，四舍五入为2600英尺)。正确设定高度计的重要性也不能被过分的强调。假设飞行员在Abilene没有调节高度计到当前设定，而继续使用MineralWells的设定29.94。当以指示高度2600英尺进入Abilene起落航线时，飞机将在正确的起落航线高度以下大约250英尺的高度。在着陆时，高度计会指示比地面海拔高出250英尺。高度计设定29.94当前高度计设定29.69差值0.25因为1英寸压力大约相当于1000英尺高度变化，0.25*1000英尺=250英尺。当确定是否加上或者减去高度计误差数值时，记住：当实际压力低于高度计中设定的压力时，飞机的实际高度会低于高度计的指示高度。高度计的运行高度计的指针可以通过两种方法来移动。第一种是气压的变化，而另一种是调节大气压力刻度。当飞机爬升或者下降时，高度计容器中的压力变化使无液气压计膨胀或者收缩。这个运动经过机械连杆被传递为旋转指针。压力的降低导致高度计指示高度的增加，压力增加导致高度计指示高度降低。从而，如果飞机从28.75英寸汞柱的压力高度飞到29.75英寸汞柱的压力高度，高度计将会显示高度大约降低了1000英尺。移动指针的另一个方法不依赖于空气压力的变化，而是高度计的机械结构。不要被这样一个事实混淆，即随着大气压力刻度的移动，指示指针以相同方向运动，它和气压改变时指针具有的反作用相反。为说明这点，假设飞行员着陆在一个海拔1000英尺的机场，高度计正确的设定到当前海平面压力30.00英寸汞柱。当飞机停放在斜坡上时，压力降低到29.50。高度计”认为”这是在爬升，现在指示在1500英尺。回到飞机上来，如果高度计窗口中的设定降低到当前海平面压力29.50，指示高度也会降回到1000英尺。知道飞机的高度对飞行员是至关重要的。飞行员必须确保飞机飞行在足够的高度，以避开最高的地形或者沿预期航线的障碍物。当能见度受限时，拥有准确的高度信息特别重要。为避开障碍物，飞行员必须随时了解飞机的高度和周围地形的海拔高度。为降低半空碰撞的可能性，根据空中交通规则来维持高度是必须的。高度类型高度是参考点或参考平面之上的垂直距离。根据测量的参考平面的不同有多种类型的高度，每一种都可以用于特定的目的。和飞行员相关的主要有五种类型的高度：指示高度：当高度计设定为当前高度计设定时直接从表(未校正的)上读出的高度。真实高度：飞机距离海平面的垂直距离，即实际高度。它通常表示为平均海平面之上的英尺数。机场，地表，和障碍物的高度在航图上是真实高度。绝对高度：飞机在地表之上的垂直距离，或者距离地面(AGL)的垂直距离。压力高度：当高度计设定窗口(大气压力数值)调节到29.92时的指示高度。这是标准数据平面之上的高度，它是一个气压(被校正到15摄氏度)等于29.92英寸汞柱的理论平面。压力高度用于计算密度高度，真实高度，真实空速和其他性能数据。密度高度：这个高度是为标准温度的变化而校正的压力高度。当处于标准条件时，压力高度和密度高度相同。如果温度高于标准条件，密度高度高于压力高度。如果温度低于标准条件，密度高度低于压力高度。这是一个重要的高度，因为它直接和飞机性能有关。作为一个例子，考虑一个机场其地面的距离平均海平面高度为5048英尺，标准温度为5摄氏度。在这些条件下，压力高度和密度高度相同-5048英尺。如果温度改变为30摄氏度，密度高度就增加到7855英尺。这就意味着飞机在起飞时将表现的好像场地高度是标准温度下7855英尺。相反地，-25摄氏度的温度将使密度高度变为1232英尺。飞机在这种条件下将有好得多的性能。仪表检查为确定高度计的状况，把大气压力数值设定为本地自动式飞行服务站(AFSS)或任何其他可信来源传来的高度计设定。高度计指针应该指示机场的测量海拔。如果指示高度和测量海拔偏差大于75英尺，这个仪表就应该交付认证的仪表维修站来校正。垂直速度指示器垂直速度指示器(VSI)有时也称为垂直速率指示器(VVI)，它显示飞机是否爬升，下降或者水平飞行。爬升或者下降速率以每分钟英尺为单位显示。如果经过正确的校正，垂直速度指示器在水平飞行时将显示读数为0。如图6-4工作原理尽管垂直速度指示器单独的以静压工作，它是个不一样的压力仪表。它包含一个通过连杆和齿轮连接到密封盒子里指示器指针的隔膜。隔膜的内部直接连接到皮托静压系统的静压管。在仪表盒子里面的隔膜外部区域也连接到静压管，但是是通过一个受限制的孔(校正的漏气口)。隔膜和盒子都从静压管以现有大气压力接受空气。当飞机在地面或者水平飞行时，隔膜和仪表盒子内部的压力仍然相同，指针位于0位置。当飞机爬升或者下降时，隔膜内部的压力立即改变，但是由于受限制通道的测量动作，短时间内盒子压力仍然较高或者较低，导致隔膜收缩或者膨胀。这产生了压力差，表现在仪表指针上就是指示为爬升或者下降。当压力差稳定在一定速率后，指针指示了高度变化的速度。垂直速度指示计能够显示两类不同的信息：及时显示飞机爬升或者下降速度增加或者降低的趋势信息。速率信息显示稳定的高度变化速度。例如，如果维持在稳定的500英尺每分钟(fpm)爬升，且机头慢慢放低，那么垂直速度指示器就会立即测量到这个变化，显示爬升速率的降低。这个最初的表现称为趋势。经过很短时间后，垂直速度指示器指针稳定在新的爬升率，在这里例子中，是低于500fpm的某个爬升