Altimeter Höhenmesser Barometer Barometer

1. Der Höhenmesser benötigt den Standardatmosphärendruck als Referenz

Das Funktionsprinzip des barometrischen Höhenmessers besteht darin, den Luftdruck zu messen und diesen Druck in eine Höhenskala umzuwandeln. Das Verhältnis zwischen Luftdruck und Höhe lässt sich jedoch nicht durch eine einfache Formel ausdrücken. Zum Beispiel ist die Luftdichte in Bodennähe größer; je höher man vom Boden entfernt ist, desto geringer ist die Luftdichte. Zudem hat die Temperaturänderung bei gleichem Luftdruck einen erheblichen Einfluss auf die Höhe, daher lässt sich aus einem reinen Druckwert keine verlässliche Höhenangabe ermitteln.

Die Lösung dieses Problems besteht darin, eine bestimmte Wetterbedingung festzulegen, nämlich die Standardatmosphäre. Unter dieser Bedingung lässt sich das Verhältnis zwischen Höhe und Druck/Temperatur durch ein annähernd durchschnittliches Muster darstellen.

Wenn man dieses Problem im Verhältnis zur Standardatmosphäre verstanden hat, kann man erklären, warum viele Leute im Internet behaupten, Barometer oder Höhenmesser seien ungenau.

Die Definition der Standardatmosphäre lautet wie folgt:

1. Temperaturbedingungen Auf Meereshöhe beträgt die Temperatur 15 Grad. Unter 11000 Metern sinkt die Temperatur bei jedem Höhenzuwachs von 1000 Metern um 6,5 Grad. Über 11000 Metern bleibt die Temperatur konstant bei minus 56,5 Grad.
2. Druckbedingungen Der Luftdruck auf Meereshöhe beträgt eine Atmosphäre, also 29,92 Zoll Quecksilbersäule (inhg), 1013,2 Hektopascal (hPa).
3. Erdbeschleunigung Bei 45 Grad geographischer Breite gilt g=9,8 m/s^2.
4. Luftzusammensetzung Die Luft enthält keinen Wasserdampf.

Unter der Standardatmosphäre ergeben sich folgende Umrechnungsbeziehungen zwischen Höhe, Druck und Temperatur:

Als Faustformel kann man sich merken: „Pro 1000 Fuß Höhenzuwachs sinkt der Luftdruck um 1 Zoll Quecksilbersäule und die Temperatur um 2 Grad Celsius.“

Mit der Standardatmosphäre als Referenz wurde die Skalierung des barometrischen Höhenmessers auf der Grundlage der oben genannten Bedingungen hergestellt. Zum Beispiel wird die Höhenskala bei 13 Grad Temperatur und 28,86 inhg auf 1000 Fuß eingestellt, bei 9 Grad Temperatur und 26,81 inhg auf 3000 Fuß usw.

2. Warum muss der Höhenmesser korrigiert werden?

Solange das Wetter den Bedingungen der Standardatmosphäre entspricht, kann die Anzeige des Höhenmessers als korrekte Höhe angesehen werden. Das Problem ist, dass es im echten Leben ein solches ideales Wetter praktisch nicht gibt, daher muss man davon ausgehen, dass die Anzeige des barometrischen Höhenmessers immer Abweichungen aufweist.

Die Schlussfolgerung lautet also: Für die Nutzung eines barometrischen Höhenmessers muss das Instrument korrigiert werden, um ein korrektes Ergebnis zu erhalten!

Aber wir müssen auch wissen, dass der Zweck der Verwendung eines barometrischen Höhenmessers nicht darin besteht, einen exakten Höhenwert zu erhalten. Sein eigentlicher Zweck besteht darin, die Flugsicherheit zu gewährleisten!

Da alle im Himmel fliegenden Luftfahrzeuge denselben Korrekturwert verwenden, kann der Höhenabstand zwischen den Flugzeugen gewährleistet werden: VFR-Flüge in östlicher Richtung verwenden ungerade Tausender Fuß + 500 Fuß Höhe, VFR-Flüge in westlicher Richtung verwenden gerade Tausender Fuß + 500 Fuß Höhe. Jeder nutzt unterschiedliche Höhen und die Staffelung beträgt 1000 Fuß, wodurch das Risiko einer Kollision drastisch reduziert wird.

3. Korrektur des Luftdrucks

3.1 Kollsman-Fenster

An einem barometrischen Höhenmesser befindet sich in der Regel ein sogenanntes „Kollsman-Fenster“ (Höhenmesser-Einstellfenster), über das der Knopf unten links gedreht werden kann, um den Luftdruck des Höhenmessers zu korrigieren.

Welcher Wert soll nun eingestellt werden? Im Allgemeinen gibt es hier drei Luftdruckwerte: QFE, QNH und QNE. Diese drei Begriffe lassen sich schwer merken, da es sich nicht um Abkürzungen von Wörtern handelt, sondern um Morsecode-Q-Schlüssel, die schon vor langer Zeit eingeführt wurden, sodass man sie auswendig lernen muss.

3.2 QFE

Der „QFE-Feldluftdruck“ ist der Luftdruck auf der Höhe des Platzes (Flughafens). FE lässt sich mit „Field Elevation“ merken. Wenn ein Pilot den Höhenmesser auf QFE einstellt, zeigt der Zeiger auf dem Platz 0 Fuß an.

Die Flughöhe nach Einstellung auf QFE wird QFE-Druckhöhe genannt.

3.3 QNH

Der „QNH auf Meereshöhe reduzierter Luftdruck“, wie der Name schon sagt, ist der lokale Luftdruck, der auf Meereshöhe korrigiert wurde. NH lässt sich mit „Not Here“ merken. Wenn ein Pilot den Höhenmesser auf QNH einstellt, zeigt der Zeiger die Höhe des Flughafens über Meeresspiegel an, also die auf Luftkarten verzeichneten Flughafendaten. Deshalb müssen beim Start, Climb, Descent und der Landung in der Nähe des Flughafens die Höhenmesser auf QNH eingestellt werden. Dies gewährleistet, dass alle startenden und landenden Flugzeuge denselben Standard zur Bestimmung der Flughöhe nutzen, um Unfälle wie Bodenberührung, Kollisionen oder gefährliche Annäherungen zu verhindern.

QNH kann über den Tower ATC, ATIS, METAR und andere Methoden bezogen werden. Es gibt auf dieser Website bereits einige Artikel dazu, weshalb ich hier nicht weiter darauf eingehe.

Über ATIS Automatic Terminal Information Service <a href=Wie sieht die ATIS during eines Taifuns aus? <a href=<a href="/zh/2013/06/metar.htmlZusammenfassung des METAR-Formats <a href=<a href="/zh/2013/06/noaa.htmlKostenlose Wetterinformationen der NOAA

Achten Sie auf den Zusammenhang zwischen Luftdruckkorrektur und Höhenanzeige. Wenn der eingestellte Korrekturwert höher ist als der aktuelle Wert, steigt die Höhenanzeige, auch wenn die Flughöhe unverändert bleibt. Umgekehrt, wenn der eingestellte Korrekturwert niedriger ist als der aktuelle Wert, sinkt die Höhenanzeige, auch wenn die Flughöhe unverändert bleibt.

Nehmen wir ein Beispiel: Flug von Tokio nach Osaka. Tokios QNH beträgt 29,92, Osakas QNH beträgt 28,86. Nachdem in Tokio auf 29,92 korrigiert wurde, wird auf Cruising Height 4000 Fuß gestiegen. Wenn ohne Korrektur in Osaka angekommen wird, steigt die Höhenmesseranzeige wegen des niedrigeren Drucks in Osaka (da in größerer Höhe der Druck niedriger ist) allmählich an, der Pilot wird zum Beibehalten der 4000 Fuß Anzeige das Flugzeug langsam sinken lassen. Wird also nicht auf das lokale QNH korrigiert, sinkt die tatsächliche Höhe des Flugzeugs unter 4000 Fuß und beträgt schließlich 3000 Fuß.

Man kann sich vorstellen, wie gefährlich das ist. Der Pilot glaubt, er befände sich auf 4000 Fuß, aber die tatsächliche Höhe beträgt 3000 Fuß. Wenn das Flugzeug nachts oder in den Wolken fliegt und keine Hindernisse sieht, sich aber auf dem Kurs ein 3100 Fuß hoher Berg befindet, wird das Flugzeug zweifellos gegen den Berg fliegen und abstürzen. Gleiches gilt, wenn das Flugzeug aus einem heißen Gebiet in ein kaltes Gebiet fliegt; die Höhenmesseranzeige wird höher sein als die tatsächliche Höhe. Piloten müssen daher ihre Umgebung aufmerksam beobachten, um Unfälle zu vermeiden.

Sehen wir uns an, was passiert, wenn der Pilot nach dem Einflug in den大阪 Luftraum die Korrektur vornimmt. Nach der Umstellung von 2992 auf 2886 ändert sich die Flughöhe nicht, aber der Instrumentenwert wird kleiner. Der Pilot muss, um 4000 Fuß zu halten, den Gashebel erhöhen und in diese Höhe steigen.

Aus diesem Beispiel lässt sich erkennen, dass die Anzeige des barometrischen Höhenmessers nur einen relativ genauen Höhenwert liefert. In den verschiedenen Flugphasen muss der Pilot ständig korrigieren und die Flughöhe nach Bedarf anpassen.

3.4 QNE

Der „QNE Standardatmosphärendruck“ bezieht sich auf den Luftdruck auf Meereshöhe unter Standardbedingungen; sein Wert beträgt 1013,2 hPa (29,92 inhg). Für QNE gibt es leider keine Eselsbrücke, man muss sich QFE und QNH merken, der Rest ist QNE.

In der Nähe des Flughafens kann QNH als Standard dienen, aber beim Flug zwischen Flughäfen ist der Luftdruck unbeständig, und es ist unmöglich, auf dem Boden oder über dem Meer unzählige Messstationen zur Bestimmung von QNH zu errichten. Wenn daher alle Flugzeuge einheitlich QNE verwenden, wird die Einstellung des Höhenmessers vereinfacht und die Sicherheit im Flug gewährleistet.

Wann wird QNH auf QNE umgestellt? Nach Vorschrift gibt es eine Übergangshöhe (Transition Altitude). Wenn die Höhe diese überschreitet, muss der Pilot den Höhenmesser auf QNE einstellen, also 29,92 inhg, 1013,2 hPa. Darüber hinaus ist die Regelung zur Übergangshöhe in jedem Land unterschiedlich, z.B. beim Steigen in China 3000 Meter, in Japan 14000 Fuß, in den USA 18000 Fuß, in Großbritannien 6000 Fuß, in Singapur und Thailand 11000 Fuß. Manchmal sieht man auf japanischen Luftkarten eine „altimeter setting changing line“; beim Überqueren dieser Linie muss die Übergangshöhe angepasst werden.

Die nach Korrektur auf QNE angezeigte Höhe heißt „Druckhöhe PA (Pressure Altitude)“.

Auf Druckhöhe ändert sich die Flughöhe aufgrund von Druckschwankungen ständig. Beim Flug von San Francisco nach Tokyo kann die tatsächliche Höhe beispielsweise wie in der Abbildung unten hoch und tief gehen, solange aber alle Flugzeuge denselben Korrekturwert 2992 verwenden, ist ihr vertikaler Abstand gewährleistet und die Flugsicherheit gesichert.

4. Wie erfährt man die tatsächliche Flughöhe?

Im Allgemeinen reichen für Kleinflugzeuge die QNH-Druckhöhe und die Druckhöhe PA aus, aber wie die tatsächliche Flughöhe berechnet wird und wie die für die Flugleistung wichtige Dichtehöhe berechnet wird, sollte man beherrschen. Ich werde versuchen, dies im Folgenden zusammenzufassen.

PA (Pressure Altitude) Druckhöhe Die oben genannte QNE-Druckhöhe, also die Höhe, die der Höhenmesser unter Standardbedingungen bei Einstellung auf 2992 anzeigt.

IA (Indicated Altitude) Angezeigte Höhe Der angezeigte Wert des Höhenmessers.

CA (Calibrated Altitude) Korrigierte Höhe Die Höhe, die nach Korrektur von IA um Instrumentenfehler erhalten wird. Im Allgemeinen weisen alle mechanischen und elektronischen Instrumente mehr oder weniger Fehler auf. Wenn beispielsweise auf einem 100 Fuß hohen Platz nach QNH-Einstellung der Höhenmesser 120 Fuß anzeigt, kann man annehmen, dass der Höhenmesser einen Fehler von +20 Fuß aufweist. Dieser Fehler kann während der Wartung justiert werden, solange aber vor dem Werkstattbesuch IA um diesen Fehler korrigiert (addiert oder subtrahiert) wird, kann der Höhenmesser weiterhin genutzt werden. Die hier nach Fehlerkorrektur erhaltene Höhe ist also CA.

TA (True Altitude) Wahre Höhe Die tatsächliche Flughöhe über dem Meeresspiegel. An kleinen Flugzeugen gibt es meist kein Instrument, das die wahre Höhe direkt misst, aber sie kann durch Messung von PA und CA (oder IA) und unter Verwendung der AußenTemperatur mit dem Flugrechner (E6B) berechnet werden.

DA (Density Altitude) Dichtehöhe Die Dichtehöhe ist die Höhe, die nach Temperaturkorrektur von PA erhalten wird. Warum brauchen wir den Dichtehöhen-Index? Weil die Dichtehöhe zur Berechnung der Flugleistung verwendet wird, viele Indizes in Flugzeughandbüchern basieren auf der Dichtehöhe, daher ist die Kenntnis dieser Höhe für Piloten entscheidend. Sinkt beispielsweise die Temperatur, zieht sich die Luft zusammen, die Luftdichte nimmt zu (niedrigere Dichtehöhe) und die Flugleistung steigt, umgekehrt steigt die Temperatur, die Luft dehnt sich aus, die Luftdichte nimmt ab (höhere Dichtehöhe) und die Flugleistung sinkt. Um die Dichtehöhe an kleinen Flugzeugen zu berechnen, muss zunächst PA gemessen und dann mit einem Flugrechner der Wert ermittelt werden.

Zum Flugrechner: <a href=<a href="/zh/2012/12/e6b.htmlSelbstgebauter Navigationsrechner E6B <a href=<a href="/zh/2012/12/e6b-diy.htmlEin besserer kostenloser E6B DIY-Bausatz <a href=<a href="/zh/2013/01/iose6bapp-ie6b.htmlE6B-App für iOS – iE6-B

Ende

Ein Plagiator, der sich nicht meldet http://blog.163.com/congrashino@126/blog/static/1209258120146164356850/

Update 2018/04/19 Zum Einfluss der Temperatur auf barometrische Höhenmesser werden zwei relevante Artikel vorgestellt Analyse des Status quo der Kalttemperaturkorrektur in der chinesischen Zivilluftfahrt

Der Einfluss niedriger Temperaturen auf den Flugbetrieb von Luftfahrzeugen ist nicht zu unterschätzen, sei es beim Abflug, im Reiseflug, beim Sinkflug, im Anflug oder beim Durchstarten, es gibt immer mehr oder weniger Auswirkungen. Besonders in der Endanflugphase, auf niedriger Höhe zur Vorbereitung der Landung, wenn die Sicherheitsmarge nicht ausreicht, ist es äußerst wahrscheinlich, dass ein GPWS-Alarm ausgelöst wird oder es zu einem kontrollierten Flug into Terrain (CFIT) kommt.

Experten haben mit dem Kollisionsmodell aus der ICAO 8168 (Verfahren für Sicht- und Instrumentenflug) berechnet, dass unter extremen Kalttemperaturbedingungen an einem Flughafen, wenn ein Luftfahrzeug nach Verfahren fliegt, die keine Kalttemperaturkorrektur für barometrische Höhenmesser vorsehen, die Kollisionswahrscheinlichkeit etwa 10^-4 beträgt, während die akzeptable Kollisionswahrscheinlichkeit nach Vorschrift 10^-7 beträgt. Damit steigt die Kollisionswahrscheinlichkeit des Luftfahrzeugs im Vergleich zum Betrieb unter Normaltemperaturbedingungen um alarmierende 1000-fache.

Warum gibt es keine Heißtemperaturkorrektur?