自娛自樂航空米

Altimeter 高度計
Barometer 氣壓計

1. 高度計需要以標準大氣壓作為基準

氣壓高度計的原理是根據測量大氣壓，把壓力轉換成高度刻度顯示出來。
但是大氣壓力與高度的關係並不是一個簡單的可以用公式表現出來的，
比如離地面越低，空氣的密度越大；離地面越高，空氣的密度越低；
另外在同一個大氣壓下，溫度的變化對高度有明顯的影響，
所以單純從壓力讀數上是無法得到一個可以信賴的高度數值的。

解決這個問題的辦法是設定一個特定的天氣條件，即標準大氣，
在這個條件下，高度和氣壓/溫度的關係就可以得到一種近似平均分布的模式。

知道了這個相對於標準大氣的問題，
就可以解釋為什麼網上很多人所謂的氣壓計或者高度計不準的疑問。

標準大氣的定義如下：
1。溫度條件
于海平面高度，溫度為15度
在11000米以下，高度每增高1000米，溫度降低6.5度
在11000米以上，溫度維持在零下56.5度
2。氣壓條件
海平面的氣壓為一個大氣壓，即29.92英寸汞柱，1013.2百帕。
3。重力加速度條件
緯度45度下，g=9.8米/秒^2
4。空氣成分
空氣中不含有水蒸氣

在標準大氣下，可以得到如下高度，氣壓和溫度的轉換關係:


近似的可以記住＂每增加高度1000英尺，大氣壓力會降低1英寸汞柱，氣溫降低2攝氏度＂就行。

有了標準大氣作為參考，於是氣壓高度計上的刻度就根據上面的條件製造出來了。
比如溫度13度/氣壓28.86英寸汞柱時高度刻度調整到1000英尺，
溫度9度/氣壓26.81英寸汞柱時高度刻度調整到3000英尺等等。

2. 為什麼要對高度計進行校正

只要天氣符合標準大氣條件，高度計的讀數就可以認為是正確的高度。
問題是在現實生活中，這樣的理想天氣是不存在的，
因此可以認為，氣壓高度計的讀數總是會存在著誤差。

所以結論就是，對於氣壓高度計的使用，一定要對儀器進行校正才能得到正確的結果！

但是，我們也必須要知道，使用氣壓高度計的目的不是為了得到一個精確的飛行高度值，
它的真正目的在於為了保證飛行的安全！

由於天空中飛行的飛行器都使用了相同的校正數值，
因此飛機之間的高度差才可以得到保證：
VFR東行的飛機使用奇數倍1000英尺+500英尺高度，
VFR西行的飛機使用偶數倍1000英尺+500英尺高度，
大家彼此使用不同的高度，相互錯開1000英尺，這樣就大大減少了相撞的危險。

3. 對氣壓進行校正

3.1 Kollsman window

氣壓高度計上一般都有這個一個"高度計氣壓調定窗（Kollsman window）"，

通過調整左下方的旋鈕，就可以對高度表進行氣壓校正。

那麼需要把校正值設定到多少呢？
一般來說這裡有3個氣壓值可以使用，即QFE，QNH，QNE。
話說這3個名詞很不好記憶，因為它們不是什麼單詞的縮寫，
而是很久以前就開始使用的3個摩爾斯電碼代碼，所以只能死記硬背了。

3.2 QFE

"場面氣壓QFE"是機場水平高度的氣壓，FE可以用"Field Elevation"來記憶。
飛行員如果用QFE的高度計設定來校正高度表，那麼在機場上高度表的指針就會指向0英尺。

設定到QFE後的飛機飛行高度叫做QFE氣壓高度。

3.3 QNH

"修正海平面氣壓QNH"，顧名思義即把當地氣壓計壓力修正到海平面時的氣壓，
NH可以用"Not Here"來記憶。
飛行員如果用QNH的高度計設定來校正高度表，
那麼在飛機上高度表的指針就會指向該機場的海拔高度，這也是航圖上所標註的機場數據。
因此在機場附近進行起飛，爬升，下降以及降落過程時都需要以QNH值為標準來撥正高度表。
這樣就保證了所有起飛降落的飛機都使用同一個標準來測定飛行高度，
防止撞地/飛機相撞或者異常接近等事故的發生。

QNH可以通過塔台ATC，機場通播ATIS，天氣報告METAR等方法來獲取，
本站內已經有不少的介紹文章，所以這裡也不做多解釋。

關於ATIS 終端資料自動廣播服務
颱風時的機場通播ATIS是什麼樣的？
METAR 航空機場例行天氣報告 格式總結
美國國家海洋和大氣管理局NOAA提供的免費天氣資訊

要注意氣壓校正和高度指示的關係。
如果氣壓校正調整值大於當前設定值的話，即使飛行高度沒有變化，高度表指示也會增大，
相反的，
如果氣壓校正調整值小於當前設定值的話，即使飛行高度沒有變化，高度表指示也會減小。

舉一個例子來說，從東京飛到大阪，東京的QNH為29.92，大阪的QNH為28,86。
在東京校正到2992以後爬升到巡航高度4000英尺，如果到達大阪以後沒有進行校正，
由於大阪的氣壓低於東京，高度計指示會逐漸升高（因為高處氣壓低），
飛行員為了維持4000英尺的指示值，就會漸漸降低飛機高度。
因此如果沒有校正到當地QNH的話，飛機的飛機高度就會低於4000英尺，
最終達到3000英尺的高度。

可想而知這是一個多麼危險的事情。
飛行員認為自己處於4000英尺高度，但是實際高度為3000英尺，
如果飛機黑夜裡或者在雲中飛行看不到周圍障礙物，
而路線前方有一座3100英尺的山的話，毫無疑問飛機就會撞山失事。
同樣的，如果飛機從一個高溫地帶飛到低溫地帶，
高度計指示也會高於實際高度，飛行員一定要注意觀察周圍，防止事故發生。

下面再看一下如果飛行員在進入大阪情報區後調整了校正以後會發生什麼事情。
從2992設定到2886以後，飛行高度沒有變化，但是儀器指示值會變小，
飛行員為了維持4000英尺高度，必須加大油門並爬升到該高度。

從上面這個例子可以看出，氣壓高度計的指示只能提供一個相對準確的高度數據，
在飛行的各個階段，飛行員需要不斷校正，並且根據需要不斷調整飛行高度。

3.4 QNE

"標準大氣壓QNE"是指在標準大氣條件下海平面的氣壓，其值為1013.2百帕（29.92英寸汞柱）。
QNE的記憶方法還真沒有，只好記住QFE和QNH，剩下那個就是QNE了。

在機場附近可以以QNH值來做標準，但是在機場之間飛行時，氣壓的變化不定，
也不可能在地面或者海洋上設立無數的測量站來測定QNH，
所以這時候所有的飛機都統一使用一個標準，即QNE的話，
那麼就可以簡化高度表撥正並保證空中安全了。

那麼什麼條件下把QNH調整到QNE呢？按照規定有一個轉換高度，
當QHN超過這個高度以後，飛行員就需要把高度計設定至QNE,
也就是29.92英寸汞柱，1013.2百帕。
另外每個國家對轉換高度的規定不一樣，比如上升時中國為3000米，
日本為14000英尺，美國為18000英尺，英國為6000英尺，新加坡和泰國為11000英尺。
有時候可以在日本的航圖上看到"altimeter setting changing line"，
經過這條線時就需要調整轉換高度了。

使用QNE校正後的儀器指示高度叫做"壓力高度PA(Pressure Altitude)"。

在壓力高度下，由於氣壓的變化，飛機的飛行高度也是在不斷變化。
比如從舊金山飛到東京，飛機的實際高度可能會象下圖一樣高高低低的，
但只要所有飛機都使用同一2992校正值，那麼它們的垂直間距就可以得到保證，
也就保證了飛行安全。

4. 怎麼才能知道實際飛行高度？

一般來說小型飛機飛行中使用QNH氣壓高度和壓力高度PA就夠用了，
但是實際飛行高度怎麼計算，對飛機性能有影響的密度高度怎麼計算這些知識還是需要掌握的，
下面我就試著總結一下。

PA(Pressure Altitude) 壓力高度
即上面提到的QNE氣壓高度，標準大氣壓條件下，校正設定於2992時的高度計指示高度。

IA（Indicated Altitude）指示高度
高度計的指示值

CA（Calibrated Altitude）修正高度
由於儀器誤差，對於IA進行修正後得到的高度值。
一般來說所有的機械電子儀器都會存在或大或小的誤差，比如在某海拔100英尺的機場，
如果在QNF設定後高度表指示為120英尺，那麼可以認為該高度計存在+20英尺的誤差。
這個誤差可以在維護期間進行調節，但是在進廠維護前只要把IA加上或者減去這個誤差，
還是能夠繼續使用該高度計。
因此這裡對誤差修正後得到的高度就是CA。

TA（Ture Altitude）真高度
相對於海平面的飛機的實際飛行高度。
一般來說小型飛機上沒有能夠直接測量出真高度的儀器，
但是可以通過測量PA和CA(或者IA)後，在根據外部溫度利用飛行計算尺就計算出來這個高度。

DA（Densiy Altitude）密度高度
密度高度是對PA進行溫度校正後得到的高度值。
為什麼需要密度高度這個指標？因為密度高度用於計算飛機的性能，
很多飛機飛航手冊或者操作手冊中的指標都是基於密度高度的，
所以知道這個高度對於飛行員十分關鍵。
比如，溫度降低造成空氣縮小，使得空氣密度增加(較低的密度高度)，飛機性能會增加，
反之，溫度升高造成空氣膨脹，使得空氣密度降低(較高的密度高度)，飛機性能降低。
小型飛機上為了計算密度高度，首先需要測量PA，然後根據飛行計算尺計算出這個高度值。

關於飛行計算尺：
自做領航計算尺E6B
一個更好的免費領航計算尺E6B DIY模型
iOS上的E6B計算尺app -- iE6-B

完

一個不打招呼的抄襲者
http://blog.163.com/congrashino@126/blog/static/1209258120146164356850/

2018/04/19 更新
關於溫度對氣壓高度計的影響，介紹兩篇相關文章
我國民用航空低溫修正現狀分析

低溫對航空器運行的影響不容小覷，
無論是在離場航段、巡航、下降、進場、重飛階段都有或多或少的影響，
尤其是在最後進場階段，飛行高度越來越低為降落做準備，
如果安全裕度達不到要求， 極有可能觸發近地警告或者造成可控飛行撞地（CFIT）。

有專家利用國際民航組織（ICAO）提供的 8168（目視儀器飛行程序設計）裡面的碰撞模型計算過，
在某機場極端低溫條件下，航空器按照沒有對氣壓式高度表進行低溫修正的程序飛行，
其碰撞機率約10-4，而根據規定可接受的碰撞機率10-7，
由此可見，航空器的碰撞機率比常溫條件下運行提高了驚人的 1000 倍。

為啥沒有高溫修正？