3. Акустический метод

Акустический метод измерения высоты полета аналогичен радиоволновому, но отличается лишь тем, что вместо электро­магнитных колебаний генерируются на самолете и отражаются от Земли звуковые колебания. Основанный на этом принципе действия акустический высотомер состоит из источника звука А₁ и приемника звука А₂, расположенных на самолете на расстоянии l друг от друга аналогично приемной и передающей антенне ра­диовысотомера (см. рис. 11.3).

Время прохождения звукового сигнала от самолета до Земли и обратно после его отражения зависит от скорости движения

самолета (рис. 11.7):

,

где — ско­рость распространения звука в воздухе в м/сек;

к — постоянная адиабаты, равная для воздуха 1,4;

R — газовая постоянная (R=29,27 м/град);

Т — абсолютная температура воздуха в °К;

V — скорость полета в м\сек.

Прямой сигнал может быть передан от источника звука к приемнику звука не по воздуху, а по проводам (непосредственно от электрического генератора звуковых колебаний). В этом слу­чае время прохождения прямого сигнала сек.

Интервал времени между приемом прямого и отраженного сигналов

.

Учитывая, что время t₁ пренебрежимо мало по сравнению с t₂, получим

сек.

Измеряя интервал времени , можно определить высоту по­лета, для чего принимаемые звуковые сигналы нужно преобразо­вать в электрические.

Способы измерения т могут быть такими же, как и в радио­высотомерах, к ним относят: способ частотной модуляции излу­чаемых звуковых колебаний с выделением разности частот пря­мых и отраженных сигналов или же способ, основанный на им­пульсном излучении звука с определением расстояния между прямым и отраженным импульсом на катодно-лучевой трубке.

Акустическому высотомеру присущи следующие методические погрешности, которые отсутствуют у радиовысотомеров:

а) температурная погрешность, обусловленная тем, что ско­рость распространения звука в воздухе пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры; эта погрешность из­меняет чувствительность прибора (масштаб измерения); темпе­ратурная погрешность может быть уменьшена путем измерения температуры окружающего воздуха и введением в прибор схемы температурной компенсации;

б) скоростная погрешность, обусловленная тем, что время про­хождения звукового сигнала от самолета до Земли и обратно за­висит от скорости движения летательного аппарата (11.4). При скорости полета, превышающей скорость звука, отраженный сиг­нал вообще никогда не вернется на самолет, из-за чего акусти­ческий метод измерения высоты неприменим при полете со сверх­звуковой скоростью;

в) погрешность от помех, создаваемых шумом авиадвигателя; относительная величина этой погрешности возрастает с увеличе­нием высоты, поскольку при этом уменьшается мощность отра­женного сигнала.

4. Оптический метод [9]

Оптический метод измерения высоты полета аналогичен ра­диоволновому и основан на отражении от Земли светового луча. Передатчиком служит оптический квантовый генератор (лазер), приемником — фотоэлемент. Соотношение, определяющее вре­менной интервал между приемом прямого и отраженного сиг­налов, полученное для радиовысотомеров, остается в силе и для лазерного высотомера.

Другой вариант оптического метода основан на измерении вертикальных углов земных ориентиров (вертикальный угол — это угол между направлением на земной ориентир и вертикалью). Если с помощью оптического визира измерить вертикальный угол некоторого ориентира, лежащего на линии полета на зара­нее известном расстоянии s, то высота полета может быть вычислена по формуле . Этот метод применим в основном для контроля других типов высотомеров во время полета.