Zimowe błędy wysokościomierza

Razem z niskimi temperaturami pojawia się nowe zagrożenie. Jest nim niedokładne wskazanie wysokościomierza.

W Polsce warunki z ekstremalnie niską temperaturą zdarzają się regularnie, choć w skali roku nie szczególnie dużo. Można przeczekać ten czas nie odrywając się od ziemi lub pomimo wszystko próbować latać. Obok wielu typowych utrudnień zimowych, do rozwiązania będzie dodatkowo problem z błędem wskazań wysokościomierza spowodowanym niską temperaturą.

„Klasyczny” wysokościomierz nie mierzy wbrew swojej nazwie wysokości - tak naprawdę jest barometrem. Mierzy tylko i wyłącznie ciśnienie. Skala wysokościomierza pokazująca wysokość jest swojego rodzaju wartością dodaną. Wysokościomierze barometryczne są kalibrowane w warunkach atmosfery standardowej. Czyli wskazują wysokość na jakiej byłoby zmierzone ciśnienie w warunkach atmosfery standardowej.

Atmosfera standardowa (ISA), stworzona jako podstawa do konstrukcji wysokościomierzy, jest hipotetyczną atmosferą wzorcową, dla której przyjęto, że powietrze jest suche, a ciśnienie i temperatura wynoszą na poziomie 0 m n.p.m. - 1013,25 hPa i 15°C. Do wysokości 11 km temperatura spada o stały gradient 0,65° na 100 m, od wysokości 11 km (226,32 hPa i -56,5°C) do wysokości 20 km - temperatura się nie zmienia (izotermia). Od wysokości 20 km (54,75 hPa i -56,5°C) do wysokości 32 km - temperatura rośnie (1° na 1 km) i osiąga maksymalną wartość -44,5°C, ciśnienie zaś nadal maleje do wartości 8,68 hPa.

Zatem, ponieważ wysokościomierz jest wyskalowany w warunkach ISA, wskazuje on dokładną wysokość tylko w warunkach atmosfery standardowej, czyli nigdy. Jakiekolwiek odchyłki warunków rzeczywistych od ISA powodują powstanie błędnych wskazań wysokości. Dokładniej rzecz biorąc to różnica pomiędzy temperaturą rzeczywistą, a temperaturą standardową powoduje występowanie błędów we wskazaniach wysokości.

Zwykle, przy niewielkich różnicach temperatur, błędy są na tyle małe, że nie stanowią problemu. Pojawia się on w miarę wzrostu różnic.

Im powietrze ma niższą temperaturę od temperatury standardowej, tym wysokość rzeczywista jest mniejsza od wskazywanej. Wlot w chłodną masę powietrza powoduje, że traci się wysokość rzeczywistą i jesteśmy niżej niż wskazuje to nam wysokościomierz. Pojawia się tutaj błąd krytyczny - lot na wysokości niższej niż wskazywana. W temperaturach wyższych niż ISA sytuacja będzie odwrotna. Wlot w strefę ciepłej masy powietrza będzie skutkował błędem „pozytywnym”. Faktyczna wysokość lotu będzie wyższa niż wskazywana przez wysokościomierz.

W realnym świecie warunki atmosferyczne różne od ISA są regułą, a nie wyjątkiem. Dlatego wysokościomierze są wyposażone w system umożliwiający wprowadzenie ustawień, redukujących błąd wynikający z występowania warunków innych niż standardowe.

Problemem jest oszacowanie jak duży będzie ten błąd. Jego wielkość jest proporcjonalna do wysokości nad poziomem lotniska (właściwego do ustawień wysokościomierza) oraz różnicy między temperaturą rzeczywistą, a temperaturą standardową.

W krajach, gdzie niskie temperatury utrzymują się dużo dłużej i są dużo niższe niż u nas, w AIP można znaleźć specjalne tabele z poprawkami wprowadzanymi do wskazań wysokościomierza w zależności od wysokości lotu i temperatury.

Poprawkę wysokości dodajemy do wartości wskazywanej, aby otrzymać wartość prawdziwą zabezpieczającą bezpieczną odległość od przeszkód.

Przykładowo:
minimalna bezpieczna wysokość w rejonie danego lotniska wynosi 2000 ft, elewacja lotniska to 500 ft, aktualnie rejestrowana temperatura wynosi -20°C.

Z tabeli odczytujemy wartość poprawki, odpowiadającą wysokości nad poziomem lotniska 1500 ft i temperaturze -20°C, która wynosi 210 ft. Oznacza to, że w temperaturze -20°C, dla tego obszaru wysokościomierz musi wskazywać 2210 ft, aby samolot był na wysokości 2000 ft, zapewniającej bezpieczne przewyższenie nad przeszkodami.

Poprawka wysokości ze względu na temperturę

Niezłym uproszczeniem dla szybkich obliczeń jest przyjęcie, że błąd wskazań wysokościomierza jest w przybliżeniu równy 4ft/1000ft na 1°C różnicy temperatur. Dla przykładu podanego wyżej, różnica temperatur będzie równa 35°C, wysokość 1500 ft - stąd błąd 6ft, razem 6x35 daje poprawkę równą 210 ft.

Zgodnie z zaleceniami ICAO, kiedy temperatura na lotnisku wynosi 0°C i mniej należy uwzględnić poprawkę korygującą błąd temperatury w przypadku operacji:

DH/DA lub MDH/MDA,
FAF,
oraz wszystkich podejść na małych wysokościach na obszarze terenów górzystych (tutaj definiowanych jako obszar położony na 3000 ft AMSL i więcej).

Kiedy temperatura jest niższa niż -30°C lub więcej, należy dodać 1000 ft do MSA, aby zapewnić odpowiednie przewyższenie.

Powyższy artykuł po raz pierwszy pojawił się na dlapilota.pl 10 lutego 2012 r. W ramach nowego cyklu, na łamach naszego portalu cyklicznie przybliżamy najciekawsze i najbardziej poczytne teksty z lat ubiegłych.