Sind Höhenmesser auf die geopotentielle ISA-Höhe oder die geometrische ISA-Höhe kalibriert?

Höhenmesser wandeln eine Druckmessung in eine Höhenangabe um. Wenn sie auf die Standarddruckeinstellung (1013,25 hPa / 29,92"Hg) eingestellt sind, gehen sie davon aus, dass die Atmosphäre der ICAO-Standardatmosphäre (ISA) entspricht, und geben die Höhe entsprechend an. ISA hat jedoch zwei Höhendefinitionen: geometrische Höhe und geopotenzielle Höhe.

Die ICAO-Standardatmosphäre ist ein Modell der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 80 Kilometern, basierend auf dem Gesetz des perfekten Gases und der hydrostatischen Gleichung. Um die Auswirkungen der Verringerung der Schwerkraft mit der Höhe zu bewältigen, wird das Konzept der geopotentiellen Höhe H verwendet:

H = 1 g 0 ∫ 0 h g d h

mit:

  • h = geometrische Höhe
  • H = Geopotenzielle Höhe
  • g 0 = 9.80665  m/s, mittlere Erdbeschleunigung auf mittlerer Meereshöhe
  • g = lokale Erdbeschleunigung (höhenabhängig)

Die Schwerkraft ist gegeben durch:

g = g 0 ( r e r e + z ) 2
mit:

  • r e = der Radius der Erde

Und damit ist die Beziehung zwischen geopotentieller Höhe und geometrischer Höhe gegeben durch:

H = h r e r e + h
Und
h = H r e r e − H

Im ISA-Modell werden die Eigenschaften der Atmosphäre (Druck, Temperatur, Dichte) alle in Bezug auf die Geopotentialhöhe berechnet.

Bei einer geopotentiellen Höhe von 12.500 Metern (41.010,5 Fuß), was einer geometrischen Höhe von 12.524,6 Metern (41.091,3 Fuß) entspricht, ergibt die ICAO-Atmosphäre einen Druck von 178,648 hPa.

Meine Frage ist: Was zeigt ein perfekt kalibrierter Höhenmesser an, wenn der Druck 178,648 hPa beträgt? Zeigt es 41.010,5 Fuß (die geopotenzielle Höhe) oder 41091,3 Fuß (die geometrische Höhe) an?

Man könnte sagen, dass der Unterschied „nur“ 80 Fuß beträgt, aber für RVSM-Operationen ist das ziemlich signifikant.

Die ICAO-Standardatmosphäre (wie in ICAO Doc 7488 beschrieben) gibt keine Antwort (zumindest konnte ich sie nicht finden). Und es enthält Tabellen für alle 500 Meter sowohl des Geopotentials als auch der geometrischen Höhe, was es nicht einfacher macht.

Ich möchte wissen, welche Höhe auf einem Höhenmesser (ISA-Geopotential oder ISA-Geometrie) angezeigt wird und wo (in welchem ​​​​offiziellen Dokument) dies angegeben ist.

In Anlehnung an die US-Standardatmosphäre 1976 ergeben 178,648 hPa (mbar) eine Druckhöhe von 41010,5 ft
@selectstriker2 Wie die ICAO-Atmosphäre liefert die US-Standardatmosphäre 1976 sowohl 41010,5 Fuß (Geopotential) als auch 41091,3 Fuß (geometrisch). Die Berechnungen sind die gleichen, und die tabellarischen Daten werden sowohl für Geopotential- als auch für geometrische Daten bereitgestellt.
Ich denke, ich hätte angeben sollen, dass ein kalibrierter TSO C106-Höhenmesser diese Höhe liefern sollte. @ Gerrys Antwort ist in Bezug auf das Fahrdokument für diese Bestimmung ziemlich richtig
Selbst wenn ich die richtige Antwort nicht wüsste , würde ich stark vermuten , dass es sich um geopotenzielle Höhe handelt. Im Vergleich dazu (H) ist die Druckverteilung einfacher und die Berechnungen einfacher - besonders wichtig, wenn sie auf einer mechanischen Vorrichtung implementiert werden müssen. Man braucht eine zusätzliche Korrektur, um in geometrische Höhe umzuwandeln.

Antworten (3)

Der TSO für Luftdatencomputer ist TSO-C106. Es legt den Mindestleistungsstandard „SAE Aerospace Standard 8002, Air Data Computer – Minimum Performance Standard“ fest.

Von AS8002:

3.6 Höhenreferenz:

Die Kalibrierung des statischen Lufterfassungsmechanismus für Druckhöhenausgaben (einschließlich barokorrigierter, falls vorhanden) muss gemäß den geopotentiellen Höhentabellen der US Standard Atmosphere, 1976 erfolgen.

Obwohl dies ein US-Standard ist, behauptet die FAA, dass er mit ICAO Doc 7488 konform ist.

Für RVSM werden zusätzliche Anforderungen an die Installation erhoben, die sich hauptsächlich auf die Reduzierung des statischen Quellenfehlers (SSE) konzentrieren. Diese Anleitung ist in AC 91-85A verfügbar .

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass absolute Genauigkeit in der Höhe nicht so wichtig ist wie alle, die sich an die gleiche Referenz halten.

Kurz gesagt: Oberhalb der Übergangshöhe kommt es auf den Druck an. Darunter steht, was auch immer der örtliche Tower Ihnen als Druckwert anzeigt, damit die Höhen in den Diagrammen mit den Messwerten im Flugzeug übereinstimmen. Ist das richtig?
Vielen Dank für das Angebot von AS8002, genau das, wonach ich gesucht habe. Auch das europäische Äquivalent (ETSO-C106) bezieht sich auf SAE AS8002.
@yo ', es ist richtig, aber nicht, worum es in der Frage geht. Die Frage ist, wie die „Höhen“-Werte in Fuß den gemessenen Druckwerten zugeordnet werden (es spielt nur eine kleine Rolle, denn bei FL410 beträgt die Differenz nur 80 Fuß).

Zusätzlich zu der großartigen Antwort von @Gerry müssen Höhenmesser, die nach TSO C10b (überarbeitet 1959) zertifiziert sind, nicht so genau sein. Dies sind in der Regel ältere analoge Höhenmesser. Sie müssen AS392C erfüllen, das eine Wertetabelle gemäß NACA-Bericht 1235 sowie Toleranzen enthält.

Die Toleranz bei 187,54 mbar (40.000 ft) beträgt ± 230 Fuß!

C10 wurde zu C überarbeitet, was erfordert, dass der Höhenmesser AS 8009C, Pressure Altimeter Systems , vom 24. Mai 2016 erfüllt.

4.4.1 Höhendruckwerte

Die Höhendruckwerte entsprechen dem US Standard Atmosphere, 1976 (Referenz ICAO Standard Atmosphere Document 7488).

Es besagt auch, dass die Differenzdruckkalibrierung für SSEC der NASA Technical Note D-822 entsprechen sollte, die die geopotentielle Höhe angibt:

Innerhalb einer atmosphärischen Schicht, in der die Temperatur im molekularen Maßstab eine lineare Funktion der geopotentiellen Höhe ist, ergeben die hydrostatische Gleichung und das perfekte Gasgesetz die folgenden Ausdrücke für den Druck ...

...

Druck-Höhen-Tabellen werden für Höhen bis 30 000 Geopotentialmeter angegeben.

Danke für die zusätzlichen Informationen zu TSO C10b. Würde es sehr schätzen, wenn Sie oder jemand anderes das relevante Zitat von AS8009C wie in Gerrys Antwort für AS8002 finden könnte.
Es sieht nicht so aus, als ob AS 8009C Geopotential oder Geometrie spezifiziert
Bezieht es sich auf einen Atmosphärenstandard oder stellt es nur einen Tisch zur Verfügung?
Es unterscheidet sich von AS 392C (das den Druck neben der Höhe angibt) darin, dass es nur Testdruckhöhen hat, die einer bestimmten Toleranz entsprechen

Moderne Luftdatensysteme sind auf Geopotentialhöhe kalibriert . Das heißt, bei einem bestimmten Druck liest der Höhenmesser die geopotentielle Höhe, die diesem Druck in einer Standardatmosphäre zugeordnet ist .

Ich bezweifle, dass irgendjemand von uns jemals in einer Standardatmosphäre geflogen ist, daher ist der Höhenmesserwert, den wir sehen, eine Druckhöhe, die mit der nicht standardmäßigen Atmosphäre verbunden ist, in der wir uns befinden. Sie können Ihre tatsächliche Geopotentialhöhe nicht wirklich kennen, es sei denn, Sie kennen auch das genaue Temperaturprofil von einem Datum zu Ihrer Position. Und wenn Sie diese Temperaturprofilinformationen haben, kann es ziemlich mühsam sein, Ihre geopotentielle Höhe zu bestimmen.

Wie bereits an anderer Stelle erwähnt, spielt dies keine Rolle, solange wir alle denselben Kollsman-Nummernsatz haben und die Entfernung von Hindernissen kein Faktor ist.

Niedrigere Höhen bei niedrigen Temperaturen können eine umsichtige Korrektur der veröffentlichten Höhen erfordern, um die Hindernisfreiheit aufrechtzuerhalten.

(Ableitungen auf Anfrage)

Ed Lambert, PE

ATP A320, B747-4, DC9

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