Høydemåler

Høydemåler er et instrument for måling av høyde over et nivå eller en flate. Høydemålere er vitale i alle typer luftfart og benyttes for andre formål, for eksempel friluftsliv. Barometrisk høydemåler og radiohøydemåler, er de mest brukte. I tillegg benyttes satellittnavigasjon (GNSS) for å bestemme høyder.

Høydemålere i luftfart

Trykkhøydemåler

Trykkhøydemåleren er et av de seks såkalte «primære flygeinstrumenter« som finnes i et luftfartøys førerkabin. Instrumentet viser trykkhøyde i forhold til et innstilt referansetrykk, som kan være et standard trykk, havoverflaten eller en flyplass, uttrykt i fot eller meter. Høyden avleses enten bare med visere på en skala (normalt i eldre luftfartøy), eller digitalt på et display i tillegg (i nyere eller/og større fly).

Avlesning

I mindre luftfartøy skjer avlesningen vanligvis med tre visere som beveger seg over en «urskive» med tallene fra 0 til 9, på samme måte som viserne på et analogt ur: Langviseren angir antall hundre fot, kortviseren angir antall tusen fot, og en enda kortere viser eller en skive med et pilhode ytterst, angir antall ti-tusen fot. Noen, som europeiske seilfly og russiske fly, bruker av og til høydemålere som viser meter.

Virkemåte

En trykkhøydemåler utnytter det faktum at atmosfærens trykk minker jevnt med høyden. Ved havoverflaten er trykket normalt vel 1000 hPa, i 18 000 fot er det avtatt til det halve, ca. 500 hPa. Teknisk sett er høydemåleren et aneroidbarometer som måler statisk trykk, men gradert i fot eller meter. Høydemåleren er et rent mekanisk instrument med en belg med referansetrykk, tannhjul, aksler og visere. Instrumenthuset er åpent til den omkringliggende luften gjennom slanger som går til statiske luftinntak utenpå luftfartøyet. Disse er plassert slik at de skal være minst mulig påvirket av trykkendringene som oppstår rundt et luftfartøy i fart. Når luftfartøyet beveger seg oppover, faller lufttrykket på utsiden. Dette fører til at lufttrykket inne i høydemålerhuset faller, belgen med det faste referansetrykket ekspanderer og viserne begynner å bevege seg med klokka. For å kunne kalles en følsom trykkhøydemåler skal instrumentet har to slik belger med referansetrykk.

Nyere høydemåler, viser 1375fot. Se innstilling for hPa i luka til venstre og tommer Kvikksølv i luka til høyre

Justeringsmulighet på høydemåler

På grunn av at det atmosfæriske trykket endres ved skiftende værforhold, og derved er ulikt på samme sted til ulik tid, er det en justeringsmulighet på høydemålere for å stille inn det ønskede referansetrykket. Det innstilte referansetrykket vises i ett eller to små displayer, Kollsmans vindu, som viser hektopascal (hPa), og/eller millimeter kvikksølv (mmHg). I Europa brukes hectoPascal og i USA brukes også tommer kvikksølv (inHg)).

Høydemåleren er innrettet slik at når høyden innstilles på 0 fot, er trykket som vises i Kollsmansvinduet det aktuelle trykket på stedet (QFE). Målerne kan justeres i et trykkintervall for å korrigere for høytrykk eller lavtrykk. Når trykket reduseres uten at innstillingen endres, viser høydemåleren den høyden som trykkforskjellen tilsier. 1 hPa forskjell i trykk tilsvarer ca. 27 fot høydeforskjell.

Høydemålerinnstilling

Det er faste regler for hvilket trykk som skal være innstilt på høydemåleren. For flyging i lavere høyder er det vanligvis referansetrykket på den nærmeste flyplassen (QNH eller QFE) som skal stilles inn. Ved flyging i større høyde stilles vanligvis trykket ved havoverflaten i henhold til standardatmosfæren, som er 1013,25 hPa (QNE).

Meteorologiske stasjoner overvåker kontinuerlig værforholdene og oppdaterer lufttrafikktjenesten med meteorologiske observasjoner fra målere plassert på ulike steder, for eksempel flyplasser. Værtjenesten omregner målt lufttrykk på en stasjon til et referansetrykk (QNH) som gjør at en høydemåler på dette stedet med dette referansetrykket innstilt, vil vise stasjonens høyde over havnivået.

Hver flyplass har en oppgitt gjennomgangshøyde (transition altitude), oftest mellom 6000 og 10000 fot. Luftfartøy under gjennomgangshøyden stiller høydemåleren på den oppgitte QNH og høydemåleren viser da luftfartøyets høyde over havnivå. Småfly som flyr lavt og har kontakt med for eksempel en flygekontrollenhet vil få oppgitt QNH på nærmeste flyplass. Fly som ankommer i stor høyde mot en flyplass får oppgitt QNH når de på vei ned nærmer seg gjennomgangsnivået (transition level) og trenger å vite sin høyde relativt til flyplassen.

Over gjennomgangshøyde/-nivå innstilles høydemåleren på 1013,25 hPa og høyden angis i flygenivå (flight level), som antall hundre fot over standard havnivå. Klareringene fra lufttrafikktjenesten er basert på flygenivå. Fly som flyr på flygenivå vil ha nær riktig innbyrdes høydeforskjell, men ikke riktig høyde over bakken eller havet. Dersom de flyr for eksempel Flight Level 330 (ca. 33 000fot) og Flight Level 320 (ca. 32 000 fot) vil de ha nær 1000 fot høydeforskjell, men hvis de flyr i et område med høytrykk ligger de høyere over havet enn om det hadde vært lavtrykk.

Med justeringen på høydemåleren for trykk, kan høydevisningen settes til 0 når flyet står på flyplassen. Da vises det ukorrigerte direkte trykket på plassen og når flyet kommer opp i høyden vises høyden over flyplassen. Dette benevnes QFE. Seilflygere bruker denne innstillingen, og avleser høyden over seilflyplassen i meter. Seilflygere bør ha 200 meters høyde rett over plassen, og 100 meters høyde i tillegg for hver kilometer de er unna plassen. QFE har også vært benyttet som standard i bl.a. Storbritannia.

Et luftfartøy som skal brukes til instrumentflyging må bl.a ha minst to følsomme trykkhøydemålere; en primær og en reserve.

Feilvisninger

Høydemålere har, som alle andre instrumenter, en rekke feilkilder. De fleste er små og uten betydning i praktisk bruk.

Høydemåleren sjekkes på bakken før hver start. Toleransen er +/- 60 fot.

Siden atmosfæretrykket varierer som følge av værforhold, skal høydemåleren justeres etter det aktuelle atmosfæretrykk. Hvis maskinen flyr mellom to områder med ulike barometertrykk, vil høydemåleren etterhvert vise feil høyde, og instrumentet må justeres. Tradisjonelt har det ikke vært utstyr i luftfartøyet selv som kan bestemme virkelig høyde over bakken/havnivå og slik følge med i og korrigere for endringer i lufttrykket. Særlig problematisk er situasjonen hvor et luftfartøy beveger seg fra et område med høyt trykk (vanligvis forbundet med «godt» vær) mot et område med mye lavere trykk: Selv om det holder samme trykkhøyde, vil det etter hvert komme nærmere bakken. Dersom en flyr over øde områder uten meteorologiske stasjoner, får en ikke nødvendig informasjon til å stille inn riktig høydemålersetting. Under instrumentforhold eller over konturløst terreng,kan dette dersom det ikke korrigeres for eksempel ved sammenligning med andre instrumenter, så som radiohøydemåler eller GNSS, eller det legges inn ekstra sikkerhetsmarginer, føre til at fartøyet treffer bakken. Denne effekten utgjør 27 fot pr hPa endring i lufttrykket. Ved flyging fra et sted med normalt lufttrykk (1013 hPa) til et sted med et kraftig lavtrykk på 980 hPa vil denne effekten gjøre at luftfartøyet er nesten 900 fot lavere enn det høydemåleren i førerkabinen viser.

Temperatur påvirker også visningen. Ved lav lufttemperatur blir tettheten i lufta større og trykkhøydenivåene ligger nærmere hverandre. Ved høy temperatur utvider lufta seg og trykknivåene blir liggende lenger fra hverandre. Regelverket stiller derfor krav om at det det skal legges inn sikkerhetsmargin ved flyging dersom temperaturen er betydelig lavere enn normalt. Denne feilen utgjør 4 fot pr 1 000 fot pr grad som temperaturen avviker fra standardatmosfæren. Eksempel: Dersom temperaturen i 5 000 fot er -25 grader (ISA - 30), vil feilvisningen på grunn av temperatur bli ca.: 4 fot x 5 x -30 = -600 fot. Luftfartøyet er 600 for lavere enn den indikerte høyden på 5 000 fot.

Det har forekommet at de statiske luftinntakene er blitt blokkert av is eller insekter. Dette kan føre til at høydemåleren reagerer langsomt eller ikke beveger seg i det hele tatt. Dersom besetningen mistenker slik blokkering, kan de ha mulighet til å velge alternative statiske luftinntak.

Høydemåleren må innstilles manuelt for at den til enhver tid skal gi mest mulig korrekt høyde. Det har forekommet at besetningen ikke har stilt om høydemåleren da de passerte ned gjennom gjennomgangsnivået. Dersom det er lavtrykk i området, vil høydemåleren da vise større høyde enn den virkelige høyden over bakken.

Radiohøydemåler

Radiohøydemåler eller radarhøydemåler, måler nøyaktig avstanden til bakken/havet under luftfartøyet og viser dette på en skala i førerkabinen som høyde over bakkenivå (above ground-level, AGL). Radiohøydemåleren sender ut radiosignaler som så reflekteres tilbake fra underlaget. Den måler tidsdifferansen og beregner avstanden, på lignende måte som en radar.

Radiohøydemåleren sender kontinuerlige FM signaler (4200-4400 MHz) i en 30 grader kon under fartøyet. Den gir nøyaktig høyde over bakken og er kalibrert til å vise 0 når luftfartøyet står på bakken.

Det er påbudt med radiohøydemåler i større fly og helikoptre. I Norge er det også påbudt for flyging over snødekte, øde områder. Radiohøydemåler er nødvendig for eksempel for instrumentinnflyging til flyplasser i svært dårlig vær (ILS kategori II og dårligere), for redningshelikoptre under heiseoperasjoner og det spiller en rolle som terrengvarslingssystem (GPWS).

GNSS

Satellittnavigasjonssystemer som GPS viser vanligvis høyde (3D), med den er normalt upålitelig. Dersom det er tilstrekkelig antall satellitter synlig og det benyttes korreksjonssignaler, kan høydeinformasjonen bli nøyaktig nok til at GPS kan benyttes til presisjonsinnflyging under instrumentforhold. Slike innflyginger er i drift i Norge under navnet SCAT-1 med bakkebaserte korreksjonssignaler.

Se også

Oversikt over flyinstrumenter