kamenevyurok

Обратите внимание, что это свободное падение до 1000 метров, после чего парашютист открывается.

Данные с барометра выглядят абсолютно корректно, в то время как GPS выдает высоту рвано.

Дельта показаний барометра и GPS еще до выброски составляет около 500 метров (напомню, эшелонирование идет по 1000 футов/300 метров, поэтому такие различия в показании высоты могут быть фатальны).

Скорость обновления данных также ненадежна, так как между выброской и открытием, а это около 50-60 секунд, высота по GPS не менялась вообще (за это время самолет спокойно может изменить высоту на 1-1,5 км).

Трек 2:

Второй трек демонстрирует ровно ту же картину. Обратите внимание на точку gps accuracy внизу - датчик GPS сообщает нам, что его погрешность составляет до 166 метров, при этом по графику разница намного больше.

Треки записаны "на улице", при максимальном отсутствии помех для приемника GPS. Внутри самолета же прием будет намного хуже.

Разработчики Skyduck проанализировали несколько сотен треков, записанных в нескольких странах мира на совершенно различных устройствах, и на всех наблюдаются такие различия в показаниях, поэтому они не используют высоту с GPS вообще.

Итого. Конкретно датчик высоты в телефоне, что по барометру (из-за герметизации салона), что по датчику GPS (из-за недостоверных показаний), не поможет нам надежно определить высоту воздушного судна.

А теперь запускаем барометр и видим значение высоты примерно в 1,5-2,4 км.

Что с высотой - вопрос интересный, но интереснее сначала задаться вторым.

Вопрос 2. А почему самолеты падают из-за неверных показаний скорости, если скорость в телефоне верна?

Наиболее частой причиной авиационных происшествий (в том числе катастроф с жертвами) является потеря управления в полете или LOC-I (Loss of control in flight).

Потеря управления не всегда означает неисправность самого самолета - фюзеляж может быть цел, органы управления и двигатели могут работать абсолютно исправно. Часто это означает, что пилоты уронили в полете технически исправный самолет, в котором по какой-то причине приборы перестали показывать корректные значения.

Немалое число авиакатастроф произошло по причине неверных показаний скорости, даже во времена, когда салон набит доброй сотней-двумя людей с телефонами в карманах. А мы только что проверили, что скорость по GPS телефон, в отличие от давления, показывает верно. Почему? Что мешало пилотам взять телефон и открыть навигатор?

А потому, что мы видим путевую скорость. Она помогает посчитать время прибытия на место, но абсолютно бесполезна для пилотирования.

Почему путевая скорость бесполезна?

Потому, что нам нужна скорость набегающего потока воздуха.

Самолет прекрасно себя чувствует в полете при соблюдении двух условий - скорость достаточна для того, чтобы крылья создавали подъемную силу и скорость недостаточна для того, чтобы эти самые крылья (и другие части самолета) начало отрывать.

То есть, самолет имеет две критических скорости - минимальную (скорость сваливания) и максимальную (конструктивный предел прочности).

Самолет летит не относительно исходной точки на земле (что показывает нам GPS), а внутри и за счет воздушных масс вокруг него. Точнее, за счет подъемной силы крыла, возникающей при движении крыла в воздушных массах. Если самолет движется слишком медленно, подъемная сила будет слишком мала для того, чтобы держать его в воздухе. А если слишком быстро - то набегающий поток начнет проминать и выламывать части самолета.

Все это значит, что для удержания самолета в диапазоне скоростей нам нужна скорость набегающего потока воздуха. И это ни разу не скорость самолета относительно земли по GPS.

А если совсем точно, то в пилотировании используется целых три скорости.

Определения:

- Приборная скорость или IAS (Indicated Airspeed) - скорость набегающего воздушного потока, измеряется трубками Пито. Является главной в процессе пилотирования, так как подъемная сила и прочностные характеристики самолета зависят от набегающего потока воздуха.

- Истинная скорость или TAS (True Airspeed) - скорость самолета относительно воздушных масс с поправкой на температуру и атмосферное давление на текущей высоте (ALT). Вычисляется как IAS + (IAS*0,02 * ALT/1000).

- Путевая скорость или GS (Ground Speed) - скорость самолета относительно земли.

Итого, если приборы пилотов начали показывать что-то странное, и у вас нет возможности высунуть руку с завалявшейся в ручной клади трубкой Пито на улицу при -50° на скорости в 800 км/ч, пилотам со своим телефоном вы не поможете.

А вот теперь насчет высунуть руку из самолета. Вернемся к нашему барометру.

Допустим, у пилотов перестали работать высотометры, и мы решили им помочь вышеупомянутым телефоном. Допустим также, что он показывает нам не “погоду”, а правильное значение.

Для чего нам вообще высота в полете?

Например, высота (также эшелон) нужна для разделения самолетов в полете. Самолеты двигаются с запада на восток на нечетных “высотах”, а с востока на запад - на четных. Сталкиваться в полете минздрав не рекомендует.

Или при отказе всех двигателей самолет может планировать с высоты на некоторое расстояние, в зависимости от числа аэродинамического качества. Если аэродинамическое качество равно 15 (значение для нашего Boeing 737), то мы можем за счет 1 метра высоты пролететь вперед 15 метров, и с высоты в 10 км мы можем пролететь целых 150 км по карте, а этого вполне может хватить для посадки самолета с внезапно иссякнувшим топливом.

Но мы делали допущение, а барометр все еще показывает 1,5 км, когда под нами 10.

Все дело в принципе измерения давления и в герметизации самолета. К несчастью, чем больше высота над уровнем моря, тем более разрежен воздух, и тем меньше там кислорода. Человеку прекрасно хватает оного на высотах до 1500 метров над уровнем моря, но выше начинается его небольшая нехватка, со временем перерастающая в незаметную потерю сознания. Впрочем, если покатать пассажиров с давлением на уровне 10000 метров над землей, можно неплохо сэкономить на курице с рыбой.

Итак, самолёт герметизируется, то есть давление внутри самолёта нагнетается на уровень, в среднем, до 2,4 км. Разные самолеты - по-разному. Блестящий новенький Dreamliner или XWB (никто не заставлял красавца A350 таким именем нарекать, прости Airbus) сделает нам в салоне комфортную «высоту» в 1800-1900 м за счёт композитных материалов (они выдерживают более высокое давление), в то время как заслуженные цельнометаллические старики в лице 737 и A320 будут портить нам самочувствие легким высокогорьем ближе к 2,4 км над уровнем моря.

Барометр телефона измерит нам «высоту» в кабине, а для измерения настоящей высоты нам все ещё нужно вытащить телефон наружу в упомянутые -50°, а это чертовски холодно.

И да, для измерения высоты за бортом барометр телефона подходит, главное не держать его внутри кабины, что демонстрируют мои друзья из Skyduck, замеряя высоту парашютистов:

Подводя итоги. В полёте играют роль значительно большее число переменных, чем в бытовых условиях использования телефонов. Посмотреть на карте, где вы летите и с какой скоростью - можно. Посмотреть, почему затекли ноги и испортилось самочувствие в долгом перелёте - тоже.

Но не более того.

Спасибо @denokan за интерес к теме и Игорю Малухину за его книгу «737. Мой первый лайнер», в которой были подчерпнуты некоторые важные детали.