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受疫情影響，最近一直呆在家。今天閑來(lái)無(wú)事，剛好研究下被問到的無(wú)線電高度相關(guān)的問題。

關(guān)于無(wú)線電高度，之前寫過一篇：

首先糾正一下原文中-3的錯(cuò)誤，在-12/-20到100英尺之間，RA顯示的增量是2，所以地面由于飛機(jī)晃動(dòng)，可能會(huì)出現(xiàn)-4±2的跳動(dòng)：

無(wú)線電高度表的原理

關(guān)于無(wú)線電高度表的原理，籠統(tǒng)的解釋是：通過向地面發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，測(cè)量信號(hào)從飛機(jī)到達(dá)地面和返回所需的時(shí)間來(lái)測(cè)量飛機(jī)的高度。

最典型的例子是，F(xiàn)L380，RA=1000：

實(shí)際情況是下面有一架飛機(jī)飛過：

無(wú)線電高度表與高壓高度表完全不同，因?yàn)闅鈮焊叨缺硪蕾囉谕獠看髿鈮?，而氣壓?huì)隨著天氣的變化而變化。所以氣壓高度表不能告訴你距離地面的位置，而無(wú)線電高度表只能告訴你離地面有多遠(yuǎn)。

如果需要了解詳細(xì)的原理，可以看這個(gè)視頻：

B站上也有。

看完這個(gè)視頻，我們可以知道，無(wú)線電高度表測(cè)的是飛機(jī)無(wú)線電天線離下部障礙物的最短距離。

同時(shí)可以回復(fù)下面的問題：

Q1：無(wú)線電高度表如何適應(yīng)飛機(jī)的姿態(tài)變化的

https://www.airacm.com/read/72704/

求助！飛機(jī)平飛和俯仰或翻滾時(shí)高度表的天線與水平面的夾角不同，如何保證高度表能準(zhǔn)確測(cè)高呢？

一架飛機(jī)可能有多個(gè)傳感器，例如，為了給機(jī)長(zhǎng)和副駕駛提供獨(dú)立的信息來(lái)源，飛機(jī)需要兩套系統(tǒng)。每個(gè)無(wú)線電高度表都有兩個(gè)安裝在飛機(jī)腹部的天線，一個(gè)用來(lái)發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，另一個(gè)用來(lái)接收信號(hào)。

▲ 737NG 無(wú)線電系統(tǒng)部件位置

無(wú)線的位置

還會(huì)經(jīng)常被問到無(wú)線電高度與主起離地高度之前的關(guān)系。

Q2：譯碼顯示起飛時(shí)RA 8英尺飛機(jī)還未離地

起飛時(shí)無(wú)線電高度表顯示為8英尺，但是有一個(gè)主輪還顯示為地面位，當(dāng)時(shí)帶了一個(gè)很小的坡度。1°左右。

下面標(biāo)紅的都是同一秒的數(shù)據(jù)：

▲ 這里的RA參數(shù)選的不對(duì)，地面不是-4而是0

無(wú)線電測(cè)得的高度是其天線離地的高度，而機(jī)組關(guān)注的主要是主起離地高度，尤其是在起飛和降落時(shí)。在飛機(jī)起飛離地前的瞬間，輪子仍然與地面接觸；或者在飛機(jī)降落主輪開始接地的瞬間，主起還未開始?jí)嚎s；我們認(rèn)為此時(shí)飛機(jī)主起離地的高度是0。但是，此時(shí)，飛機(jī)的機(jī)頭是抬起的，機(jī)尾是比機(jī)頭低的。

假設(shè)飛機(jī)的俯仰角度是θ，飛機(jī)各部位高度變化：

ΔH=Dsinθ

D=各部位離飛機(jī)主起之前的距離。

以737-800飛機(jī)為例，我們看下RA天線離主起的距離：

前起STA 291，前起到主起的距離為51英尺2英寸=614英寸。

RA的四個(gè)天線STA分別為390、410和430、450。

隨便用一個(gè)，比如RA1的發(fā)射天線STA430，計(jì)算其離主起的機(jī)身方向距離：

（51*12 2）-（430-291）=475英寸

假設(shè)我們以右主起變?yōu)榭罩星耙唤M數(shù)據(jù)的俯仰角U8.96來(lái)計(jì)算：

ΔH=Dsinθ=475*sin(8.96°)=74英寸=6英尺2英寸

此時(shí)RA=5，相對(duì)于地面時(shí)的-4，ΔRA=9英尺

ΔRA-ΔH=2英尺10英寸

考慮主起內(nèi)筒伸出，取最大變化量16英寸（1英尺4英寸）：

再考慮1°滾轉(zhuǎn)角度的影響：

▲左右主起間距18英尺9英寸=225英寸

1°右側(cè)滾轉(zhuǎn)會(huì)使右主起降低：

225*0.5*sin(1°)=2英寸

ΔRA-ΔH大于主起內(nèi)筒伸出右側(cè)滾轉(zhuǎn)之和，從數(shù)據(jù)也可以證明飛機(jī)已經(jīng)離地了。

由于QAR每秒數(shù)據(jù)采樣率的問題，再加上譯碼里RA的精度，以上推導(dǎo)只是為了說(shuō)明RA天線位置與主起離地高度間的關(guān)系，不做其他用途。

RA與俯仰角的關(guān)系

飛行員非常想知道主輪離地的高度，如果把RA天線放在主起落架附近，這樣它們離地高度就不會(huì)隨著飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變，不就解決問題了嗎？

但是這樣會(huì)存在一個(gè)問題。

▲ 747起落架

天線的信號(hào)會(huì)受到主起落架的影響。特別是當(dāng)起落架放出或收回的時(shí)候，無(wú)線電天線的信號(hào)可能射到起落架上，從而給出錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。所以必須把RA天線放在主起落架的前面或后面。

然而客機(jī)無(wú)線電高度表的主要用途，是在著陸前測(cè)量主輪離地的高度，所以必須考慮正常著陸接地時(shí)RA指示接近為0。這樣一來(lái)就要改變飛機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的RA指示。

因此，飛機(jī)的無(wú)線電高度系統(tǒng)會(huì)設(shè)定一個(gè)修正，也叫做AID：

▲ 737NG RA AID=57英尺

可能很多人對(duì)此理解有誤。AID數(shù)值設(shè)定時(shí)，要考慮電纜長(zhǎng)度、機(jī)身離地距離、拉平角，但是機(jī)型設(shè)定好后，飛機(jī)顯示的RA值不會(huì)再受飛機(jī)拉平角的影響。

以737NG飛機(jī)為例，AID=57FT，這是由無(wú)線電高度表裝到飛機(jī)上后，通過后部電子設(shè)備架的銷釘就自動(dòng)設(shè)定了，后面飛機(jī)上RA指示，其實(shí)就是飛機(jī)RA天線測(cè)得的其離下部障礙物的高度減去一個(gè)固定值，與飛機(jī)的俯仰角已經(jīng)沒有關(guān)系了。前面的文章已經(jīng)介紹了，這個(gè)數(shù)值大概是8英尺，也就是飛機(jī)上RA值加上8英尺，就是此時(shí)RA天線離地大概距離。

同理，很容易看出，俯仰角度大起飛時(shí)，離地RA也會(huì)大；著陸也同理。

▲ 某737飛機(jī)RA（ft）與俯仰姿態(tài)（deg）的關(guān)系圖

藍(lán)色的點(diǎn)橫坐標(biāo)是俯仰角，縱坐標(biāo)是無(wú)線電高度。開始RA=-4，俯仰角-1°左右，飛機(jī)開始加速滑跑，在某個(gè)時(shí)刻，飛行員開始抬前輪，俯仰姿態(tài)從0到 6度時(shí)，RA讀數(shù)增加到0。

從這條藍(lán)色虛線，繪制出一條綠色的“最佳擬合”直線，并計(jì)算直線的斜率。上圖是波音737，斜率為0.44英尺/度，下圖是波音747，斜率為1.04英尺/度，因?yàn)?47飛機(jī)更長(zhǎng)，天線距離主輪更遠(yuǎn)。

▲ 747

當(dāng)然，不同的飛行中有相當(dāng)大的差異，這主要取決于飛機(jī)爬升速率和抬輪旋轉(zhuǎn)速率。

對(duì)于 CRJ 900飛機(jī)，會(huì)是另外的圖表：

這是因?yàn)?span>CRJ 900飛機(jī)RA天線在主起后面?；袝r(shí)RA讀數(shù)大于零，只有當(dāng)飛機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)才會(huì)減小。并且由于飛機(jī)起飛的俯仰角比著陸時(shí)更高，正常著陸接地時(shí)RA=0，所以起飛時(shí)RA讀數(shù)降低到0以下，起飛時(shí)讀數(shù)會(huì)為負(fù)值。

A320也類似，RA天線也位置也在主起的之后，當(dāng)然，A320在地面RA正常指示為0英尺（0±2）：

▲ A320 RA天線位置

A320為什么能地面讓RA剛好指示0英尺呢？這是因?yàn)檎Ｖ憰r(shí)主起落架的伸出長(zhǎng)度，剛好能抵消機(jī)身俯仰帶來(lái)的RA天線離地距離減小。當(dāng)然A320在起降時(shí)RA可能也會(huì)短暫出現(xiàn)負(fù)值，主要受俯仰角度的影響，其次是起飛受主起壓縮影響。

參考閱讀：

Looking Closely at Radio Altimeters

https://www.flightdatacommunity.com/looking-closely-at-radio-altimeters/

簡(jiǎn)單說(shuō)一下RA與主起離地高度的關(guān)系，感興趣的可以自己去計(jì)算。

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無(wú)線電高度表的原理