测量飞行的高度、速度和方向

驾驶员用眼虽然也可以估计出飞机与地面的距离，但这样得出的结论很不准确。而且当光线不好或飞机飞得很高时，用目测高度就根本不可能。用大气压力变化与高度相关的原理，制造出的飞机高度表解决了这个问题。

　　大气压力是由空气的重量堆积而成的，越到高处空气的厚度就越小，气压就越低。随着高度的增加，气压线性下降。如果在飞机上能测出外面的气压，当然就可以换算出飞机此刻的飞行高度。飞机上现在装的就是以这样原理做的气压表，但表盘上显示出的数字却是经过换算出来的高度，这就方便于驾驶员的使用了。

　　飞机在空中飞行，驾驶员不仅要知道飞机对地面运动的速度(地速)，而且还要知道飞机相对于空气运动的速度（空速）。下面先解释一下对飞机来说比较重要的空速。机翼的升力来自于流过的机翼上下表面气流的速度差，因此空速决定了升力的大小。空速越大，升力F越大；没有空速，升力消失，飞机就会从天上掉下来。相对于飞机来说，空气流动的越快，对飞机冲击的压力也越大，这个压力被称之为动压。动压与空速相关，当动 压被测出后也就可以换算出空速。

　　测量空速的系统由三部分组成。第一部分叫全压管。它是一根向飞行前方伸出的管子，被装在机头或翼尖上。当空气迎面吹过来流入管中，在管子的后部就可以感受到流入空气的全部压力。这个压力由空气流入管内的动压和空气静止时内部的静压组成。第二部分是静压孔。静压孔是开在机身侧方不受气流干扰的一些小孔。空气从这里缓慢流入孔内，这里的空气压力是静压。第三部分是压力表，表的一端与全压管相连，另一端与静压孔相连。压力表测得的数字是全压与静压之差，也就是动压。根据动压与空速的相关关系，就能将空速换算出来。

　　地速表明飞行中的飞机相对于地面运动的速度。地速是由空速加上空气本身的流速(风速)这两部分组成。空速、风速、地速都是可以是指向任何方向的矢量。当把它们加在一起时，三个矢量组成一个三角形，这就是有名的速度三角形。通过它，驾驶员就可以知道飞机的地速是多少了。

　　低速飞机在飞行时，驾驶员依靠观察地面的标志来辨别方向。一旦飞机升到云海之上或在海洋上空飞行时就找不到地面标志物了。借助于我们祖先的伟大发明之一——磁罗盘，这个问题就解决了。在飞机上的这个磁罗盘(指南针)是经过改装的，叫做航向仪。因为飞机飞行速度很快，沿地表面飞行时，尽管乘客感受不到地球的弯曲弧度，但磁罗盘却会感觉到这种微小的差别，并因此而产生误差。因此，航向仪装在一个能自由转动的支架上，这个支架被称为陀螺仪。陀螺仪会强迫航向仪指针始终指向磁北极，不管飞机如何转动、颠簸都不会受到影响。陀螺仪内有一个高速旋转的转子，转子的轴因陀螺效应而始终指向一个固定的方向。即使飞机做机动飞行，陀螺仪也能使航向仪保持正确的方向。航向仪就是根据这个原理制成的。它能帮助驾驶员确定飞机的航向，保证飞机沿预定的航线飞行。

　　然而，仅仅知道航向是不够的。驾驶员还需要知道飞机现在处于什么位置，以及下一步应该飞往何处。这就需要用到导航系统。导航系统可以根据飞机的速度、航向以及时间等因素，计算出飞机的位置。

　　现代飞机通常使用多种导航系统，包括惯性导航系统、全球定位系统（GPS）、雷达导航系统等。惯性导航系统通过测量飞机的加速度和角速度，结合初始位置和方向，计算出飞机在三维空间中的位置和方向。GPS则通过接收来自地球轨道上的卫星的信号，计算出飞机的经纬度、高度和时间。雷达导航系统则通过发射和接收无线电波，测量飞机与地面或空中目标的距离和方位。

　　这些导航系统的使用，大大提高了飞行的安全性和准确性。驾驶员可以准确知道飞机的位置，以及应该飞往何处，避免了迷航和碰撞的风险。同时，这些系统也大大减轻了驾驶员的工作负担，让他们有更多的精力去处理其他飞行任务。

　　总的来说，飞机的驾驶和导航离不开各种仪表和系统的支持。从最早的高度表、空速表，到现代的航向仪、导航系统，这些设备都是飞机安全飞行的关键。它们让驾驶员能够准确了解飞机的状态，确定飞行方向，保证飞机安全到达目的地。随着科技的发展，未来的飞机驾驶和导航设备将会更加先进，更加智能，为飞机的安全飞行提供更有力的保障。