皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

看到這個題目，你會不會在想小編今天是不是不在狀態(tài)，這三樣?xùn)|西有什么關(guān)系？我最多知道皮托管原理和風(fēng)量儀大概有點(diǎn)關(guān)系，那么他們和飛機(jī)又有什么聯(lián)系呢？

接下來，我就給大家大概來講一下，這看起來，風(fēng)馬牛不相及的三個詞之間的交集所在。

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

2009年6月1日，法航447號航班在由巴西里約熱內(nèi)盧飛往法國巴黎市戴高樂機(jī)場的途中，不幸于巴西附近島嶼墜毀，機(jī)上216名乘客及12名機(jī)組人員全部罹難。后續(xù)空難的最終調(diào)查報(bào)告顯示，飛機(jī)墜毀的罪魁禍?zhǔn)资菧y量飛機(jī)速度的皮托管被飛機(jī)飛行過程中結(jié)冰堵塞，使該飛機(jī)無法準(zhǔn)確地測量其當(dāng)前的飛行速度，并由此導(dǎo)致了自動駕駛系統(tǒng)關(guān)閉和機(jī)組人員應(yīng)對操作失誤等一系列事故，并最終造成飛機(jī)失速并迅速墜落從而釀成空難。由此可見，皮托管是保障飛機(jī)安全的重要測量設(shè)備。

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

亨利·皮托

皮托管最早是由法國工程師亨利·皮托于1732年發(fā)明。在皮托所處的時代，廣為流傳的關(guān)于流體速度方面的知識中包含著很多錯誤的認(rèn)識，因此迫切需要對此進(jìn)行糾正。當(dāng)時，皮托受命測量法國著名的塞納河河水的流速，在此過程中他發(fā)明了皮托管用于測量該河流中流體的流速。后續(xù)，1858年，帕爾·達(dá)西對皮托管進(jìn)行了重要的改進(jìn)并沿用至今。

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

皮托管的工作原理示意圖

在介紹皮托管的工作原理以前，我們先介紹一下總壓的概念。根據(jù)機(jī)械能守恒原理，在忽略流體高度變化的情況下，流體的動能和壓力勢能總和保持不變，即總能量守恒。如果將上述能量全部用壓強(qiáng)的單位來表述，可以將動能表示為動壓，并將其與流體中的靜壓相加，所得的值被定義為總壓。在皮托管的正中，有一個被稱為總壓孔的小孔，它用于測量流體的總壓。其原理是依據(jù)上述的能量轉(zhuǎn)化，當(dāng)流體的速度變?yōu)?/span>0時，流體所具有的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱藟毫菽埽纯倝?。早期的皮托管只?fù)責(zé)測量總壓，因此又被稱為總壓管，而靜壓的測量是與總壓分開進(jìn)行的。后續(xù)，為了方便使用，將靜壓和總壓的測量整合到了一起，形成了完整的速度測量使用的現(xiàn)代皮托管。皮托管的側(cè)面分布著若干個靜壓孔，用于測量流體相應(yīng)位置的靜壓，即該點(diǎn)處流體的真實(shí)壓力大小。

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

真實(shí)飛機(jī)皮托管的總壓孔和靜壓孔

根據(jù)皮托管測量得到的總壓和靜壓，基于流體的密度便可以準(zhǔn)確地計(jì)算出流體的速度。但是，對于飛機(jī)等運(yùn)動的物體，由皮托管測量得到的速度是飛機(jī)與大氣的相對速度，如果想要知道飛機(jī)相對地面的速度，需要在皮托管測得的速度的基礎(chǔ)上對風(fēng)速進(jìn)行修正。

現(xiàn)如今，皮托管（空速管）依然還是各類型飛機(jī)上非常重要的數(shù)據(jù)傳感器之一。除了在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，皮托管原理在潔凈行業(yè)廣泛、有效的應(yīng)用場景就是風(fēng)量儀了。