皮托管用来测量大气的 总压和静压 。以下是关于皮托管的详细介绍:
一、皮托管的基本定义
皮托管,又名“空速管”、“风速管”,是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置,由法国工程师亨利·皮托发明。严格地说,皮托管仅测量气流总压,只有同时测量总压、静压的才称为风速管,但习惯上把风速管称作皮托管。
二、皮托管的工作原理
皮托管的工作原理采用了流体力学中的伯努利方程。当流体速度增加时,它的动压就会增加。皮托管由双层套管组成,内管和外管之间的空间就是皮托管取压的通道。其中,在管道中操作的取压管可以取出总压,内管的方向上有一排开孔,用于取出静压。这两个测量值之间的差异称为动态压力,该读数最终用于计算飞机的空速。
皮托管取出的总压和静压可以直接连接差压计或者麦克里克的微差压表,显示方式可以是风速或者动压值。其中,总压接到插压仪表的高压端口,静压接到插压仪表的低压端口。动压和风速有直接的公式关系,知道风速后,就可以算出空气流量。
三、皮托管的应用
皮托管不仅是为航空业而发明的,也常见于工业机械、船只甚至一级方程式赛车中。作为飞机上用于测量一系列重要数据的关键部件,皮托管为飞行员提供空速的测量,并测量高度和高度趋势。皮托管通常安装在飞机外部气流不受干扰的位置,如机头正前方、垂尾或翼尖前方,以确保气流数据能够准确无误地被测量和传输。
皮托管测量出的总压和静压还可以被送入大气数据计算机,用于计算并显示其他飞行参数,如马赫数、高度和升降速度等。这些参数通过大气数据计算机处理后,直接输入飞行控制系统和驾驶舱仪表,供飞行员参考。
四、皮托管的重要性
皮托管在飞机上的作用至关重要。测量空速是飞行中不可或缺的一部分,对于所有飞行员来说都是必不可少的。如果飞机飞行太慢,则不会产生足够的升力并有失速的风险;而飞机飞行太快可能会损坏,因为它们不能承受某些过快速度。此外,空速在估计飞行长度方面也至关重要,因为如果飞行时间超过预期,不准确的估计可能会导致飞行员耗尽燃料。
历史上,多起空难事故均与皮托管故障有关。例如,1997年发生的阿根廷南方航空2553号班机空难、2009年法国航空447号班机空难,以及秘鲁航空603号班机空难,失事原因均为皮托管结冰或损坏后导致。
综上所述,皮托管通过测量大气的总压和静压,为飞行员提供了关于飞行速度、高度和升降速度等重要信息,从而确保了飞行的安全和准确性。