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皮托管、飞机与风量仪

发布时间:2022-06-29      点击次数:400

 

 

 

看到这个题目,你会不会在想小编今天是不是不在状态,这三样东西有什么关系?我最多知道皮托管原理和风量仪大概有点关系,那么他们和飞机又有什么联系呢?

 

接下来,我就给大家大概来讲一下,这看起来,风马牛不相及的三个词之间的交集所在。

 

皮托管、飞机与风量仪

 

200961日,法航447号航班在由巴西里约热内卢飞往法国巴黎市戴高乐机场的途中,不幸于巴西附近岛屿坠毁,机上216名乘客及12名机组人员全部罹难。后续空难的最终调查报告显示,飞机坠毁的罪魁祸首是测量飞机速度的皮托管被飞机飞行过程中结冰堵塞,使该飞机无法准确地测量其当前的飞行速度,并由此导致了自动驾驶系统关闭和机组人员应对操作失误等一系列事故,并最终造成飞机失速并迅速坠落从而酿成空难。由此可见,皮托管是保障飞机安全的重要测量设备。

 

 

 

皮托管、飞机与风量仪

 

亨利·皮托

 

皮托管最早是由法国工程师亨利·皮托于1732年发明。在皮托所处的时代,广为流传的关于流体速度方面的知识中包含着很多错误的认识,因此迫切需要对此进行纠正。当时,皮托受命测量法国著名的塞纳河河水的流速,在此过程中他发明了皮托管用于测量该河流中流体的流速。后续,1858年,帕尔·达西对皮托管进行了重要的改进并沿用至今。

 

皮托管、飞机与风量仪

 

皮托管的工作原理示意图

 

在介绍皮托管的工作原理以前,我们先介绍一下总压的概念。根据机械能守恒原理,在忽略流体高度变化的情况下,流体的动能和压力势能总和保持不变,即总能量守恒。如果将上述能量全部用压强的单位来表述,可以将动能表示为动压,并将其与流体中的静压相加,所得的值被定义为总压。在皮托管的正中,有一个被称为总压孔的小孔,它用于测量流体的总压。其原理是依据上述的能量转化,当流体的速度变为0时,流体所具有的能量全部转变为了压力势能,即总压。早期的皮托管只负责测量总压,因此又被称为总压管,而静压的测量是与总压分开进行的。后续,为了方便使用,将静压和总压的测量整合到了一起,形成了完整的速度测量使用的现代皮托管。皮托管的侧面分布着若干个静压孔,用于测量流体相应位置的静压,即该点处流体的真实压力大小。

 

 

 

皮托管、飞机与风量仪

 

真实飞机皮托管的总压孔和静压孔

 

根据皮托管测量得到的总压和静压,基于流体的密度便可以准确地计算出流体的速度。但是,对于飞机等运动的物体,由皮托管测量得到的速度是飞机与大气的相对速度,如果想要知道飞机相对地面的速度,需要在皮托管测得的速度的基础上对风速进行修正。

 

现如今,皮托管(空速管)依然还是各类型飞机上非常重要的数据传感器之一。除了在航空领域的应用,皮托管原理在洁净行业广泛、有效的应用场景就是风量仪了。

 

 

 

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