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皮托管、飛機與風(fēng)量儀?

時間:2022-06-29 點擊:1590次

皮托管、飛機與風(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)量儀大概有點關(guān)系,那么他們和飛機又有什么聯(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、飛機與風(fēng)量儀

 

200961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場的途中,不幸于巴西附近島嶼墜毀,機上216名乘客及12名機組人員全部罹難。后續(xù)空難的最終調(diào)查報告顯示,飛機墜毀的罪魁禍首是測量飛機速度的皮托管被飛機飛行過程中結(jié)冰堵塞,使該飛機無法準確地測量其當(dāng)前的飛行速度,并由此導(dǎo)致了自動駕駛系統(tǒng)關(guān)閉和機組人員應(yīng)對操作失誤等一系列事故,并最終造成飛機失速并迅速墜落從而釀成空難。由此可見,皮托管是保障飛機安全的重要測量設(shè)備。

 

 

 

皮托管、飛機與風(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識,因此迫切需要對此進行糾正。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·達西對皮托管進行了重要的改進并沿用至今。

 

皮托管、飛機與風(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?。早期的皮托管只負?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,即該點處流體的真實壓力大小。

 

 

 

皮托管、飛機與風(fēng)量儀

 

真實飛機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確地計算出流體的速度。但是,對于飛機等運動的物體,由皮托管測量得到的速度是飛機與大氣的相對速度,如果想要知道飛機相對地面的速度,需要在皮托管測得的速度的基礎(chǔ)上對風(fēng)速進行修正。

 

現(xiàn)如今,皮托管(空速管)依然還是各類型飛機上非常重要的數(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。

 

 


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