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皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀?

更新時(shí)間:2022-06-29點(diǎn)擊次數(shù):2128

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

 

 

看到這個(gè)題目,你會(huì)不會(huì)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(gè)詞之間的交集所在。

 

皮托管、飛機(jī)與風(fēng)量儀

 

200961日,法航447號(hào)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(dòng)駕駛系統(tǒng)關(guān)閉和機(jī)組人員應(yīng)對(duì)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(shí)代,廣為流傳的關(guān)于流體速度方面的知識(shí)中包含著很多錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí),因此迫切需要對(duì)此進(jìn)行糾正。當(dāng)時(shí),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(duì)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(dòng)能和壓力勢(shì)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(dòng)能表示為動(dòng)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(gè)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(shí),流體所具有的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱藟毫?shì)能,即總壓。早期的皮托管只負(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(gè)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(duì)于飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)的物體,由皮托管測量得到的速度是飛機(jī)與大氣的相對(duì)速度,如果想要知道飛機(jī)相對(duì)地面的速度,需要在皮托管測得的速度的基礎(chǔ)上對(duì)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。

 

 


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