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皮托管

皮托管(法語:pitot發音: /ˈpt/,又称空速管皮氏管)是一种测量压强的仪器,可用来测量流体运动速度。皮托管由法国工程师亨利·皮托英语Henri Pitot于十八世纪初发明[1],并在十九世纪中叶由法国科学家亨利·达西改进为现在的样子。[2]皮托管通常用于测量飞行器空速和工业设施中的气体的流动速度。皮托管可用于测量某给定点的局部速度而不是整条管线的平均速度。[3]

飞机使用皮托管测量空速。图中为空中客车A380的空速管和攻角叶片,气流从该设备右边流入,左边流出。
皮托管的分类
F/A-18的皮托管

原理

最基本的皮托管具有一个直接处于流體中的管道。可在此管充有流体后测量其压差;由于管道中并无出口,流体便在管中停滞。此时测量的压强为流体的滞压,也称为总压。

滞压本身并不能测量流体速度,但是伯努利定律指出:

滞压 = 静压 + 动压

可改写为:

 

解出速度为:

 

需要注意的是,此等式仅适用于不可压缩流体;本等式中:

  •  为流体速度;
  •  为滞压;
  •  为静压;
  •  为流体密度。

上式中压力改变量   可由压力计读数 得出:

 

本等式中:

  •  为压力计中为流体密度
  •  为压力计读数

动压是滞压和静压英语static pressure之差。静压通常由机身侧面的静压孔测得。动压通过在一密闭容器中的膜片测得:若膜片一侧的空气压强与静压相同,另一侧与总压相同,则膜片的偏转程度与动压成正比。测得动压后便可测量飞行器表速英语indicated airspeed。该膜片通常位于空速计中。空速计通过一些机械将压力表示为空速表读数。

静压孔和皮托管还可组合为皮托静压管。此装置在原有皮托管外另套有一管。外管于大气相不直接处于气流中并被用来测量静压。[4]

皮托管相關的航空事故

飞机上的皮托管通常带有加热设备以防止皮托管被冰堵塞。皮托管失效会造成灾难性后果。一架X-31英语X-31因皮托管失效而失事。[5],1997年發生的阿根廷南方航空2553號班機空難經調查可能是皮托管結冰。法國航空事故調查處BEA曾说皮托管结冰是法国航空447号航班失事原因之一。[6]

有幾起航空事故肇因於皮托管被異物阻塞。如1996年10月2日發生的秘魯航空603號班機空難,其原因是皮托管的靜壓孔在飛機清洗前被貼上膠布遮蓋,起飛前卻沒有移除,導致飛機儀表異常讓機師誤判而墜毀。同一年發生的伯根航空301號班機空難經調查可能是飛機停留期間皮托管未蓋上保護蓋而使胡蜂入內築巢堵塞。

工业应用

工业上一些流体的速度很难由馬赫空速表测得。此时可使用皮托管测量速度。

脚注

  1. ^ Pitot, Henri. Description d'une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes et le sillage des vaisseaux (PDF). Histoire de l'Académie royale des sciences avec les mémoires de mathématique et de physique tirés des registres de cette Académie. 1732: 363–376 [2009-06-19]. (原始内容于2014-06-13). 
  2. ^ Darcy, Henry. Note relative à quelques modifications à introduire dans le tube de Pitot (PDF). Annales des Ponts et Chaussées. 1858: 351–359 [2009-07-31]. (原始内容于2015-12-06). 
  3. ^ Geankoplis, C.J. Transport processes and separation process principles (includes unit operations) 4th. New Jersey: Prentice Hall. 2003. 
  4. ^ "How Aircraft Instruments Work." (页面存档备份,存于互联网档案馆Popular Science, March 1944, pp. 116.
  5. ^ NASA Dryden news releases. (1995). [2012-11-28]. (原始内容于2012-10-24). 
  6. ^ Training flaws exposed in Rio-Paris crash report. Reuters. 5 July 2012 [5 October 2012]. (原始内容于2012-07-08). 

参考来源

  • Kermode, A.C. Mechanics of Flight. Barnard, R.H. (Ed.) and Philpott, D.R. (Ed.) 10th. Prentice Hall. 1996: 63–67 [1972]. ISBN 0-582-23740-8. 
  • Pratt, Jeremy M. The Private Pilot's Licence Course: Principles of Flight, Aircraft General Knowledge, Flight Performance and Planning 3rd. 2005. gen108–gen111 [1997]. ISBN 1-874783-23-3. 
  • Tietjens, O.G. Applied Hudro- and Aeromechanics, based on lectures of L. Prandtl, Ph.D. Dove Publications, Inc. 1934: 226–239. ISBN 0-486-60375-X. 
  • Saleh, J.M. Fluid Flow Handbook. McGraw-Hill Professional. 2002. 

外部链接

  • 3D animation of the Pitot Tube Differential Pressure Flow Measuring Principle (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • How 18th Century Technology Could Down an Airliner (页面存档备份,存于互联网档案馆) (wired.com)

皮托管, 法語, pitot, 發音, 又称空速管, 皮氏管, 是一种测量压强的仪器, 可用来测量流体运动速度, 由法国工程师亨利, 皮托, 英语, henri, pitot, 于十八世纪初发明, 并在十九世纪中叶由法国科学家亨利, 达西改进为现在的样子, 通常用于测量飞行器的空速和工业设施中的气体的流动速度, 可用于测量某给定点的局部速度而不是整条管线的平均速度, 飞机使用测量空速, 图中为空中客车a380的空速管和攻角叶片, 气流从该设备右边流入, 左边流出, 的分类, 18的, 目录, 原理, 相關的航空事故. 皮托管 法語 pitot 發音 ˈ p iː t oʊ 又称空速管 皮氏管 是一种测量压强的仪器 可用来测量流体运动速度 皮托管由法国工程师亨利 皮托 英语 Henri Pitot 于十八世纪初发明 1 并在十九世纪中叶由法国科学家亨利 达西改进为现在的样子 2 皮托管通常用于测量飞行器的空速和工业设施中的气体的流动速度 皮托管可用于测量某给定点的局部速度而不是整条管线的平均速度 3 飞机使用皮托管测量空速 图中为空中客车A380的空速管和攻角叶片 气流从该设备右边流入 左边流出 皮托管的分类 F A 18的皮托管 目录 1 原理 2 皮托管相關的航空事故 3 工业应用 4 脚注 5 参考来源 6 外部链接原理 编辑最基本的皮托管具有一个直接处于流體中的管道 可在此管充有流体后测量其压差 由于管道中并无出口 流体便在管中停滞 此时测量的压强为流体的滞压 也称为总压 滞压本身并不能测量流体速度 但是伯努利定律指出 滞压 静压 动压可改写为 p t p s r V 2 2 displaystyle p t p s left frac rho V 2 2 right 解出速度为 V 2 p t p s r displaystyle V sqrt frac 2 p t p s rho 需要注意的是 此等式仅适用于不可压缩流体 本等式中 V displaystyle V 为流体速度 p t displaystyle p t 为滞压 p s displaystyle p s 为静压 r displaystyle rho 为流体密度 上式中压力改变量p 2 displaystyle p 2 p 1 displaystyle p 1 或D p displaystyle Delta p 可由压力计读数D h displaystyle Delta h 得出 D p r g D h displaystyle Delta p rho g Delta h 本等式中 r displaystyle rho 为压力计中为流体密度 D h displaystyle Delta h 为压力计读数动压是滞压和静压 英语 static pressure 之差 静压通常由机身侧面的静压孔测得 动压通过在一密闭容器中的膜片测得 若膜片一侧的空气压强与静压相同 另一侧与总压相同 则膜片的偏转程度与动压成正比 测得动压后便可测量飞行器表速 英语 indicated airspeed 该膜片通常位于空速计中 空速计通过一些机械将压力表示为空速表读数 静压孔和皮托管还可组合为皮托静压管 此装置在原有皮托管外另套有一管 外管于大气相不直接处于气流中并被用来测量静压 4 皮托管相關的航空事故 编辑飞机上的皮托管通常带有加热设备以防止皮托管被冰堵塞 皮托管失效会造成灾难性后果 一架X 31 英语 X 31 因皮托管失效而失事 5 1997年發生的阿根廷南方航空2553號班機空難經調查可能是皮托管結冰 法國航空事故調查處BEA曾说皮托管结冰是法国航空447号航班失事原因之一 6 有幾起航空事故肇因於皮托管被異物阻塞 如1996年10月2日發生的秘魯航空603號班機空難 其原因是皮托管的靜壓孔在飛機清洗前被貼上膠布遮蓋 起飛前卻沒有移除 導致飛機儀表異常讓機師誤判而墜毀 同一年發生的伯根航空301號班機空難經調查可能是飛機停留期間皮托管未蓋上保護蓋而使胡蜂入內築巢堵塞 工业应用 编辑工业上一些流体的速度很难由馬赫空速表测得 此时可使用皮托管测量速度 脚注 编辑 Pitot Henri Description d une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes et le sillage des vaisseaux PDF Histoire de l Academie royale des sciences avec les memoires de mathematique et de physique tires des registres de cette Academie 1732 363 376 2009 06 19 原始内容存档于2014 06 13 Darcy Henry Note relative a quelques modifications a introduire dans le tube de Pitot PDF Annales des Ponts et Chaussees 1858 351 359 2009 07 31 原始内容存档于2015 12 06 Geankoplis C J Transport processes and separation process principles includes unit operations 4th New Jersey Prentice Hall 2003 How Aircraft Instruments Work 页面存档备份 存于互联网档案馆 Popular Science March 1944 pp 116 NASA Dryden news releases 1995 2012 11 28 原始内容存档于2012 10 24 Training flaws exposed in Rio Paris crash report Reuters 5 July 2012 5 October 2012 原始内容存档于2012 07 08 参考来源 编辑Kermode A C Mechanics of Flight Barnard R H Ed and Philpott D R Ed 10th Prentice Hall 1996 63 67 1972 ISBN 0 582 23740 8 Pratt Jeremy M The Private Pilot s Licence Course Principles of Flight Aircraft General Knowledge Flight Performance and Planning 3rd 2005 gen108 gen111 1997 ISBN 1 874783 23 3 Tietjens O G Applied Hudro and Aeromechanics based on lectures of L Prandtl Ph D Dove Publications Inc 1934 226 239 ISBN 0 486 60375 X Saleh J M Fluid Flow Handbook McGraw Hill Professional 2002 外部链接 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 皮托管3D animation of the Pitot Tube Differential Pressure Flow Measuring Principle 页面存档备份 存于互联网档案馆 How 18th Century Technology Could Down an Airliner 页面存档备份 存于互联网档案馆 wired com 取自 https zh wikipedia org w index php title 皮托管 amp oldid 76529151, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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