皮托管、飛機與風(fēng)量?jì)x

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)，這三樣東西有什么關(guān)系？我最多知道皮托管原理和風(fēng)量?jì)x大概有點(diǎn)關(guān)系，那么他們和飛機又有什么聯(lián)系呢？

接下來(lái)，我就給大家大概來(lái)講一下，這看起來(lái)，風(fēng)馬牛不相及的三個(gè)詞之間的交集所在。

皮托管、飛機與風(fēng)量?jì)x

2009年6月1日，法航447號航班在由巴西里約熱內盧飛往法國巴黎市戴高樂(lè )機場(chǎng)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。后續空難的最終調查報告顯示，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(guò)程中結冰堵塞，使該飛機無(wú)法準確地測量其當前的飛行速度，并由此導致了自動(dòng)駕駛系統關(guān)閉和機組人員應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(jiàn)，皮托管是保障飛機安全的重要測量設備。

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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中包含著(zhù)很多錯誤的認識，因此迫切需要對此進(jìn)行糾正。當時(shí)，皮托受命測量法國著(zhù)名的塞納河河水的流速，在此過(guò)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，1858年，帕爾·達西對皮托管進(jìn)行了重要的改進(jìn)并沿用至今。

皮托管、飛機與風(fēng)量?jì)x

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。根據機械能守恒原理，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(lái)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(chēng)為總壓孔的小孔，它用于測量流體的總壓。其原理是依據上述的能量轉化，當流體的速度變?yōu)?/span>0時(shí)，流體所具有的能量全部轉變?yōu)榱藟毫菽?，即總壓。早期的皮托管只負責測量總壓，因此又被稱(chēng)為總壓管，而靜壓的測量是與總壓分開(kāi)進(jìn)行的。后續，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代皮托管。皮托管的側面分布著(zhù)若干個(gè)靜壓孔，用于測量流體相應位置的靜壓，即該點(diǎn)處流體的真實(shí)壓力大小。

皮托管、飛機與風(fēng)量?jì)x

真實(shí)飛機皮托管的總壓孔和靜壓孔

根據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(dòng)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上對風(fēng)速進(jìn)行修正。

現如今，皮托管（空速管）依然還是各類(lèi)型飛機上非常重要的數據傳感器之一。除了在航空領(lǐng)域的應用，皮托管原理在潔凈行業(yè)廣泛、有效的應用場(chǎng)景就是風(fēng)量?jì)x了。