皮托管、飛機與風量儀

看到這個題目，你會不會在想小編今天是不是不在狀態(tài)，這三樣東西有什么關系？我最多知道皮托管原理和風量儀大概有點關系，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，風馬牛不相及的三個詞之間的交集所在。

皮托管、飛機與風量儀

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冰堵塞，使該飛機無法準確地測量其當前的飛行速度，并由此導致了自動駕駛系統(tǒng)關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，皮托管是保障飛機安全的重要測量設備。

皮托管、飛機與風量儀

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。其原理是依據上述的能量轉化，當流體的速度變?yōu)?/span>0時，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。皮托管的側面分布著若干個靜壓孔，用于測量流體相應位置的靜壓，即該點處流體的真實壓力大小。

皮托管、飛機與風量儀

真實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據傳感器之一。除了在航空領域的應用，皮托管原理在潔凈行業(yè)廣泛、有效的應用場景就是風量儀了。