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皮托管是飛機(jī)上極為重要的測(cè)量工具

更新時(shí)間:2018-11-24瀏覽:2796次

  皮托管是飛機(jī)上極為重要的測(cè)量工具。它的安裝位置一定要在飛機(jī)外面氣流較少受到飛機(jī)影響的區(qū)域,一般在機(jī)頭正前方,垂尾或翼尖前方。同時(shí)為了保險(xiǎn)起見(jiàn),一架飛機(jī)通常安裝2副以上皮托管。有的飛機(jī)在機(jī)身兩側(cè)有2根小的皮托管。美國(guó)隱身戰(zhàn)斗機(jī)F-117在機(jī)頭zui前方安裝了4根全向大氣數(shù)據(jù)探管,因此該機(jī)不但可以測(cè)大氣動(dòng)壓、靜壓,而且還可以測(cè)量飛機(jī)的側(cè)滑角和迎角。有的飛機(jī)上的皮托管外側(cè)還裝有幾片小葉片,也可以起到類(lèi)似作用;垂直安裝的用來(lái)測(cè)量飛機(jī)側(cè)滑角,水平安裝的葉片可測(cè)量飛機(jī)迎角,為了防止皮托管前端小孔在飛行中結(jié)冰堵塞,一般飛機(jī)上的皮托管都有電加溫裝置。。
  皮托管測(cè)量飛機(jī)速度的原理是這樣的,當(dāng)飛機(jī)向前飛行時(shí),氣流便沖進(jìn)皮托管,在管子末端的感應(yīng)器會(huì)感受到氣流的沖擊力量,即動(dòng)壓。飛機(jī)飛得越快,動(dòng)壓就越大。如果將空氣靜止時(shí)的壓力即靜壓和動(dòng)壓相比就可以知道沖進(jìn)來(lái)的空氣有多快,也就是飛機(jī)飛得有多快。比較兩種壓力的工具是一個(gè)用上下兩片很薄的金屬片制成的表面帶波紋的空心圓形盒子,稱(chēng)為膜盒。這盒子是密封的,但有一根管子與皮托管相連。如果飛機(jī)速度快,動(dòng)壓便增大,膜盒內(nèi)壓力增加,膜盒會(huì)鼓起來(lái)。用一個(gè)由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測(cè)量出來(lái)并用指針顯示,這就是zui簡(jiǎn)單的飛機(jī)空速表。
  現(xiàn)代的皮托管除了正前方開(kāi)孔外,還在管的四周開(kāi)有很多小孔,并用另一根管子通到空速表內(nèi)來(lái)測(cè)量靜止大氣壓力,這一壓力稱(chēng)靜壓。空速表內(nèi)膜盒的變形大小就是由膜盒外的靜壓與膜盒內(nèi)動(dòng)壓的差別決定的。
  皮托管測(cè)量出來(lái)的靜壓還可以用來(lái)作為高度表的計(jì)算參數(shù)。如果膜盒*密封,里面的壓力始終保持相當(dāng)于地面空氣的壓力。這樣當(dāng)飛機(jī)飛到空中,高度增加,皮托管測(cè)得的靜壓下降,膜盒便會(huì)鼓起來(lái),測(cè)量膜盒的變形即可測(cè)得飛機(jī)高度。這種高度表稱(chēng)為氣壓式高度表。
  利用皮托管測(cè)得的靜壓還可以制成"升降速度表",即測(cè)量飛機(jī)高度變化快慢(爬升率)。表內(nèi)也有一個(gè)膜盒,不過(guò)膜盒內(nèi)的壓力不是根據(jù)皮托管測(cè)得的動(dòng)壓而是通過(guò)專(zhuān)門(mén)一根在出口處開(kāi)有一小孔的管子測(cè)得的。這根管子上的小孔大小是特別設(shè)計(jì)的,用來(lái)限制膜盒內(nèi)氣壓變化的快慢。如果飛機(jī)上升很快,膜盒內(nèi)的氣壓受小孔的制約不能很快下降,而膜盒外的氣壓由于有直通皮托管上的靜壓孔,可以很快達(dá)到相當(dāng)于外面大氣的壓力,于是膜盒鼓起來(lái)。測(cè)量膜盒的變形大小即可算出飛機(jī)上升的快慢。飛機(jī)下降時(shí),情況正相反。膜盒外壓力急速增加,而膜盒內(nèi)的氣壓只能緩慢升高,于是膜盒下陷,帶動(dòng)指針,顯示負(fù)爬升率,即下降速率。飛機(jī)平飛后,膜盒內(nèi)外氣壓逐漸相等,膜盒恢復(fù)正常形狀,升降速度表指示為零。
  皮托管測(cè)量出來(lái)的速度并非是飛機(jī)真正相對(duì)于地面的速度,而只是相對(duì)于大氣的速度,所以稱(chēng)為空速。如果有風(fēng),飛機(jī)相對(duì)地面的速度(稱(chēng)地速)還應(yīng)加上風(fēng)速(順風(fēng)飛行)或減去風(fēng)速(逆風(fēng)飛行)。另外皮托管測(cè)速原理利用到動(dòng)壓,而動(dòng)壓和大氣密度有關(guān)。同樣的相對(duì)氣流速度,如果大氣密度低,動(dòng)壓便小,空速表中的膜盒變形就小。所以相同的空速,在高空指示值比在低空小。這種空速一般稱(chēng)為"表速"。現(xiàn)代的空速表上都有兩根指針,一根比較細(xì),一根比較寬。寬的指針指示"表速",而細(xì)的一根指示的是經(jīng)過(guò)各種修正的相當(dāng)于地面大氣壓力時(shí)的空速,稱(chēng)為 "實(shí)速"。
  除了用來(lái)測(cè)量飛機(jī)速度,同時(shí)還兼具其他多種功能。在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護(hù)以及隧道、礦井通風(fēng)、能源管理部門(mén),常用皮托管測(cè)量通風(fēng)管道、工業(yè)管道、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度,經(jīng)過(guò)換算來(lái)確定流量,也可測(cè)量管道內(nèi)的水流速度。用皮托管測(cè)速和確定流量,有可靠的理論根據(jù),使用方便、準(zhǔn)確,是一種經(jīng)典的廣泛的測(cè)量方法。此外,它還可用來(lái)測(cè)量流體的壓力。

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