Трубка Пито

редактировать
Самолеты используют трубки Пито для измерения скорости полета. В этом примере от самолета Airbus A380 трубка Пито (справа) сочетается со статическим портом и лопастью с углом атаки (слева). Воздушный поток направлен справа налево. Типы трубок Пито Трубка Пито, подключенная к манометру Трубка Пито на Камов Ка-26 вертолет Трубка Пито на a Автомобиль Формулы-1 Расположение трубок Пито на Боинг 777

A Пито () трубка, также известная как зонд Пито, представляет собой устройство измерения потока, используемое для измерения скорости потока скорости потока. Трубка Пито была изобретена французским инженером Анри Пито в начале 18 века, а в середине 19 века была преобразована в современную форму французским ученым Генри Дарси. Он широко используется для определения воздушной скорости самолета , скорости лодки относительно воды, а также для измерения скоростей потоков жидкости, воздуха и газа в некоторых промышленных применениях.

Содержание

  • 1 Теория работы
  • 2 Самолеты и происшествия
  • 3 Отраслевые приложения
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Теория работы

Основная трубка Пито состоит из трубки, направленной прямо в поток жидкости. Поскольку в этой трубке находится жидкость, можно измерить давление; движущаяся жидкость останавливается (застаивается), поскольку нет выхода для продолжения потока. Это давление представляет собой давление торможения жидкости, также известное как полное давление или (особенно в авиации) давление Пито.

Измеренное давление торможения само по себе не может использоваться для определения расхода жидкости. скорость (воздушная скорость в авиации). Однако уравнение Бернулли утверждает:

Давление застоя = статическое давление + динамическое давление

Что также можно записать как

p t = p s + (ρ u 2 2). {\ displaystyle p_ {t} = p_ {s} + \ left ({\ frac {\ rho u ^ {2}} {2}} \ right) \,.}{\ displaystyle p_ {t} = p_ {s} + \ left ({\ frac {\ rho u ^ {2}} {2}} \ right) \,.}

Решение этого для скорости потока дает

u = 2 (pt - ps) ρ, {\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 (p_ {t} -p_ {s})} {\ rho}}} \,,}{\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 (p_ {t} -p_ {s})} {\ rho}}} \,,}

где

ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенное выше уравнение применимо только к жидкостям, которые можно рассматривать как несжимаемые. Почти во всех условиях жидкости считаются несжимаемыми. При определенных условиях газы можно считать несжимаемыми. См. Сжимаемость.

Таким образом, динамическое давление представляет собой разницу между давлением торможения и статическим давлением. Затем динамическое давление определяется с помощью диафрагмы внутри закрытого контейнера. Если воздух на одной стороне диафрагмы находится под статическим давлением, а с другой - при давлении торможения, то прогиб диафрагмы пропорционален динамическому давлению.

В самолетах статическое давление обычно измеряется с помощью статических отверстий на боковой стороне фюзеляжа. Измеренное динамическое давление может использоваться для определения указанной воздушной скорости летательного аппарата. Описанная выше конструкция диафрагмы обычно содержится в индикаторе воздушной скорости, который с помощью механических рычагов преобразует динамическое давление в значение воздушной скорости.

Вместо отдельных портов Пито и статических отверстий можно использовать статическую трубку Пито (также называемую трубкой Прандтля ), которая имеет вторую трубку, коаксиальную с трубкой Пито, с отверстиями на сторон, за пределами прямого воздушного потока, для измерения статического давления.

Если столб жидкости манометр используется для измерения перепада давления Δ p ≡ pt - ps {\ displaystyle \ Дельта p \ эквив p_ {t} -p_ {s}}{\ displaystyle \ Delta p \ Equiv p_ {t} -p_ {s}} ,

Δ h = Δ p ρ lg, {\ displaystyle \ Delta h = {\ frac {\ Delta p} {\ rho _ {l} g}} \,,}{\ displaystyle \ Delta h = {\ frac {\ Delta p} {\ rho _ {l} g}} \,,}

где

Следовательно,

u = 2 Δ h ρ lg ρ. {\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 \, \ Delta h \, \ rho _ {l} g} {\ rho}}} \,.}{\ displaystyle u = {\ sqrt {\ frac {2 \, \ Delta h \, \ rho _ {l} g} {\ rho}}} \,.}

Самолеты и происшествия

Пито-статическая система - это система чувствительных к давлению приборов, которая наиболее часто используется в авиации для определения воздушной скорости, числа Маха, . высота и тренд высоты. Система статики Пито обычно состоит из трубки Пито, статического порта и инструментов статики Пито. Ошибки в показаниях статической системы Пито могут быть чрезвычайно опасными, поскольку информация, полученная от статической системы Пито, например, воздушная скорость, потенциально критична для безопасности.

Несколько инцидентов и происшествий с коммерческими авиакомпаниями были связаны с отказом статической системы Пито. Примеры включают Austral Líneas Aéreas Flight 2553, Northwest Airlines Flight 6231, Birgenair Flight 301 и один из двух X-31. Французское управление по безопасности полетов BEA заявило, что обледенение трубки Пито стало одной из причин крушения рейса 447 авиакомпании Air France в Атлантический океан. В 2008 году Air Caraïbes сообщила о двух случаях неисправности обледенения трубки Пито на своих А330.

Рейс 301 авиакомпании Birgenair имел фатальную неисправность трубки Пито, которая, как подозревали исследователи, произошла из-за насекомых, создающих гнездо внутри трубки Пито трубка; Главный подозреваемый - черно-желтая грязевая мазь оса.

Рейс 603 Aeroperú имел сбой пито-статической системы из-за того, что уборочная бригада оставила статический порт заблокированным лентой.

Промышленное применение

Трубка Пито от F / A-18 Погодные приборы в обсерватории Маунт Вашингтон. Статический анемометр с трубкой Пито находится справа.

В промышленности измеряются скорости потока, протекающие в каналах и трубках, где измерения с помощью анемометра было бы трудно получить. Для таких измерений наиболее практичным инструментом является трубка Пито. Трубка Пито может быть вставлена ​​через небольшое отверстие в воздуховоде, при этом трубка Пито соединена с U-образной трубкой водомером или другим дифференциальным манометром давлением для определения скорости потока внутри воздуховода. аэродинамическая труба. Одно из применений этого метода - определение объема воздуха, подаваемого в кондиционируемое помещение.

Затем скорость потока жидкости в воздуховоде можно оценить по формуле:

Объемный поток (кубические футы в минуту) = площадь воздуховода (квадратные футы) × скорость потока (футы в минуту)
Объемный расход (кубические метры в секунду) = площадь воздуховода (квадратные метры) × скорость потока (метры в секунду)

В авиации скорость полета обычно измеряется в узлах.

На метеостанциях с сильным ветром скорости, трубка Пито модифицирована для создания специального типа анемометра, называемого статическим анемометром с трубкой Пито.

См. также

Ссылки

Примечания

Библиография

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с трубкой Пито.
Последняя правка сделана 2021-06-02 07:02:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте