皮托管的用途與應用

　　皮托管的構造如圖，頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時頭部對準來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓p0，經內管傳送至壓力計。頭部后約3～8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來流靜壓p，經外套管也傳至壓力計。對于不可壓縮流動，根據伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數，進而再求速度。但在超聲速流動中，皮托管頭部出現離體激波，總壓孔感受的是波后總壓，來流靜壓也難以測準，因而皮托管不再適用。總壓孔有一定面積，它所感受的是駐點附近的平均壓強，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會有誤差，故測算流速時應加一個修正系數ζ。ζ值一般在0.98～1.05范圍內 ，在已知速度之氣流中校正或經標準皮托管校正而確定。皮托管結構簡單，使用方便，用途很廣。如飛機頭部或機翼前緣常裝設皮托管，測量相對空氣的飛行速度，又稱空速管。

空速管定義

　　空速管也叫氣流方向傳感器或流向角感應器，與精密電位計（或同步機或解析器）連接在一起，提供出一個表示相對于大氣數據桁架縱軸的空氣流方向的電信號。

空速管應用

　　空速管是飛機上極為重要的測量工具。它的安裝位置一定要在飛機外面氣流較少受到飛機影響的區域，一般在機頭正前方，垂尾或翼尖前方。同時為了保險起見，一架飛機通常安裝2副以上空速管。有的飛機在機身兩側有2根小的空速管。美國隱身戰斗機F-117在機頭zui前方安裝了4根全向大氣數據探管，因此該機不但可以測大氣動壓、靜壓，而且還可以測量飛機的側滑角和迎角。有的飛機上的空速管外側還裝有幾片小葉片，也可以起到類似作用；垂直安裝的用來測量飛機側滑角，水平安裝的葉片可測量飛機迎角，為了防止空速管前端小孔在飛行中結冰堵塞，一般飛機上的空速管都有電加溫裝置。

空速管測量飛機速度的原理

　　它主要是用來測量飛機速度的，同時還兼具其他多種功能。

　　空速管測量飛機速度的原理是這樣的，當飛機向前飛行時，氣流便沖進空速管，在管子末端的感應器會感受到氣流的沖擊力量，即動壓。飛機飛得越快，動壓就越大。如果將空氣靜止時的壓力即靜壓和動壓相比就可以知道沖進來的空氣有多快，也就是飛機飛得有多快。比較兩種壓力的工具是一個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，稱為膜盒。這盒子是密封的，但有一根管子與空速管相連。如果飛機速度快，動壓便增大，膜盒內壓力增加，膜盒會鼓起來。用一個由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測量出來并用指針顯示，這就是zui簡單的飛機空速表。

　　現代的空速管除了正前方開孔外，還在管的四周開有很多小孔，并用另一根管子通到空速表內來測量靜止大氣壓力，這一壓力稱靜壓。空速表內膜盒的變形大小就是由膜盒外的靜壓與膜盒內動壓的差別決定的。

　　空速管測量出來的靜壓還可以用來作為高度表的計算參數。如果膜盒*密封，里面的壓力始終保持相當于地面空氣的壓力。這樣當飛機飛到空中，高度增加，空速管測得的靜壓下降，膜盒便會鼓起來，測量膜盒的變形即可測得飛機高度。這種高度表稱為氣壓式高度表。

　　利用空速管測得的靜壓還可以制成"升降速度表"，即測量飛機高度變化快慢（爬升率）。表內也有一個膜盒，不過膜盒內的壓力不是根據空速管測得的動壓而是通過專門一根在出口處開有一小孔的管子測得的。這根管子上的小孔大小是特別設計的，用來限制膜盒內氣壓變化的快慢。如果飛機上升很快，膜盒內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空速管上的靜壓孔，可以很快達到相當于外面大氣的壓力，于是膜盒鼓起來。測量膜盒的變形大小即可算出飛機上升的快慢。飛機下降時，情況正相反。膜盒外壓力急速增加，而膜盒內的氣壓只能緩慢升高，于是膜盒下陷，帶動指針，顯示負爬升率，即下降速率。飛機平飛后，膜盒內外氣壓逐漸相等，膜盒恢復正常形狀，升降速度表指示為零。

　　空速管是飛機上極為重要的測量工具。它的安裝位置一定要在飛機外面氣流較少受到飛機影響的區域，一般在機頭正前方，垂尾或翼尖前方。同時為了保險起見，一架飛機通常安裝2副以上空速管。有的飛機在機身兩側有2根小的空速管。美國隱身戰斗機F-117在機頭zui前方安裝了4根全向大氣數據探管，因此該機不但可以測大氣動壓、靜壓，而且還可以測量飛機的側滑角和迎角。有的飛機上的空速管外側還裝有幾片小葉片，也可以起到類似作用；垂直安裝的用來測量飛機側滑角，水平安裝的葉片可測量飛機迎角。

　　空速管測量出來的速度并非是飛機真正相對于地面的速度，而只是相對于大氣的速度，所以稱為空速。如果有風，飛機相對地面的速度（稱地速）還應加上風速（順風飛行）或減去風速（逆風飛行）。另外空速管測速原理利用到動壓，而動壓和大氣密度有關。同樣的相對氣流速度，如果大氣密度低，動壓便小，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。這種空速一般稱為"表速"。現代的空速表上都有兩根指針，一根比較細，一根比較寬。寬的指針指示"表速"，而細的一根指示的是經過各種修正的相當于地面大氣壓力時的空速，稱為 "實速"。

　　為了防止空速管前端小孔在飛行中結冰堵塞，一般飛機上的空速管都有電加溫裝置。

空速管的其他用途

　　空速管測量出來的靜壓還可以用來作為高度表的計算參數。如果膜盒*密封，里面的壓力始終保持相當于地面空氣的壓力。這樣當飛機飛到空中，高度增加，空速管測得的靜壓下降，膜盒便會鼓起來，測量膜盒的變形即可測得飛機高度。這種高度表稱為氣壓式高度表。

　　利用空速管測得的靜壓還可以制成"升降速度表"，即測量飛機高度變化快慢（爬升率）。表內也有一個膜盒，不過膜盒內的壓力不是根據空速管測得的動壓而是通過專門一根在出口處開有一小孔的管子測得的。這根管子上的小孔大小是特別設計的，用來限制膜盒內氣壓變化的快慢。如果飛機上升很快，膜盒內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空速管上的靜壓孔，可以很快達到相當于外面大氣的壓力，于是膜盒鼓起來。測量膜盒的變形大小即可算出飛機上升的快慢。飛機下降時，情況正相反。膜盒外壓力急速增加，而膜盒內的氣壓只能緩慢升高，于是膜盒下陷，帶動指針，顯示負爬升率，即下降速率。飛機平飛后，膜盒內外氣壓逐漸相等，膜盒恢復正常形狀，升降速度表指示為零。

　　空速管測量出來的速度并非是飛機真正相對于地面的速度，而只是相對于大氣的速度，所以稱為空速。如果有風，飛機相對地面的速度（稱地速）還應加上風速（順風飛行）或減去風速（逆風飛行）。另外空速管測速原理利用到動壓，而動壓和大氣密度有關。同樣的相對氣流速度，如果大氣密度低，動壓便小，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。這種空速一般稱為"表速"。現代的空速表上都有兩根指針，一根比較細，一根比較寬。寬的指針指示"表速"，而細的一根指示的是經過各種修正的相當于地面大氣壓力時的空速，稱為 "實速"。

編輯本段皮托管的其他用途

　　皮托管除了用來測量飛機速度，同時還兼具其他多種功能。在科研、生產、教學、環境保護以及隧道、礦井通風、能源管理部門，常用皮托管測量通風管道、工業管道、爐窯煙道內的氣流速度，經過換算來確定流量，也可測量管道內的水流速度。用皮托管測速和確定流量，有可靠的理論根據，使用方便、準確，是一種經典的廣泛的測量方法。此外，它還可用來測量流體的壓力。