皮托管

飞机使用皮托管测量空速。图中为空中客车A380的空速管和攻角叶片，气流从该设备右边流入，左边流出。

皮托管的分类

F/A-18的皮托管

皮托管（法語：pitot，發音： /ˈpiːtoʊ/，又称空速管、皮氏管）是一种测量压强的仪器，可用来测量流体运动速度。皮托管由法国工程师亨利·皮托于十八世纪初发明，并在十九世纪中叶由法国科学家亨利·达西改进为现在的样子。皮托管通常用于测量飞行器的空速和工业设施中的气体的流动速度。皮托管可用于测量某给定点的局部速度而不是整条管线的平均速度。

原理

最基本的皮托管具有一个直接处于流體中的管道。可在此管充有流体后测量其压差；由于管道中并无出口，流体便在管中停滞。此时测量的压强为流体的滞压，也称为总压。

滞压本身并不能测量流体速度，但是白努力定律指出：

滞压 = 静压 + 动压

可改写为：

$p_{t}=p_{s}+\left({\frac {\rho V^{2}}{2}}\right)$

解出速度为：

$V={\sqrt {\frac {2(p_{t}-p_{s})}{\rho }}}$

需要注意的是，此等式仅适用于不可压缩流体；本等式中：

• $V$为流体速度；
• $p_{t}$为滞压；
• $p_{s}$为静压；
• $\rho$为流体密度。

上式中压力改变量$p_{2}$ – $p_{1}$或$\Delta p$可由压力计读数$\Delta h$得出：

$\Delta p=\rho g\Delta h$

本等式中：

• $\rho$为压力计中为流体密度
• $\Delta h$为压力计读数

动压是滞压和静压之差。静压通常由机身侧面的静压孔测得。动压通过在一密闭容器中的膜片测得：若膜片一侧的空气压强与静压相同，另一侧与总压相同，则膜片的偏转程度与动压成正比。测得动压后便可测量飞行器表速。该膜片通常位于空速计中。空速计通过一些机械将压力表示为空速表读数。

静压孔和皮托管还可组合为皮托静压管。此装置在原有皮托管外另套有一管。外管于大气相不直接处于气流中并被用来测量静压。

皮托管相關的航空事故

飞机上的皮托管通常带有加热设备以防止皮托管被冰堵塞。皮托管失效会造成灾难性后果。一架X-31因皮托管失效而失事。，1997年發生的阿根廷南方航空2553號班機空難經調查可能是皮托管結冰。法国航空安全当局BEA曾说皮托管结冰是法国航空447号航班失事原因之一。

有幾起航空事故肇因於皮托管被異物阻塞。如1996年10月2日發生的秘魯航空603號班機空難，其原因是皮托管的靜壓孔在飛機清洗前被貼上膠布遮蓋，起飛前卻沒有移除，導致飛機儀表異常讓機師誤判而墜毀。同一年發生的伯根航空301號班機空難經調查可能是皮托管的保護蓋在起飛前未移除，或是飛機停留期間皮托管未蓋上保護蓋而使胡蜂入內築巢堵塞。

工业应用

工业上一些流体的速度很难由馬赫空速表测得。此时可使用皮托管测量速度。

参考来源

• Kermode, A.C. Mechanics of Flight. Barnard, R.H. (Ed.) and Philpott, D.R. (Ed.) 10th. Prentice Hall. 1996: 63–67 [1972]. ISBN 0-582-23740-8. 
• Pratt, Jeremy M. The Private Pilot's Licence Course: Principles of Flight, Aircraft General Knowledge, Flight Performance and Planning 3rd. 2005. gen108–gen111 [1997]. ISBN 1-874783-23-3. 
• Tietjens, O.G. Applied Hudro- and Aeromechanics, based on lectures of L. Prandtl, Ph.D. Dove Publications, Inc. 1934: 226–239. ISBN 0-486-60375-X. 
• Saleh, J.M. Fluid Flow Handbook. McGraw-Hill Professional. 2002. 

外部链接

• 3D animation of the Pitot Tube Differential Pressure Flow Measuring Principle （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• How 18th Century Technology Could Down an Airliner （页面存档备份，存于互联网档案馆） (wired.com)