全壓動(dòng)壓靜壓與皮托管

1、皮托管，又名“空速管”，“風(fēng)速管”，英文是Pitot tube 。皮托管是測(cè)量氣流總 壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置，由法國(guó)H.皮托發(fā)明而得名。嚴(yán)格地說(shuō)，皮托 管僅測(cè)量氣流總壓，又名總壓管；同時(shí)測(cè)量總壓、靜壓的才稱風(fēng)速管，但習(xí)慣上多把風(fēng)速 管稱作皮托管。 1用途2定義3應(yīng)用4原理5其他用途6全壓，動(dòng)壓，靜壓知識(shí) 1用途 皮托管的構(gòu)造如圖，頭部為半球形，后為一雙層套管。測(cè)速時(shí)頭部對(duì)準(zhǔn)來(lái)流，頭部中 心處小孔 （總壓孔）感受來(lái)流總壓 pO ,經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計(jì)。 頭部后約38D處的外套管壁上均勻地開(kāi)有一排孔（靜壓孔），感受來(lái)流靜壓p， 經(jīng)外套管也傳至壓力計(jì)。對(duì)于不可壓縮流動(dòng)，根據(jù)伯努利方程和能

2、量方程可求出氣流馬 赫數(shù)，進(jìn)而再求速度。但在超聲速流動(dòng)中，皮托管頭部出現(xiàn)離體激波，總壓孔感受的是 波后總壓，來(lái)流靜壓也難以測(cè)準(zhǔn)，因而皮托管不再適用?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的 是駐點(diǎn)附近的平均壓強(qiáng)，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(huì)有誤差，故測(cè)算流速時(shí)應(yīng)加一個(gè)修正系數(shù)ZoZ值一般在 范圍內(nèi)，在已知 速度之氣流中校正或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)皮托管校正而確定。皮托管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，用途很廣。 如飛機(jī)頭部或機(jī)翼前緣常裝設(shè)皮托管，測(cè)量相對(duì)空氣的飛行速度。 2定義 空速管也叫氣流方向傳感器或流向角感應(yīng)器，與精密電位計(jì)（或同步機(jī)或解析器）連 接在一起，提供出一個(gè)表示相對(duì)于大氣數(shù)據(jù)桁架縱

3、軸的空氣流方向的電信號(hào)。 3應(yīng)用 空速管是飛機(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 副以上空 速管。有的飛機(jī)在機(jī)身兩側(cè)有 2 根小的空速管。美國(guó)隱身戰(zhàn)斗機(jī) F-117 在機(jī)頭最前方安裝了 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)上的空速管外側(cè)還裝有幾片小葉片 ，也可以起到類似作用；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，為了防止空速管前端小孔在飛行中結(jié)冰堵塞，一般飛機(jī)上的空速 管都有電加

4、溫裝 4 原理 它主要是用來(lái)測(cè)量飛機(jī)速度的，同時(shí)還兼具其他多種功能。 空速管測(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)空速管，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(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，這就是最簡(jiǎn)單的

5、飛機(jī) 空速表。 現(xiàn)代的空速管除了正前方開(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。 5 其他用途 空速管測(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)。如果膜盒完全密封，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，空速管測(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。這種高度表稱為氣 壓式高度表。 利用空速管測(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

6、根據(jù)空速管測(cè)得的動(dòng)壓而是通過(guò)專門(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空速管上的靜壓 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。 空速管測(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

7、是相對(duì)于大氣的速度 ，所以稱 為空速。如果有風(fēng)，飛機(jī)相對(duì)地面的速度 （稱地速）還應(yīng)加上風(fēng)速 （順風(fēng)飛行 ）或 減去風(fēng)速 （逆風(fēng)飛行 ）。 另外空速管測(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，稱為 實(shí)速 。 皮托管除了用來(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

8、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。 6 全壓動(dòng)壓靜壓 當(dāng)空氣沿風(fēng)管內(nèi)壁流動(dòng)時(shí)，其壓力可分為靜壓、動(dòng)壓和全壓，單位是mmHg或kg/m2 或Pa，我國(guó)的法定單位是Pa。 全壓（Pq）:平行于風(fēng)流，正對(duì)風(fēng)流方向測(cè)得的壓力為全壓；全壓可以通過(guò)傳感器直接 測(cè)得。全壓是靜壓和動(dòng)壓的代數(shù)和：Pq二Pi十Pb全壓代表單位氣體所具有的總能量 。 若以大氣壓為計(jì)算的起點(diǎn)，它可以是正值，亦可以是負(fù)值。 動(dòng)壓（Pb） =*空氣密度*風(fēng)速八2,指空氣流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力，只要風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)就具 有一定的動(dòng)壓。 動(dòng)壓是單位體積氣體所具有的動(dòng)能，也是一種力，它的表現(xiàn)是使管內(nèi) 體改變速度，動(dòng)壓只作用在氣體的流動(dòng)方向恒為正值。 靜壓 (Pi) ：由于空氣分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而撞擊于管壁上產(chǎn)生的壓力稱為靜壓。計(jì)算時(shí) ，以 絕對(duì)真空為計(jì)算零點(diǎn)的靜壓稱為絕對(duì)靜壓。以大氣壓力