Miten Pitot -putken virtaus mitataan?

Pitot -putken virtaus mitataan sen sisälle menevän ilmanpaineen ja ilmakehän vakiintuneen ilmantiheyden perusteella sen korkeudessa ja ilman lämpötilassa. Nämä yhtälöt perustuvat Bernoullin periaatteisiin kohtuullisilla nopeuksilla, joiden on oltava alle äänen. Muut tekijät, kuten jään muodostuminen tai sivutuuli, voivat myös vaikuttaa Pitot-putken virtauksen tarkkuuteen. Vaikka Pitot -putkia voidaan teoriassa käyttää minkä tahansa nesteen virtausnopeuden mittaamiseen, niitä käytetään nykyään useimmiten lentokoneissa ilman nopeuden määrittämiseksi lennon aikana. Henri Pitotille myönnetään Pitot -putken keksiminen vuonna 1732 tutkiessaan Seine -joen virtausta Ranskassa, ja ranskalainen tiedemies Henry Darcy muutti sen suunnittelua lentokoneiden käyttöön 19 -luvun puolivälissä.

Paineenmittausmuotona Pitot -putket eivät mittaa keskimääräistä nopeutta, vaan sen sijaan yksittäistä virtausnopeutta. Nesteen virtausnopeutta ei voi mitata pelkällä Pitot -putkivirtauksella lentokoneessa, koska ne edellyttävät myös staattisen ulkoisen ilmanpaineen mittaamista nopeuslaskelmissa. Nämä laitteet siis laskevat niin kutsutun pysähtymispaineen tai ilman aiheuttaman paineen, kun se tulee Pitot -putkeen ja poistuu paineanturiin liitettyjen reikien kautta toisesta päästä. Staattinen paine lasketaan staattisilla porteilla, jotka on yleensä asennettu lentokoneen rungon sivulle, kun taas Pitot -putkivirtaus perustuu Pitot -putkeen, joka on usein asennettu puomiin, joka ulottuu lentokoneen nenästä.

Pitot -putkivirtauksella pysähtyneisyyspaine lasketaan lisäämällä vakio -staattinen paine staattiseen paineeseen, joka kohdistuu Pitot -putken sisäosaan. Pitot -putken takana on reikärengas ja keskimmäinen poistoaukko, jotka molemmat on liitetty paineanturiin. Kun ilma poistuu näistä reikistä, muunnin käyttää paine -eroja laskettuun dynaamiseen ilmanpaineeseen. Bernoullin yhtälö toteaa, että staattinen ilmanpaine ja dynaaminen ilmanpaine ovat yhtä suuret kuin koko ilmanpaine, joka tässä tapauksessa on Pitotin putken pysähtymispaine.

Kun pysähtymispaine ja paikallinen ilmantiheys tunnetaan, Bernoullin yhtälöitä voidaan käyttää Pitot -putkivirtauksen läpi kulkevan lentokoneen nopeuden laskemiseen. Vaikka tämä on luotettavaa ihanteellisissa olosuhteissa, alhaiset ilmavirtaukset aiheuttavat usein niin pieniä muutoksia paineessa Pitot -putken virtauksessa, että paineenmuunnin ei usein pysty laskemaan niitä tarkasti, mikä johtaa virheellisiin nopeuslukemiin. Useita kuolemaan johtaneita lento-onnettomuuksia, joihin liittyy viallisia Pitot-putkivirtauslukemia, on myös tapahtunut, kun ne jäätyivät, mikä muutti ilmavirtaa, joten sisäänrakennetut jäänpoistolämmittimet on nyt sisällytetty Pitot-putkiin estämään tällaiset tragediat tulevaisuudessa. Säätöjä voidaan tehdä myös ainutlaatuisia olosuhteita varten, kuten alhainen ilman nopeus tai yliääninen lento, jotta Pitot -putket tuottavat tarkkoja lukemia.