Cum se măsoară debitul tubului Pitot?

Debitul tubului Pitot este măsurat pe baza presiunii aerului care trece în acesta și a densității stabilite a aerului din atmosferă la înălțimea sa particulară și temperatura aerului. Aceste ecuații se bazează pe principiile Bernoulli la viteze moderate care trebuie să fie sub intervalul supersonic. Alți factori, cum ar fi acumularea de gheață sau vânturile transversale, pot afecta, de asemenea, precizia debitului tubului Pitot. Deși tuburile Pitot pot fi folosite teoretic pentru a măsura orice viteză a fluxului de fluid, ele sunt cel mai adesea încorporate astăzi pe aeronave pentru a determina viteza aerului în zbor. Henri Pitot este creditat cu inventarea tubului Pitot în 1732 în timpul studierii presiunii debitului râului Sena în Franța, iar omul de știință francez Henry Darcy și-a modificat designul pentru utilizarea avioanelor la mijlocul secolului al XIX-lea.

Ca formă de măsurare a presiunii, tuburile Pitot nu măsoară viteza medie, ci, în schimb, un singur punct de viteză în flux. Viteza curgerii fluidului nu poate fi măsurată numai prin debitul tubului Pitot pe aeronave, deoarece necesită, de asemenea, o măsurare a presiunii statice a aerului exterior pentru calculele vitezei. Prin urmare, aceste dispozitive calculează ceea ce este cunoscut sub numele de presiune de stagnare sau presiunea exercitată de aer atunci când intră în tubul Pitot și iese prin găurile conectate la traductorul de presiune la celălalt capăt. Presiunea statică este calculată prin porturile statice montate în general pe partea laterală a fuselajului unei aeronave, în timp ce debitul tubului Pitot se bazează pe un tub Pitot care este adesea montat pe un braț care se extinde dinspre nasul aeronavei.

Cu debitul tubului Pitot, presiunea de stagnare este calculată prin adăugarea presiunii statice atmosferice standard la presiunea dinamică exercitată pe interiorul tubului Pitot. În spatele tubului Pitot se află un inel de găuri și un orificiu central de ieșire, ambele conectate la traductorul de presiune. Pe măsură ce aerul iese din aceste găuri, diferențele de presiune sunt utilizate de traductor pentru a calcula presiunea dinamică a aerului. Ecuația lui Bernoulli afirmă că presiunea statică a aerului plus presiunea dinamică a aerului sunt egale cu presiunea totală a aerului, care, în acest caz, este presiunea de stagnare a tubului lui Pitot.

Când este cunoscută presiunea de stagnare, precum și densitatea locală a aerului, ecuațiile Bernoulli pot fi utilizate pentru a calcula viteza aeronavei prin care trece fluxul tubului Pitot. Deși acest lucru este fiabil în condiții ideale, vitezele scăzute ale aerului vor prezenta adesea modificări atât de mici ale presiunii în debitul tubului Pitot încât traductorul de presiune poate să nu le calculeze cu precizie, ceea ce duce la citiri eronate ale vitezei. Câteva accidente mortale de aer care au implicat citiri defecte ale debitului din tubul Pitot au avut loc și atunci când au fost înghețate, modificând fluxul de aer, astfel încât încălzitoarele de degivrare încorporate sunt acum încorporate în tuburile Pitot pentru a preveni astfel de tragedii în viitor. De asemenea, pot fi făcute ajustări pentru condiții unice, cum ar fi viteza scăzută a aerului sau zborul supersonic, astfel încât tuburile Pitot să genereze citiri precise.