Comment le débit du tube de Pitot est-il mesuré?

Le débit du tube de Pitot est mesuré en fonction de la pression atmosphérique y entrant et de la densité de l'air établie de l'atmosphère à son altitude et à la température de l'air particulières. Ces équations sont basées sur les principes de Bernoulli à des vitesses modérées qui doivent être inférieures à la plage supersonique. D'autres facteurs tels que l'accumulation de glace ou les vents traversés peuvent également affecter la précision du débit du tube de Pitot. Bien que les tubes de Pitot puissent théoriquement être utilisés pour mesurer toute vitesse d'écoulement de fluide, ils sont le plus souvent incorporés aujourd'hui dans les avions pour déterminer la vitesse de l'air en vol. Henri Pitot est crédité de l'invention du tube de Pitot en 1732 au cours de l'étude de la pression exercée par la Seine sur la Seine, et le scientifique français Henry Darcy modifia sa conception pour une utilisation aéronautique au milieu du XIXe siècle.

Pour mesurer la pression, les tubes de Pitot ne mesurent pas la vitesse moyenne, mais un seul point de vitesse dans le flux. La vitesse d'écoulement du fluide ne peut pas être mesurée par le tube de Pitot seul sur les aéronefs, car ils nécessitent également une mesure de la pression atmosphérique statique extérieure pour les calculs de vitesse. Ces appareils calculent donc ce que l’on appelle la pression de stagnation, ou la pression exercée par l’air lorsqu’il pénètre dans le tube de Pitot et s’échappe par des trous reliés par un transducteur de pression situés à l’autre extrémité. La pression statique est calculée par les ports statiques généralement montés sur le côté du fuselage d'un aéronef, tandis que le flux de tube de Pitot est basé sur un tube de Pitot souvent monté sur une flèche qui sort du nez de l'aéronef.

Avec le débit du tube de Pitot, la pression de stagnation est calculée en ajoutant la pression statique atmosphérique standard à la pression dynamique exercée à l'intérieur du tube de Pitot. À l’arrière du tube de Pitot se trouvent un anneau de trous et un trou de sortie central, tous deux connectés au transducteur de pression. Lorsque l'air sort de ces trous, le transducteur utilise les différences de pression pour calculer la pression dynamique de l'air. L'équation de Bernoulli indique que la pression atmosphérique statique plus la pression atmosphérique dynamique sont égales à la pression atmosphérique totale, qui, dans ce cas, correspond à la pression de stagnation du tube de Pitot.

Lorsque la pression de stagnation est connue ainsi que la densité de l'air local, les équations de Bernoulli peuvent être utilisées pour calculer la vitesse de l'aéronef traversé par le flux du tube de Pitot. Bien que cela soit fiable dans des conditions idéales, les faibles vitesses de l'air présenteront souvent de si faibles changements de pression dans le flux du tube de Pitot que le transducteur de pression risque souvent de ne pas les calculer avec précision, ce qui entraînerait des lectures de vitesse erronées. Plusieurs accidents aériens mortels impliquant des lectures erronées du débit des tubes de Pitot ont également eu lieu lorsqu'ils ont été recouverts de glace, ce qui a modifié le flux d'air. Des dispositifs de chauffage intégrés sont désormais intégrés aux tubes de Pitot pour éviter de telles tragédies à l'avenir. Des ajustements peuvent également être apportés pour des conditions uniques, telles qu'une faible vitesse de l'air ou un vol supersonique, afin que les tubes de Pitot génèrent des lectures précises.