Come viene misurato il flusso del tubo di Pitot?

Il flusso del tubo di Pitot viene misurato in base alla pressione dell'aria che lo attraversa e alla densità dell'aria dell'atmosfera stabilita alla sua particolare elevazione e temperatura dell'aria. Queste equazioni si basano sui principi di Bernoulli a velocità moderate che devono essere al di sotto della gamma supersonica. Altri fattori come l'accumulo di ghiaccio o i venti trasversali possono anche influenzare la precisione del flusso del tubo di Pitot. Sebbene i tubi di Pitot possano teoricamente essere utilizzati per misurare qualsiasi velocità di flusso del fluido, oggi sono spesso incorporati sugli aerei per determinare la velocità dell'aria in volo. A Henri Pitot viene attribuita l'invenzione del tubo di Pitot nel 1732 durante lo studio della pressione del flusso della Senna in Francia, e lo scienziato francese Henry Darcy modificò il suo design per l'uso aereo nella metà del XIX secolo.

Come forma di misurazione della pressione, i tubi di Pitot non misurano la velocità media, ma, invece, un singolo punto di velocità nel flusso. La velocità del flusso del fluido non può essere misurata dal flusso del tubo di Pitot da solo sugli aeromobili, poiché richiedono anche una misurazione della pressione statica dell'aria esterna per i calcoli della velocità. Questi dispositivi, quindi, calcolano ciò che è noto come pressione di ristagno, o pressione esercitata dall'aria quando entra nel tubo di Pitot ed esce attraverso i fori collegati al trasduttore di pressione all'altra estremità. La pressione statica è calcolata da porte statiche generalmente montate sul lato della fusoliera di un aereo, mentre il flusso del tubo di Pitot si basa su un tubo di Pitot che è spesso montato su un braccio che si estende dal naso del velivolo.

Con il flusso del tubo di Pitot, la pressione di ristagno viene calcolata aggiungendo la pressione statica atmosferica standard alla pressione dinamica esercitata all'interno del tubo di Pitot. Sul retro del tubo di Pitot sono presenti un anello di fori e un foro di uscita centrale, entrambi collegati al trasduttore di pressione. Quando l'aria esce da questi fori, le differenze di pressione vengono utilizzate dal trasduttore per calcolare la pressione dinamica dell'aria. L'equazione di Bernoulli afferma che la pressione statica dell'aria più la pressione dinamica dell'aria è uguale alla pressione totale dell'aria, che, in questo caso, è la pressione di stagnazione del tubo di Pitot.

Quando è nota la pressione di ristagno e la densità dell'aria locale, le equazioni di Bernoulli possono essere utilizzate per calcolare la velocità del velivolo attraverso cui passa il flusso del tubo di Pitot. Sebbene ciò sia affidabile in condizioni ideali, le basse velocità dell'aria presenteranno spesso piccole variazioni di pressione nel flusso del tubo di Pitot che il trasduttore di pressione può spesso non riuscire a calcolarle accuratamente, risultando in letture errate della velocità. Diversi incidenti aerei fatali che hanno comportato letture errate del flusso dei tubi di Pitot si sono verificati anche quando sono stati ghiacciati, alterando il flusso d'aria, quindi i riscaldatori di sbrinamento integrati sono ora incorporati nei tubi di Pitot per prevenire simili tragedie in futuro. Le regolazioni possono anche essere fatte per condizioni uniche, come bassa velocità dell'aria o volo supersonico, in modo che i tubi di Pitot generino letture accurate.

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