ピトー管の流量はどのように測定されますか？

ピトー管の流れは、そこに流入する空気圧と、その特定の高度と気温で確立された大気の空気密度に基づいて測定されます。 これらの方程式は、超音速範囲を下回る中程度の速度でのベルヌーイの原理に基づいています。 氷の堆積や横風などの他の要因も、ピトー管の流れの精度に影響を与える可能性があります。 ピトー管は、理論的にはあらゆる流体の流速を測定するために使用できますが、飛行中の対気速度を決定するために今日ではほとんどの場合航空機に組み込まれています。 アンリ・ピトーは1732年にフランスのセーヌ川の流れの圧力の研究中にピトー管の発明で功績が認められ、フランスの科学者ヘンリー・ダーシーは19世紀半ばに航空機用にその設計を修正しました。

圧力測定の形式として、ピトー管は平均速度を測定しませんが、代わりに、ストリーム内の速度の単一ポイントを測定します。 流体の速度は、速度計算のために外部の静的空気圧の測定も必要とするため、航空機のピトー管の流れだけでは測定できません。 したがって、これらのデバイスは、よどみ圧として知られているもの、または空気がピトー管に入り、反対側の圧力変換器に接続された穴から出るときに空気によって加えられる圧力を計算します。 静圧は、一般的に航空機の胴体の側面に取り付けられた静的ポートによって計算されますが、ピトー管の流れは、航空機の機首から伸びるブームに取り付けられることが多いピトー管に基づいています。

ピトー管の流れでは、停滞圧は、ピトー管の内部にかかる動圧に標準大気静圧を加えて計算されます。 ピトー管の背面には、穴のリングと中央の出口穴があり、両方とも圧力変換器に接続されています。 空気がこれらの穴を出ると、圧力差がトランスデューサーによって使用され、動的な空気圧が計算されます。 ベルヌーイの方程式は、静的空気圧と動的空気圧が合計空気圧に等しいことを示しています。この場合、これはピトー管のよどみ圧力です。

停滞圧力と局所空気密度がわかっている場合、ベルヌーイ方程式を使用して、ピトー管の流れが通過する航空機の速度を計算できます。 これは理想的な条件下では信頼性がありますが、低空気速度ではピトー管内の圧力に小さな変化が生じることが多く、圧力トランスデューサーが正確に計算できず、速度の読み取り値が誤ってしまうことがあります。 誤ったピトー管の流量測定値を含むいくつかの致命的な空気事故も、氷結して空気の流れを変えたときに発生しているため、将来のような悲劇を防ぐために、内蔵の除氷ヒーターが現在ピトー管に組み込まれています。 ピトー管が正確な測定値を生成するように、低風速や超音速飛行などの固有の条件に対して調整を行うこともできます。