Hoe wordt de Pitot-buisstroom gemeten?
De stroom van de Pitot-buis wordt gemeten op basis van de luchtdruk die erin stroomt en de vastgestelde luchtdichtheid van de atmosfeer bij zijn specifieke hoogte en luchttemperatuur. Deze vergelijkingen zijn gebaseerd op Bernoulli-principes bij gematigde snelheden die onder het supersonische bereik moeten liggen. Andere factoren zoals ijsvorming of zijwind kunnen ook de nauwkeurigheid van de Pitot-buisstroom beïnvloeden. Hoewel Pitot-buizen theoretisch kunnen worden gebruikt om elke vloeistofstroomsnelheid te meten, worden ze tegenwoordig meestal in vliegtuigen gebruikt om de luchtsnelheid tijdens de vlucht te bepalen. Henri Pitot wordt gecrediteerd met de uitvinding van de Pitot-buis in 1732 tijdens het bestuderen van de druk van de stroom van de Seine in Frankrijk, en de Franse wetenschapper Henry Darcy wijzigde het ontwerp voor het gebruik van vliegtuigen in het midden van de 19e eeuw.
Als een vorm van drukmeting meten Pitot-buizen niet de gemiddelde snelheid, maar in plaats daarvan een enkel snelheidspunt in de stroom. De vloeistofstroomsnelheid kan niet alleen worden gemeten door Pitot-buisstroming in vliegtuigen, omdat ze ook een meting van de statische buitenluchtdruk vereisen voor snelheidsberekeningen. Deze apparaten berekenen daarom wat bekend staat als stagnatiedruk, of de druk die wordt uitgeoefend door lucht wanneer deze de Pitot-buis binnentreedt en verlaat via door de drukomzetter verbonden gaten aan het andere uiteinde. Statische druk wordt berekend door statische poorten die in het algemeen aan de zijkant van de romp van een vliegtuig zijn gemonteerd, terwijl de stroom van de Pitot-buis is gebaseerd op een Pitot-buis die vaak is gemonteerd op een giek die zich uitstrekt vanaf de neus van het vliegtuig.
Met Pitot-buisstroming wordt de stagnatiedruk berekend door de standaard atmosferische statische druk toe te voegen aan de dynamische druk op het inwendige van de Pitot-buis. Aan de achterkant van de Pitot-buis bevinden zich een ring met gaten en een centraal uitgangsgat, beide verbonden met de druktransducer. Wanneer lucht deze gaten verlaat, worden de drukverschillen door de transducer gebruikt om de dynamische luchtdruk te berekenen. De vergelijking van Bernoulli stelt dat statische luchtdruk plus dynamische luchtdruk gelijk is aan de totale luchtdruk, in dit geval de stagnatiedruk van de buis van de buis.
Wanneer stagnatiedruk bekend is, evenals de lokale luchtdichtheid, kunnen Bernoulli-vergelijkingen worden gebruikt om de snelheid van het vliegtuig te berekenen waar de Pitot-buisstroom doorheen gaat. Hoewel dit onder ideale omstandigheden betrouwbaar is, zullen lage luchtsnelheden vaak zulke kleine veranderingen in de druk in de Pitot-buisstroom vertonen dat de drukomzetter deze vaak niet nauwkeurig kan berekenen, wat resulteert in foutieve snelheidsmetingen. Verschillende fatale luchtongelukken met defecte Pitot-buisstroommetingen hebben zich ook voorgedaan toen ze werden bevroren, waardoor de luchtstroom werd gewijzigd, dus zijn ingebouwde ontdooiverwarmers nu in Pitot-buizen opgenomen om dergelijke tragedies in de toekomst te voorkomen. Aanpassingen kunnen ook worden gemaakt voor unieke omstandigheden, zoals lage luchtsnelheid of supersonische vlucht, zodat Pitot-buizen nauwkeurige metingen genereren.