空速管的工作原理

加熱型空速管|L型空速管|直柄型空速管|標(biāo)準(zhǔn)空速管|前支桿空速管技術(shù)資料下載

 ADP5.5五孔空速管|攻角傳感器|側(cè)滑角傳感器系統(tǒng)          HPS-1加熱型空速管

碳纖維直柄型PSS-8空速管                FTB-1迎角傳感器|側(cè)滑角傳感器|空速管系統(tǒng)

"空速管的工作原理是什么？是怎樣測(cè)量高度和空速的？空速管也稱皮托管、總靜壓管等，它是測(cè)量飛機(jī)飛行時(shí)周邊氣流的總壓和靜壓等數(shù)據(jù)，并將測(cè)得的靜壓和全壓等大氣壓力數(shù)據(jù)傳送至大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)和駕駛艙內(nèi)飛行儀表的裝置。

空速管測(cè)量出來(lái)的速度并非是飛機(jī)真正相對(duì)于地面的速度，而只是相對(duì)于周圍大氣的速度，所以稱為空速，如果有風(fēng)，飛機(jī)相對(duì)地面的速度(稱地速)還應(yīng)加上風(fēng)速(順風(fēng)飛行)或減去風(fēng)速(逆風(fēng)飛行)。也是機(jī)頭雷達(dá)罩前空速管，只不過(guò)利用安裝位置優(yōu)勢(shì)縮短空速管長(zhǎng)度。盡管空速管技術(shù)是目前*成熟、應(yīng)用*為廣泛的大氣數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)，空速管直到現(xiàn)在仍然是飛機(jī)空速測(cè)量的重要手段。

早期的測(cè)量靜壓（Ps）和動(dòng)壓（Qc）壓力傳感器是典型的機(jī)械式傳感器，我們稱之為膜盒，它實(shí)際上是一個(gè)用上下兩片非常薄的金屬片制成的表面帶波紋的空心圓形盒子，膜盒通過(guò)一根管子與空速管相連，空速管中的氣流可以吹到膜盒里，動(dòng)壓造成膜盒金屬片發(fā)生形變，用一個(gè)由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測(cè)量出來(lái)并用指針顯示，這就是早期的空速管和空速表，也被稱作機(jī)械式空速管和空速表。壓敏傳感器制造的空速管，比起早期機(jī)械式空速管測(cè)量更加準(zhǔn)確。早起的空速管和高度和空速膜盒儀表在一起使用，針系統(tǒng)無(wú)需加電就可以使用，這也是膜盒高度表和空速表的*大優(yōu)勢(shì)。

早期的空速管一般是槍式空速管，設(shè)置在飛機(jī)機(jī)頭整流罩前，因此也叫“風(fēng)向標(biāo)”；后來(lái)的空速管后移，一般設(shè)置在戰(zhàn)斗機(jī)整流罩后的機(jī)頭側(cè)面。還有的設(shè)置在垂尾或者機(jī)翼上。之所以設(shè)置在這些位置，是因?yàn)榭账俟転榱吮ＷC測(cè)得的氣流數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，擾流小，安裝位置一定要在飛機(jī)外面氣流較少受到飛機(jī)影響的區(qū)域。為了保證測(cè)得數(shù)據(jù)的靜壓和動(dòng)壓數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，空速管一般要準(zhǔn)備至少2套以上。至于空速管工的作原理的測(cè)速原理，我們可以看到空速管的前端有一個(gè)小孔，實(shí)際上它由兩個(gè)同心圓管組成，內(nèi)圓管為總壓管，外套管為靜壓管。當(dāng)飛機(jī)向前飛行時(shí)，氣流便進(jìn)入空速管前端的小孔，而安裝在管子末端的傳感器就能感受到氣流沖擊的力量——這實(shí)際上就是一個(gè)壓力傳感器，感受到的壓力被稱作動(dòng)壓。飛機(jī)飛得越快，氣流沖擊力越大，動(dòng)壓就越大。而此時(shí)將空氣靜止時(shí)的靜壓與動(dòng)壓相比，就可以得出壓差。早期的壓力傳感器是典型的機(jī)械式傳感器，我們稱之為膜盒，它實(shí)際上是一個(gè)用上下兩片非常薄的金屬片制成的表面帶波紋的空心圓形盒子，膜盒通過(guò)一根管子與空速管相連，空速管中的氣流可以吹到膜盒里，動(dòng)壓造成膜盒金屬片發(fā)生形變，用一個(gè)由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測(cè)量出來(lái)并用指針顯示，這就是早期的空速管和空速表，也被稱作機(jī)械式空速管和空速表。當(dāng)然后來(lái)空速管發(fā)生了很大變化，出現(xiàn)了電子式空速管，即采用壓敏元件來(lái)替代機(jī)械式膜盒。壓敏傳感器制造的空速管，比起早期機(jī)械式空速管測(cè)量更加準(zhǔn)確。但必須指出的是，空速管測(cè)量出來(lái)和空速表顯示的速度，不是飛機(jī)相對(duì)于地面的速度（即所謂地速），而是飛機(jī)相對(duì)于大氣的速度（即所謂空速），地速和空速是通過(guò)加減大氣的流速（風(fēng)速）而進(jìn)行相互換算的。即便是相同的空速，在低空和高空，由于大氣密度不同，空速管測(cè)量的同一飛行速度下的動(dòng)壓也不一樣，同樣的空速，在高空中氣流更稀薄，動(dòng)壓測(cè)量數(shù)值更低，因此空速表顯示的數(shù)值更低；而在低空空氣密度高，動(dòng)壓測(cè)量數(shù)值高，因此空速表顯示的數(shù)值更高，所以空速表上讀出的空速數(shù)值，也被稱作“表速”。試飛英雄李中華試飛的殲-10“低空大表速”科目中的表速，就是這個(gè)東西。所以現(xiàn)代的空速表，一般都有兩個(gè)指針，一粗一細(xì)，其中寬的指針顯示的是“表速”，而細(xì)的指針顯示的則是經(jīng)過(guò)修正的、相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力水平下的真實(shí)空速，這個(gè)空速被稱作“實(shí)速”?？账俟苁秋w機(jī)上非常重要的傳感器之一，它能顯示飛機(jī)的飛行速度。而如果空速管出現(xiàn)故障或者結(jié)冰阻塞，無(wú)法顯示出正確的飛行速度讀數(shù)，甚至?xí)斐蓹C(jī)毀人亡的重大事故。

空速管也叫皮托管、總壓管、總靜壓管。它是感受氣流的總壓（也稱全壓Pt）和靜壓，并將測(cè)得的壓力氣流傳送給大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、飛行儀表的裝置?？账俟苤饕怯脕?lái)測(cè)量飛行速度和高度的?？账俟苁秋w機(jī)上極為重要的測(cè)量工具，安裝位置一定要在飛機(jī)外面氣流較少受到飛機(jī)影響的區(qū)域，一般在機(jī)頭正前方，垂尾或翼尖前方。飛機(jī)在亞聲速飛行時(shí)，空氣因受機(jī)體的擾動(dòng)作用，在其周圍形成了一個(gè)飛機(jī)繞流場(chǎng)，而空速管探測(cè)到的氣流靜壓實(shí)際上是飛機(jī)繞流場(chǎng)中的靜壓?？账俟軠y(cè)量出來(lái)的速度并非是飛機(jī)真正相對(duì)于地面的速度，而只是相對(duì)于大氣的速度，所以稱為空速，如果有風(fēng)，飛機(jī)相對(duì)地面的速度(稱地速)還應(yīng)加上風(fēng)速(順風(fēng)飛行)或減去風(fēng)速(逆風(fēng)飛行)。也是機(jī)頭雷達(dá)罩前空速管，只不過(guò)利用安裝位置優(yōu)勢(shì)縮短空速管長(zhǎng)度。許多戰(zhàn)斗機(jī)則是進(jìn)一步取消了機(jī)頭空速管，這一特點(diǎn)也在國(guó)外多型戰(zhàn)斗機(jī)的新升級(jí)改型中出現(xiàn)。盡管空速管技術(shù)是目前*成熟、應(yīng)用*為廣泛的大氣數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)，空速管直到現(xiàn)在仍然是飛機(jī)空速測(cè)量的重要手段。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)以及新飛行器特殊的飛行要求等綜合因素下，傳統(tǒng)的空速管的新問(wèn)題和無(wú)法滿足新需要開始凸顯。特別是在當(dāng)下幾個(gè)主要軍 事強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的高超音速飛行器領(lǐng)域，空速管的上述問(wèn)題更為突出。

為什么不用GPS來(lái)測(cè)空速，非要利用空速管？因?yàn)镚PS測(cè)量的空速是飛機(jī)相對(duì)于地面的速度，在高山或峽谷等非空曠領(lǐng)域GPS信號(hào)容易丟失，這時(shí)空速管測(cè)量的空速就替代GPS來(lái)測(cè)量空速，所以空速管是GPS測(cè)速的重要補(bǔ)充。同時(shí)，空速管測(cè)量氣壓高度和空速還具有GPS沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，空速管與膜盒高度表和膜盒空速表配合使用，即使在整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)斷電下，空速管還可以測(cè)量氣壓高度和空速。另一方面，空速管測(cè)量的靜壓和動(dòng)壓或全壓數(shù)值，是飛機(jī)的一個(gè)飛行的重要參數(shù)，可以直接反映飛機(jī)飛行狀態(tài)，例如飛機(jī)的升力是否足夠及發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)等。

空速管的工作原理與空速管的外觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的空速管只是測(cè)量全壓（總壓Pt），有的空速管上集成了許多靜壓孔，也能測(cè)量靜壓值,然后通過(guò)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)解算成氣壓高度。根據(jù)是否加熱除冰，空速管可以分為加熱型空速管和不加熱空速管。根據(jù)外觀形狀，還可以分為直柄型空速管、旋轉(zhuǎn)頭空速管和L型空速管?？账俟艿淖詣?dòng)加溫功能：一方面，可以保證空速管在高空的低溫環(huán)境中正常工作；另一方面，在飛機(jī)地面維護(hù)中經(jīng)常發(fā)生空速管意外加溫導(dǎo)致管套燒毀，而不得不更換空速管的事件。

空速管的工作原理也與空速管上是否帶有風(fēng)標(biāo)，即迎角傳感器（AOA）和側(cè)滑角傳感器(AOS),此類型空速管主要用來(lái)飛機(jī)飛行試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)空速管，做為飛機(jī)上長(zhǎng)度較短的空速管主要參考空速管。我們也常常看到有些國(guó)外軍 用飛機(jī)上的空速管帶有攻角傳感器和側(cè)滑角傳感器。這種類型空速管的迎角傳感器和側(cè)滑角傳感器主要是電位計(jì)和霍爾效應(yīng)或RVDT同步器原理。

目前也有空速管上集成5孔探頭或7孔探針空速管來(lái)測(cè)量飛行器的氣壓高度和空速及迎角（AOA）和側(cè)滑角(AOS)，主要原理利用壓力差比原理來(lái)測(cè)量迎角和側(cè)滑角。

空速管的工作原理發(fā)展趨勢(shì)：嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（FADS）和激光空速測(cè)量（OADS）正在興起，逐漸替代傳統(tǒng)的的空速管，安裝此類系統(tǒng)的飛機(jī)可以達(dá)到部分隱形的功能。嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)(Flush Air Data Sensing System)，簡(jiǎn)稱 FADS，它是利用飛行狀態(tài)與飛行器表面壓力分布之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行大氣數(shù)據(jù)測(cè)量的，在飛行器前端(或機(jī)翼前緣)布置一系列測(cè)壓孔，通過(guò)測(cè)壓孔將氣流經(jīng)引氣管路引入位于飛行器內(nèi)部的壓力傳感器倉(cāng)(內(nèi)置壓力傳感器陣列)，敏感得到飛行器表面的壓力分布數(shù)據(jù)，采用預(yù)先設(shè)定的一些算法，從測(cè)得的壓力分布數(shù)據(jù)中解算得到大氣數(shù)據(jù)參數(shù)(迎角、側(cè)滑角、動(dòng)壓和靜壓)。嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)是融于飛行器外形表面的大氣數(shù)據(jù)傳感器技術(shù)。這種技術(shù)依靠嵌入在飛行器前端或機(jī)翼的壓力傳感器陣列，來(lái)測(cè)量飛行器表面的壓力分布，并由壓力分布間接獲得飛行參數(shù)。這種新技術(shù)目前已在追求高機(jī)動(dòng)性、超音速巡航能力的新一代隱身戰(zhàn)機(jī)中的應(yīng)用，也側(cè)面表明其將成為大氣數(shù)據(jù)傳感技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。 

空速管技術(shù)是目前zui成熟、應(yīng)用zui為廣泛的大氣數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)，直到現(xiàn)在仍然是飛機(jī)空速測(cè)量的重要手段。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)以及新飛行器特殊的飛行要求等綜合因素下，傳統(tǒng)的空速管的新問(wèn)題和無(wú)法滿足新需要開始凸顯。特別是在當(dāng)下幾個(gè)主要軍 事強(qiáng)國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的高超音速飛行器領(lǐng)域，空速管的上述問(wèn)題更為突出。不僅是高超聲速飛行狀態(tài)時(shí)，空速管所產(chǎn)生的激波將干擾飛行器的整體氣動(dòng)特性，不利于對(duì)飛行器的攻角、側(cè)滑角等實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，而且高超音速飛行所產(chǎn)生的氣動(dòng)熱更是很可能將傳統(tǒng)的空速管燒蝕。另一方面，在強(qiáng)調(diào)隱身性能的現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機(jī)上，空速管突出于機(jī)身的結(jié)構(gòu)則會(huì)引起可觀的雷達(dá)反射。

        ADTS542F動(dòng)靜壓測(cè)試儀       ADTS405F大氣數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)            ADTS552F大氣數(shù)據(jù)測(cè)試儀