بررسی Pitot Tube

[cheka 15,065]

[img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10210/su-272520noseprobe5B15D.jpg[/img]

[i]Su-27 Pitot Tube[/i]

احتمالا بسیاری، هنگام مشاهده ی هواپیما و هلیکوپترها یا حتی شناورها ، به لوله ای برآمده از دماغه یا زیر بال برخورده اید. این تیوب که در نگاه اول، لوله ی هواشناسی در نظر گرفته میشود. در واقع وسیله ای برای اندازه گیری فلوی جریان هوا یا مایعات هست که کاربرد زیادی در هوانوردی و کنترل فرآیند دارد و اصطلاحا Pitot Tube نامیده میشود. این وسیله طبق تعریف، یک سنسور به حساب میاید.

pitot Tube از یک تیوب پر شده از یک سیال که سر آن (که اصطلاحا Stagnation Point نامیده میشود) در معرض فلوی مایع تحت اندازه گیری قرار گرفته تشکیل میشود و کمیت اندازه گیری شده ی آن فشار کل (Stagnation pressure). در حالت فلوی هوایی صفر، سیال تیوب دارای فشار برابر با فشار محیط (که فشار استاتیکی نامیده میشود) میباشد.

[img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10210/pitot.jpg[/img]

با حرکت هواپیما و ایجاد فلوی جریان هوایی متناسب با سرعت هواپیما و در خلاف جهت آن، یک فشار دینامیکی به سر pitot Tube اعمال میشود که اضافه بر فشار استاتیکی محیط است و فشار سیال درون pitot Tube در این حالت و طبق معادله ی فشار برنولی برای سیالات غیر قابل کمپرس (in-compressible) برابر خواهد بود با:


فشار سیال تیوب (Pitot Pressure) = فشار کل (Stagnation pressure) = فشار دینامیکی + فشار استاتیکی


از طرف دیگر، فشار دینامیکی ایجاد شده طبق معادلات فشار با فلوی جریان هوا رابطه ی مستقیم دارد ، لذا با جایگذاری معادل فشار دینامیکی در فرمول بالا، رابطه ی بدست آوردن فلوی هوا بر حسب فشار دینامیکی (= اختلاف فشار کل و فشار استاتیک) بدست میاید:

[left][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10210/f477dcdca89db0625fbd7262e5f6b5735B15D.png[/img][/left]

[left]Pt= Stagnation pressure و Ps=Static Pressure[/left]

از آنجایی که V (فلوی جریان هوایی) رابطه ی مستقیمی با سرعت هواپیما دارد، لذا با یافتن اختلاف فشار کل و فشار استاتیکی محیط میتوان سرعت پرواز هواپیما را تعیین نمود. اما برای اندازه گیری فشار استاتیکی نیاز به استفاده از یک وسیله ی اضافه بنام Static Port در کنار pitot Tube است تا فشار استاتیکی محیط محاسبه گردد. این پورت یا در بدنه ی اصلی هواپیما (Fuselage) و یا بصورت ترکیبی با Pitot Tube استفاده میشود بطوریکه در بدنه ی تیوب و در جهت عمود بر فلوی هوایی، پورت های جانبی ایجاد میشود.

[img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10210/750px-Pitot-cs25C52591_helikopteren_45B15D.jpg[/img]

[i]Kamov Ka-26 Pitot tube ، به سوراخ های جانبی ایجاد شده روی تیوب دقت کنید[/i]


[i][img]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10210/pitot5B15D.jpg[/img][/i]

[i]ساختار یک لوله پیتوت ترکیب شده با پورت استاتیکی- عکس از Nasa.gov[/i]

عوامل تاثیر گذار بر عملکرد و دقت pitot Tube عبارتند از : هندسه ی لوله ی پیتوت ، هم راستا بودن کامل سر تیوب با فلوی جریان هوایی ، اثرات ویسکوزی سیالات و گرادیان فلوی سیال در جهت عمود بر پیتوت تیوب (که باعث ثبت اشتباه فشار استاتیکی میشود). با توجه به نقش مهم این وسیله در هدایت هواپیما، اختلال در عملکرد آن در مواردی باعث سوانح نیز شده است، چنانکه در پرواز Austral Lineas Aereas Flight 2553 در سال 1997 ، مسدود بودن مسیر تیوب پیتوت باعث کمتر نشان دادن سرعت هواپیما از حد واقعی و ایجاد سانحه شد. همچنین در پرواز 447 هواپیمایی ایرفرانس نیز، تیوب پیتوت هواپیما بدلیل یخ زدگی مسدود و عملکرد آن با مشکل مواجه شد. طبق گزارش ناسا نیز، یک فروند جنگنده ی آزمایشی X-31 در اثر یخ زدگی تیوب پیتوت آن، دچار سانحه شده بود.

منبع :
[url="http://www.grc.nasa.gov/"]http://www.grc.nasa.gov/[/url]
[url="http://en.wikipedia.org/wiki/Pitot_tube"]http://en.wikipedia....wiki/Pitot_tube[/url]
Dally, Riley, and McConnell, Instrumentation for Engineering Measurements, Wiley,
1993, 2 nd Ed, Chapter 12

[color=#ff0000]ترجمه و گردآوری : Cheka[/color]

[color=#ff0000]انتشار مطالب این مقاله با ذکر نام میلیتاری و گردآورنده بلامانع است[/color]
[b] [/b]

[Mohebbi 839]

[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]يه سوال داشتم:[/font][/size][/b]
[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]چرا اين قدر لوله پيتوت درازه؟ چه نيازي به دراز بودن اونه؟[/font][/size][/b]

[cheka 15,065]

[quote name='Mohebbi' timestamp='1374040121' post='322021']
[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]يه سوال داشتم:[/font][/size][/b]
[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]چرا اين قدر لوله پيتوت درازه؟ چه نيازي به دراز بودن اونه؟[/font][/size][/b]
[/quote]

جناب محبی عزیز

تفاوت طول بین تیوب های پیتوت به ساختار داخلی و قطعات استفاده شده در آنها بازمیگردد، همونطور که مستحضر هستید، جریان های هوایی معمولا از الگوی Turbulent تبعیت میکنه که محاسبه ی اختلاف فشار استاتیکی و دینامیکی در این حالت سخت تر از فلوی دیگر سیالات هست و برای ایجاد عدد رینولد مناسب (مینمم کردن خطا) نیاز به برقراری رابطه ی مشخصی بین طول و سطح مقطع تیوب پیتوت هست . در ثانی نیاز به استفاده از قطعات و تکنیک های دیگری برای افزایش دقت اندازه گیری سرعت هست. برای مثال از صفحات Orfice برای محاسبه ی اختلاف فشار و فلوی جریان هوایی استفاده میشه که به خودی خود نیاز به طول قابل توجهی داره که اندازه گیری رو انجام بده.

از طرف دیگه ، ثابت زمانی پاسخ تیوب پیتوت (=سرعت پاسخ سنسور) بستگی به هندسه ی این تیوب از جمله سطح مقطع دبی جریان ، سطح مقطع و طول لوله ها داره که برای بهینه سازی این کمیت هم نیاز به طول مشخصی از لوله پیتوت هست.

[Electro_officer 13,797]

با تشکر. دقیقا از روشی مشابه در دریا هم استفاده میشه البته روش دیگری هم هست و اون استفاده از امواج سونار و کمک گرفتن از اثر داپلر هست.
[IMG]http://gallery.military.ir/albums/userpics/10093/Untitled-2.gif[/IMG]

[IRIAF 3,096]

[quote name='Mohebbi' timestamp='1374040121' post='322021']
[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]يه سوال داشتم:[/font][/size][/b]
[b][size=5][font=tahoma, geneva, sans-serif]چرا اين قدر لوله پيتوت درازه؟ چه نيازي به دراز بودن اونه؟[/font][/size][/b]
[/quote]


تشکر از تاپیکتون مارو بردید به دوران هنرستان و قدیم ها...

[right]اون پیتوت تیوب که میبینید درازه و نوک هواپیماهای جنگنده است یا سر تیپ بال،به خاطر اینه که تو یک نقطه و مکانی نسبت به کل هواپیما باشه که توربولانس وجود نداشته باشه...[/right]

[right]راستی نکته ای که به ذهنم رسید انکه پیتوت تیوب بدون استاتیک پورت کار نمیکنه. چون هدف نهایی رساندن اطلاعات فشاری به نشان دهنده است که به عنوان مثال سرعت سنج.[/right]

[right]یک هیتر الکتریکی هم در پیتوت تیوب هستش که باعث تبخیر رطوبت و برای مواقع زمستان و یخ زدگی به کار میره.[/right]

[right]ELECTRICAL HEATER-MOSITURE-AIRSPEED INDICATOR-PITOT STATIC-WING TIP-TORBULANCE-[/right] ویرایش شده در تیر 92 توسط IRIAF

[death 4,593]

ما بچه بودیم به ما میگفتن برای تخلیه الکتریسیته ساکنی هست ک از طریق مالش هواپیما بر ابر ها بوجود اومده نمیدونستم ابزار هواشناسیه