Το Pitot-Static System εξουσιοδοτεί τα αεροσκάφη

Αναρωτηθήκατε ποτέ πώς λειτουργεί ο δείκτης ταχύτητας αέρα; Η απάντηση βρίσκεται σε ένα βασικό σύστημα που ονομάζεται pitot-static σύστημα, το οποίο μετρά την πίεσή του αέρα ram και το συγκρίνει με τη στατική πίεση για να δείξει την ταχύτητα του αεροσκάφους μέσω του αέρα. Και αυτό δεν είναι μόνο αυτό που σας λέει. Αυτό το ίδιο στατικό σύστημα αέρα μας δίνει το υψόμετρο και μας λέει πόσο γρήγορα ανεβαίνουμε ή κατεβαίνουμε σε πόδια ανά λεπτό. Το σύστημα pitot-static τροφοδοτεί τρία βασικά όργανα αεροσκαφών: τον δείκτη ταχύτητας αέρα, τον υψομετρητή και τον κάθετο δείκτη ταχύτητας.

Συστατικά

• Pitot σωλήνα και γραμμή: Ο σωλήνας pitot είναι μια συσκευή σε σχήμα L που βρίσκεται στο εξωτερικό του αεροσκάφους που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του αέρα. Έχει ένα μικρό άνοιγμα στο μπροστινό μέρος του σωλήνα, όπου η πίεση του αέρα του μπεκ (δυναμική πίεση) εισέρχεται στον σωλήνα και μια οπή αποστράγγισης στο πίσω μέρος του σωλήνα. Ορισμένοι τύποι ή σωλήνες pitot έχουν ένα στοιχείο ηλεκτρονικής θέρμανσης μέσα στο σωλήνα που εμποδίζει τον πάγο να αποκλείσει την είσοδο αέρα ή την οπή αποστράγγισης.
• Στατικά λιμάνια και γραμμές: Η στατική θύρα είναι μια μικρή είσοδος αέρα, συνήθως τοποθετημένη στο πλάι του αεροσκάφους, ξεβιδώνοντας την άτρακτο. Η στατική θύρα μετρά τη στατική (μη μετακινούμενη) πίεση του αέρα, η οποία είναι επίσης γνωστή ως πίεση περιβάλλοντος ή βαρομετρική πίεση. Ορισμένα αεροσκάφη διαθέτουν περισσότερα από ένα στατικά λιμάνια και ορισμένα αεροσκάφη διαθέτουν εναλλακτική στατική θύρα σε περίπτωση που μπλοκάρονται μία ή περισσότερες από τις θύρες.

• Οργανα: Το σύστημα pitot-static περιλαμβάνει τρία όργανα: τον δείκτη ταχύτητας αέρα, τον υψομετρητή και τον κάθετο δείκτη ταχύτητας. Οι στατικές γραμμές συνδέονται με τα τρία όργανα και η πίεση αέρα του εμβόλου από τον σωλήνα pitot συνδέεται μόνο με την ένδειξη της ταχύτητας αέρα.
• Εναλλακτική Στατική Θύρα (εάν υπάρχει): Ένας μοχλός στο θάλαμο διακυβέρνησης ορισμένων αεροσκαφών λειτουργεί μια εναλλακτική στατική θύρα αν η κύρια στατική θύρα παρουσιάσει εμπλοκή. Η χρήση του εναλλασσόμενου στατικού συστήματος μπορεί να προκαλέσει ελαφρώς ανακριβή ανάγνωση των οργάνων, καθώς η πίεση στο κουτί της καμπίνας είναι συνήθως υψηλότερη από τη μέτρηση των βασικών στατικών θυρών σε υψόμετρο.

Κανονική λειτουργία

Το pitot-static σύστημα λειτουργεί με τη μέτρηση και τη σύγκριση των στατικών πιέσεων και στην περίπτωση της ένδειξης ταχύτητας αέρα, τόσο της στατικής όσο και της δυναμικής πίεσης.

• Airspeed: Ο δείκτης ταχύτητας αέρα είναι μια σφραγισμένη θήκη με εσωτερικό διάφραγμα μέσα από αυτό. Η θήκη που περιβάλλει το διάφραγμα αποτελείται από στατική πίεση και το διάφραγμα τροφοδοτείται με στατική και δυναμική πίεση σε αυτό. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα του αέρα, αυξάνεται επίσης η δυναμική πίεση στο εσωτερικό του διαφράγματος, προκαλώντας την επέκταση του διαφράγματος. Μέσω μηχανικής σύνδεσης και γραναζιών, η ταχύτητα του αέρα απεικονίζεται με έναν δείκτη βελόνας στην επιφάνεια του οργάνου.
• Υψόμετρο: Ο υψομετρητής λειτουργεί ως βαρόμετρο και παρέχεται επίσης με στατική πίεση από τις στατικές θύρες. Μέσα από τη σφραγισμένη θήκη του οργάνου υπάρχει μια στοίβα σφραγισμένων διατρητικών αεραγωγών, γνωστών και ως γκοφρέτες. Οι δίσκοι αυτοί είναι σφραγισμένοι με εσωτερική πίεση βαθμονομημένη στα 29,92 "Hg ή την κανονική ατμοσφαιρική πίεση, που επεκτείνονται και συστέλλονται καθώς η πίεση αυξάνεται και πέφτει στην περιβάλλουσα θήκη του οργάνου.. Ένα παράθυρο Kollsman στο εσωτερικό του πιλοτηρίου επιτρέπει στον πιλότο να βαθμονομεί το όργανο η τοπική ρύθμιση του υψομέτρου να λαμβάνει υπόψη την μη τυποποιημένη ατμοσφαιρική πίεση.

• VSI: Ο κατακόρυφος δείκτης ταχύτητας έχει ένα λεπτό σφραγισμένο διάφραγμα συνδεδεμένο στη στατική θύρα. Η περιβάλλουσα θήκη του οργάνου είναι επίσης σφραγισμένη και παρέχεται στατική πίεση αέρα με μετρημένη διαρροή στο πίσω μέρος της θήκης. Αυτή η μετρημένη διαρροή μετράει την αλλαγή πίεσης σταδιακά, πράγμα που σημαίνει ότι αν το αεροπλάνο συνεχίσει να ανεβαίνει, η πίεση δεν θα συγκρατηθεί ποτέ αρκετά μεταξύ τους, επιτρέποντας την μέτρηση της ταχύτητας στην επιφάνεια του οργάνου. Μόλις το αεροπλάνο απογειωθεί, οι πιέσεις τόσο από τη μετρημένη διαρροή όσο και από τη στατική πίεση από το εσωτερικό του διαφράγματος εξισορροπούν και ο επιλογέας VSI επιστρέφει στο μηδέν για να δείξει πτήση σε επίπεδο.

Σφάλματα και μη φυσιολογική λειτουργία

Το πιο συνηθισμένο πρόβλημα με το pitot-static σύστημα είναι η απόφραξη του σωλήνα pitot ή των στατικών θυρών ή και των δύο.

• Αν ο σωλήνας pitot μπλοκάρει και η οπή αποστράγγισης του παραμένει καθαρή, η ταχύτητα του αέρα θα διαβάσει μηδέν.
• Εάν ο σωλήνας pitot και η οπή αποστράγγισης του είναι αποκλεισμένοι, ο δείκτης ταχύτητας αέρα θα λειτουργήσει σαν ένα υψόμετρο, διαβάζοντας υψηλότερες ταχύτητες αέρα με αύξηση του υψομέτρου. Αυτή η κατάσταση μπορεί να είναι επικίνδυνη αν δεν αναγνωριστεί αμέσως.
• Εάν η στατική θύρα (-ές) μπλοκαριστεί και ο σωλήνας pitot παραμείνει λειτουργικός, ο δείκτης ταχύτητας αέρα θα λειτουργήσει μόλις και οι ενδείξεις θα είναι ανακριβείς. Ο υψομετρητής θα παγώσει σε ένα μέρος όπου εμφανίστηκε το μπλοκάρισμα και το VSI θα δείξει μηδέν.

Ένα άλλο πρόβλημα με το σύστημα pitot-static περιλαμβάνει κόπωση μετάλλου, το οποίο μπορεί να επιδεινώσει την ελαστικότητα των διαφραγμάτων. Επιπλέον, οι στροβιλισμοί ή οι απότομες ελιγμοί μπορούν να προκαλέσουν εσφαλμένες μετρήσεις στατικής πίεσης.