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先看個圖，這個飛機機頭上的長管子是個啥？  給四個選項：
四個答案哪個對？其實都不對。這個管子，其實是用來測飛機速度的，非常重要。 你隨便抓個飛機，它基本上都會有這種管子，有的長，有的短，而且普遍還都不止一根。下面咱就講講這玩意到底是怎么測飛機速度的，什么原理。  如果讓你測飛機速度，你會怎么測？你低頭看看你的法拉利，沒有法拉利看看自行車也行，它的測速方法你肯定熟悉?？梢栽谳喿由涎b個感應(yīng)器，來感應(yīng)輪子轉(zhuǎn)一圈用了多長時間，輪子周長除以這個時間，就知道速度了，通俗易懂。  那飛機能這么干嗎？尷尬了吧，飛機在天上它輪子不轉(zhuǎn)圈啊！收起來了。 你說凈搞這些沒用的，現(xiàn)在都21世紀(jì)了，能不能整點高科技的東西？GPS測速，或者北斗，不好使嗎？哎呀說得非常對。GPS確實可以測量飛機的速度，但是，這個速度僅僅是飛機相對地面的速度。  先科普兩個概念，一個是“地速”，一個是“空速”。很簡單，飛機相對地面的速度，是地速。而飛機相對于空氣的速度，就是空速。對于飛機，空速比地速重要多了。 咱們知道，飛機的機翼要想產(chǎn)生升力，把飛機托起來，必須要和空氣產(chǎn)生相對運動。要么是飛機動，要么是空氣動，兩邊都不動，那是不可能有結(jié)果的。之所以說空速比地速更重要，是因為它對飛機的安全影響更大。  如果空速不夠，即使地速再大，飛機還是會掉下去。比如發(fā)動機推著飛機，相對地面以每小時300公里的速度往前跑，但是巧了，順風(fēng)，風(fēng)速是每小時250公里。這種情況下，你把飛機累死，它也飛不起來。 再比如，飛機就在地上停著不動，時速300公里的大風(fēng)對著飛機吹過來。理論上說，飛機也能起飛，盡管它的地速只有0。其實現(xiàn)在的風(fēng)洞不就是這樣嘛，飛機固定在架子上不動，然后用風(fēng)吹飛機，來測量升力。  所以以后談到飛機速度，一定要分清它指的是空速還是地速。當(dāng)然，如果一點風(fēng)都沒有，那空速和地速是相等的。 剛才說了，飛機的地速，用GPS就能測出來。那更重要的空速咋測呢？這就要用到咱開頭說的飛機機頭頂?shù)拈L管子了。這個管子，學(xué)名就叫“空速管”，也叫“皮托管”。因為它是18世紀(jì)，法國工程師亨利·皮托發(fā)明的，200年了。  當(dāng)時發(fā)明這個東西，是為了測量法國的一條河，塞納河的水流速度。水和空氣，都是流體，性質(zhì)很接近，無非也就是水相比空氣“稠”一點。 那皮托管測空速是什么原理呢？其實很簡單，你小學(xué)可能都聽過，就是一句話：流速大，壓強小。這句話夠精辟，但不夠直觀。要想直觀，還得上咱們?nèi)祟愇拿鞯慕Y(jié)晶，你們最喜歡的公式。  從現(xiàn)在開始，有點困的讀者就可以先去睡覺了。 再說倆概念，空氣的總壓Pt和靜壓Ps?？倝菏沁\動的空氣，等熵減速到靜止時的壓力，等于靜壓和動壓的和。而動壓，就是上面式子括號里那一項，因為空氣流動才產(chǎn)生的。 你可別問“等熵”和“熵”是啥意思，超綱了，這話題是個無底洞。你就只需要知道，只要能測出來空氣的總壓和靜壓，就能算出來它的速度。  咋測呢？可以拿兩個管子，一個管子口正對著空氣，讓空氣直接沖進去，管子另一頭的壓力，就是總壓。再拿一根管子，管子口和空氣流動方向垂直，也就是別讓空氣沖進去，那這個管子另一頭的壓力就是靜壓。  總壓減去靜壓，再掐指一算，就能知道空氣流動速度。  咱把飛機的皮托管，咔一刀劈兩半。可以看出來里面其實就是兩個空心管道，一個管道的口正對空氣 ，測總壓；另一個和空氣流動方向垂直，測靜壓。不得不感嘆，皮托兒就是聰明啊，發(fā)明的東西結(jié)構(gòu)簡單，但是解決大問題。 在這有必要插一嘴，200年前亨利皮托發(fā)明的管子，其實和現(xiàn)在的皮托管還不一樣。當(dāng)時他那個管子，只能測總壓，不像現(xiàn)在，一根管子把總壓靜壓全測了。 講到這，不知道還有多少人在看，評論區(qū)刷個“祝馬卡耶夫早日雙休”，讓我看到你們。 雖然皮托管原理簡單皮實耐操，但是畢竟在機身外面露著。猛男也有脆弱的一面，萬一有蟲子進去，或者結(jié)冰了，或者被哪個機務(wù)開車玩手機碰壞了，都有可能。 應(yīng)對這些問題，也沒啥好辦法，只能多注意點。飛機不飛了給皮托管蓋上蓋子，蟲子別爬進去了，起飛之前好好檢查檢查，別堵著了。 在天上為了防止皮托管結(jié)冰，給它加上電加熱功能。 在地上為了防止皮托管被碰到，可以搞成可折疊的。你看殲6飛機的空速管，就可以往上折起來的，看著還挺酷的。 現(xiàn)在飛機的空速管都做的比以前短多了，很多都做成L形，也不是都在機頭，很多是在機身，幾乎看不到，這就安全多了。 但是，如果做這么多還不放心，或者說還不能滿足飛機的安全性要求，那就只能拿出飛機的終極無敵大絕招了——冗余設(shè)計。一個你不是怕壞怕堵嗎？我直接給你裝倆，要還不放心就裝三個，比如A320就裝了三個。 這個200年前的發(fā)明，原理雖然簡單，但是一直到現(xiàn)在，無論是百十來萬的小飛機，還是上億的大飛機，都離不開它，畢竟哪個飛機都需要知道自己的速度。開車的時候你敢把儀表盤擋起來？嚇?biāo)滥恪?/p> 但是，你要是感覺皮托管這個東西太low，倒也是有高級一點的，比如多普勒測速儀。利用超聲波或者激光的多普勒效應(yīng)，可以用來測空氣速度。但是這個東西我還沒聽說哪個飛機裝了。畢竟相比皮托管，它太復(fù)雜了，不光貴，還容易壞。除了裝B，實際用處并不是很大。 另外，還有一種更高級更復(fù)雜的，叫嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)。 這個東西是有實際需求的，最典型的就是飛機隱身和高超音速飛機。你看那空速管，無論長短，都會在機身上很明顯地伸出來，這種凸起，和飛機隱身以及超音速是矛盾的。 你想想，你負(fù)責(zé)機身設(shè)計的同事，絞盡腦汁加班熬夜半年，頭也禿了，脖子也頸椎病了，想方設(shè)法減少飛機的雷達反射面積，增加隱身效果。你倒好，空速管一裝，同事半年白干，能不給你拼命嗎？ 對于高超音速飛機，肯定設(shè)計得越滑溜越好，阻力小，發(fā)熱也小。很顯然這皮托管凸起來，也是矛盾的。嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)就好多了，它只是在機身上開一些孔，采集不同地方的壓力，然后經(jīng)過模型計算，得到飛機的空速、迎角這些數(shù)據(jù)。原理要復(fù)雜很多，對傳感器的精度以及計算模型的準(zhǔn)確度要求也高很多。 最后講講和皮托管有關(guān)的空難。最著名的，法航447號航班。 2009年，一架A330客機，拉著228個人，從巴西飛法國。飛行員一共三個，一主兩副。其中一個副駕駛，叫羅伯特，另一個，就是大名鼎鼎的博南。可能很多人都聽過一個詞，叫“博南拉桿”，下面我就給大家講講，在這個空難中，博南是怎么出名的。 這個A330飛機飛到大西洋中部的雷達盲區(qū)后，失蹤了。兩年后，在大洋里面找到飛機的黑匣子，才知道空難的原因。 飛機在天上，皮托管被凍住了。飛機的飛行控制系統(tǒng)也檢測到這一點了，然后解除了自動駕駛模式。因為在正常情況下，飛機在巡航階段都是自動駕駛的，不需要飛行員有過多干預(yù)。自動模式一解除，就需要手動駕駛了。 但是，這時巧了，飛機的58歲的非常有經(jīng)驗的機長，去休息了，飛機由兩個副機長控制。兩個人，經(jīng)驗都不足，尤其是這個博南。也不知道咋回事，他開始猛拉駕駛桿。一拉桿，飛機就會抬頭，機翼攻角就會增大，然后飛機就往上爬升。但是攻角太大會出現(xiàn)很危險的后果，就是失速。 當(dāng)時飛機已經(jīng)在失速告警了，空速一直在降低，飛機也已經(jīng)開始往下掉了。但是博南邊拉桿邊好奇，說這飛機在告警啥呢？另一個副機長羅伯特反應(yīng)過來了，就開始推駕駛桿，想讓飛機改出失速，但是他的推桿和博南的拉桿抵消了。這期間羅伯特還提醒過博南，說你別拉了！快松手！然后博南嘴上說著OK，OK，但是手并沒有動。 黑匣子還記錄了博南最后說的話：“我已經(jīng)一直在拉機頭，不過一點反應(yīng)都沒有”。那能有反應(yīng)嗎？都失速了，機頭拉的越高，它失速越嚴(yán)重??！后來機長回來，想挽救飛機，但是來不及了，飛機離大海只有4000英尺了，1200米，這個高度，根本來不及。后來，機上二百多人，被副機長博南拉到了大西洋洋底，也留下了“博南拉桿”的江湖傳說。 這個空難，雖然有空速管結(jié)冰的因素，但是最終導(dǎo)致墜機的還是飛行員操作失誤。這也和絕大部分空難一樣，主要原因都是人為操作失誤，很少有純機械故障導(dǎo)致摔飛機的。另外，飛機的空速管結(jié)冰，也并不是什么大問題，它有自動加熱的，結(jié)冰很快就化了。 最后，有必要插一嘴。并不是所有飛機往前伸出的管子都是空速管，比如這米格-9，伸出三根管子，可不是三個空速管啊。這三個是人家的武器，三門航炮，不能亂摸，很危險的。 這文章有點長，而且內(nèi)容有點無聊，枯燥。能堅持看到最后的人估計不多，要是真能看到這，評論區(qū)來個“祝馬卡耶夫早日雙休”，這句話也滿滿都是愛??！ |
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