先看個(gè)圖，這個(gè)飛機(jī)機(jī)頭上的長(zhǎng)管子是個(gè)啥？
給四個(gè)選項(xiàng)：
四個(gè)答案哪個(gè)對(duì)？其實(shí)都不對(duì)。這個(gè)管子，其實(shí)是用來(lái)測(cè)飛機(jī)速度的，非常重要。
你隨便抓個(gè)飛機(jī)，它基本上都會(huì)有這種管子，有的長(zhǎng)，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(cè)飛機(jī)速度的，什么原理。
如果讓你測(cè)飛機(jī)速度，你會(huì)怎么測(cè)？你低頭看看你的法拉利，沒(méi)有法拉利看看自行車也行，它的測(cè)速方法你肯定熟悉。可以在輪子上裝個(gè)感應(yīng)器，來(lái)感應(yīng)輪子轉(zhuǎn)一圈用了多長(zhǎng)時(shí)間，輪子周長(zhǎng)除以這個(gè)時(shí)間，就知道速度了，通俗易懂。
那飛機(jī)能這么干嗎？尷尬了吧，飛機(jī)在天上它輪子不轉(zhuǎn)圈啊！收起來(lái)了。
你說(shuō)凈搞這些沒(méi)用的，現(xiàn)在都21世紀(jì)了，能不能整點(diǎn)高科技的東西？GPS測(cè)速，或者北斗，不好使嗎？哎呀說(shuō)得非常對(duì)。GPS確實(shí)可以測(cè)量飛機(jī)的速度，但是，這個(gè)速度僅僅是飛機(jī)相對(duì)地面的速度。
先科普兩個(gè)概念，一個(gè)是“地速”，一個(gè)是“空速”。很簡(jiǎn)單，飛機(jī)相對(duì)地面的速度，是地速。而飛機(jī)相對(duì)于空氣的速度，就是空速。對(duì)于飛機(jī)，空速比地速重要多了。
咱們知道，飛機(jī)的機(jī)翼要想產(chǎn)生升力，把飛機(jī)托起來(lái)，必須要和空氣產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。要么是飛機(jī)動(dòng)，要么是空氣動(dòng)，兩邊都不動(dòng)，那是不可能有結(jié)果的。之所以說(shuō)空速比地速更重要，是因?yàn)樗鼘?duì)飛機(jī)的安全影響更大。
如果空速不夠，即使地速再大，飛機(jī)還是會(huì)掉下去。比如發(fā)動(dòng)機(jī)推著飛機(jī)，相對(duì)地面以每小時(shí)300公里的速度往前跑，但是巧了，順風(fēng)，風(fēng)速是每小時(shí)250公里。這種情況下，你把飛機(jī)累死，它也飛不起來(lái)。
再比如，飛機(jī)就在地上停著不動(dòng)，時(shí)速300公里的大風(fēng)對(duì)著飛機(jī)吹過(guò)來(lái)。理論上說(shuō)，飛機(jī)也能起飛，盡管它的地速只有0。其實(shí)現(xiàn)在的風(fēng)洞不就是這樣嘛，飛機(jī)固定在架子上不動(dòng)，然后用風(fēng)吹飛機(jī)，來(lái)測(cè)量升力。
所以以后談到飛機(jī)速度，一定要分清它指的是空速還是地速。當(dāng)然，如果一點(diǎn)風(fēng)都沒(méi)有，那空速和地速是相等的。
剛才說(shuō)了，飛機(jī)的地速，用GPS就能測(cè)出來(lái)。那更重要的空速咋測(cè)呢？這就要用到咱開(kāi)頭說(shuō)的飛機(jī)機(jī)頭頂?shù)拈L(zhǎng)管子了。這個(gè)管子，學(xué)名就叫“空速管”，也叫“皮托管”。因?yàn)樗?8世紀(jì)，法國(guó)工程師亨利·皮托發(fā)明的，200年了。
當(dāng)時(shí)發(fā)明這個(gè)東西，是為了測(cè)量法國(guó)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(wú)非也就是水相比空氣“稠”一點(diǎn)。
那皮托管測(cè)空速是什么原理呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，你小學(xué)可能都聽(tīng)過(guò)，就是一句話：流速大，壓強(qiáng)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(kāi)始，有點(diǎn)困的讀者就可以先去睡覺(jué)了。
再說(shuō)倆概念，空氣的總壓Pt和靜壓Ps。總壓是運(yùn)動(dòng)的空氣，等熵減速到靜止時(shí)的壓力，等于靜壓和動(dòng)壓的和。而動(dòng)壓，就是上面式子括號(hào)里那一項(xiàng)，因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)才產(chǎn)生的。
你可別問(wèn)“等熵”和“熵”是啥意思，超綱了，這話題是個(gè)無(wú)底洞。你就只需要知道，只要能測(cè)出來(lái)空氣的總壓和靜壓，就能算出來(lái)它的速度。
咋測(cè)呢？可以拿兩個(gè)管子，一個(gè)管子口正對(duì)著空氣，讓空氣直接沖進(jìn)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(dòng)方向垂直，也就是別讓空氣沖進(jìn)去，那這個(gè)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(dòng)速度。
咱把飛機(jī)的皮托管，咔一刀劈兩半。可以看出來(lái)里面其實(shí)就是兩個(gè)空心管道，一個(gè)管道的口正對(duì)空氣 ，測(cè)總壓；另一個(gè)和空氣流動(dòng)方向垂直，測(cè)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(jiǎn)單，但是解決大問(wèn)題。
在這有必要插一嘴，200年前亨利皮托發(fā)明的管子，其實(shí)和現(xiàn)在的皮托管還不一樣。當(dāng)時(shí)他那個(gè)管子，只能測(cè)總壓，不像現(xiàn)在，一根管子把總壓靜壓全測(cè)了。
講到這，不知道還有多少人在看，評(píng)論區(qū)刷個(gè)“祝馬卡耶夫早日雙休”，讓我看到你們。
雖然皮托管原理簡(jiǎn)單皮實(shí)耐操，但是畢竟在機(jī)身外面露著。猛男也有脆弱的一面，萬(wàn)一有蟲(chóng)子進(jìn)去，或者結(jié)冰了，或者被哪個(gè)機(jī)務(wù)開(kāi)車玩手機(jī)碰壞了，都有可能。
應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，也沒(méi)啥好辦法，只能多注意點(diǎn)。飛機(jī)不飛了給皮托管蓋上蓋子，蟲(chóng)子別爬進(jìn)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(jī)的空速管，就可以往上折起來(lái)的，看著還挺酷的。
現(xiàn)在飛機(jī)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(jī)頭，很多是在機(jī)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(shuō)還不能滿足飛機(jī)的安全性要求，那就只能拿出飛機(jī)的終極無(wú)敵大絕招了——冗余設(shè)計(jì)。一個(gè)你不是怕壞怕堵嗎？我直接給你裝倆，要還不放心就裝三個(gè)，比如A320就裝了三個(gè)。
這個(gè)200年前的發(fā)明，原理雖然簡(jiǎn)單，但是一直到現(xiàn)在，無(wú)論是百十來(lái)萬(wàn)的小飛機(jī)，還是上億的大飛機(jī)，都離不開(kāi)它，畢竟哪個(gè)飛機(jī)都需要知道自己的速度。開(kāi)車的時(shí)候你敢把儀表盤擋起來(lái)？嚇?biāo)滥恪?/p>
但是，你要是感覺(jué)皮托管這個(gè)東西太low，倒也是有高級(jí)一點(diǎn)的，比如多普勒測(cè)速儀。利用超聲波或者激光的多普勒效應(yīng)，可以用來(lái)測(cè)空氣速度。但是這個(gè)東西我還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)哪個(gè)飛機(jī)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(shí)際用處并不是很大。
另外，還有一種更高級(jí)更復(fù)雜的，叫嵌入式大氣數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)。
這個(gè)東西是有實(shí)際需求的，最典型的就是飛機(jī)隱身和高超音速飛機(jī)。你看那空速管，無(wú)論長(zhǎng)短，都會(huì)在機(jī)身上很明顯地伸出來(lái)，這種凸起，和飛機(jī)隱身以及超音速是矛盾的。
你想想，你負(fù)責(zé)機(jī)身設(shè)計(jì)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(jī)的雷達(dá)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(duì)于高超音速飛機(jī)，肯定設(shè)計(jì)得越滑溜越好，阻力小，發(fā)熱也小。很顯然這皮托管凸起來(lái)，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(jī)身上開(kāi)一些孔，采集不同地方的壓力，然后經(jīng)過(guò)模型計(jì)算，得到飛機(jī)的空速、迎角這些數(shù)據(jù)。原理要復(fù)雜很多，對(duì)傳感器的精度以及計(jì)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(hào)航班。
2009年，一架A330客機(jī)，拉著228個(gè)人，從巴西飛法國(guó)。飛行員一共三個(gè)，一主兩副。其中一個(gè)副駕駛，叫羅伯特，另一個(gè)，就是大名鼎鼎的博南。可能很多人都聽(tīng)過(guò)一個(gè)詞，叫“博南拉桿”，下面我就給大家講講，在這個(gè)空難中，博南是怎么出名的。
這個(gè)A330飛機(jī)飛到大西洋中部的雷達(dá)盲區(qū)后，失蹤了。兩年后，在大洋里面找到飛機(jī)的黑匣子，才知道空難的原因。
飛機(jī)在天上，皮托管被凍住了。飛機(jī)的飛行控制系統(tǒng)也檢測(cè)到這一點(diǎn)了，然后解除了自動(dòng)駕駛模式。因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，飛機(jī)在巡航階段都是自動(dòng)駕駛的，不需要飛行員有過(guò)多干預(yù)。自動(dòng)模式一解除，就需要手動(dòng)駕駛了。
但是，這時(shí)巧了，飛機(jī)的58歲的非常有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)長(zhǎng)，去休息了，飛機(jī)由兩個(gè)副機(jī)長(zhǎng)控制。兩個(gè)人，經(jīng)驗(yàn)都不足，尤其是這個(gè)博南。也不知道咋回事，他開(kāi)始猛拉駕駛桿。一拉桿，飛機(jī)就會(huì)抬頭，機(jī)翼攻角就會(huì)增大，然后飛機(jī)就往上爬升。但是攻角太大會(huì)出現(xiàn)很危險(xiǎn)的后果，就是失速。
當(dāng)時(shí)飛機(jī)已經(jīng)在失速告警了，空速一直在降低，飛機(jī)也已經(jīng)開(kāi)始往下掉了。但是博南邊拉桿邊好奇，說(shuō)這飛機(jī)在告警啥呢？另一個(gè)副機(jī)長(zhǎng)羅伯特反應(yīng)過(guò)來(lái)了，就開(kāi)始推駕駛桿，想讓飛機(jī)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(guò)博南，說(shuō)你別拉了！快松手！然后博南嘴上說(shuō)著OK，OK，但是手并沒(méi)有動(dòng)。
黑匣子還記錄了博南最后說(shuō)的話：“我已經(jīng)一直在拉機(jī)頭，不過(guò)一點(diǎn)反應(yīng)都沒(méi)有”。那能有反應(yīng)嗎？都失速了，機(jī)頭拉的越高，它失速越嚴(yán)重啊！后來(lái)機(jī)長(zhǎng)回來(lái)，想挽救飛機(jī)，但是來(lái)不及了，飛機(jī)離大海只有4000英尺了，1200米，這個(gè)高度，根本來(lái)不及。后來(lái)，機(jī)上二百多人，被副機(jī)長(zhǎng)博南拉到了大西洋洋底，也留下了“博南拉桿”的江湖傳說(shuō)。
這個(gè)空難，雖然有空速管結(jié)冰的因素，但是最終導(dǎo)致墜機(jī)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(jī)械故障導(dǎo)致摔飛機(jī)的。另外，飛機(jī)的空速管結(jié)冰，也并不是什么大問(wèn)題，它有自動(dòng)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(jī)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(gè)空速管啊。這三個(gè)是人家的武器，三門航炮，不能亂摸，很危險(xiǎn)的。
這文章有點(diǎn)長(zhǎng)，而且內(nèi)容有點(diǎn)無(wú)聊，枯燥。能堅(jiān)持看到最后的人估計(jì)不多，要是真能看到這，評(píng)論區(qū)來(lái)個(gè)“祝馬卡耶夫早日雙休”，這句話也滿滿都是愛(ài)啊！
