战斗机前面有根“长针”是干嘛用的?

2019-08-23 14:15来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:岳江锋

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  网友提问:战斗机前面有根“长针”是干嘛用的?

  专家解答:

  如果您去过军事主题的展览馆或公园,往往能看到亮闪闪的退役飞机,机头前方安装了一根“长针”,有的还可以折上去。那么这根“长针”是用来做什么的呢?其实,这根“长针”就是空速管,也叫皮托管。

战斗机前面有根“长针”是干嘛用的?

  前面安装了空速管的飞机展品(图片来自网络)

  空速管是用来测量飞机在空中飞多快的设备。在空速管的正面和侧面分别开了一组口子,正面叫“总压管”或者“全压管”,可以理解为测量正面风吹来的压力;侧面是“静压管”,测量“没有风时‘静止’空气的压力”。那么两者结合,就能计算出正面压力里有多大的成分是“由于飞机向前飞”带来的“动压”了,从而计算出飞机飞得有多快。

  测速时空速管头部对准机头方向,当飞机向前飞行时,气流便冲进空速管,速度降为零,在管子末端的感应器就能测出总压,静压孔测得静压。根据伯努利方程,总压等于动压与静压的和。因此,总压与静压的差就是动压。然后根据公式 v=√(2(P_0-P)/ρ),即可以计算出飞机飞行的速度。实际上,测试时不必分别测量出总压与静压,只需要将两个通路连接在一根U型测压计的两支上直接测量二者的差 (P_0-P )即可。

  比较两种压力差值的感应器是一个由上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子,称为膜盒。这盒子是密封的,但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快,动压便增大,膜盒内压力增加,膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示,这就是最简单的飞机空速表。

战斗机前面有根“长针”是干嘛用的?

  空速管测速原理示意图(图片来自网络)

  不过这种基于“动压”计算出的速度只能反映出“飞机在当地空气中感受到的速度”,被称为“表速”。表速反映了飞机和周围空气的相对作用力,飞机飞行的升力、阻力等都和这个表速代表的动压密切相关。如果直接拿这个速度去表征实际飞行速度,那是不靠谱的。表速需要根据温度、高度进行修正,也就是据当地空气环境和标准大气环境加以换算,才能得到相对地表移动的真实速度。

  岳江锋,原中国国防科技信息中心军事刊物主编,毕业于解放军国防科技大学,曾在军中服役20余年,现为某研究所高级工程师、项目总师,获军队科技进步二等奖1项,三等奖3项,在多家网络媒体发表文章百余篇,并创建了“谢武军事”公众号。

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[责编:张蕃]

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