TIỂU LUẬN đề tài PITOT – STATIC SYSTEM

Các áp suất kếthợp này được sử dụng để xem xét chỉ báo tốc độT không khí ASI, máy đo độT cao vàchỉ báo tốc độT dọc VSI... Như vậy có nghĩa là mộTt máy bay bay ở độT cao thấp sẽ chịu

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÀNG

KHÔNG



TIỂU LUẬN CUỐI KÌ

MÔN: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ HÀNG KHÔNG Mã học phần: 010800063802 Lớp 20ĐHKL01

ĐỀ TÀI: PITOT – STATIC SYSTEM

Trần Hữu Hoài Văn: 2056060005 Phạm Thu Hiền: 205606000

TP Hồ Chí Minh, tháng … năm …

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KĨ THUẬT HÀNG KHÔNG



TIỂU LUẬN CUỐI KÌ

MÔN: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ HÀNG KHÔNG

Mã học phần: 010800063802 Lớp

20ĐHKL01

ĐỀ TÀI: PITOT – STATIC SYSTEM

Trần Hữu Hoài Văn: 2056060005 Phạm Thu Hiền: 2056060006

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Kĩ thuật Hàng không đã tạođiều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu này Đặcbiệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo – ThS Võ Phi Sơn đãdày công truyền đạt kiến thức và hướng dẫn tận tình trong quá trình học và làm bài

Chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức được học trong học kỳ qua đểhoàn thành bài tiểu luận Nhưng do kiến thức hạn chế và không có nhiều kinhnghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu vàtrình bày Rất kính mong sự góp ý của Thầy để bài tiểu luận của chúng em đượchoàn thiện hơn

Cuôi cùng kinh chuc Thây một sưc khoe tran đây va chặng đường thanh côngtrong sư nghiêp cao quy

Xin trân trọng cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm chúng em vàđược sự hướng dẫn khoa học của ThS Võ Phi Sơn Các nộTi dung nghiên cứu trong

đề tài của nhóm được chúng em tìm kiếm là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳhình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phântích, nhận xét, đánh giá được các cá nhân thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõnguồn gốc Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào chúng em xin hoàn toàn chịutrách nhiệm về nộTi dung bài tiểu luận của mình

Đại diện nhóm sinh viên thực hiện

(ký và ghi họ tên)

Trần Hữu Hoài Văn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM TIỂU LUẬN

Nội dung: ………

………

Trình bày: ………

………

Phản biện: ………

Điểm số:

1 2 3 4 5

Ngày … tháng … năm … Giáo viên chấm bài

(ký và ghi họ tên)

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ TRONG NHÓM

1 Trần Hữu Hoài Văn 2056060005 Tìm tài liệu, chọn lọc và Phối hợp: 25

altimeter, vertical speed Kỹ năng: 25

architecture

2 Phạm Thu Hiền 2056060006 Tìm tài liệu, chọn lọc và Phối hợp: 25

tổng hợp nộTi dung về flight Kiến thức: 25instruments, pitot static Kỹ năng: 25system, áp suất, static port, Đúng hạn: 25pitot static tube, electronic Tổng điểm: 100flight display

3 Nguyễn Thị Thảo 2056060029 Tìm tài liệu, chọn lọc và Phối hợp: 25

static system, những hậu Tổng điểm: 100quả của leakage in pitot

static systems và blockedpitot static system, biệnpháp khắc phục

Ngày … tháng … năm … Chữ ký nhóm trưởng

(ký và ghi họ tên)

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM TIỂU LUẬN 1

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ TRONG NHÓM 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC HÌNH ẢNH 4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 8

LỜI NÓI ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ FLIGHT INSTRUMNET 1

1.1 Flight Instruments 1

1.2 Giới Thiệu Về Pitot Static System 3

1.3 Áp Suất 5

1.3.1 Áp Suất Tĩnh 5

1.3.2 Áp Suất ĐộTng 7

1.3.3 Áp Suất Tổng 9

CHƯƠNG 2 PITOT STATIC SYSTEM 11

2.1 Static Pressure System 11

2.1.1 Static Port 11

2.1.2 Static Pressure 13

2.2 Pitot Pressure 15

2.2.1 Pitot Tube 15

2.2.2 Pitot Pressure 20

2.3 Pitot-Static Instruments 22

2.3.1 Altimeter 22

2.3.2 Vertical Speed Indicator 25

2.3.3 Airspeed Indicator 28

2.4 System architecture 30

CHƯƠNG 3: LỖI TRONG PITOT STATIC SYSTEM 37

3.1 Leakage In Pitot Static System 37

3.1.1 Leakage In Static System 37

3.1.2 Leakage In Pitot System 39

3.1.3 Leakage In Pitot Static System 40

3.2 Blocked Pitot Static System 41

3.2.1 Cổng Tĩnh (Static Port) Bị Chặn 41

3.2.2 Ống pitot (pitot tube) bị tắc 44

3.3 KẾT LUẬN 48

3.3.1 Khi Ống Pitot Bị Tắc 48

3.3.2 Cổng Tĩnh Bị Chặn 49

3.3.5 Lag Errors 52

3.4 Hậu quả 52

3.4.1 Chuyến bay 6231 của hãng hàng không Northwest Airlines 52

3.4.2 Chuyến bay số 301 của Birgenair 54

3.5 Biện Pháp Khắc Phục 55

3.5.1 Air Data Testing 56

3.5.2 Cần Kiểm Tra Mọi Thứ Thật Cẩn Thận Trước Khi Cất Cánh 57

3.5.3 Sử Dụng Hệ Thống Sưởi Để Ngăn Tình Trạng Đóng Băng 60

3.5.4 Kiểm Tra Định Kì Và Xử Lý Kịp Thời Những Rò Rỉ Có Thể Xảy Ra 61

3.5.5 Biết Những Kiến Thức Về Máy Bay Và Pitot Static System 64

CHƯƠNG 4 ELECTRONIC FLIGHT DISPLAY (EFD) 67

4.1 Giới thiệu về Electronic Flight Instrument System 67

4.2 Electronic Flight Display (EFD) Màn hình hiển thị điện tử 68

LỜI KẾT 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 74

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Các dụng cụ bay trong buồng lái 1

Hình 2 Six basic aircraft instruments 3

Hình 3 Minh họa một cấu trúc đơn giản nhất của pitot static system 4

Hình 4 Minh họa áp suất tĩnh tác dụng lên máy bay 5

Hình 5 Minh họa sự thay đổi của áp suất tĩnh trong khí quyển 6

Hình 6 Minh họa áp suất tĩnh trong chất lỏng 7

Hình 7 Minh họa áp suất động tác động lên máy bay 8

Hình 8 Minh họa áp suất động tác dụng lên tàu bay ở các vận tốc khác nhau 8

Hình 9 Minh họa sự tác động của áp suất tổng lên một vật 9

Hình 10 Minh họa áp suất tổng tác động lên máy bay 10

Hình 11 Một Static port trên Boeing 737 11

Hình 12 Minh họa về vị trí của static port trên máy bay 12

Hình 13 Minh họa áp suất tĩnh đi vào static port 13

Hình 14 Mô phỏng static pressure system 14

Hình 15 Mô phỏng khi tàu bay side slip 15

Hình 16 Các loại ống pitot 16

Hình 17 Áp suất tĩnh và áp suất động của dòng chảy 17

Hình 18 Pitot static system chi tiết 18

Hình 19 Pitot heater switch trên bảng điều khiển 19

Hình 20 Một lỗ drain hole dùng để thoát nước trong ống pitot 19

Hình 21 Vị trí của pitot trên một số tàu bay 20

Hình 22 Nắp đậy bảo vệ pitot ở dưới mặt đất 21

Hình 23 Minh họa nguyên lí hoạt động của ống pitot tĩnh 22

Hình 24 Sự sắp xếp bên trong của một máy đo độ cao áp suất màng kín 23

Hình 25 Một máy đo độ cao nhạy với ba con trỏ và vùng giao nhau được hiển thị

trong quá trình hoạt động dưới 10.000 feet 25

Hình 26 Bộ đếm kiểu trống có thể được điều khiển bởi thiết bị đo độ cao để hiển thị độ cao bằng số Trống cũng có thể được sử dụng cho các chỉ báo cài đặt của máy đo độ cao 25

Hình 27 Một chỉ báo tốc độ dọc điển hình 26

Hình 28 VSI là một máy đo chênh lệch áp suất so sánh áp suất không khí tĩnh chảy tự do trong màng ngăn với áp suất không khí tĩnh hạn chế xung quanh màng ngăn trong hộp thiết bị 27

Hình 29 Dấu gạch ngang nhỏ trong IVSI này phản ứng đột ngột với việc bơm không khí lên hoặc xuống dưới màng ngăn gây ra chỉ báo tốc độ thẳng đứng tức thì 28

Hình 30 Một chỉ báo tốc độ không khí là một áp kế chênh lệch so sánh áp suất không khí ram với áp suất tĩnh 29

Hình 31 Các thông số trên Airspeed indicator 30

Hình 32 System architecture 31

Hình 33 Air data computer 32

Hình 34 System architecture with 3 ADCs 33

Hình 35 Air data module 34

Hình 36 Máy tính dữ liệu không khí 90004 TAS / Plus (ADC) của Teledyne tính toán thông tin dữ liệu không khí từ hệ thống khí nén tĩnh pitot, đầu dò nhiệt độ máy bay và thiết bị hiệu chỉnh khí áp để giúp tạo ra chỉ báo rõ ràng về điều kiện bay 35

Hình 37 Leakage in static system 37

Hình 38 Leakage in static system 38

Hình 39 Leakage in Pitot System 39

Hình 41 Blocked Static Ports 41

Hình 42 Blocked static port 42

Hình 43 Blocked Static Ports 43

Hình 44 Blocked Pitot Tube 44

Hình 45 Blocked Pitot Tube 45

Hình 46 Blocked Pitot Tube 46

Hình 47 Một ống pitot bị tắc nhưng lỗ thoát nước vẫn thông 47

Hình 48 Blocked pitot system with clear static system 48

Hình 49 Blocked static port 49

Hình 50 Hình ảnh chiếc máy bay gặp nạn do tắc nghẽn ống pitot 51

Hình 51 Chiếc máy bay Boeing 757-225 gặp nạn 53

Hình 52 Air data testing 56

Hình 53 Thiết bị để kiểm tra pitot system và static system 56

Hình 54 Nắp đậy bảo vệ ống pitot dưới mặt đất 58

Hình 55 Một hình ảnh chụp các ống pitot trên chiếc A330 cho thấy các ống bảo vệ bên ngoài chặn hoàn toàn ống pitot 59

Hình 56 2 phi công của hãng AirBaltic thực hiện thủ tục kiểm tra bên ngoài máy bay trước khi cất cánh 60

Hình 57 Hệ thống sưởi ống pitot 61

Hình 58 Phụ kiện đã được sử dụng trong nhiều năm để luồn dây điện cho static system và pitot system 62

Hình 59 Một ống mềm được kéo dài trên air data của GlaStar 63

Hình 60 Một kỹ thuật viên gắn thiết bị hút vào cổng tĩnh trên GlaStar này để chuẩn bị cho kiểm tra hệ thống tĩnh 63

Hình 61 Nên che các cổng tĩnh và ống pitot bằng băng keo trước khi rửa 64

Hình 62 Water drain 65

Hình 63 ADC nhận đầu vào từ các thiết bị cảm biến tĩnh pitot và xử lý chúng để

sử dụng cho nhiều hệ thống máy bay 66

Hình 64 Hệ thống hiển thị thông tin trên tàu bay Boeing 727 và 787 67

Hình 65 Các thành phần của hệ thống EFIS 68

Hình 66 Minh họa màn hình hiển thị điện tử 69

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

VSI Vertical Speed Indicator

equipment tests and inspections

LỜI NÓI ĐẦU

Để lái bất kỳ máy bay nào mộTt cách an toàn, phi công phải hiểu cách diễn giải và vậnhành các thiết bị bay Phi công cũng cần có khả năng nhận ra các lỗi và trục trặc liênquan của các thiết bị này Khi phi công hiểu cách thức hoạt độTng của từng thiết bị vànhận biết khi nào mộTt thiết bị bị trục trặc, người đó có thể an toàn sử dụng các thiết bị

đó với tiềm năng tối đa của chúng Nếu bạn đã từng nhìn vào mộTt chiếc máy bay vàthấy mộTt vài ống nhỏ nhỏ hướng về phía trước, bạn đã nhìn thấy mộTt phần tử của hệthống tĩnh pitot Những chiếc ống nhỏ đó thực sự khá quan trọng và rất cần thiết chomộTt chuyến bay an toàn Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét hệ thống tĩnh pitot,nói về cách hoạt độTng của nó và cho bạn biết những công cụ nào dựa vào dữ liệu màchúng cung cấp Hệ thống pitot-static là mộTt hệ thống kết hợp sử dụng áp suất khôngkhí tĩnh và áp suất độTng do chuyển độTng của máy bay trong không khí Các áp suất kếthợp này được sử dụng để xem xét chỉ báo tốc độT không khí (ASI), máy đo độT cao vàchỉ báo tốc độT dọc (VSI)

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ FLIGHT INSTRUMNET 1.1 Flight Instruments

What Are Aircraft Instruments?

Aircragt intrments: Dụng cụ máy bay là mộTt loạt các mặt số, đồng hồ đo và tiện ích đôikhi đối đầu nhau nằm trong buồng lái của máy bay Các phi công dựa vào các thiết bịnày để hiểu máy bay đang ở đâu, tốc độT bay và hoạt độTng của nó cũng như mộTt lượnglớn thông tin khác

Có bốn loại dụng cụ máy bay cơ bản được phân nhóm theo công việc mà chúng thựchiện

Flight Instruments: Các thiết bị bay

Engine Instruments: Dụng cụ độTng cơ

Navigation Instruments: Công cụ điều hướng

Miscellaneous Position/Condition Instruments: Các công cụ chức vụ / điều kiện khác

Hình 1 Các dụng cụ bay trong buồng lái.

Flight instruments là những công cụ trong buồng lái của máy bay cung cấp cho phi

công dữ liệu về tình hình bay của máy bay Nó cung cấp thông tin về độT cao , tốc độTbay , tốc độT thẳng đứng , hướng đi và nhiều thông tin quan trọng khác trong chuyến

Theo quy định của BộT luật Quy định Liên bang Hoa Kỳ, Tiêu đề 14, Phần 91 flightinstruments được phân nhóm theo pitot-static system, compass systems ( hệ thống labàn) và gyroscopic instruments (thiết bị con quay hồi chuyển)

Đây là 6 'Dụng cụ bay' cơ bản được tìm thấy trong hầu hết mọi máy bay, hình dạng hoặc hình thức - cho dù̀ là các dụng cụ riêng lẻ hoặc được kết hợp với nhau Sáu thiết

bị này là:

Airspeed indicator (ASI): đồng hồ chỉ thị vận tốc

Attitude indicator: đồng hồ chỉ thị thế bay

Altimeter: đồng hồ chỉ thị độT cao

Turn coordinator: bộT phối hợp chỉ thị vòng lượn

Heading indicator: đồng hồ chỉ thị hướng mũi

Vertical speed indicator: (VSI) đồng hồ chỉ thị vận tốc dọc

Các khí cụ bay cơ bản này có thể được phân loại thêm thành:

Pitot-static system : Airspeed indicator, Altimeter, Vertical speed indicator

Gyroscopic Instruments: Sử dụng nguyên lý gyroscipic để cung cấp thông tin về thái

độT của máy bay trong quá trình bay (hướng của máy bay trong mối quan hệ với môi trường xung quanh): Attitude indicator, Turn coordinator, Heading indicator

Sở dĩ có thể phân loại chúng thành hai nhóm như thế này là vì pitot static system sẽcung cấp thông tin về vận tốc và độT cao cho Airspeed indicator, Vertical speedindicator, Altimeter từ áp suất tĩnh và áp suất độTng Còn Attitude indicator, Turncoordinator, Heading indicator lấy thông tin từ Gyroscopic Instruments

Hình 2 Six basic aircraft instruments.

1.2 Giới Thiệu Về Pitot Static System

Pitot static system là mộTt hệ thống các công cụ áp lực nhạy cảm mà thường được sử

dụng trong ngành hàng không để xác định của mộTt chiếc máy bay tốc độT bay , sốMach, độT cao, và xu hướng độT cao Hệ thống này cung cấp thông tin về áp suất cho 3pack

Thông tin sau khi đưa đến các pack sẽ giúp phi công biết được các thông tin trạng tháibay Pitot static system đo áp suất không khí để cung cấp năng lượng cho các thiết bịliên quan.

Pitot static system thường bao gồm:

Pitot tube (ống pitot),Static port (mộTt cổng tĩnh),The pitot-static instruments (các thiết bị pitot-tĩnh)

Airspeed indicator (ASI): đồng hồ chỉ thị vận tốc

Alitimeter: đồng hồ chỉ thị độT cao

Vertical speed indicator (VSI): đồng hồ chỉ thị vận tốc dọc

Hình 3 Minh họa một cấu trúc đơn giản nhất của pitot static system

Các thiết bị khác có thể được kết nối là máy tính dữ liệu hàng không , máy ghi dữ liệuchuyến bay , bộT mã hóa độT cao, điều áp cabin bộT điều khiển và các công tắc tốc độTkhông khí khác nhau Các lỗi trong kết quả đọc của hệ thống tĩnh pitot có thể cực kỳnguy hiểm vì thông tin thu được từ hệ thống tĩnh pitot, chẳng hạn như độT cao, có khảnăng rất quan trọng về an toàn.

1.3 Áp Suất

1.3.1 Áp Suất Tĩnh

Đó là áp suất mà không khí tác dụng lên các vật thể mà bên trong khí quyển, áp suấtnày được phân bổ đều xung quanh tất cả các vật thể Như chúng ta có thể thấy tronghình ảnh này và chúng ta cũng phải nói rằng áp suất này luôn hiện hữu dù̀ vật thể đangđứng yên hay đang chuyển độTng

Hình 4 Minh họa áp suất tĩnh tác dụng lên máy bay.

Vậy áp suất tĩnh phụ thuộTc vào điều gì? Như chúng ta vẫn thường biết là khí quyển hay

áp suất tĩnh thay đổi theo độT cao, nhưng tại sao? Ở đây chúng ta sẽ giả định rằng trongtrường hợp này mốc đo áp suất là ở mực nước biển và ở đây chúng ta có mộTt cộTt khôngkhí phía trên nó lan lên bầu khí quyển Vì chúng ta có thể thấy như trong hình phíadưới các phân tử không khí gần nhau hơn nhiều ở phía dưới gần bề mặt Trong khi đó,

giải thích khá hợp lý là không khí được tạo ra từ vật chất và vật chất có trọng lượngnên bị lực hấp dẫn của trái đất kéo xuống Nó làm cho cộTt không khí phía trên chúng tatác độTng mộTt trọng lượng nhỏ hơn và các hạt bên dưới nén nhiều hơn và ở gần nhauhơn Trọng lượng mà chúng ta cảm nhận được từ cộTt không khí chính xác là áp suấttĩnh và ở mực nước biển áp suất tĩnh này là khoảng 30 inHg Chính xác trong điều kiệntiêu chuẩn, con số này là 29,92 inHg Tuy nhiên giá trị này có thể thay đổi mộTt chút tù̀ythuộTc vào điều kiện thời tiết Theo cách giải thích này thì khi chúng ta leo lên cao trongbầu khí quyển, chúng ta gặp ít áp suất tĩnh hơn MộTt ví dụ cho việc này là khi chúng taleo núi Trong trường hợp cộTt không khí mà chúng ta có ở trên ngắn hơn, điều này cónghĩa là có ít không khí tạo trọng lượng lên chúng ta hơn và do đó áp suất tĩnh giảmtrong ví dụ này, ở phần này của ngọn núi, chúng ta đo được áp suất là 24 inHg Điềunày rõ ràng là nhỏ hơn áp suất ở mực nước biển bây giờ nếu chúng ta tiếp tục leo núi,chúng ta có thể thấy áp suất tĩnh càng ngày càng giảm ở trên đỉnh Trong ví dụ nàychúng ta có thể đo được áp suất tĩnh tại đỉnh núi là 15 inHg Chúng ta có thể nói rằng

áp suất tĩnh giảm đi mộTt inHg khi tăng độT cao 1000 feet

Như vậy có nghĩa là mộTt máy bay bay ở độT cao thấp sẽ chịu áp suất tĩnh cao hơn so vớiđộT cao đang bay cao hơn và hiện tượng này không chỉ xảy ra với không khí mà còn vớibất kỳ chất lỏng nào khác như nước.

Ở đây, chúng ta có mộTt ví dụ về mộTt bể bơi vì chúng ta có thể quan sát cách thức mà cácphân tử nước hoạt độTng khá giống với các phân tử không khí trong bầu khí quyển Điều này có nghĩa là mộTtngười đang bơi trên bề mặt sẽ chịu áp suất tĩnh ít hơn so với mộTt người đang bơi ở độT sâu và chúng ta thực

sự có thể cảm nhận được sự thay đổi áp suất tĩnh của nước khi chúng ta lặn xuống sâu đặc biệt là trong tai.Đây sẽ là ví dụ rõ nhất và dễ nhất mà chúng ta có thể hiểu về áp suất tĩnh

Hình 6 Minh họa áp suất tĩnh trong chất lỏng.

1.3.2 Áp Suất Động

Áp suất mà không khí tác dụng lên mộTt vật thể chuyển độTng, qua đó khi mộTt vật thể tácđộTng vào không khí ở mộTt tốc độT nhất định thì không khí tác dụng mộTt áp suất nhấtđịnh lên vật đó gọi là áp suất độTng và áp suất này tác dụng ngược hướng với quỹ đạocủa vật thể

Hình 7 Minh họa áp suất động tác động lên máy bay.

Áp suất độTng này phụ thuộTc trực tiếp vào tốc độT máy bay đang chuyển độTng và cũngvào mật độT của không khí, nghĩa là là khi chúng ta bay nhanh hơn, chúng ta sẽ có ápsuất độTng lớn hơn và ngược lại nếu chúng ta bay với vận tốc thấp sẽ có áp suất độTng sẽnhỏ Chúng ta có mộTt ví dụ như sau Nếu máy bay bay với tốc độT 80 kt /h trong khôngkhí, chúng ta sẽ có ít áp suất độTng hơn so với khi máy bay bay với tốc độT 120 kt /h như

đã thấy

1.3.3 Áp Suất Tổng

Áp suất tổng là tổng áp suất tĩnh cộTng với áp suất độTng Hãy xem điều này qua mộTt ví

dụ, giả sử chúng ta đang đi trên đường cao tốc và đưa mộTt tay ra ngoài cửa sổ sao cholòng bàn tay tiếp xúc với luồng không khí trong trường hợp này, bàn tay sẽ trải qua hai

áp suất, chúng ta có áp suất tĩnh luôn tồn tại bất kể chúng ta có đang di chuyển haykhông và chúng ta cũng sẽ chịu áp suất độTng do dòng không khí chống lại sự thay đổichúng ta đang di chuyển, vì vậy trong trường hợp này trong lòng bàn tay của bạn, bạn

sẽ trải qua tổng áp suất tĩnh và áp suất độTng

Hình 9 Minh họa sự tác động của áp suất tổng lên một vật.

Đây chính xác là những gì xảy ra với mộTt chiếc máy bay đang di chuyển trong khôngkhí, nó sẽ trải qua cả hai áp suất

Hình 10 Minh họa áp suất tổng tác động lên máy bay.

CHƯƠNG 2 PITOT STATIC SYSTEM 2.1 Static Pressure System

2.1.1 Static Port

Static port là mộTt tấm kim loại đục lỗ, nơi có các lỗ cho phép áp suất không khí tĩnhbên ngoài đi vào để cung cấp tham số đầu vào cho các đồng hồ chỉ thị tốc độT (ASI),đồng hồ độT cao, và đồng hồ chỉ thị tốc độT dọc (VSI)

Hình 11 Một Static port trên Boeing 737.

Static port nằm ở các điểm trung hòa về mặt khí độTng học trên máy bay để cho phép đo

áp suất không khí trung tính Điều này có nghĩa nó thường được bố trí trên thân máybay hoặc mộTt số vị trí trung lập khác MộTt static port thay thế thường được đặt bêntrong cabin của máy bay để dự phòng trong trường hợp (các) static ports bên ngoài bịchặn Khu vực static port phải luôn được giữ sạch sẽ và trơn tru để tránh làm nhiễuloạn luồng không khí, vì điều này sẽ đưa ra các chỉ báo không chính xác Các staticport phải được bảo vệ bằng nắp trong quá trình rửa hoặc sơn lại máy bay để tránh các

lỗ bị tắc Bìa có màu sáng để có thể dễ dàng nhìn thấy

Hình 12 Minh họa về vị trí của static port trên máy bay.

MộTt vấn đề được đặt ra ở đây rằng, tại sao staic port lại thường được bố trí ở thân tàu bay mà không phải ở mộTt vị trí nào khác?

Static port được đặt ở thân tàu bay vì: Đây là nơi thu được áp suất tĩnh chính xác nhất.Như chúng ta biết áp suất tĩnh luôn tồn tại và được tạo ra theo mọi hướng Trong khi

đó, áp suất độTng chỉ được tạo ra theo hướng ngược lại với đường đi của máy bay Vớithiết kế bố trí static port tại thân tàu bay, chúng ta có thể thấy rằng trong static port chỉ

đi vào áp suất tĩnh, không phải áp suất độTng do đó có được phép đo đầy đủ và chínhxác nhất có thể Tuy nhiên không có gì là hoàn hảo tuyệt đối, thiết kế này cũng có mộTt

số lỗi, khi mà trong mộTt vài trường hợp áp suất độTng có thể tràn vào static port thì sẽgây ra hiện tương sai số

Hình 13 Minh họa áp suất tĩnh đi vào static port.

2.1.2 Static Pressure

Static pressure là áp suất tĩnh được đo bởi static port của máy bay Áp suất tĩnh chủ yếucung cấp thông tin cho đồng hồ đo độT cao và đồng hồ chỉ thị vận tốc dọc Như đã nói ởtrên thì khi áp suất độTng tràn vào static port có thể gây ra sai số, sự khác biệt giữa ápsuất tĩnh đo được và áp suất tĩnh thực tế được gọi là static source error (sai số nguồntĩnh), viết tắt là SSE SSE phụ thuộTc vào hình dạng thân máy bay, tốc độT bay và góc tớicủa máy bay Các vị trí cánh tà và hộTp số cũng ảnh hưởng đến SSE Trước đây, các phicông thường sử dụng các sơ đồ từ sách hướng dẫn bay để điều chỉnh các chỉ dẫn Ngàynay, các air data computer (ADC) (máy tính dữ liệu không khí) tự độTng tính toán hệ sốhiệu chỉnh để bù̀ cho SSE

Hình 14 Mô phỏng static pressure system.

Cũng có mộTt tình huống bay ảnh hưởng đến áp suất tĩnh đo được, đó là thao tác sideslip (trượt bên) (side slip: sự trượt cạnh là mộTt trạng thái không cân bằng của tàu bay,khi đó tàu bay chuyển độTng xuống dưới hạ độT cao và lạng vào phí trong của vòng cua).Trong quá trình chuyển độTng trượt bên, luồng không khí tạo ra áp suất tĩnh cao hơnbình thường ở phía bên trái của thân máy bay, điều này là do ram effect (ram effect hayhiệu ứng độTng áp suất là sự tăng áp của dòng khí tại cửa vào độTng cơ air intake dochuyển độTng tiến về phía trước của tàu bay) Do đó, áp suất tĩnh ở phía bên phải củathân máy bay giảm Để bù̀ đắp cho tác độTng của cơ độTng trượt hai bên, mộTt static portđược lắp đặt ở mỗi bên của máy bay Cả hai static ports được kết nối với nhau bằngcách sử dụng mộTt ống cổng chéo giúp cân bằng áp suất tĩnh cho các thiết bị

Hình 15 Mô phỏng khi tàu bay side slip.

2.2 Pitot Pressure

2.2.1 Pitot Tube Pitot tube hay ống pitot là mộTt thiết bị đo áp suất dù̀ng để tính vận tốc của dòng chất

lưu Ống pitot được phát minh bởi kỹ sư người Pháp Henri Pitot từ đầu thế kỷ XVIII,

và được sửa đổi thành kiểu hiện đại như ngày nay bởi nhà khoa học người Pháp HenryDarcy người đã thực hiện những phép tính đầu tiên để đo tốc độT không khí

Hình 16 Các loại ống pitot.

Ống pitot ban đầu được sáng tạo ra để đo dòng chảy của sông Seine quanh Paris Thìchúng có thiết kế rất đơn giản chỉ là mộTt ống có phần nằm ngang sau đó hướng lên.Như đã biết thì ống có hình dạng thẳng đứng thì nước sẽ đi vào và dâng lên cho đếnkhi nó đạt đến mức bằng với dòng sông xung quanh đó là áp suất tĩnh của dòng Cònkhi ống có phần nằm ngang hướng theo dòng chảy thì chiều cao cộTt nước sẽ tăng lên vàchiều cao tăng thêm này là do áp suất độTng gây ra Khi hạt nước đi vào ống pitot vậntốc của nó sẽ chuyển thành áp suất độTng Vì vậy, chiều cao của cộTt nước là do tổng ápsuất độTng và áp suất tĩnh

Hình 17 Áp suất tĩnh và áp suất động của dòng chảy.

Và từ đây thì ta có mộTt phát minh là pitot static tube (ống pitot tĩnh) và nó thì đangđược sử dụng trên máy bay để cung cấp thông tin cho đồng hồ chỉ thị vận tốc Nó là sựkết hợp của mộTt ống tĩnh và mộTt ống pitot Hai ống bây giờ được kết hợp để làm chochúng đồng trục với mục đích 'tinh giản' thiết kế, và sự chênh lệch áp suất sẽ là được

đo bằng đầu dò điện tử, nhưng về cơ bản thiết bị này giống với phát minh ban đầu củaPitot Do ống Pitot và ống tĩnh thống nhất với nhau nên thiết bị được gọi là ống tĩnhPitot

Hình 18 Pitot static system chi tiết.

Trên các máy bay, ống pitot tĩnh này được thiết kế phức tạp hơn mộTt chút để có cácchức năng phù̀ hợp Có 2 lỗ trong ống: mộTt lỗ hướng thẳng vào dòng chảy để cảm nhận

áp suất tổng, và lỗ còn lại vuông góc với dòng chảy để đo áp suất tĩnh Các ống pitottĩnh đều có khe hút gió cho tổng áp suất ở phía trước Lưu ý là mép đầu của ống phảiluôn trong tình trạng tốt để không ảnh hưởng đến luồng không khí Bên trong ống cóbaffle plate (vách ngăn) để ngăn không cho nước hoặc vật lạ xâm nhập vào đường ống

áp suất pitot Trên ống này còn sẽ có các heater (ống có lỗ kết hợp mộTt hệ thống sưởiấm) là bao gồm các điện trở khi chúng được bật từ buồng lái làm cho ống nóng lên.Chúng được tạo ra nhằm trường hợp khi đầu vào của ống pitot tĩnh bị đóng băng Cácheater này có nhiệm vụ làm tan chảy băng tránh làm tắc ống dẫn đến kết quả đo bị sai

Để điều khiển các heater có pitot heater switch Công tắc nằm ở bên trái của bảng điềukhiển Hệ thống nhiệt Pitot hoạt độTng với điện áp 28 VDC, được cung cấp thông qua

Hình 19 Pitot heater switch trên bảng điều khiển.

MộTt lỗ khác cũng có chức năng khá quan trọng với ống pitot tĩnh là drain hole (lỗ thoátnước) Đây là mộTt lỗ nhỏ ở phía sau của ống pitot tĩnh cho phép thoát nước ra khỏi hệthống trong trường hợp bay trong điều kiện mưa hoặc khi băng tan bằng nhiệt Nhưchúng ta có thể thấy ống có lỗ này được thiết kế để loại bỏ bất kỳ lỗi nào có thể xảy ratrong phép đo áp suất

Hình 20 Một lỗ drain hole dùng để thoát nước trong ống pitot.

2.2.2 Pitot Pressure

Pitot pressuse là áp suất được đo bởi ống pitot tĩnh Áp suất đo được là tổng áp suất, làtổng của áp suất độTng tạo ra bởi tốc độT không khí và áp suất tĩnh Vị trí của ống pitotđược nhà sản xuất máy bay lựa chọn để đảm bảo áp suất pitot không bị xáo trộTn Hiệntại để đảm bảo rằng ống trục này thực hiện mộTt phép đo thích hợp, điều quan trọng là

nó phải được căn chỉnh với trục dọc của máy bay Ví dụ, trên máy bay quân sự, bạn tìmthấy nó ở mũi máy bay Trên máy bay nhỏ, bạn tìm thấy ống pitot bên dưới cánh hoặcphía trước cánh Trên các máy bay lớn, các ống pitot thường nằm ở phần phía trướccủa thân máy bay

Hình 21 Vị trí của pitot trên một số tàu bay.

MộTt lưu ý là nếu máy bay đậu trên mặt đất trong thời gian dài hơn, ống Pitot phải đượcbảo vệ bằng nắp đậy để ngăn nước và các vật thể lạ, như côn trù̀ng, xâm nhập vào ốngpitot Nắp có mộTt lá cờ sáng thường là màu đỏ, bên trên có dòng chữ “REMOVEBEFORE FLIGHT” để cảnh báo cho thợ máy hoặc phi công rằng nó phải được lấy ratrước chuyến bay tiếp theo

Hình 22 Nắp đậy bảo vệ pitot ở dưới mặt đất.

Về nguyên lí thì ống pitot tĩnh hoạt độTng theo định luật Bernoulli Lỗ vuông góc vớidòng chảy sẽ đo áp suất tĩnh Áp suất tĩnh sẽ chảy vào static chamber hay còn gọi làbuồng áp tĩnh, tạo nên áp suất tạm gọi là p1 Còn các lỗ còn lại đo áp suất tổng Ápsuất tổng sẽ chạy vào pressure chamber (buồng áp suất), tại đây ta gọi áp suất tổng làp2

Hình 23 Minh họa nguyên lí hoạt động của ống pitot tĩnh.

Ở giữa hai buồng sẽ có vách ngăn Khi có áp suất màng ngăn giữa các khoang biến dạng vềphía khoang tĩnh bởi vì áp suất trong buồng khác cao, màng ngăn được kết nối với mộTt bộT chuyển đổi ápsuất (pressure transducer) để tạo ra sự chênh lệch áp suất Theo định luật Bernoulli ta có:

Ta có thể viết lại: p2=p1 + 1/2.ρ.v^2

Từ đây có thể tìm ra vận tốc gió

2.3 Pitot-Static Instruments

2.3.1 Altimeter

Máy đo độT cao là mộTt công cụ được sử dụng để chỉ độT cao của máy bay trên mộTt mứcxác định trước, chẳng hạn như mực nước biển hoặc địa hình bên dưới máy bay Khi độTcao tăng, áp suất không khí giảm Số lượng mà nó giảm có thể đo lường được và nhấtquán đối với bất kỳ sự thay đổi độT cao nhất định nào Do đó, bằng cách đo áp suấtkhông khí, có thể xác định được độT cao

Máy đo độT cao đo độT cao của máy bay bằng cách đo áp suất của không khí được gọi làmáy đo độT cao áp suất Máy đo độT cao áp suất được chế tạo để đo áp suất không khíxung quanh tại bất kỳ vị trí và độT cao nhất định nào Trong máy bay, nó được kết nốivới static vent thông qua đường ống trong hệ thống pitot-static Mối quan hệ giữa ápsuất đo được và độT cao được biểu thị trên mặt thiết bị, được hiệu chỉnh theo đơn vịfeet Những thiết bị này là công cụ đọc trực tiếp để đo áp suất tuyệt đối Aneroid (hayaneroid bellows) là cốt lõi của hoạt độTng bên trong của máy đo độT cao áp suất Gắn vớimàng chắn kín này là các liên kết và bánh răng kết nối nó với kim chỉ thị Áp suấtkhông khí tĩnh đi vào hộTp dụng cụ kín khí và bao quanh aneroid Ở mực nước biển,máy đo độT cao chỉ số 0 khi áp suất này được tác độTng bởi không khí xung quanh lênaneroid Khi áp suất không khí giảm xuống bằng cách di chuyển máy đo độT cao lên caohơn trong khí quyển, aneroid sẽ mở rộTng và hiển thị độT cao trên thiết bị bằng cách xoaycon trỏ Khi hạ thấp máy đo độT cao trong khí quyển, áp suất không khí xung quanhaneroid tăng lên và kim chỉ thị chuyển độTng theo hướng ngược lại

Hình 24 Sự sắp xếp bên trong của một máy đo độ cao áp suất màng kín.

Ở mực nước biển và các điều kiện khí quyển tiêu chuẩn, liên kết gắn với màng ngăn có thể

mở rộTng tạo ra chỉ số bằng không Khi độT cao tăng, áp suất tĩnh ở bên ngoài màng ngăn giảm và aneroid mởrộTng, tạo ra mộTt dấu hiệu tích cực về độT cao Khi độT cao giảm, áp suất khí quyển tăng lên Áp suất không khítĩnh ở bên ngoài màng ngăn tăng lên và con trỏ di chuyển theo hướng ngược lại, cho thấy độT cao giảm

Mặt hoặc mặt số của đồng hồ đo độT cao tương tự được đọc tương tự như đồng hồ Khicon trỏ dài nhất di chuyển xung quanh mặt số, nó đang đăng ký độT cao tính bằng hàngtrăm feet MộTt cuộTc cách mạng hoàn chỉnh của con trỏ này cho biết độT cao 1.000 feet

Điểm dài thứ hai di chuyển chậm hơn Mỗi khi nó đạt đến mộTt chữ số, nó chỉ ra độT cao 1.000 feet MộTt khi xung quanh mặt số cho con trỏ này bằng 10.000 feet

Khi con trỏ dài nhất di chuyển hoàn toàn quanh mặt số mộTt lần, điểm dài thứ hai chỉ dichuyển khoảng cách giữa hai chữ số — cho biết đã đạt được độT cao 1.000 feet Nếuđược trang bị như vậy, con trỏ thứ ba, ngắn nhất hoặc mỏng nhất sẽ ghi lại độT cao theogia số 10.000 feet Khi con trỏ này đạt đến mộTt chữ số, độT cao 10.000 feet đã đạt được