1. הקלטת קריאות לחץ של מד המנומטר עם שינויים במהירות האוויר.
<ol><li>חבר את שני הלידים של הצינור הסטטי פיתות לשני הנמלים של המנומטר. יש למלא את המנומטר בשמן צבעוני ומסומן כטקסי סיום של אינץ'.</li>
	<li>הכנס את הצינור פיטו-סטטי לתוך ההתאמה השחלה, כך ראש החישה הוא במרכז קטע הבדיקה של מנהרת הרוח ואת הצינור מצביע במעלה הזרם. קטע הבדיקה צריך להיות 1 רגל x 1 רגל, ומנהרת הרוח אמורה להיות מסוגלת לקיים במהירות אווירית של 140 קמ"ש.</li>
	<li>השתמש בתגלה נטיות כדי להתאים את הצינור הסטטי פיתות לזווית אפס התקפה.</li>
	<li>הפעל את מנהרת הרוח במהירות של 50 קמ"ש ולאחר מכן להקליט את הפרש הלחץ לקרוא במנומטר.</li>
	<li>הגדל את במהירות האוויר במנהרת הרוח ב-10 קמ"ש ותיעד את הפרש הלחץ במנומטר.</li>
	<li>חזור על הפעולה 1.5 עד שהמהיר יגיע ל-130 קמ"ש. הקלט את כל התוצאות.</li>
</ol>2. לחקור את הדיוק של צינורות פיטו-סטטי עם זווית התקפה חיובית.
<ol><li>השתמש בתגלה הנטייה כדי להתאים את זווית ההתקפה לחיובית של 4 מעלות.</li>
	<li>הפעל את מנהרת הרוח במהירות של 160 קמ"ש, ותיעד את הפרש הלחץ בקריאה על מד האח.</li>
	<li>הגדל את זווית ההתקפה במרווחים של 4°, וחזור על שלבים 2.1 - 2.2 עד לזווית התקפה של 28°. הקלט את כל התוצאות.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Pitot, Henri (1732). &#34;Description d&#39;une machine pour mesurer la vitesse des eaux courantes et le sillage des vaisseaux&#34;. Histoire de l&#39;Acad&#233;mie royale des sciences avec les m&#233;moires de math&#233;matique et de physique tir&#233;s des registres de cette Acad&#233;mie: 363&#8211;376. Retrieved 2009-06-19.</li>
	<li>Darcy, Henry (1858). &#34;Note relative &#224; quelques modifications &#224; introduire dans le tube de Pitot&#34; (PDF). Annales des Ponts et Chauss&#233;es: 351&#8211;359. Retrieved 2009-07-31.</li>
	<li>Daly, Kieran (11 June 2009). &#34;Air Caraibes Atlantique memo details pitot icing incidents&#34;. Flight International. Retrieved 19 February 2012.</li>
</ol>

מידע על מהירות האוויר הוא קריטי ליישומי תעופה, כגון עבור מטוסים ורחפנים. צינור פיטו-סטטי מחובר בדרך כלל למונה מכני כדי להראות את מידת האוויר בלוח הקדמי בתא הטייס. עבור מטוסים מסחריים, הוא מחובר גם למערכת בקרת הטיסה המשולבת.
שגיאות בקריאה של מערכת פיטו-סטטית יכולות להיות מסוכנות ביותר. בדרך כלל קיימות 1 או 2 מערכות פיטו-סטטיות יתירות עבור מטוסים מסחריים. כדי למנוע הצטברות קרח, צינור פיטו מחומם במהלך הטיסה. תקריות ותאונות רבות של חברות תעופה מסחריות אותרו לכשל במערכת הפיתות-סטטית. לדוגמה, בשנת 2008 דיווחה אייר קארייבס על שתי תקריות של תקלות הדובדבן של צינור פיטו בכבישי A330 שלה [3].
בתעשייה, ניתן למדוד את מידת האוויר בצינורות ובצינורות עם צינורות פיתות שבהם יהיה קשה להתקין מד ים או מדי זרימה אחרים. צינור פיטו ניתן להכניס בקלות דרך חור קטן בצינור.
בהדגמה זו נבחן השימוש בצינורות פיתות-סטטיים במנהרת רוח והמדידות שימשו לחיזוי במהירות האוויר במנהרת הרוח. התוצאות החזויות על ידי צינור פיטו-סטטי בקורלציה היטב עם הגדרות מנהרת הרוח. גם הרגישות של אי-התאמה אפשרית של הצינור הפיתות-סטטית נחקרה והגיע למסקנה כי הצינור הפילוט-סטטי אינו רגיש במיוחד לאי-התאמה עד וזווית התקפה של 28 מעלות.

העיקרון של ברנולי קובע כי עלייה במהירות הנוזל מתרחשת בו זמנית עם ירידה בלחץ ולהיפך. באופן ספציפי, אם המהירות של נוזל יורד לאפס, אז הלחץ של הנוזל יגדל למקסימום שלה. זה ידוע בשם לחץ קיפאון או לחץ מוחלט. צורה אחת מיוחדת של משוואת ברנולי היא כדלקמן:
לחץ קיפאון = לחץ סטטי + לחץ דינמי
<img src="/files/ftp_upload/10452/10452eq1a.jpg">
כאשר לחץ הקיפאון, Po, הוא הלחץ אם מהירות הזרימה מופחתת לאפס איסנטרופית, הלחץ הסטטי, Ps, הוא הלחץ שהנוזל שמסביב מפעיל על נקודה נתונה, והלחץ הדינמי, Pd, המכונה גם לחץ איל, קשור ישירות לצפיפות הנוזלים, ρ, ומהירות הזרימה, V,לנקודה נתונה. משוואה זו חלה רק על זרימה בלתי ניתנת לריסון, כגון זרימת נוזלים וזרימת אוויר במהירות נמוכה (בדרך כלל פחות מ-100 מ'/ש').
מהמשוואה לעיל, אנו יכולים לבטא מהירות זרימה, V, במונחים של דיפרנציאל לחץ וצפיפות נוזלים כמו:
<img src="/files/ftp_upload/10452/10452eq2f.jpg">
במאה ה-18 המציא המהנדס הצרפתי אנרי פיטו את צינור הפיתות [1], ובאמצעהמאה ה-19, המדען הצרפתי הנרי דארסי שינה אותו לצורתו המודרנית [2]. בתחילת המאה ה -20, האווירודינמיקאי הגרמני לודוויג פראנדל שילב את מדידת הלחץ הסטטי ואת צינור פיטו לתוך הצינור פיטו-סטטי, אשר נמצא בשימוש נרחב היום.
תרשים של צינור פיתות-סטטי מוצג באיור 1. יש 2 פתחים בצינורות: פתח אחד פונה לזרימה ישירות כדי לחוש את לחץ הקיפאון, והשני נפתח בניצב לזרימה כדי למדוד את הלחץ הסטטי.
<img src="/files/ftp_upload/10452/10452fig1.jpg"> איור 1. סכמטי של צינור פיתות-סטטי.
הפרש הלחץ נדרש כדי לקבוע את מהירות הזרימה, אשר נמדד בדרך כלל על ידי מתמרים לחץ. בניסוי זה, מנומטר טור נוזלי משמש כדי לספק חזותי טוב כדי למדוד את השינוי בלחץ. הפרש הלחץ נקבע כדלקמן:
<img src="/files/ftp_upload/10452/10452eq3a.jpg">
כאשר Δh הוא הפרש הגובה של המנומטר, ρL הוא צפיפות הנוזל במנומטר, ו- g הוא התאוצה עקב כוח המשיכה. שילוב משוואות 2 ו- 3, מהירות הזרימה צפויה על-ידי:
<img src="/files/ftp_upload/10452/10452eq4d.jpg">

pitot-static tube: a device to measure air flow speed

מקור: דייוויד גואו, המכללה להנדסה, טכנולוגיה ואווירונאוטיקה (CETA), אוניברסיטת דרום ניו המפשייר (SNHU), מנצ'סטר, ניו המפשייר
צינור פיטו-סטטי נמצא בשימוש נרחב למדידת מהירויות לא ידועות בזרימת האוויר, למשל, הוא משמש למדידת מהירות טיסה של מטוס. לפי העיקרון של ברנולי, מידת האוויר קשורה ישירות לשינויים בלחץ. לכן, הצינור הפיתות-סטטי חש בלחץ הקיפאון ובלחץ הסטטי. הוא מחובר למנומטר או מתמר לחץ כדי לקבל קריאות לחץ, המאפשר חיזוי של מסלול אוויר.
בניסוי זה, מנהרת רוח משמשת ליצירת במהירות אווירית מסוימת, אשר מושווה נגד תחזיות צינור פיטו-סטטי. גם הרגישות של הצינור הסטטי פיתות עקב אי התאמה ביחס לכיוון הזרימה נחקרת. ניסוי זה ידגים כיצד מהירות זרימת האוויר נמדדת באמצעות צינור פיטו-סטטי. המטרה תהיה לחזות את מהירות זרימת האוויר בהתבסס על מדידות הלחץ שהושגו.

תוצאות מייצגות מוצגות בטבלה 1 ובטבלה 2. תוצאות הניסוי הן בהסכמה טובה עם מהירות הרוח בפועל. צינור פיטו-סטטי חזה במדויק את מהירות האוויר עם אחוז טעות מקסימלי של כ-4.2%. ניתן לייחס זאת לשגיאות בהגדרת מנהרת הרוח במהירות אווירית, שגיאות בקריאת המנומטר ושגיאות המכשיר של הצינור הסטטי Pitot.
טבלה 1. מהירות טיסה מחושבת וטעייה המבוססת על קריאת מנורה מבטאים במהירויות שונות של מנהרת הרוח.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>מנהרת רוח במהירות אווירית (mph)</td>
			<td>קריאת מד המנומטר (במים)</td>
			<td>מחושב במהירות אווירית (mph)</td>
			<td>אחוז שגיאה (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>50</td>
			<td>1.1</td>
			<td>48.04</td>
			<td>-3.93</td>
		</tr>
<tr>
<td>60</td>
			<td>1.6</td>
			<td>57.93</td>
			<td>-3.45</td>
		</tr>
<tr>
<td>70</td>
			<td>2.15</td>
			<td>67.16</td>
			<td>-4.06</td>
		</tr>
<tr>
<td>80</td>
			<td>2.8</td>
			<td>76.64</td>
			<td>-4.20</td>
		</tr>
<tr>
<td>90</td>
			<td>3.6</td>
			<td>86.90</td>
			<td>-3.45</td>
		</tr>
<tr>
<td>100</td>
			<td>4.4</td>
			<td>96.07</td>
			<td>-3.93</td>
		</tr>
<tr>
<td>110</td>
			<td>5.4</td>
			<td>106.43</td>
			<td>-3.25</td>
		</tr>
<tr>
<td>120</td>
			<td>6.5</td>
			<td>116.77</td>
			<td>-2.69</td>
		</tr>
<tr>
<td>130</td>
			<td>7.8</td>
			<td>127.91</td>
			<td>-1.61</td>
		</tr>
</tbody></table>טבלה 2. מחושבת במהירות אווירית וטעייה בהתבסס על קריאת מנורומטר בזוויות שונות של צירוף.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>זווית התקפה של צינור פיטו-סטטי (°)</td>
			<td>קריאות מד (במים)</td>
			<td>מחושב במהירות אווירית (mph)</td>
			<td>אחוז שגיאה (%)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>4.4</td>
			<td>96.07</td>
			<td>0.00</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>4.5</td>
			<td>97.16</td>
			<td>1.13</td>
		</tr>
<tr>
<td>8</td>
			<td>4.5</td>
			<td>97.16</td>
			<td>1.13</td>
		</tr>
<tr>
<td>12</td>
			<td>4.6</td>
			<td>98.23</td>
			<td>2.25</td>
		</tr>
<tr>
<td>16</td>
			<td>4.65</td>
			<td>98.76</td>
			<td>2.80</td>
		</tr>
<tr>
<td>20</td>
			<td>4.7</td>
			<td>99.29</td>
			<td>3.35</td>
		</tr>
<tr>
<td>24</td>
			<td>4.55</td>
			<td>97.69</td>
			<td>1.69</td>
		</tr>
<tr>
<td>28</td>
			<td>4.3</td>
			<td>94.97</td>
			<td>-1.14</td>
		</tr>
</tbody></table>בטבלה 2, שגיאת האחוזים מושוות לעומת מארז זווית האפס בטבלה 1. התוצאות מצביעות על כך שהצינור הפיתות-סטטי אינו רגיש לאי התאמה עם כיווני זרימה. הפער הגבוה ביותר התרחש בזווית של התקפה של כ -20 מעלות. טעות של 3.35% הושגה ביחס לקריאת זווית האפס. ככל שזווית ההתקפה גדלה, הן הקיפאון והן מדידות הלחץ הסטטי ירדו. שתי קריאות הלחץ נוטות לפצות זו את זו כך שהצינור מניב קריאות מהירות מדויקות ל-3- 4% לזוויות התקפה של עד 30 מעלות. זהו היתרון העיקרי של עיצוב פראנדל על פני סוגים אחרים של צינורות פיתות.

Learn by watching this video about Pitot-static Tube: A Device to Measure Air Flow Speed at JoVE.com

Pitot-static Tube: A Device to Measure Air Flow Speed

צינור פיטו-סטטי: מכשיר למדידת מהירות זרימת האוויר

Source: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire
A ...

Unknown speeds in an airflow, for example, the air speed of an aircraft, are typically measured using a pitot-static tube. The pitot-static tube is based on Bernoulli's principle, where the increase in speed of a fluid is directly related to pressure variations.The fluid itself exerts pressure on the surroundings, called static pressure. If the speed of the fluid is zero, the static pressure is at its maximum. This pressure is defined as the stagnation pressure, or total pressure.As the fluid speed increases, it exerts static pressure on the surroundings as well as forces due to the velocity and density of the fluid. These forces are measured as the dynamic pressure, which is directly related to the fluid density and fluid velocity.According to Bernoulli's principle, the stagnation pressure is equal to the sum of the static pressure and dynamic pressure. Thus, if we are interested in determining the fluid velocity, we can substitute the equation for dynamic pressure and solve for the velocity as shown. The difference between the stagnation pressure and the static pressure is called the pressure differential, delta P.So how do we measure the stagnation and static pressures in order to determine delta P and therefore velocity? This is where the pitot-static tube comes in.A pitot-static tube has two sets of openings. One opening is oriented directly into the airflow, while a second set of openings is perpendicular to the airflow. The opening facing the flow senses the stagnation pressure, and the openings perpendicular to the flow sense the static pressure. The pressure differential, delta P, is then measured using either a pressure transducer or a fluid manometer.A fluid manometer is a U-shaped tube containing a liquid. At ambient pressure, where delta P equals zero, the fluid in the manometer is level at an initial height. When the manometer experiences a pressure differential, the manometer fluid height changes, and we can read the change in height as delta h.We can then calculate the pressure differential, delta P, which is equal to the density of the liquid in the manometer, times gravitational acceleration, times delta h. Then, by substituting the calculated pressure differential into our earlier equation, we can calculate the fluid speed.In this experiment, you will measure different wind speeds in a wind tunnel using a pitot-static tube and a fluid manometer. You will then calculate the percent error in the air speed measurements collected using a misaligned pitot-static tube.For this experiment, you will need access to an aerodynamic wind tunnel with a test section of 1 ft by 1 ft and a maximum operating air speed of 140 mph. You will also need a pitot-static tube and a manometer filled with colored oil, but marked as water-inch graduations.Begin by connecting the two leads of the pitot-static tube fitting to the tube ports of the manometer using soft tubing. Now, open the test section and insert the pitot-static tube into the front threaded fittings. Orient the pitot-static tube so that the sensing head is in the center of the test section, pointing upstream. Use a handheld inclinometer to measure the angle of attack, and adjust the pitot tube to reach an angle of zero.Then close the front and top of the test section.Now, turn on the wind tunnel, set the velocity to 50 mph, and observe the height difference on the manometer. Record the height difference. Next, increase the wind speed to 60 mph and again record the height difference on the manometer.Repeat this procedure, increasing the wind speed, in increments of 10 mph, until the wind speed reaches 130 mph. Record the height difference on the manometer for each wind speed. Then, stop the wind tunnel and open the test section.Using the handheld inclinometer, adjust the angle of attack to positive 4°. Then, close the test section and run the wind tunnel at 100 mph. Record the manometer height difference in your notebook. Repeat this procedure for angles of attack up to 28° using 4° increments. Record the manometer height difference for each angle at 100 mph.Now, let's take a look at how to analyze the data. First, recall that the stagnation pressure, or the pressure with zero flow speed, is equal to the static pressure plus the dynamic pressure. The dynamic pressure is directly related to the fluid density and flow speed. We can rearrange the equation to express flow speed in terms of the pressure differential and the fluid density.The pressure differential is measured using the manometer, where the pressure differential is equal to the density of the liquid times g times the height difference in the manometer. Thus, flow velocity is predicted by the equation shown.The air density, water density, and gravitational acceleration are known. Using the manometer height difference for each wind tunnel air speed at zero angle of attack, calculate the air speed measured by the pitot-static tube. As you can see, the percent error is quite small, showing that the pitot-static tube can predict air speed accurately, with error introduced from wind tunnel air settings, manometer readings, and other instrument errors.Now, calculate the air speed at various angles of attack when the wind tunnel was operated at 100 mph. As you can see, the calculated air speeds are quite close to what is expected.The percent difference is calculated by comparing the calculated air speed to the air speed measured at zero angle of attack. All differences are below 4% for the angles measured, showing that the pitot-static tube is generally insensitive to misalignment with the flow direction.In summary, we learned how pitot-static tubes use Bernoulli's principle to determine the speed of a fluid. We then generated a range of air speeds in a wind tunnel and used a pitot-static tube to measure the different air speeds. This demonstrated the predictive sensitivity of the pitot-static tube.