皮托管，又名“空速管”，“風(fēng)速管”，英文是Pitot tube。皮托管是測(cè)量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置，由法國(guó)H.皮托發(fā)明而得名。嚴(yán)格地說，皮托管僅測(cè)量氣流總壓，又名總壓管；同時(shí)測(cè)量總壓、靜壓的才稱風(fēng)速管，但習(xí)慣上多把風(fēng)速管稱作皮托管。

原理

皮托管是測(cè)量氣流總壓（見壓力）的一種裝置，是18世紀(jì)法國(guó)工程師H.皮托發(fā)明的，故名。用實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)量氣流的速度比較困難，但氣流的壓力則可以用測(cè)壓計(jì)方便地測(cè)出。它主要是用來測(cè)量飛機(jī)速度的，同時(shí)還兼具其他多種功能。

因此，可用皮托管測(cè)量壓力，再應(yīng)用伯努利定理算出氣流的速度。皮托管由一個(gè)圓頭的雙層套管組成（見圖），外套管直徑為D，在圓頭中心O處開一與內(nèi)套管相連的總壓孔，聯(lián)接測(cè)壓計(jì)的一頭，孔的直徑為0.3～0.6D。

在外套管側(cè)表面距O約3～8D的C處沿周向均勻地開一排與外管壁垂直的靜壓孔，聯(lián)接測(cè)壓計(jì)另一頭，將皮托管安放在欲測(cè)速度的定常氣流中，使管軸與氣流的方向一致，管子前緣對(duì)著來流。

當(dāng)氣流接近O點(diǎn)處，其流速逐漸減低，流至O點(diǎn)滯止為零。所以O(shè)點(diǎn)測(cè)出的是總壓Pφ。其次，由于管子很細(xì),C點(diǎn)距O點(diǎn)充分遠(yuǎn)，因此C點(diǎn)處的速度和壓力已經(jīng)基本上恢復(fù)到同來流速度V∞和壓力P∞相等的數(shù)值,因而在C點(diǎn)測(cè)出的是靜壓。對(duì)于低速流動(dòng)（流體可近似地認(rèn)為是不可壓縮的）,由伯努利定理得確定流速的公式為：

根據(jù)測(cè)壓計(jì)測(cè)出的總壓和靜壓差P0-P∞，以及流體的密度ρ,可以按照式（1）求出氣流的速度。

對(duì)于亞聲速流動(dòng)以下關(guān)系式成立：

式中Ma∞，c∞,T∞分別為來流的馬赫數(shù)、聲速和溫度；γ為比熱比；R為氣體常數(shù)。通過測(cè)壓計(jì)測(cè)出總壓和靜壓，利用測(cè)溫儀器測(cè)出來流的溫度，于是流速V∞即可根據(jù)式（2）和式（3）求出。

對(duì)于超聲速流動(dòng)，在皮托管頭部會(huì)產(chǎn)生離體激波（見激波），故以下關(guān)系成立：

式中p20是激波后駐點(diǎn)處的總壓。進(jìn)一步可求出流速V∞。

在高亞聲速流動(dòng)和超聲速流動(dòng)情形中，由于存在著多種干擾因素，利用靜壓孔測(cè)靜壓并不準(zhǔn)確。這時(shí)常常改用其他方法測(cè)量靜壓。

由于測(cè)壓孔有一定面積，也由于支桿干擾和制作上等原因，測(cè)壓計(jì)測(cè)得的壓差不會(huì)正好是P0-P∞,因此通常在式（1）的根號(hào)內(nèi)乘上一個(gè)很接近于1的修正系數(shù)（在0.98～1.05之間）。值通過同標(biāo)準(zhǔn)皮托管作校正能求得。對(duì)于某些特殊類型的流動(dòng)，如粘性起主要作用的低雷諾數(shù)流動(dòng)和稀薄氣體流動(dòng)，必須對(duì)常規(guī)皮托管的計(jì)算公式進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，才能精確計(jì)算流速。

應(yīng)用

空速管是飛機(jī)上極為重要的測(cè)量工具。它的安裝位置一定要在飛機(jī)外面氣流較少受到飛機(jī)影響的區(qū)域，一般在機(jī)頭正前方，垂尾或翼尖前方。同時(shí)為了保險(xiǎn)起見，一架飛機(jī)通常安裝2副以上空速管。有的飛機(jī)在機(jī)身兩側(cè)有2根小的空速管。

美國(guó)隱身戰(zhàn)斗機(jī)F-117在機(jī)頭最前方安裝了4根全向大氣數(shù)據(jù)探管，因此該機(jī)不但可以測(cè)大氣動(dòng)壓、靜壓，而且還可以測(cè)量飛機(jī)的側(cè)滑角和迎角。

空速管測(cè)量出來的靜壓還可以用來作為高度表的計(jì)算參數(shù)。如果膜盒完全密封，里面的壓力始終保持相當(dāng)于地面空氣的壓力。這樣當(dāng)飛機(jī)飛到空中，高度增加，空速管測(cè)得的靜壓下降，膜盒便會(huì)鼓起來，測(cè)量膜盒的變形即可測(cè)得飛機(jī)高度。這種高度表稱為氣壓式高度表。

皮托管除了用來測(cè)量飛機(jī)速度，同時(shí)還兼具其他多種功能。在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護(hù)以及隧道、礦井通風(fēng)、能源管理部門，常用皮托管測(cè)量通風(fēng)管道、工業(yè)管道、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度，經(jīng)過換算來確定流量，也可測(cè)量管道內(nèi)的水流速度。

用皮托管測(cè)速和確定流量，有可靠的理論根據(jù)，使用方便、準(zhǔn)確，是一種經(jīng)典的廣泛的測(cè)量方法。此外，它還可用來測(cè)量流體的壓力。