نظام بيتو-الساكن

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
مخطط نظام بيتوت-ستاتيكي يشمل أنبوب بيتوت، وأجهزة بيتوت-ستاتيكية، ومنفذ الستاتيكية

نظام بيتوت -ستاتيك هو نظام من أجهزة قياس الضغط الحساسة، ويُستخدم غالبًا في الطيران لتحديد سرعة الطائرة ، ورقم ماخ ، والارتفاع ، واتجاه الارتفاع . [ 1 ] يتكون نظام بيتوت-ستاتيك عادةً من أنبوب بيتوت ، ومنفذ ستاتيكي، وأجهزة بيتوت-ستاتيك. [ 2 ] تشمل الأجهزة الأخرى التي قد تُوصل به: حواسيب بيانات الهواء ، ومسجلات بيانات الرحلة ، وأجهزة تشفير الارتفاع، وأجهزة التحكم في ضغط المقصورة ، ومفاتيح سرعة الهواء المختلفة. يمكن أن تكون الأخطاء في قراءات نظام بيتوت-ستاتيك بالغة الخطورة، لأن المعلومات المُستقاة منه، مثل الارتفاع، تُعدّ بالغة الأهمية للسلامة. وقد نُسبت العديد من كوارث شركات الطيران التجارية إلى عطل في نظام بيتوت-ستاتيك. [ 3 ]

تنص مدونة اللوائح الفيدرالية (CFRs) على ضرورة اختبار وفحص أنظمة بيتوت-ستاتيك المثبتة في الطائرات المسجلة في الولايات المتحدة كل 24 شهرًا تقويميًا. [ 4 ]

ضغط بيتو الساكن

أمثلة على أنبوب بيتوت ، والأنبوب الساكن، وأنبوب بيتوت-ساكن
منافذ ثابتة مثبتة على طائرة ركاب من طراز إيرباص A330

يعتمد نظام بيتوت-ستاتيك للأجهزة على مبدأ تدرج ضغط الهواء . ويعمل هذا النظام عن طريق قياس الضغوط أو فروق الضغط، واستخدام هذه القيم لتقييم السرعة والارتفاع. [ 2 ] ويمكن قياس هذه الضغوط إما من منفذ الضغط الساكن (الضغط الساكن) أو من أنبوب بيتوت (ضغط بيتوت). يُستخدم الضغط الساكن في جميع القياسات، بينما يُستخدم ضغط بيتوت فقط لتحديد سرعة الهواء.

ضغط بيتو

يُقاس ضغط بيتوت من أنبوب بيتوت . وهو مقياس لضغط الهواء الديناميكي (ضغط الهواء الناتج عن حركة المركبة أو الهواء المتدفق إلى الأنبوب)، والذي يساوي، في الظروف المثالية، ضغط الركود ، أو ما يُسمى بالضغط الكلي. غالبًا ما يُوضع أنبوب بيتوت على جناح الطائرة أو مقدمتها، مواجهًا للأمام، حيث تكون فتحته مُعرَّضة للرياح النسبية . [ 2 ] بوضع أنبوب بيتوت في هذا الموقع، يُقاس ضغط الهواء الديناميكي بدقة أكبر لأنه سيكون أقل تأثرًا بهيكل الطائرة. مع ازدياد سرعة الطائرة، يزداد ضغط الهواء الديناميكي، وهو ما يُمكن ترجمته بواسطة مؤشر سرعة الطائرة . [ 2 ]

الضغط الساكن

يُقاس الضغط الساكن عبر منفذ ثابت. غالبًا ما يكون هذا المنفذ فتحةً مُثبّتةً بشكلٍ مُسطّح على جسم الطائرة، ويقع في مكانٍ يُتيح له الوصول إلى تدفق الهواء في منطقةٍ غير مُضطربة نسبيًا. [ 2 ] قد تحتوي بعض الطائرات على منفذ ثابت واحد، بينما قد تحتوي طائرات أخرى على أكثر من منفذ. في حال وجود أكثر من منفذ ثابت، عادةً ما يكون هناك منفذ على كل جانب من جسم الطائرة. يُتيح هذا الموقع قياس متوسط ​​الضغط، مما يسمح بقراءاتٍ أكثر دقة في ظروف طيران مُحددة. [ 2 ] قد يوجد منفذ ثابت بديل داخل مقصورة الطائرة كنسخة احتياطية في حال انسداد المنفذ (المنافذ) الثابتة الخارجية. يدمج أنبوب بيتوت-الضغط الساكن المنافذ الثابتة في مسبار بيتوت. يتضمن هذا الأنبوب أنبوبًا محوريًا ثانيًا (أو أنابيب) مزودًا بفتحات لأخذ عينات الضغط على جانبي المسبار، خارج نطاق تدفق الهواء المباشر، لقياس الضغط الساكن. عند صعود الطائرة، ينخفض ​​الضغط الساكن.

ضغط متعدد

تتضمن بعض أنظمة بيتوت-ستاتيك مجسات مفردة تحتوي على منافذ متعددة لنقل الضغط، مما يسمح باستشعار ضغط الهواء وزاوية الهجوم وزاوية الانزلاق الجانبي. وبحسب التصميم، قد تُسمى هذه المجسات بمجسات بيانات الهواء ذات 5 أو 7 فتحات. ويمكن استخدام تقنيات استشعار الضغط التفاضلي للحصول على مؤشرات زاوية الهجوم وزاوية الانزلاق الجانبي.

جهاز بيتوت-ستاتيك

مخطط مؤشر سرعة الهواء يوضح مصادر الضغط من كل من أنبوب بيتوت والمنفذ الساكن

يقيس نظام بيتوت-ستاتيك الضغوط اللازمة لتفسيرها بواسطة أجهزة بيتوت-ستاتيك. بينما تشرح التفسيرات التالية الأجهزة الميكانيكية التقليدية، تستخدم العديد من الطائرات الحديثة حاسوب بيانات الهواء (ADC) لحساب سرعة الهواء، ومعدل الصعود، والارتفاع، ورقم ماخ . في بعض الطائرات، يستقبل حاسوبا بيانات الهواء (ADC) الضغط الكلي والضغط الساكن من أنابيب بيتوت ومنافذ الضغط الساكن المستقلة، ويقارن حاسوب بيانات الطيران المعلومات الواردة من كلا الحاسوبين ويتحقق من صحتها. كما توجد "أجهزة احتياطية"، وهي أجهزة هوائية تُستخدم في حالة حدوث مشاكل في الأجهزة الأساسية.

مؤشر سرعة الهواء

يرتبط مؤشر سرعة الهواء بمصدري ضغط بيتوت والضغط الساكن. يُطلق على الفرق بين ضغط بيتوت والضغط الساكن اسم الضغط الديناميكي. كلما زاد الضغط الديناميكي، زادت سرعة الهواء المُسجلة. يحتوي مؤشر سرعة الهواء الميكانيكي التقليدي على غشاء ضغط متصل بأنبوب بيتوت. الغلاف المحيط بالغشاء محكم الإغلاق ومُزوّد ​​بفتحة تهوية إلى منفذ الضغط الساكن. كلما زادت السرعة، زاد ضغط الصدم، وزاد الضغط المُسلط على الغشاء، وزادت حركة المؤشر عبر الوصلة الميكانيكية. [ 5 ]

رقاقة أنيرويد لمقياس الارتفاع

مقياس الارتفاع

يُستخدم مقياس الارتفاع الضغطي، المعروف أيضًا باسم مقياس الارتفاع البارومتري، لتحديد تغيرات ضغط الهواء التي تحدث مع تغير ارتفاع الطائرة. [ 5 ] يجب معايرة مقاييس الارتفاع الضغطية قبل الرحلة لتسجيل الضغط كارتفاع فوق مستوى سطح البحر. علبة مقياس الارتفاع محكمة الإغلاق وتحتوي على فتحة تهوية للمنفذ الساكن. يوجد داخل الجهاز بارومتر لا سائل محكم الإغلاق . عندما ينخفض ​​الضغط داخل العلبة، يتمدد البارومتر الداخلي، وهو ما يُترجم ميكانيكيًا إلى تحديد الارتفاع. ويحدث العكس عند الهبوط من ارتفاعات أعلى إلى ارتفاعات أقل. [ 5 ]

مقياس السرعة

تُزود الطائرات المصممة للعمل بسرعات فوق صوتية أو انتقالية بمقياس سرعة الصوت (ماخميتر). يُستخدم الماخميتر لعرض نسبة السرعة الجوية الحقيقية إلى سرعة الصوت . تُحدَّد معظم الطائرات الأسرع من الصوت بأقصى رقم ماخ يمكنها الطيران به، وهو ما يُعرف بـ "حد ماخ". يُعرض رقم ماخ على الماخميتر ككسر عشري . [ 5 ]

مؤشر السرعة العمودي

مؤشر السرعة الرأسية

مقياس الارتفاع المتغير ، المعروف أيضًا بمؤشر السرعة الرأسية (VSI) أو مؤشر السرعة الرأسية (VVI)، هو جهاز بيتوت-ستاتيك يُستخدم لتحديد ما إذا كانت الطائرة تحلق في مستوى أفقي أم لا. [ 6 ] تُظهر السرعة الرأسية تحديدًا معدل الصعود أو معدل الهبوط، ويُقاس بالقدم في الدقيقة أو المتر في الثانية. [ 6 ] تُقاس السرعة الرأسية من خلال وصلة ميكانيكية بغشاء موجود داخل الجهاز. يتم تهوية المنطقة المحيطة بالغشاء إلى منفذ الضغط الساكن عبر منفذ مُعاير (يُعرف أيضًا باسم "مُشتت مُقيد"). [ 5 ] عندما تبدأ الطائرة في الارتفاع، يبدأ الغشاء بالانقباض بمعدل أسرع من معدل انقباض المنفذ المُعاير، مما يجعل المؤشر يُشير إلى سرعة رأسية موجبة. وينعكس هذا الوضع عندما تهبط الطائرة. [ 5 ] يختلف التسريب المُعاير من طراز لآخر، ولكن متوسط ​​الوقت اللازم للحجاب الحاجز لمعادلة الضغط يتراوح بين 6 و9 ثوانٍ. [ 5 ]

أخطاء بيتو-الاستاتيكية

توجد عدة حالات قد تؤثر على دقة أجهزة قياس الضغط الساكن-بيتوت. بعض هذه الحالات يتعلق بأعطال في نظام بيتوت-بيتوت نفسه - والتي يمكن تصنيفها على أنها "أعطال في النظام" - بينما ينتج البعض الآخر عن وضع خاطئ للجهاز أو عوامل بيئية أخرى - والتي يمكن تصنيفها على أنها "أخطاء كامنة". [ 7 ]

أعطال النظام

أنبوب بيتوت مسدود

انسداد أنبوب بيتوت مشكلة في نظام بيتوت-ستاتيك تؤثر فقط على مؤشرات سرعة الهواء. [ 7 ] يتسبب انسداد أنبوب بيتوت في تسجيل مؤشر سرعة الهواء زيادة في السرعة عند صعود الطائرة، حتى وإن كانت السرعة الفعلية ثابتة. (طالما أن فتحة التصريف مسدودة أيضًا، وإلا سيتسرب ضغط الهواء إلى الغلاف الجوي). يحدث هذا لأن الضغط في نظام بيتوت يبقى ثابتًا عند انخفاض الضغط الجوي (والضغط الساكن ). في المقابل، يُظهر مؤشر سرعة الهواء انخفاضًا في السرعة عند هبوط الطائرة. أنبوب بيتوت عرضة للانسداد بالجليد أو الماء أو الحشرات أو أي عائق آخر. [ 7 ] لهذا السبب، توصي هيئات تنظيم الطيران، مثل إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA)، بفحص أنبوب بيتوت بحثًا عن أي عوائق قبل أي رحلة. [ 6 ] ولمنع التجلد، تُجهز العديد من أنابيب بيتوت بعنصر تسخين. يُشترط وجود أنبوب بيتوت مُسخّن في جميع الطائرات المعتمدة للطيران الآلي باستثناء الطائرات المعتمدة كطائرات تجريبية مبنية من قبل الهواة. [ 7 ]

تم حظر المنفذ الثابت

يُعد انسداد منفذ الضغط الساكن حالةً أكثر خطورةً لأنه يؤثر على جميع أجهزة قياس الضغط الساكن. [ 7 ] أحد أكثر أسباب انسداد منفذ الضغط الساكن شيوعًا هو تجمد هيكل الطائرة. يؤدي انسداد هذا المنفذ إلى توقف مقياس الارتفاع عند قيمة ثابتة، وهي الارتفاع الذي حدث عنده الانسداد. سيشير مؤشر السرعة الرأسية إلى الصفر ولن يتغير إطلاقًا، حتى مع زيادة السرعة الرأسية أو نقصانها. سيعكس مؤشر سرعة الهواء الخطأ الناتج عن انسداد أنبوب بيتوت، مما يؤدي إلى قراءة سرعة هواء أقل من قيمتها الحقيقية أثناء صعود الطائرة. أما أثناء هبوط الطائرة، فستُسجل سرعة هواء أعلى من قيمتها الحقيقية. في معظم الطائرات ذات الكبائن غير المضغوطة، يتوفر مصدر ضغط ساكن بديل يمكن اختياره من داخل قمرة القيادة . [ 7 ]

أخطاء متأصلة

قد تندرج الأخطاء الكامنة ضمن عدة فئات، تؤثر كل منها على أجهزة مختلفة. تؤثر أخطاء الكثافة على الأجهزة التي تقيس سرعة الهواء والارتفاع. وينتج هذا النوع من الأخطاء عن تغيرات الضغط ودرجة الحرارة في الغلاف الجوي. قد ينشأ خطأ الانضغاطية لأن ضغط الصدم سيؤدي إلى انضغاط الهواء في أنبوب بيتوت. عند مستوى ضغط سطح البحر القياسي، تأخذ معادلة المعايرة (انظر سرعة الهواء المعايرة ) الانضغاط في الحسبان بشكل صحيح، لذا لا يوجد خطأ انضغاطية عند مستوى سطح البحر. أما عند الارتفاعات الأعلى، فلا يُؤخذ الانضغاط في الحسبان بشكل صحيح، مما يؤدي إلى قراءة الجهاز لسرعة هواء أكبر من المكافئة . ويمكن الحصول على تصحيح من مخطط. يصبح خطأ الانضغاطية كبيرًا عند الارتفاعات التي تزيد عن 3000 متر (10000 قدم) وعند سرعات هواء تزيد عن 370 كم/ساعة (200 عقدة ) . أما التخلف المغناطيسي فهو خطأ ناتج عن الخصائص الميكانيكية لكبسولات اللاسائل الموجودة داخل الأجهزة. تتميز هذه الكبسولات، المستخدمة لتحديد فروق الضغط، بخصائص فيزيائية تقاوم التغيير من خلال الحفاظ على شكل معين، حتى مع تغير القوى الخارجية. تنتج أخطاء الانعكاس عن قراءة خاطئة للضغط الساكن. وقد يكون سبب هذه القراءة الخاطئة تغيرات كبيرة غير طبيعية في زاوية ميل الطائرة. ويؤدي التغير الكبير في زاوية الميل إلى ظهور حركة مؤقتة في الاتجاه المعاكس. وتؤثر أخطاء الانعكاس بشكل أساسي على مقاييس الارتفاع ومؤشرات السرعة الرأسية. [ 7 ]  

أخطاء تحديد الموقع

يُعد خطأ تحديد الموقع نوعًا آخر من الأخطاء المتأصلة . وينتج هذا الخطأ عن اختلاف الضغط الساكن للطائرة عن ضغط الهواء في المناطق البعيدة عنها. ويحدث هذا الخطأ نتيجة تدفق الهواء حول منفذ الضغط الساكن بسرعة تختلف عن سرعة الطائرة الحقيقية . وقد تكون أخطاء تحديد الموقع موجبة أو سالبة، وذلك تبعًا لعدة عوامل، منها سرعة الطائرة، وزاوية الهجوم ، ووزن الطائرة، والتسارع، وتكوين الطائرة، وفي حالة المروحيات، تأثير تيار الهواء الهابط من الدوار . [ 7 ] وتنقسم أخطاء تحديد الموقع إلى فئتين: "الأخطاء الثابتة" و"الأخطاء المتغيرة". تُعرَّف الأخطاء الثابتة بأنها أخطاء خاصة بطراز معين من الطائرات. أما الأخطاء المتغيرة فتنتج عن عوامل خارجية، مثل الألواح المشوهة التي تعيق تدفق الهواء، أو ظروف معينة قد تُعرِّض الطائرة لإجهاد زائد. [ 7 ]

أخطاء التأخير

تنتج أخطاء التأخير عن حقيقة أن أي تغييرات في الضغط الساكن أو الديناميكي خارج الطائرة تتطلب فترة زمنية محددة للوصول إلى أسفل الأنابيب والتأثير على أجهزة القياس. يعتمد هذا النوع من الأخطاء على طول الأنابيب وقطرها، بالإضافة إلى حجم السوائل داخل أجهزة القياس. [ 8 ] يكون خطأ التأخير ذا أهمية فقط عند تغير سرعة الطائرة أو ارتفاعها، ولا يُشكل مصدر قلق أثناء الطيران الأفقي المستقر.

الكوارث المتعلقة بنظام بيتو-ستاتيك

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "موطن المواد - العمل المرجعي الأكثر شمولاً لطائرة غرومان إف-14 - بقلم تورستن أنفت!" .
  2. 1 2 3 4 5 6 ويلتس، بات، محرر. (2004) [1997]. اكتشاف الطيران الموجه - طيار خاص . أبوت، مايك كايلي، ليز. جيبسن ساندرسون. الصفحات 2-48-2-53. ISBN  0-88487-333-1.
  3. ↑ إيفانز، ديفيد (1 مايو 2004). "السلامة: مشكلة صيانة مع المنافذ الثابتة" . مجلة إلكترونيات الطيران . تم الاسترجاع في 26 يونيو 2017 .
  4. ↑ "CFR § 91.411 اختبارات وفحوصات نظام مقياس الارتفاع ومعدات الإبلاغ عن الارتفاع" . 
  5. 1 2 3 4 5 6 7 "أجهزة بيتوت-ستاتيك - المستوى 3 - أجهزة بيتوت-ستاتيك" . allstar.fiu.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2007 .
  6. 1 2 3 "دليل الطيار - الفصول من 6 إلى 9" (ملف PDF) . إدارة الطيران الفيدرالية . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 6 يناير 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2007 .
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 "أجهزة الطيران - المستوى 3 - نظام بيتوت-ستاتيك والأجهزة" . allstar.fiu.edu. مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 يناير 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2007 .
  8. ↑ جرايسي، ويليام. 1981. قياس سرعة الطائرة وارتفاعها. نيويورك: جون وايلي وأولاده. ISBN 0-471-08511-1ص 8.
  9. ↑ "وصف حادث طائرة ASN، بوينغ 757-225 TC-GEN — بويرتو بلاتا، جمهورية الدومينيكان" . aviation-safety.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 يناير 2007 .
  10. ↑ "قاعدة بيانات مسجلات صوت قمرة القيادة - 2 أكتوبر 1996 - رحلة الخطوط الجوية الأرجنتينية 603" . tailstrike.co . تم ​​الاطلاع بتاريخ 7 يناير 2007 .
  11. ↑ شانز، مارك ف.؛ سيراك، مايكل س. (يوليو 2008). "عالم القوات الجوية" . مجلة القوات الجوية والفضائية . المجلد 91، العدد 7. مؤرشف من الأصل في 13 يوليو 2025. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2011 .  
  12. ↑ "كشف تقرير حادثة ريو-باريس عن عيوب في التدريب" . رويترز. 5 يوليو 2012. تم الاطلاع عليه في 5 أكتوبر 2012 .
  • لوفورد، جيه إيه، ونيبريس، كيه آر (1983). معايرة أنظمة بيانات الهواء ومستشعرات اتجاه التدفق (AGARD AG-300 – المجلد 1، سلسلة تقنيات اختبار الطيران AGARD؛ تحرير آر دبليو بوريك). تم الاطلاع عليه عبر موقع Spaceagecontrol.com (ملف PDF). تاريخ الاسترجاع: 25 أبريل 2008.
  • Kjelgaard, Scott O. (1988), Theoretical Revolution and Calibration Technique of a Hemispherical-Tipped Five-Hole Probe (NASA Technical Memorandum 4047).