ピト?管

ピト?管 （ピト?かん、英語 : Pitot tube ）は流? の流れの速さを測定する計測器である。?明者であるアンリ?ピト? にちなんで命名され、その後ヘンリ??ダルシ? やル?ドヴィッヒ?プラントル（ドイツ語版）により改良された。航空機の速度計や風洞などに使用される。

アンリ?ピト?は1732年11月12日にパリ科?アカデミ? でこの流速を直接計測できる?明を?表した。?時ベルヌ?イの定理はまだ?表されていなかったため、彼はまったく直感的な根?によってこの?置を利用した。ピト?管の動作とその使用における合理的な理論をベルヌ?イの定理に基づいて調査したのはジョン?エアレイで、1913年のことであった ^[1]。

原理 [ 編集 ]

基本的な構造は二重になった管からなり、?側の管は先端部分に、外側の管は側面にそれぞれ穴が空いている。二つの管は?で ?力計を?んで?がっており、その ?力差を計ることができるようになっている。

ピト?管は、先端を流れに正?させて使用する。側面の穴（外側の管）は流れの影響を受けないため、ここには ?? P _s がかかる。一方、先端にある穴（?側の管）はよどみ点であり、ここには全? （??とも） P _t がかかる。この全?から??を引いた差?（動? P _d ）を測定し、ベルヌ?イの式を適用することで流?の速度 V を計算することができる ^[2]。

V={\sqrt {\frac {2P_{\mathrm {d} }}{\rho }}}={\sqrt {\frac {2(P_{\mathrm {t} }-P_{\mathrm {s} })}{\rho }}}

ここでρは流?の密度である。このように、側面に穴（??孔）を備え、??で全?と??の?方を測るタイプのピト?管は ピト???管 または プラントルの??管 ^[3]とも呼ばれる。?義のピト?管は、側面に??孔を持たず、全?のみを測定するものである。この場合、??はピト?管とは別の位置に設けられた??孔から、センサあるいは計器へと導かれる。

なお、?際には開管部の形?が流?の法線に影響を?えるため、正確な速度の導出には補正係?が必要とされ、速度Vは以下のように表される。

$V=C{\sqrt {\frac {2P_{\mathrm {d} }}{\rho }}}=C{\sqrt {\frac {2(P_{\mathrm {t} }-P_{\mathrm {s} })}{\rho }}}$

この時の補正係?Cはピト?係?と呼ばれる。

この補正係?は??によって用いられるが、規格寸法に則り製作された標準ピト?管ではこの係?が1になるように設計されており、考慮する必要がない場合も多い。

流れが超音速である場合は、ピト?管の前方に衝?波が形成され、上式の代わりに次の レイリ?のピト?管公式 ^[4]を用いてマッハ? M ₁ が求められる：

{\frac {p_{02}}{p_{1}}}=\left({\frac {(\gamma +1)M_{1}^{2}}{2}}\right)^{\frac {\gamma }{\gamma -1}}\left({\frac {\gamma +1}{2\gamma M_{1}^{2}-(\gamma -1)}}\right)^{\frac {1}{\gamma -1}}

ただし

p ₁ - 衝?波上流の??
p ₀₂ - 衝?波下流の全?。ピト?管で直接測定される。
γ - 比熱比

である。

航空機のピト?管 [ 編集 ]

ある程度以上高速の航空機において、ピト?管は最も一般的な速度計測手段である（飛行船程度の低速が計測下限）。他の航空機に比べ相?的に揚力の少ないジェット機では、特に着陸時の ??速度が分からないのは致命的となるので、離陸前にピト?管カバ?取り外しの確認作業が重要である。?際に 1996年には、アエロペル? のボ?イング757 が機?洗?の際にピト?管に取り付けられたマスキングを外さないまま離陸してしまったために正しい高度?速度が?出できなくなって墜落してしまうという事故（アエロペル?603便墜落事故）が起きている。

ピト???管若しくは純?なピト?管と胴?側面などに設けられた??孔とからなる。こうした、速度や高度（??は高度指示にも利用される）といった非常に重要なシステムでは、複?のピト?管と複?の計器を互いに?立して設け、冗長性が高められていることが多い。

また、?然のことながら正確な速度を計測できないので全?をピト?管からセンサや計器へと導くチュ?ブやホ?スにはリ?ク（漏れ）があってはならない。

設置位置 [ 編集 ]

正確な測定のために、ピト?管は境界層の外側で、かつ流れの?れが小さな場所に設置される:

機首先端 - 現代の ??機や F1 に多い。また、試?飛行を行うプロトタイプの航空機では、さらに正確な計測が要求されるため ^{[注 1]}長いブ?ム（棒）の先端に設けられることがある（これを標準ピト?もしくは計測ピト?と呼ぶことがある）
機首側面 - 旅客機やヘリコプタ? に多い。?風の影響も考慮してそれを補正するため、ふつう機首の?側面に1?設けられる。最新の大型化した??機では、機首側面に取り付けるものも?えてきている。
翼下 - ??の小型プロペラ機などで機首に設置できない場合、胴?からやや離れた翼の下面に置かれることがある。片翼下のみのことが多い（おそらくコストの点から）

機首側面と翼下の場合、流速の?い境界層から距離をとるために、ふつうL字型に曲げられている。ピト???管ではなく、??孔を別に持つようなシステムの場合、?風による誤差を?減するため、多くの場合、??孔は胴??側面に設けられる。

V-22 オスプレイの試?機。赤いブ?ムの先端
ボ?イング307 。機首下側面
フォッカ? F50 。機首側面
ユ?ロコプタ? ティ?ガ? 。機首側面
カモフ Ka-52 。機首上側面
Sequoia Falco F8L 。左翼下
セスナ 182 。左翼下
F-104J 。機首先端
ボ?イング777 。機首側面（?色い矢印で示した管）

防氷 [ 編集 ]

??が氷点下に達する上空では、水分が凍結し、ピト?管や??孔を閉塞してしまう可能性がある。速度や高度システムの指示が異常となり、事故に?がる危?性がある。これを防ぐために、電熱線などによる防氷システムが備えられていることが多い。

ピト?管が?連する事故?故障 [ 編集 ]

?例
- バ?ジェン航空301便墜落事故
  1996年 2月6日、バ?ジェン航空のボ?イング757 型機301便が、離陸直後、機長側の速度計が機能せず、正常だった副操?士側の速度計も故障していると誤認し、速度超過を避けようとスロットルを絞って失速し墜落。25日間の駐機期間にピト?管カバ?を付け忘れていたため、ピト?管にハチが入り?んで?を作ったものと考えられている。
- アエロペル?603便墜落事故
  1996年 10月2日、アエロペル? のボ?イング757 型機603便が、離陸直後、高度計及び速度計が機能しない旨を管制官に通告し、リマに引き返した。しかし、夜間の海上飛行だった?に目測の目印がなく、超低空飛行?態で主翼を海面に接?させ墜落、?員?客全員が死亡した。原因は、出?前に機?を洗?する際にピト?管の??孔を保護するために貼ったマスキングテ?プを、作業完了後に?がすことを忘れて離陸したためであった。
- アウストラル航空2553便墜落事故
  1997年 10月10日、アウストラル航空の DC-9 がウルグアイ川沿いの沼地に墜落した。ピト?管が氷結し速度計の?字が落ち始めたため、パイロットは推力を?大させた後にスラットを展開した。スラットにより翼の?流が?れ機?はコントロ?ルを失い時速1200kmで墜落、搭?していた74人全員が死亡した。
- チャイナエアラインが佐賀空港の滑走路をオ?バ?ラン
  2007年（平成 19年） 10月にチャイナエアラインのボ?イング737 型機が佐賀空港の滑走路をオ?バ?ランして離陸した後、計器異常により引き返すトラブルが?生した。原因は、ピト?管の管?に?が入り?んでいたためであった。このようなトラブルを防ぐために、航空機は地上駐泊する際にはピト?管の先端にはカバ?を掛ける事になっているが、トラブルの?生した?該機は予定では?日中に折り返しのフライトを行うプランであったためにカバ?を用意しておらず、カバ?を掛けないまま駐泊していたのが原因であった。
- エ?ルフランス447便墜落事故
  2009年 6月1日、エ?ルフランスのエアバスA330 型機が大西洋上に墜落した。原因はピト?管が凍結し速度計が動かなくなった際、失速警報が鳴っているにもかかわらず、??の?い副操?士が操?桿を機首上げ方向に引いたことであった。機?は制御不能のまま海面に叩きつけられ、?員?客全員が死亡した。

フィクション
- 映?『ハッピ?フライト』
  鳥がピト?管にひっかかり（バ?ドストライク）、破損する事故が起こり、その後、出?地の羽田に引き返した。

脚注 [ 編集 ]

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注? [ 編集 ]

^ これによって得られる正確な??速度が位置誤差較正に必要であるため

出典 [ 編集 ]

^ ジョン?D?アンダ?ソンJr. 著、織田剛 ?『空?力?の?史』京都大??術出版?、2009年、68-71頁。 ISBN 978-4-87698-921-8 。
^ 巽友正『流?力?』培風館、1982年、70頁。 ISBN 4-563-02421-X 。
^ E. クラウゼ『流?力?』シュプリンガ??ジャパン、2008年、13頁。 ISBN 978-4-431-10020-1 。
^ 松尾一泰『?縮性流?力?』理工?社、1994年、109頁。 ISBN 4-8445-2145-4 。

?連項目 [ 編集 ]

[5] これによって得られる正確な??速度が位置誤差較正に必要であるため

[1] ジョン?D?アンダ?ソンJr. 著、織田剛 ?『空?力?の?史』京都大??術出版?、2009年、68-71頁。 ISBN 978-4-87698-921-8 。

[2] 巽友正『流?力?』培風館、1982年、70頁。 ISBN 4-563-02421-X 。

[3] E. クラウゼ『流?力?』シュプリンガ??ジャパン、2008年、13頁。 ISBN 978-4-431-10020-1 。

[4] 松尾一泰『?縮性流?力?』理工?社、1994年、109頁。 ISBN 4-8445-2145-4 。

[1]

[2]

[3]

[4]

[注 1]