一、空速计及其结构原理介绍
一、空速计及其结构原理介绍
空速计一般是固定翼无人机上使用的较多，因为固定翼飞行器的各类状态都跟空速息息相关，比如说升力，比如说失速速度。
空速计的测量原理是通过测量气流的总压和静压从而根据伯努利原理确定气流的动压，再计算出空速。在所有与大气相关的飞行参数中，空速是最重要的。当无人机的空速改变时，其所受升力、阻力等气动特性均会改变，只有知道准确的空速才能正确地操纵飞机，保证飞机的安全飞行。航空史上已经有多起因为空速计失灵而导致的空难，所以控制无人机空速在一定范围内，是保证无人机飞行安全的重要条件。因此，空速是无人机测控系统的基本测量参数之一.
空速计的原理主要有热线式、差压式、转轮式等 。差压式空速计虽然精度相对较低，但是结构简单、工作可靠、维护方便，目前应用于飞行器上的空速计主要是差压式的
1.什么是空速计？
空速管也叫皮托管、总压管、总-静压管。它是感受气流的总压（也称全压）和静压，并将测得的压力数据传送给大气数据计算机、飞行仪表的装置。
空速管这种航空装置主要是用来测量飞行速度的，同时还兼具其它多种功能。皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H.皮托发明而得名。严格地说，皮托管仅测量气流总压，又名总压管；同时测量总压、静压的才称风速管，但习惯上多把风速管称作皮托管。
空速计一般是固定翼无人机上使用的较多，因为固定翼飞行器的各类状态都跟空速息息相关，比如说升力，比如说失速速度。
空速计的测量原理是通过测量气流的总压和静压从而根据伯努利原理确定气流的动压，再计算出空速。在所有与大气相关的飞行参数中，空速是最重要的。当无人机的空速改变时，其所受升力、阻力等气动特性均会改变，只有知道准确的空速才能正确地操纵飞机，保证飞机的安全飞行。航空史上已经有多起因为空速计失灵而导致的空难，所以控制无人机空速在一定范围内，是保证无人机飞行安全的重要条件。因此，空速是无人机测控系统的基本测量参数之一.
空速计的原理主要有热线式、差压式、转轮式等 。差压式空速计虽然精度相对较低，但是结构简单、工作可靠、维护方便，目前应用于飞行器上的空速计主要是差压式的
2.为什么要有空速计？
无人机要依赖空气飞行，大气数据对于保证飞机的正常飞行有着关键的作用。
空速是一个关键参数。当无人机的空速改变时，其所受升力，阻力等气动特性均会改变，只有准确的空速才能正确的操控飞机。
高度和空速是飞行器一个关键参数。当无人机的空速改变时，其所受升力，阻力等气动特性均会改变，只有准确的空速才能正确的操控飞机。测量高度和空速由空速管、压力传感器组成。只需测量动压和所在高度的大气静压就可以求出无人机的空速和气压高度。定翼装空速计是非常有必要的，能在一定程度上减少飞机自旋，失速的危险。
GPS能够测速也能够测高度，为什么要有空速计呢？这就是为了消除误差，飞机飞起来是不与地面接触的，直接接触的是空气，假设飞行环境是无风的环境，飞机在地面滑跑加速，加速到每秒20米的速度然后再拉升降舵起飞，这样GPS测量到的数值是准确的，但是要是逆风呢，是因为机翼与空气相对的运动达到了一定的速度才能够产生一定的升力让飞机起飞，如果在逆风环境下，风速每秒10米，飞机只需要加速到每秒10米就可以正常离地了，如果加速到每秒20米，相对空气的速度已经达到了每秒30米，或者说顺风起飞，风速每秒20米，飞机GPS测速也达到了20m/s的速度，这个时候拉升降舵，飞机动都不会动，因为相对空气速度是0米，达不到起飞条件，必须加速到每秒40米的时候才能达到升力起飞。
为了保险起见，一架飞机通常安装2套以上空速管。有的飞机在机身两侧有2根小的空速管。
为了防止结冰，空速管被加温――对探头进行加温防冰可以防止结冰堵塞测量孔，影响探测精度。为了防止动/静压系统积聚水分，在空速管设有排水孔和动/静压系统管路设有排水接头
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3.空速计的工作原理是什么？
空速计的原理主要有热线式、差压式、转轮式等 。
差压式空速计虽然精度相对较低，但是结构简单、工作可靠、维护方便，目前应用于飞行器上的空速计主要是差压式的 。
它由两个同心圆管组成，内圆管为总压管，外套管为静压管。 空速管测量飞机速度的原理是这样的，当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是最简单的飞机空速表。
空速管测量出来的速度并非是飞机真正相对于地面的速度，而只是相对于大气的速度，所以称为空速。如果有风，飞机相对地面的速度(称地速)还应加上风速(顺风飞行)或减去风速(逆风飞行)。另外空速管测速原理利用到动压，而动压和大气密度有关。同样的相对气流速度，如果大气密度低，动压便小，空速表中的膜盒变形就小，所以相同的空速，在高空指示值比在低空速这种空速一般称为”表速”。现代的空速表上都有两根指针，一根比较细，一根比较宽。宽的指针指示”表速”，而细的一根指示的是经过各种修正的相当于地面大气压力时的空速，称为 “实速”。
飞机上所用的常用速度有4种:指示空速(IAS),真空速(TAS),地速(GS),马赫数(Mach).
指示空速（IAS）:飞机和空气相对的速度,也是空速表上显示的速度,有时简称为”表速””空速”.意义是为了直接反映大气动压的大小。
真空速(TAS):经气压换算成海平面高度的指示空速. 真空速计算中，除动压q外，还要有密度和空气压缩的修正，而密度又受飞机所处位置的高度和温度影响。
为了防止空速管前端小孔在飞行中结冰堵塞，一般飞机上的空速管都有电加温装置。
总之，空速管是飞机上极为重要的测量工具。
测量空速由空速管、压力传感器组成。只需测量动压和所在高度的大气静压就可以求出无人机的空速。
空速管得到总压和静压输入到差压传感器中，得到动压并将压力信号转换为电信号，经放大电路放大处理，由A/D转换变成数字信号。
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二、其他用处
气压式高度表
空速管测量出来的静压还可以用来作为高度表的计算参数。如果膜盒完全密封，里面的压力始终保持相当于地面空气的压力。这样当飞机飞到空中，高度增加，空速管测得的静压下降，膜盒便会鼓起来，测量膜盒的形变即可测得飞机高度。这种高度表称为气压式高度表。
升降速度表
利用空速管测得的静压还可以制成”升降速度表”，即测量飞机高度变化快慢(爬升率)。表内也有一个膜盒，不过膜盒内的压力不是根据空速管测得的动压而是通过专门一根在出口处开有一小孔的管子测得的。这根管子上的小孔大小是特别设计的，用来限制膜盒内气压变化的快慢。如果飞机上升很快，膜盒内的气压受小孔的制约不能很快下降，而膜盒外的气压由于有直通空速管上的静压孔，可以很快达到相当于外面大气的压力，于是膜盒鼓起来。测量膜盒的形变大小即可算出飞机上升的快慢。飞机下降时，情况正相反。膜盒外压力急速增加，而膜盒内的气压只能缓慢升高，于是膜盒下陷，带动指针，显示负爬升率，即下降速率。飞机平飞后，膜盒内外气压逐渐相等，膜盒恢复正常形状，升降速度表指示为零。
皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H.皮托发明而得名。严格地说，皮托管仅测量气流总压，又名总压管；同时测量总压、静压的才称风速管，但习惯上多把风速管称作皮托管。
对于固定翼无人机或者垂直起降固定翼来说，空速管也是不可或缺的一个保障飞机安全的的设备，甚至有的无人机安装多个空速管。
为什么要安装这东西？其他设备没法测速吗？
对于固定翼来说，之于旋翼最大的区别，就是飞行原理的不同。
旋翼靠向下的高速桨叶产生的反推升力滞空，固定翼靠发动机和桨叶产生的后推（前拉）力高速前进，靠机身和机翼产生的上下表面气流速度差（压差）产生升力和高速滑翔。
在飞机的机头或机翼上一般都会有一根细长的方向朝着飞机的正前方管子。这就是空速管。
为什么安装在这几个位置？
因为空速管是飞机上极为重要的测量工具。它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域，一般在机头正前方，垂尾或翼尖前方。
安装在飞机头的部分，又被做成“尖刺”的形状呢？
这是因为在飞行中，机身周围的气流会被飞机“推开”，这部分受到飞机影响的气流并不能体现出真正的空速。为了测量到不受影响的气流，空速管一般被放置在飞机的前端，并尽量离开机体一段距离，这就是空速管常被做成长长的“尖刺”状的原因。
空速管的原理
空速管由两个同心圆管组成，内圆管为总压管，外套管为静压管。
当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。
飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。
比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。
如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是最简单的飞机空速表。
总结：
利用空速管结构和压力传感器测得总-静压，再根据伯努利定律测得空速。空速管是飞机上极为重要的测量工具。只有细心地做好维护工作，才能有效地保证动静压的探测精度，使得其寿命长久一些；只有对动静压探头认真检查，才能保障每一个航班飞行安全。
1.什么是皮托管？
2.皮托管有什么用？
3.皮托管的原理是什么？
4.指示空速与真空速的区别是什么？
5.皮托管的重要性，我们应该怎么维护？
空速计
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