Symulacja działania rurki Pitota

Opublikowane przez AskeF w dniu 7 kwietnia, 20177 kwietnia, 2017

Każdy zapewne wie czym jest i do czego służy rurka Pitota. To genialne w swej prostocie urządzenie, stanowi podstawę wskazań krytycznych przyrządów nie tylko w małych samolotach, ale również w tych dużych, przewożących kilkaset pasażerów na pokładzie.

Budowa, jak i zasada działania jest prosta. Rurka posiada dwa otwory. Jeden z nich jest umieszczony dokładnie na wprost potencjalnego strumienia powietrza. Drugi wlot może być umieszczony pod spodem lub na górze rurki, ale ważne jest, aby był umieszczony prostopadle do przepływającego strumienia. Takie rozmieszczenie otworów powoduje, iż do pierwszego z nich wpada powietrze posiadające ciśnienie statyczne + dynamiczne (ponieważ porusza się ono liniowo dokładnie w kierunku wlotu oraz posiada własne ciśnienie pochodzące od drgającego ruchu powietrza). Do drugiego zaś wpada powietrze jedynie o ciśnieniu statycznym, gdyż nie leży on w kierunku ruchu liniowego (jest do niego prostopadły). Różnica ciśnień pomiędzy otworem pierwszym i drugim stanowi wartość ciśnienia dynamicznego, a to po odpowiednim przetworzeniu zostaje zobrazowane na wskazaniu prędkości w samolocie.

Tyle uproszczona teoria w dużym skrócie.

Czy rurka może zawieźć? Niestety tak. Przyczyny mogą być różne. Poczynając od oblodzenia (dlatego rurki mogą być podgrzewane), na uwiciu gniazd przez osy lub larwy motyli skończywszy, powodujące zatkanie otworu wejściowego. Zresztą larwy motyla były przyczyną przerwanego startu samolotu rządowego w czerwcu 2015 roku. Działaniem zapobiegawczym jest zakładanie pokrowców na rurki podczas postoju samolotów i dokładny przegląd przedlotowy.

Na dobrze, ale jak rozpoznać awarię rurki, albo zatkanie dajnika ciśnienia całkowitego lub statycznego (które służy do zasilania dwu innych nie mniej ważnych przyrządów: wysokościomierza i wariometru)?

Przecież nikt przy zdrowych zmysłach nie będzie symulować awarii przez założenie pokrowca na rurkę podczas lotu. Jedyne, co można przećwiczyć, to zasłonić tablicę przyrządów (oczywiście pod kontrolą i opieką instruktora) i próbować utrzymywać kurs, prędkość oraz wysokość jedynie w odniesieniu do widocznego horyzontu i ukształtowania terenu.

Jest też inna, dużo bezpieczniejsza metoda polegająca na zasymulowaniu poszczególnych awarii „na sucho” (wszakże niech komputery się do czegoś przydadzą).

Przyjmijmy zatem kilka scenariuszy:
1. Start samolotu z zatkanym dajnikiem ciśnienia dynamicznego.
2. Start samolotu z zatkanym dajnikiem ciśnienia statycznego.
3. Zatkany dajnik ciśnienia całkowitego podczas lotu ustalonego na danej wysokości.
4. Jak wyżej, ale ze zmianą szybkości i wysokości.
5. Zatkany dajnik ciśnienia statycznego podczas lotu ustalonego na danej wysokości.
6. Jak wyżej, ale ze zmianą szybkości i wysokości.
7. Zatkane dajniki ciśnienia całkowitego i statycznego podczas lotu ustalonego.

Założenia pracy symulatora:
– posiada dwa niezależne układy: symulowany (na którym zastosuje w/w scenariusze) i referencyjny (do porównania niezakłóconych wyników z systemem symulowanym),
– zastosowane jednostki dla prędkości, wysokości, ciśnienia i temperatury to: węzły, stopy, hektopaskale i stopnie Celsjusza,
– startujemy z poziomu 900 stóp przy QNH 1020 hPa.

Ostatecznie symulacja jest dostępna na załączonym filmie:

Na podstawie powyższej symulacji, można wyciągnąć kilka wniosków:
– Jeśli przed startem rurka Pitota jest zapchana, to można to szybko zauważyć podczas rozpędzania samolotu (podobnie będzie zresztą w przypadku niedrożności dajnika ciśnienia statycznego).
– Zablokowanie otworu rurki podczas ustalonego lotu spowoduje błędne wskazania prędkości TAS niezależnie od rzeczywistych zmian prędkości (wysokość podawana na podstawie ciśnienia statycznego będzie prawidłowa).
– Jeśli zostanie zablokowany wlot ciśnienia statycznego, to wskazanie wysokości nie zmieni się niezależnie od rzeczywistego położenia samolotu, a wskazanie TAS zredukowane zostanie do zera w przypadku wzrostu wysokości; jednak po zmniejszeniu wysokości poniżej tej, w jakiej nastąpiła blokada – znacząco wzrośnie (!)
– Jeśli z powyższą blokadą nastąpi próba podejścia do lądowania (z dalszym obniżaniem wysokości) to w efekcie wskazanie TAS będzie wskazywał tym większą prędkość im bliżej ziemi będziemy.

Symulator ma jeszcze wiele innych funkcji i na pewno można wyobrazić sobie jeszcze parę innych scenariuszy awaryjnych oraz być może wyciągnięcie ciekawszych wniosków niż powyższe. Przez tę symulację chciałem jednak pokazać, jak niebezpieczna może być awaria rurki Pitota, ale przede wszystkim, że właściwe zrozumienie działania instrumentów od strony technicznej może być w praktyce przydatne w wypracowaniu prawidłowych zachowań, czego przykładem może być przytoczony na początku przerwany start samolotu rządowego.