Nếu máy bay hạ độ cao, áp suất tĩnh sẽ tăng lên. Tổng áp suất bên trong hệ thống pitot không thể thay đổi khi ống bị tắc hồn tồn. Vì vậy, đồng hồ chỉ thị vận tốc giảm, chỉ số vận tốc được chỉ định thấp hơn. Mợt lần nữa nó phản ứng như mợt đồng hồ chỉ thị đợ cao.
Hình 45. Blocked Pitot Tube.
Một phản ứng khác nếu cổng đầu vào của ống pitot bị tắc nhưng lỗ thoát nước vẫn mở. Trong tình huống này áp suất pitot giảm đến giá trị của áp suất tĩnh. Khi cổng đầu vào của ống pitot bị tắc nhưng lỗ thoát nước vẫn mở, chỉ số vận tốc giảm xuống 0. Đồng hồ đo độ cao và đồng hồ đo vận tốc dọc khơng bị ảnh hưởng, bởi vì chúng chỉ nhận được áp suất tĩnh.
Hình 47. Một ống pitot bị tắc nhưng lỗ thốt nước vẫn thơng.
3.3. KẾT LUẬN
3.3.1. Khi Ống Pitot Bị Tắc
Ống pitot bị tắc sẽ chỉ ảnh hưởng đến đồng hồ chỉ thị vận tốc. Ống pitot bị tắc sẽ khiến đồng hồ chỉ thị vận tốc tăng lên khi máy bay lên cao, mặc dù vận tốc thực tế là không đổi. (Miễn là lỗ thốt nước cũng bị chặn, vì nếu khơng áp suất khơng khí sẽ thốt ra ngồi khí quyển.) Điều này được gây ra bởi áp suất trong hệ thống pitot khơng đổi khi áp suất khí quyển (và áp suất tĩnh) đang giảm. Ngược lại đồng hồ chỉ thị vận tốc sẽ hiển thị giảm tốc độ khi máy bay hạ độ cao. Ống pitot dễ bị tắc do nước đá, nước, cơn trùng hoặc mợt số vật cản khác. Vì lý do này, các cơ quan quản lý hàng không như Hoa
xem có vật cản trước bất kỳ chuyến bay nào khơng. Để tránh đóng băng, nhiều ống pitot được trang bị bộ phận gia nhiệt. Tất cả các máy bay được chứng nhận cho chuyến bay bằng thiết bị đều phải có ống pitot được làm nóng, ngoại trừ máy bay được chứng nhận là Chế tạo nghiệp dư thực nghiệm.
Hình 48. Blocked pitot system.
3.3.2. Cổng Tĩnh Bị Chặn
Một cổng tĩnh bị chặn là mợt tình huống nghiêm trọng hơn vì nó ảnh hưởng đến tất cả các pitot-static system. Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất khiến cổng tĩnh bị chặn là đóng băng khung máy bay. Cổng tĩnh bị chặn sẽ khiến đồng hồ chỉ thị đợ cao bị đóng băng ở mợt giá trị khơng đổi, đợ cao mà cổng tĩnh bị chặn. đồng hồ chỉ thị vận
Đồng hồ chỉ thị vận tốc sẽ đảo ngược lỗi xảy ra với ống pitot bị tắc và khiến vận tốc được đọc ít hơn thực tế khi máy bay lên cao, do đồng hồ chỉ thị vận tốc nhận tổng áp suất giảm từ ống pitot (pitot tube) nhưng áp suất tĩnh bên trong ống bị chặn sẽ không đổi.
Khi máy bay hạ độ cao, tốc độ bay sẽ được báo cáo quá mức, do đồng hồ chỉ thị vận tốc nhận tổng áp suất ngày càng tăng từ ống pitot (pitot tube) nhưng áp suất tĩnh bên trong ống bị chặn sẽ không đổi.
=> Xem xét lại các tỷ lệ đã được sử dụng để giải thích mợt ống pitot bị tắc, ngun tắc tương tự cũng áp dụng cho cổng tĩnh bị chặn. Nếu máy bay hạ đợ cao, áp suất tĩnh tăng lên phía pitot cho thấy sự gia tăng trên ASI. Điều này giả định rằng máy bay khơng thực sự tăng tốc đợ của nó. Sự gia tăng áp suất tĩnh ở phía pitot tương đương với sự tăng áp suất đợng vì áp suất khơng thể thay đổi ở phía tĩnh.
Sự tắc nghẽn của hệ thống tĩnh cũng ảnh hưởng đến máy đo độ cao và VSI. Áp suất tĩnh bị mắc kẹt làm cho máy đo đợ cao bị đóng băng ở đợ cao nơi xảy ra tắc nghẽn. Trong trường hợp của VSI, một hệ thống tĩnh bị chặn tạo ra một chỉ báo 0 liên tục
Hình 49. Blocked static port.
3.3.3. Lỗi Cố Hữu
Các lỗi cố hữu có thể tḥc nhiều loại, mỗi loại ảnh hưởng đến các thiết bị khác nhau. Sai số mật độ ảnh hưởng đến tốc độ và độ cao của thiết bị đo. Loại lỗi này là do sự thay đổi của áp suất và nhiệt đợ trong khí quyển. Mợt lỗi nén có thể phát sinh do áp lực tác đợng sẽ gây ra khơng khí để nén trong ống pitot. Ở độ cao áp suất mực nước biển tiêu chuẩn, phương trình hiệu chuẩn (xem tốc đợ khơng khí đã hiệu chuẩn) tính tốn chính xác cho đợ nén nên khơng có sai số nén ở mực nước biển. Ở độ cao cao hơn, nén khơng được tính tốn chính xác và sẽ làm cho thiết bị đọc lớn hơn tốc đợ khơng khí tương đương. Sự hiệu chỉnh có thể thu được từ biểu đồ. Sai số về khả năng nén trở nên
h (370 km / h). Hysteresis là một lỗi gây ra bởi các đặc tính cơ học của aneroid capsules nằm trong các thiết bị. Những capsules này, được sử dụng để xác định chênh lệch áp suất, có các đặc tính vật lý chống lại sự thay đổi bằng cách giữ lại hình dạng nhất định, mặc dù các lực bên ngồi có thể đã thay đổi.
Lỗi đảo chiều (Reversal errors) gây ra bởi một số đọc áp suất tĩnh sai. Việc đọc sai này có thể do những thay đổi lớn bất thường trong cao độ của máy bay. Một sự thay đổi lớn về cao độ sẽ gây ra hiện tượng chuyển động theo hướng ngược lại trong chốc lát. Lỗi đảo chiều chủ yếu ảnh hưởng đến đồng hồ chỉ thị độ cao và đồng hồ chỉ thị vận tốc dọc.
3.3.4. Lỗi Vị Trí
Mợt loại lỗi cố hữu khác là lỗi vị trí. Lỗi vị trí do áp suất tĩnh của máy bay khác với áp suất khơng khí từ xa máy bay. Lỗi này là do luồng khơng khí đi qua cổng tĩnh với tốc độ khác với tốc độ thực của máy bay. Lỗi vị trí có thể cung cấp sai số tích cực hoặc tiêu cực, tùy tḥc vào mợt trong số các yếu tố. Các yếu tố này bao gồm tốc đợ bay, góc tấn, trọng lượng máy bay, gia tốc, cấu hình máy bay và trong trường hợp máy bay trực thăng, hoạt đợng rửa cánh quạt. Có hai loại lỗi vị trí, đó là "lỗi cố định" và "lỗi biến". Lỗi cố định được định nghĩa là lỗi cụ thể đối với mợt kiểu máy bay cụ thể. Các lỗi có thể thay đổi được gây ra bởi các yếu tố bên ngoài như tấm nền bị biến dạng cản trở luồng khơng khí hoặc các tình huống cụ thể có thể làm máy bay hoạt động quá tải.
3.3.5. Lag Errors
Lag errors gây ra bởi thực tế là bất kỳ thay đổi nào về áp suất tĩnh hoặc đợng bên ngồi máy bay đều cần một khoảng thời gian hữu hạn để chúng đi xuống ống và ảnh hưởng đến đồng hồ đo. Loại sai số này phụ tḥc vào chiều dài và đường kính của ống cũng như khối lượng bên trong đồng hồ đo. Lag errors chỉ đáng kể vào khoảng thời gian khi tốc đợ khơng khí hoặc đợ cao đang thay đổi. Nó khơng phải là mợt mối quan tâm đối với chuyến bay ở mức ổn định.
Các thảm họa liên quan đến Pitot-static
3.4.1. Chuyến bay 6231 của hãng hàng không Northwest Airlines
• Ngày 1 tháng 12 năm 1974 - Chuyến bay 6231 của hãng hàng không Northwest Airlines, một chiếc Boeing 727, đã bị rơi về phía tây bắc của Sân bay Quốc tế John F. Kennedy khi đang trên đường đến Sân bay Quốc tế Buffalo Niagara vì tắc nghẽn các ống pitot do đóng băng trong khí quyển.
Hình 50. Hình ảnh chiếc máy bay gặp nạn do tắc nghẽn ống pitot.
Cả ba thành viên phi hành đoàn trên máy bay thiệt mạng khi máy bay lao xuống đất sau khi máy bay dừng và hạ đợ cao nhanh chóng do phản ứng của phi hành đồn với các kết quả đo vận tốc khí bị sai do đóng băng trong khí quyển. Hiện tượng đóng băng xảy ra do khơng bật hệ thống sưởi ống pitot khi bắt đầu chuyến bay.
Chiếc Boeing 727-251, rời Sân bay Quốc tế John F. Kennedy của Thành phố New York lúc 19:14 để đáp chuyến bay đến Buffalo. Khi máy bay vượt qua độ cao 16.000 feet (4.900 m), cịi cảnh báo q tốc đợ đã vang lên. Máy bay thăng bằng ở độ cao 24.800 feet (7.600 m) cho đến khi bắt đầu lao xuống mất kiểm sốt quay vịng và lao xuống. Chuyến bay 6231 hạ cánh ở tư thế hơi hướng mũi xuống và hạ cánh mười hai phút sau khi cất cánh, lúc 19:26.
Máy bay đã hạ độ cao từ 24.000 feet (7.300 m) xuống mặt đất ở độ cao 1.090 feet (330 m) so với mực nước biển trong 83 giây. Vụ tai nạn xảy ra cách Thiells, New York khoảng 3,2 hải lý (5,9 km) về phía tây Cảnh sát mơ tả địa điểm máy bay rơi là một khu vực đầm lầy có nhiều cây cối rậm rạp và khả năng tiếp cận bị cản trở do điều kiện thời tiết mùa đơng bao gồm gió và mưa-tuyết đan xen.
Các Ban An tồn Giao thơng Quốc gia (NTSB) dẫn đầu cuộc điều tra tai nạn và công bố báo cáo cuối cùng của nó vào ngày 13, 1975.
Các nhà điều tra phát hiện ra rằng phi hành đồn đã khơng kích hoạt bợ sưởi ống pitot và các ống pitot đã bị đóng băng khiến phi hành đồn nhận được kết quả đo vận tốc khơng chính xác. Phi hành đồn tin rằng những điều đã đọc là đúng, đã kéo lại cột điều khiển và nâng mũi khiến máy bay bị stall.
Từ bản tóm tắt của báo cáo NTSB: Nguyên nhân có thể xảy ra của vụ tai nạn này là do máy bay mất kiểm soát do tổ bay khơng nhận biết và hiệu chỉnh góc tấn cao, tốc đợ chậm và máy bay xoay và hạ độ cao theo một đường xoắn ốc đi xuống. Sự ngưng trệ đã xảy ra do phản ứng khơng phù hợp của phi hành đồn với các chỉ số vận tốc và số Mach khơng chính xác, do sự tắc nghẽn ống pitot do đóng băng trong khí quyển.
3.4.2. Chuyến bay số 301 của Birgenair
• Ngày 6 tháng 2 năm 1996 - Chuyến bay số 301 của Birgenair lao xuống biển ngay sau khi cất cánh do kết quả đo tốc đợ khơng chính xác. Ngun nhân là do lỗi phi
mà các nhà điều tra tin rằng đã bị chặn bởi một tổ ong bắp cày được xây dựng bên trong nó. Máy bay đã khơng bay trong 20 ngày và khơng có nắp đậy ống pitot trước khi vụ tai nạn xảy ra.
Hình 51. Chiếc máy bay Boeing 757-225 gặp nạn.
Trong quá trình cất cánh lúc 23:42 1 cơ trưởng nhận thấy rằng đồng hồ chỉ thị vận tốc (ASI) của mình bị trục trặc nhưng anh ta đã chọn khơng hủy bỏ việc cất cánh. Máy bay cất cánh bình thường lúc 23:42, cho chặng đầu tiên của chuyến bay.
Khoảng 10 giây sau, một cảnh báo về Tỷ lệ Rudder và tốc đợ Mach xuất hiện. Phi hành đồn tại thời điểm đó ngày càng trở nên bối rối, vì ASI của thuyền trưởng cho thấy trên 300 hải lý (560 km / h; 350 dặm / giờ) và đang tăng lên và ASI của sĩ quan đầu tiên, chính xác, đang hiển thị 220 hải lý (410 km / h; 250 dặm / giờ) và đang giảm dần.
Sau đó, đợi trưởng cho rằng cả hai ASI đều sai, và quyết định kiểm tra các thiết bị ngắt mạch. Khi bộ ngắt mạch đầu tiên được kiểm tra, cảnh báo q tốc đợ xuất hiện, vì ASI của cơ trưởng, nguồn chính của thơng tin về tốc độ bay cho lái tự động, đang hiển thị tốc độ airspeed gần 350 hải lý (650 km / h; 400 mph) và đang tăng lên. Sau đó, cầu dao thứ hai được kéo để tắt tiếng cảnh báo. Khi máy bay leo lên 4.700 feet (1.400 m), ASI của cơ trưởng đọc 350 hải lý (650 km / h; 400 mph). ASI của cơ phó đọc 200 hải lý / h (370 km / h; 230 mph) và vẫn đang giảm. Với tất cả các cảnh báo trái ngược nhau mà máy bay đưa ra, cơ trưởng bối rối quyết định giảm lực đẩy của máy bay, vì tin rằng nó đang bay q nhanh.
Hành đợng này ngay lập tức phát tín hiệu cảnh báo, cảnh báo rằng máy bay đang bay chậm mợt cách nguy hiểm. Ngồi ra, chế đợ lái tự động cũng khơng hoạt đợng. Khi máy bay đang sắp stall, nó trở nên khơng ổn định và nó bắt đầu lao xuống. Trong khi đó, nhân viên điều khiển, khơng biết có vấn đề gì, đã gọi cho chuyến bay, nhưng khi phi hành đồn vật lợn với các vấn đề. Cơ phó nhận thức được quy mô của vấn đề, đã đề xuất nhiều phương pháp khác nhau để phục hồi, nhưng cơ trưởng bối rối phớt lờ tất cả. Khoảng 20 giây trước khi va chạm, cơ trưởng cuối cùng đã cố gắng phục hồi từ trạng thái ngừng hoạt động bằng cách tăng lực đẩy của máy bay lên hết cỡ, nhưng do máy bay vẫn ở trạng thái hướng lên, các động cơ đã bị ngăn khơng nhận đủ luồng khơng khí gia tăng lực đẩy. Động cơ bên trái ngừng hoạt động, khiến đợng cơ bên phải, vẫn cịn công suất tối đa, dẫn đến sự chênh lệch lực đẩy, tàu bay bay xung quanh mợt trục thẳng đứng, trong đó máy bay xoay và hạ độ cao theo một đường xoắn ốc đi xuống. Lúc 23:47, Hệ thống Cảnh báo Khoảng cách Mặt đất (GPWS) phát ra cảnh báo bằng âm thanh, và tám giây sau máy bay lao xuống Đại Tây Dương. Tất cả 176 hành khách và 13 thành viên phi hành đoàn thiệt mạng khi va chạm.
3.5.1. Air Data Testing
Hệ thống tĩnh pitot phải được kiểm tra rị rỉ bất cứ khi nào cơng việc được thực hiện trên hệ thống hoặc trong khoảng thời gian nhất định. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng Máy kiểm tra dữ liệu khơng khí hoặc máy kiểm tra rị rỉ như nó đơi khi được gọi. Các phụ kiện kiểm tra đặc biệt được kết nối với pitot và đường tĩnh để gắn thiết bị kiểm tra dữ liệu khơng khí. Đầu vào pitot thơng thường và đầu vào tĩnh phải được che đậy để đảm bảo phép đo chính xác. Chỉ sử dụng vật liệu đã được phê duyệt cho mục đích này. Nếu sử dụng băng dính sáng màu để che các cổng tĩnh, các kĩ sư bảo dưỡng phải tháo nó ra hồn tồn sau khi kiểm tra để giữ cho bề mặt sạch sẽ và ngăn chặn các dấu hiệu bị xáo trợn. Trong q trình kiểm tra rị rỉ, hệ thống pitot được điều áp và sau đó nó được đo áp suất này nằm trong giới hạn nhất định trong bao lâu. Áp suất hệ thống tĩnh được giảm và áp suất giảm phải được giữ lại trong các giới hạn nhất định. Khi sử dụng thiết bị kiểm tra dữ liệu hàng không, phải luôn tuân thủ các quy trình của sổ tay bảo dưỡng và các hướng dẫn kiểm tra cụ thể khác để ngăn ngừa hư hỏng thiết bị máy bay. Ví dụ, áp suất STATIC khơng được cao hơn áp suất PITOT. Ngồi ra, nó khơng bao giờ được vượt quá tốc độ thay đổi áp suất tối đa để cho phép các thiết bị và máy tính dữ liệu khơng khí hoạt đợng trơn tru.
Hình 53. Thiết bị để kiểm tra pitot system và static system.
3.5.2. Cần Kiểm Tra Mọi Thứ Thật Cẩn Thận Trước Khi Cất Cánh
Tất cả các phi công đều cần các đồng hồ chỉ thị vận tốc và đồng hồ chỉ thị đợ cao chính xác để bay an tồn, ngay cả khi họ chỉ định bay trong điều kiện thời tiết VFR.
Hệ thống pitot-static tương đối đơn giản và dễ hiểu. Các cổng tĩnh, ống pitot và hệ thống ống nước đi kèm của chúng thường khơng u cầu bảo trì nhiều vì chúng khơng có bợ phận chuyển đợng, nhưng có những vấn đề có thể phát sinh bên trong hệ thống. Bản thân ống pitot có thể trở thành nơi trú ẩn cho bọ làm tổ. Ngay cả khi máy bay bị treo hoặc thời tiết chuyển lạnh, nên lắp các nắp pitot. Hệ thống pitot static trong máy bay hàng khơng nói chung đặc biệt dễ bị hỏng vì chúng thiếu tính dự phịng được tìm thấy trong nhiều hệ thống máy bay khác. Hầu hết các máy bay GA chỉ có mợt ống pitot duy nhất cung cấp chỉ số vận tốc có thể dễ dàng bị chặn bởi bùn lầy hoặc côn trùng. Và, ngay cả khi máy bay có nhiều cổng tĩnh, những cổng này có thể dễ dàng bị nước