Wat is een pitotbuis?

Wellicht hebben jullie het gisteren ook op het nieuws gehoord.
Men vermoedt dat één van de redenen van het ongeval met de Franse Airbus vóór de Braziliaanse kust, het slecht functioneren is van de pitotbuizen ten gevolge van ijsvorming op die meetinstrumenten.
Veel meer uitleg hebben we van de VRT-nieuwslezers niet gekregen.

Maar wat is zo’n pitotbuis eigenlijk en waartoe dient ze?
Hierboven zie je er eentje ingeplant op de romp van een vliegtuig.
Hieronder zie je er eentje meer in detail


Pitotbuizen zijn meetinstrumenten die toelaten om de snelheid van b.v een vliegtuig te bepalen.

Algemeen zijn pitotbuizen toestellen die toelaten snelheden van gasstromen of vloeistofstromen te bepalen.
De uitvinder, Henri Pitot, heeft ze in 1732 voor het eerst gebruikt om de stroomsnelheid van de Seine te bepalen.
Bij vliegtuigen zal het dan uiteraard gaan om de snelheid van een luchtstroom. D.w.z. de snelheid waarmee de lucht door de buis getrokken wordt door het bewegende vliegtuig. Die luchtsnelheid is dus ook de snelheid van het vliegtuig. Tenminste één van de snelheden: de airspeed of luchtsnelheid.

Hoe kan je met zo’n buis de luchtsnelheid en dus ook de snelheid van het vliegtuig bepalen?
Hiervoor moeten we de bouw van zo’n pitotbuis wat van dichterbij gaan bekijken én er wat fysica bijhalen.


Het wordt dus nu een beetje (veel) technisch. Hoe je klaar en probeer te volgen.

Het horizontaal stuk van de buis is meestal een 25 cm lang en de diameter bedraagt 1 cm.
Op de tekening is maar één zijopening aangegeven, maar in de werkelijkheid zijn dat er dikwijls meer die allemaal in verbinding staan met de “gele drukkamer”.
Via die zijopeningen eerst in de gele drukkamer de statische druk p_s. Dat is de luchtdruk op de vlieghoogte. Die druk is statisch omdat er geen stroming zit in de gele buizen.
De centrale opening vooraan links wijst in de vliegrichting en ze staat via een buis in verbinding met de “witte drukkamer”.
In de witte kamer heerst de zogenaamde totale druk p_t. Dit is de druk veroorzaakt door de luchtdruk + de druk veroorzaakt door de stromende lucht.
Tussen de witte en de gele drukkamer zit een elektronisch membraan (transducer).
Ten gevolge van het drukverschil zal dat membraan naar één kant boller gaan staan. Die vervorming resulteert in een elektrische spanning tussen de uiteinden van het membraan.
Via die spanning kan men dus het drukverschil Δp tussen de witte en de gele kamer meten.
Δp = p_t - p_s
En nu komt het.
Bernouilli, een tijdgenoot van Pitot, was erin geslaagd een uitdrukking af te leiden voor de totale druk p_t:

p_t = p_s + 1/2.(d.V²)
of Δp = 1/2.(d.V²)
waaruit V = (2.Δp /d)^1/2

Oef, we zijn er.
De laatste formule leert ons dat de snelheid V kan bepaald worden door meting van Δp en van de luchtdichtheid d op de vlieghoogte.
En je zal wel begrijpen dat ijsvorming de luchtstroming door de pitotbuis kan hinderen en beïnvloeden. Foutieve waarden voor de luchtsnelheid zijn het gevolg. En die foutieve informatie kan gevaarlijk zijn. Pitotbuizen op vliegtuigen worden daarom meestal elektrisch verwarmd.

Toen ik dat hier aan het neerschrijven was, moest ik meteen terugdenken aan 44 jaar (!) geleden toen ik in de 2de kandidatuur scheikunde aan de UGent zat en fysicales kreeg van prof. Moens zaliger.
Eén van zijn klassieke examenvragen (“nen tuyau” - een buisvraag - zei men toen in Gent) was de afleiding van de wet van Bernoulli.
Moens was “gene gemakkelijken”. Ik heb hem toen wel een beetje verwenst. Maar vandaag ben ik toch content dat hij me die belangrijke wetmatigheid heeft leren kennen.