पिटोट-स्थैतिक प्रणाली

पिटोट-स्थैतिक प्रणाली संवेदनशील उपकरणों की एक प्रणाली है, जिसका सबसे अधिक उपयोग विमानन में विमान की हवा की गति, मच संख्या, ऊंचाई और ऊर्ध्वाधर गति सूचक को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।पिटो-स्थैतिक प्रणाली सामान्यतः एक पिटो ट्यूब, एक स्थिर द्वार और पिटो-स्थैतिक उपकरणों से मिलकर बनी होती है। इसके अतिरिक्त संयोजित किए जा सकने वाले अन्य उपकरणों में हवा डेटा कम्प्यूटर, फ्लाइट डेटा रिकॉर्डर, ऊचाई एनकोडर, केबिन दबाव नियंत्रक और विभिन्न हवा की गति बदलना सम्मिलित हो सकते हैं। पिटोट-स्थैतिक प्रणाली के पाठ्यांको में होने वाली त्रुटियाँ बहुत ही खतरनाक हो सकती हैं, क्योंकि पिटो-स्टैटिक प्रणाली से प्राप्त जानकारी, जैसे ऊचाई, सुरक्षा-संबंधी महत्वपूर्ण होती है। कई वाणिज्यिक एयरलाइन आपदाएं पिटोट-स्थैतिक प्रणाली की असफलता पर आधारित हुई हैं।

पिटोट-स्थैतिक दबाव
पिटोट-स्थैतिक उपकरण प्रणाली वायु दबाव विस्तार के सिद्धांत का उपयोग करती है। यह दबाव या दबाव अंतरों को मापकर गति और ऊचाई का मूल्यांकन करने के लिए कार्य करती है। ये दबाव स्थिर द्वार (स्थिर दबाव) या पिटो ट्यूब (पिटो दबाव) से मापे जा सकते हैं। स्थैतिक दबाव का उपयोग सभी मापों में किया जाता है, जबकि पिटोट दबाव का उपयोग मात्र हवा की गति निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

पिटोट दबाव
पिटोट दबाव पिटोट ट्यूब से प्राप्त किया जाता है। पिटोट दबाव एक गति वायु दबाव का माप है (जिसे वाहन के गति या वायु ट्यूब में घुसने वाले वायु के दबाव द्वारा उत्पन्न वायु दबाव कहा जाता है), जो सिद्धांत अनुसार आदर्श स्थितियों में गतिशील दबाव,के बराबर होता है जिसे संपूर्ण दबाव भी कहा जाता है, पिटोट ट्यूब प्रायः एक विमान के पंख या सामने वाले हिस्से पर स्थित होती है, जो आगे की ओर होती है, जहां इसका उद्घाटन सापेक्ष हवा के संपर्क में होता है। इस प्रकार के स्थान पर पिटोट ट्यूब स्थापित करके, वायु गति बढ़ने पर पिटोट ट्यूब से उठने वाले दबाव में विमान की संरचना द्वारा कम विकृति होने से यह अधिक सटीकता से मापा जा सकता है। जब वायु गति बढ़ती है, तो संरचना द्वारा उत्पन्न होने वाला वायु दबाव बढ़ता है, जिसे  हवा की गति सूचक द्वारा दर्शाया जा सकता है।

स्थैतिक दबाव
स्थैतिक दबाव स्थिर द्वार के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। स्थैतिक द्वार सामान्यतः विमान के तंत्रिका पर स्थित एक समतल-स्थापित छिद्र होता है और उसे ऐसे स्थान पर स्थापित किया जाता है जहां वह एक संशोधित क्षेत्र में हवा प्रवाह का उपयोग कर सकता है।। कुछ विमानों में एक ही स्थिर द्वार हो सकता है, जबकि दूसरों में एक से अधिक हो सकते हैं। उन स्थितियों में जहां विमान में एक से अधिक स्थिर द्वार होते हैं, सामान्यतः विमान के तंत्रिका के प्रत्येक पक्ष पर एक-एक स्थिर द्वार होता है। इस स्थिति में, औसत दबाव लिया जा सकता है, जो यह विशेष उड़ान स्थितियों में अधिक सटीक पठन करने की अनुमति देता है। कभी-कभी बाहरी स्थिर द्वार (एस ) अवरुद्ध होने की स्थिति में एक विकल्प स्थिर द्वार विमान के केबिन के अंदर स्थित हो सकता है। यह एक पूर्तिकर के रूप में काम करता है। जब बाहरी स्थैतिक द्वार बंद हो जाते हैं,तो एक पिटोट-स्थैतिक ट्यूब स्थिर द्वार को पिटोट जांच में प्रभावी ढंग से एकीकृत करता है। यह स्थिर दबाव को मापने के लिए, प्रत्यक्ष वायुप्रवाह के बाहर, जांच के किनारों पर दबाव नमूनाकरण छेद के साथ एक दूसरी समाक्षीय ट्यूब को सम्मिलित करता है। जब विमान ऊपर चढ़ता है तो स्थैतिक दबाव कम हो जाता है।

एकाधिक दबाव
कुछ पिटोट-स्थैतिक प्रणालियाँ एकल जांच को सम्मिलित करती हैं जिसमें कई दबाव-संचारण द्वार होते हैं जो हवा के दबाव, आक्रमण कोण और साइडस्लिप डेटा के कोण के संवेदन की अनुमति देते हैं। आरेख के आधार पर, ऐसे हवा डेटा प्रोब्स को 5-होल या 7-होल हवा डेटा प्रोब्स के रूप में संदर्भित किया जा सकता है। अंतरिक्ष दबाव संवेदना तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है जिससे आक्रमण कोण और साइडस्लिप के कोण का पता लगाया जा सके।

पिटोट-स्थैतिक साधन
पिटोट-स्थैतिक प्रणाली पिटोट-स्थैतिक उपकरणों द्वारा व्याख्या के लिए दबाव प्राप्त करती है। जबकि नीचे दी गई व्याख्याएं पारंपरिक, यांत्रिक उपकरणों की समझ रखती हैं, परंतु आज के अधिकांश आधुनिक विमान वायु डेटा कंप्यूटर ((एडीसी) का उपयोग करते हैं जो वायु गति, चढ़ाई की दर, ऊंचाई और माक संख्या की गणना करने के लिए होते हैं। कुछ विमानों में, दो एडीसी स्वतंत्र पिटोट ट्यूबों और स्थिर द्वारों से कुल स्थिर दबाव प्राप्त करते हैं, और विमान की विमान उड़ान नियंत्रण प्रणाली दोनों कंप्यूटरों से जानकारी की तुलना करते है और एक दूसरे के विपरीत जांच करते है। अतिरिक्त उपकरण भी हैं, जो प्राथमिक उपकरणों में समस्या होने की स्थिति में उपयोग किए जाने वाले पूर्तिकर वायवीय उपकरण होते हैं

वायु गति सूचक
वायु गति सूचक पिटोट और स्थिर दबाव स्रोतों दोनों से जुड़ा है। पिटो दबाव और स्थिर दबाव के मध्य का अंतर गतिशील दबाव कहलाता है। गतिशील दबाव जितना अधिक होगा,वायु गति की सूचना उतनी ही अधिक होगी। एक पारंपरिक यांत्रिक वायु गति सूचक में एक डायाफ्राम या यांत्रिक उपकरण होता है, जो पिटोट ट्यूब से जुड़ा होता है। डायाफ्राम के चारों ओर की स्थिति वायु द्वारा संचालित होता है, और यह स्थैतिक द्वार से छिद्रित होता है।। गति जितनी अधिक होगी, रेम का दबाव उतना ही अधिक होगा, डायाफ्राम पर अधिक दबाव डाला जाएगा, और यांत्रिक लिंकेज के माध्यम से सुई की गति जितनी अधिक होगी। डायाफ्राम के चारों ओर का मामला हवा संचालित होता है और यह स्थिर द्वार से वेंटिलेट होता है। जितनी अधिक गति, उतना अधिक रैम दबाव, डायाफ्राम पर दबाव और यहां तक कि मैकेनिकल संपर्क के माध्यम से नीडल चलना भी बड़ा होता है।

अल्टीमीटर
दाब तुंगतामापी, जिसे वायुदाबमापीय तुंगतामापी के रूप में भी जाना जाता है, का उपयोग वायु दाब में परिवर्तनों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जो वायुयान की ऊँचाई में परिवर्तन के रूप में होता है। समुद्र तल से ऊंचाई के रूप में दबाव दर्ज करने के लिए उड़ान से पहले प्रेशर अल्टीमीटर को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। अल्टीमीटर का इंस्ट्रूमेंट केस एयरटाइट है और इसमें स्थैतिक पोर्ट के लिए एक वेंट है। यंत्र के अंदर एक मुहरबंद बैरोमीटर होता है। जैसे ही मामले में दबाव कम होता है, आंतरिक बैरोमीटर फैलता है, जो यांत्रिक रूप से ऊंचाई के निर्धारण में अनुवादित होता है। उच्च से निम्न ऊंचाई पर उतरते समय विपरीत सत्य होता है।

मैकमीटर
ट्रांसोनिक या सुपरसोनिक गति से संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए विमान में एक मैकमीटर शामिल होगा। ध्वनि की गति के संबंध में वास्तविक वायुगति के अनुपात को दिखाने के लिए मैकमीटर का उपयोग किया जाता है। अधिकांश सुपरसोनिक विमान अधिकतम मच संख्या तक सीमित होते हैं जो वे उड़ सकते हैं, जिसे मच सीमा के रूप में जाना जाता है। मैक संख्या को मैकमीटर पर दशमलव अंश के रूप में प्रदर्शित किया जाता है।



कार्यक्षेत्र गति सूचक
वेरिओमीटर, जिसे वर्टिकल स्पीड इंडिकेटर (VSI) या वर्टिकल वेलोसिटी इंडिकेटर (VVI) के रूप में भी जाना जाता है, पिटोट-स्थैतिक इंस्ट्रूमेंट है, जिसका इस्तेमाल यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि कोई विमान लेवल फ़्लाइट में उड़ रहा है या नहीं। ऊर्ध्वाधर गति विशेष रूप से चढ़ाई की दर या वंश की दर को दर्शाती है, जिसे फीट प्रति मिनट या मीटर प्रति सेकंड में मापा जाता है। ऊर्ध्वाधर गति को एक यांत्रिक लिंकेज के माध्यम से उपकरण के भीतर स्थित एक डायाफ्राम से मापा जाता है। डायाफ्राम के आस-पास के क्षेत्र को एक कैलिब्रेटेड रिसाव (जिसे प्रतिबंधित विसारक के रूप में भी जाना जा सकता है) के माध्यम से स्थिर बंदरगाह तक पहुंचाया जाता है।  जब विमान ऊंचाई में वृद्धि करना शुरू करता है, तो डायाफ्राम कैलिब्रेटेड रिसाव की तुलना में तेज़ी से अनुबंध करना शुरू कर देगा, जिससे सुई सकारात्मक लंबवत गति दिखाएगी। जब कोई विमान नीचे उतर रहा होता है तो इस स्थिति का उल्टा सच होता है।  कैलिब्रेटेड रिसाव मॉडल से मॉडल में भिन्न होता है, लेकिन डायाफ्राम के दबाव को बराबर करने का औसत समय 6 से 9 सेकंड के बीच होता है।

पिटोट-स्थैतिक त्रुटियाँ
ऐसी कई स्थितियाँ हैं जो पिटोट-स्थैतिक उपकरणों की सटीकता को प्रभावित कर सकती हैं। इनमें से कुछ में स्वयं पिटोट-स्थैतिक प्रणाली की विफलताएँ शामिल हैं - जिन्हें प्रणाली की खराबी के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है - जबकि अन्य दोषपूर्ण उपकरण प्लेसमेंट या अन्य पर्यावरणीय कारकों के परिणाम हैं - जिन्हें अंतर्निहित त्रुटियों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

अवरुद्ध पिटोट ट्यूब
एक अवरुद्ध पिटोट ट्यूब एक पिटोट-स्थैतिक समस्या है जो केवल एयरस्पीड संकेतकों को प्रभावित करेगी। जब विमान चढ़ता है तो एक अवरुद्ध पिटोट ट्यूब एयरस्पीड इंडिकेटर को एयरस्पीड में वृद्धि दर्ज करने का कारण बनता है, भले ही वास्तविक एयरस्पीड स्थिर हो। (जब तक नाली का छेद भी अवरुद्ध हो जाता है, क्योंकि हवा का दबाव अन्यथा वायुमंडल में बाहर निकल जाएगा।) यह पिटोट प्रणाली में दबाव के कारण होता है जब वायुमंडलीय दबाव (और स्थिर दबाव # डिजाइन में स्थिर दबाव और विमानों का संचालन) घट रहा है। इसके विपरीत, एयरस्पीड इंडिकेटर विमान के उतरने पर एयरस्पीड में कमी दिखाएगा। पिटोट ट्यूब बर्फ, पानी, कीड़े या किसी अन्य बाधा से अवरुद्ध होने के लिए अतिसंवेदनशील है।  इस कारण से, यू.एस. संघीय विमानन प्रशासन (एफएए) जैसी विमानन नियामक एजेंसियां ​​अनुशंसा करती हैं कि किसी भी उड़ान से पहले अवरोधों के लिए पिटोट ट्यूब की जांच की जाए।  आइसिंग को रोकने के लिए, कई पिटोट ट्यूब हीटिंग एलीमेंट से लैस हैं। प्रायोगिक एमेच्योर-निर्मित के रूप में प्रमाणित विमान को छोड़कर उपकरण उड़ान नियमों के लिए सभी विमान प्रकार प्रमाणपत्र में एक गर्म पिटोट ट्यूब की आवश्यकता होती है।

अवरुद्ध स्थिर बंदरगाह
एक अवरुद्ध स्थैतिक बंदरगाह अधिक गंभीर स्थिति है क्योंकि यह सभी पिटोट-स्थैतिक उपकरणों को प्रभावित करता है। अवरुद्ध स्थिर पोर्ट के सबसे सामान्य कारणों में से एक एयरफ़्रेम आइसिंग है। एक अवरुद्ध स्थैतिक बंदरगाह अल्टीमीटर को स्थिर मान पर जमने का कारण बनेगा, जिस ऊंचाई पर स्थैतिक बंदरगाह अवरुद्ध हो गया था। ऊर्ध्वाधर गति संकेतक शून्य दिखाएगा और बिल्कुल भी नहीं बदलेगा, भले ही ऊर्ध्वाधर गति बढ़ या घट जाए। एयरस्पीड इंडिकेटर उस त्रुटि को उलट देगा जो एक भरी हुई पिटोट ट्यूब के साथ होती है और एयरस्पीड को वास्तव में विमान के चढ़ने से कम पढ़ने का कारण बनता है। जब विमान नीचे उतर रहा होता है, तो हवा की गति को ओवर-रिपोर्ट किया जाएगा। अनप्रेशराइज़्ड केबिन वाले अधिकांश विमानों में, एक वैकल्पिक स्थिर स्रोत उपलब्ध होता है और इसे कॉकपिट के भीतर से चुना जा सकता है।

निहित त्रुटियाँ
निहित त्रुटियां कई श्रेणियों में आ सकती हैं, प्रत्येक अलग-अलग उपकरणों को प्रभावित करती है। घनत्व की त्रुटियां एयरस्पीड और ऊंचाई को मापने वाले उपकरणों को प्रभावित करती हैं। इस प्रकार की त्रुटि वातावरण में दबाव और तापमान की भिन्नता के कारण होती है। एक संपीड़न त्रुटि उत्पन्न हो सकती है क्योंकि प्रभाव दबाव हवा को पिटोट ट्यूब में संपीड़ित करने का कारण बनता है। मानक समुद्र स्तर के दबाव की ऊंचाई पर अंशांकन समीकरण (कैलिब्रेटेड एयरस्पीड देखें) संपीड़न के लिए सही ढंग से खाता है, इसलिए समुद्र के स्तर पर कोई संपीड्यता त्रुटि नहीं है। उच्च ऊंचाई पर संपीड़न का सही हिसाब नहीं लगाया जाता है और इसके कारण उपकरण समकक्ष एयरस्पीड से अधिक पढ़ेगा। एक चार्ट से एक सुधार प्राप्त किया जा सकता है। ऊपर की ऊंचाई पर संपीड्यता त्रुटि महत्वपूर्ण हो जाती है 10000 ft और इससे अधिक एयरस्पीड पर 200 kn. हिस्टैरिसीस एक त्रुटि है जो उपकरणों के भीतर स्थित एरोइड कैप्सूल के यांत्रिक गुणों के कारण होती है। दबाव के अंतर को निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इन कैप्सूल में भौतिक गुण होते हैं जो किसी दिए गए आकार को बनाए रखते हुए परिवर्तन का विरोध करते हैं, भले ही बाहरी बल बदल गए हों। उत्क्रमण त्रुटियाँ झूठी स्थिर दाब पठन के कारण होती हैं। यह गलत रीडिंग विमान की पिच में असामान्य रूप से बड़े बदलाव के कारण हो सकती है। पिच में एक बड़ा बदलाव विपरीत दिशा में गति का एक क्षणिक प्रदर्शन करेगा। उत्क्रमण त्रुटियां मुख्य रूप से अल्टीमीटर और ऊर्ध्वाधर गति संकेतकों को प्रभावित करती हैं।

स्थिति त्रुटियाँ
अंतर्निहित त्रुटियों का एक अन्य वर्ग स्थिति त्रुटि है। स्थिति त्रुटि विमान के स्थैतिक दबाव से उत्पन्न होती है जो विमान से दूर स्थित वायु दाब से भिन्न होती है। यह त्रुटि विमान के असली एयरस्पीड से अलग गति से स्थिर बंदरगाह से गुजरने वाली हवा के कारण होती है। कई कारकों में से एक के आधार पर स्थिति त्रुटियां सकारात्मक या नकारात्मक त्रुटियां प्रदान कर सकती हैं। इन कारकों में एयरस्पीड, हमले का कोण, विमान का वजन, त्वरण, विमान विन्यास और हेलीकॉप्टरों के मामले में नीचे धोना शामिल हैं। स्थिति त्रुटियों की दो श्रेणियां हैं, जो निश्चित त्रुटियाँ और परिवर्तनशील त्रुटियाँ हैं। फिक्स्ड एरर को उन एरर के रूप में परिभाषित किया जाता है जो विमान के एक विशेष मॉडल के लिए विशिष्ट हैं। परिवर्तनशील त्रुटियाँ बाहरी कारकों जैसे हवा के प्रवाह में बाधा डालने वाले विकृत पैनल, या विशेष स्थितियों के कारण होती हैं जो विमान पर अत्यधिक दबाव डाल सकती हैं।

अंतराल त्रुटियां
अंतराल त्रुटियां इस तथ्य के कारण होती हैं कि विमान के बाहर स्थिर या गतिशील दबाव में किसी भी परिवर्तन को टयूबिंग के नीचे अपना रास्ता बनाने और गेज को प्रभावित करने के लिए सीमित समय की आवश्यकता होती है। इस प्रकार की त्रुटि टयूबिंग की लंबाई और व्यास के साथ-साथ गेज के अंदर की मात्रा पर निर्भर करती है। लैग एरर केवल उस समय के आसपास महत्वपूर्ण होता है जब एयरस्पीड या ऊंचाई बदल रही हो। यह स्थिर स्तर की उड़ान के लिए चिंता का विषय नहीं है।

पिटोट-स्थैतिक संबंधित आपदाएँ
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 * 1 दिसंबर 1974 - नॉर्थवेस्ट एयरलाइंस की उड़ान 6231, एक बोइंग 727, बफ़ेलो नियाग्रा अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे के रास्ते में चढ़ाई के दौरान जॉन एफ कैनेडी अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे के उत्तर-पश्चिम में दुर्घटनाग्रस्त हो गई क्योंकि वायुमंडलीय आइसिंग द्वारा पिटोट ट्यूबों की रुकावट थी।
 * 6 फरवरी 1996 - एयरस्पीड इंडिकेटर से गलत रीडिंग के कारण बिरगेनेयर फ्लाइट 301 टेकऑफ़ के तुरंत बाद समुद्र में दुर्घटनाग्रस्त हो गई। संदिग्ध कारण एक अवरुद्ध पिटोट ट्यूब है (इसकी कभी पुष्टि नहीं हुई, क्योंकि हवाई जहाज का मलबा बरामद नहीं हुआ था)।
 * 2 अक्टूबर 1996 - स्थैतिक बंदरगाहों की रुकावट के कारण Aeroperú फ्लाइट 603 दुर्घटनाग्रस्त हो गई। जब विमान की वैक्सिंग और सफाई की जा रही थी, तब विमान के बायीं ओर के स्थैतिक पोर्ट को टेप कर दिया गया था। काम पूरा होने के बाद टेप को हटाया नहीं गया।
 * 23 फरवरी, 2008 - 2008 एंडरसन एयर फ़ोर्स बेस B-2 दुर्घटना से एक B-2 बॉम्बर ने उड़ान भरी #:~:text%3DOn%2023%20February%202008%2C%20Spirit%20of%20Kansas%2C%20a%2Cof गुआम में %20a%20B%E2%80%912%20bomber%2C%20and%20as%20of%202022 और बाद में रुकने के बाद दुर्घटनाग्रस्त हो गया। यह एयर-स्पीड सेंसर पर नमी के कारण हुआ था।
 * 1 जून 2009 - फ्रांसीसी वायु सुरक्षा प्राधिकरण ब्यूरो डी'एनक्वेटेस एट डी'एनालिसिस पोर ला सेक्यूरिट डे ल'एविएशन सिविले ने कहा कि पिटोट ट्यूब आइसिंग एयर फ्रांस फ्लाइट 447 की दुर्घटना में एक योगदान कारक था।

यह भी देखें

 * एयर डेटा बूम
 * वायु डेटा जड़त्वीय संदर्भ इकाई
 * ऑस्ट्रेलिया लिनियास Aéreas उड़ान 2553
 * स्थिति त्रुटि

संदर्भ

 * Lawford. J. A. and Nippress, K. R. (1983). Calibration of Air-Data Systems and Flow Direction Sensors (AGARD AG-300 - Vol.1, AGARD Flight Test Techniques Series; R. W. Borek, ed.).  Accessed via Spaceagecontrol.com (PDF).  Retrieved on 25 April 2008.
 * Kjelgaard, Scott O. (1988), Theoretical Derivation and Calibration Technique of a Hemispherical-Tipped Five-Hole Probe (NASA Technical Memorandum 4047).

बाहरी संबंध

 * Macromedia Flash 8-based Pitot-Static System Simulator