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 यांत्रिकवायु गति सूचक में एक डायाफ्राम या यांत्रिक उपकरण होता है, जो पिटोट ट्यूब से जुड़ा होता है। डायाफ्राम के चारों ओर की स्थिति हवा द्वारा संचालित होती है, और स्थिर द्वार द्वारा प्रतिध्वनित होती है। गति जितनी अधिक होती है, रेम का दबाव उतनी ही अधिक होती है, चाप पर अधिक दबाव डाला जाता हैं, और यांत्रिक संपर्क के माध्यम से सुई की गति जितनी अधिक होती है

उच्चमापी
दबाव उच्चमापी, जिसे वायुदाबमापी भी कहा जाता है, विमान की ऊचाई में परिवर्तन होने पर होने वाले वायु दबाव के परिवर्तन को निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। उच्चमापी को उड़ान से पहले अंशांकित किया जाता है, जिससे दबाव को समुद्र स्तर से ऊंचाई के रूप में अभिलेखित किया जाता है। उच्चमापी उपकरण वायु रोधक होता है, और इसमें स्थिर द्वार के लिए एक छिद्र होता है। यंत्र के अंदर एक एनरॉयड बैरोमीटर होता है। जैसे ही स्थिति 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 इसका विपरीत होता है।

मैकमीटर
ट्रांसोनिक या सुपरसोनिक गति से संचालित करने के लिए आरेखित किए गए विमान में एक मैकमीटर सम्मिलित होता है। 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।



लंबवत गति संकेतक
वेरिओमीटर, जिसे लंबवत गति संकेतक या लंबवत संवेग संकेतक के रूप में भी जाना जाता है, पिटोट-स्थैतिक एक उपकरण है, जिसका प्रयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि कोई विमान समतल उड़ान में उड़ रहा है या नहीं। ऊर्ध्वाधर गति विशेष रूप से चढ़ाई की गति या नीचे उतरने की गति को दिखाता है, जिसे फीट प्रति मिनट या मीटर प्रति सेकंड में मापा जाता है। ऊर्ध्वाधर गति को एक यांत्रिक संपर्क के माध्यम से उपकरण के अंदर स्थित एक डायाफ्राम से मापा जाता है। डायाफ्राम के आस-पास के क्षेत्र को एक अंशांकित रिसाव के माध्यम से स्थिर द्वार तक पहुंचाया जाता है। जब विमान ऊंचाई में वृद्धि करना प्रारंभ  करता है, तो डायाफ्राम अंशांकित रिसाव के सापेक्ष में तेज़ी से अनुबंध करना प्रारंभ कर देता है, जिससे सुई सकारात्मक लंबवत गति दिखाता है। जब कोई विमान नीचे उतर रहा होता है तो इस स्थिति का उल्टा सच होता है। जब कोई विमान नीचे उतर रहा होता है तो इस स्थिति का विपरीत सच होता है। अंशांकित रिसाव प्रारूप में भिन्न होता है, परंतु डायाफ्राम के दबाव को बराबर करने का औसत समय 6 और 9 सेकंड के मध्य 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 सम्मिलितहैं - जिन्हें प्रणाली की खराबी के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, जबकि अन्य दोषपूर्ण उपकरण नियोजन 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 वायु की गति संकेतकों को प्रभावित करती है । जब विमान ऊचाई प्राप्त करता है,तो एक अवरुद्ध पिटोट ट्यूब वायु की गति  में वृद्धि प्राप्त करने का कारण बनता है, यद्यपि वास्तविक वायु की गति स्थिर हो। यह वायुमंडलीय दबाव और स्थिर दबाव कम होने पर पिटोट प्रणाली में दबाव के स्थिर रहने के कारण होता है। इसके विपरीत, वायु की गति संकेतक विमान के उतरने पर वायु की गति में कमी होता है।

पिटोट ट्यूब बर्फ, पानी, कीड़ों या किसी अन्य बाधा से अवरुद्ध होने के लिए अतिसंवेदनशील है। इस कारण से, यू.एस. संघीय विमानन प्रशासन (एफएए) जैसी विमानन नियामक एजेंसियां ​​सिफारिश करती हैं कि किसी भी उड़ान से पहले बाधाओं के लिए पिटोट ट्यूब की जांच की जानी चाहिए। ठण्डी से बचने के लिए, कई पिटो ट्यूब में हीटिंग तत्व संपन्न होते हैं। नियंत्रक उड़ान के लिए मान्यता प्राप्त सभी विमानों में गर्म पिटो ट्यूब की आवश्यकता होती है। प्रयोगात्मक अभिजात निर्मित के रूप में प्रमाणित विमान को छोड़कर उपकरण उड़ान के लिए प्रमाणित सभी विमानों में एक गर्म पिटोट ट्यूब की आवश्यकता होती है

अवरुद्ध स्थैतिक द्वार
एक अवरुद्ध स्थैतिक द्वार अधिक गंभीर स्थिति है क्योंकि इसका प्रभाव सभी पिटो-स्थिर यंत्रों पर पड़ता है। स्थिर द्वार को बंद होने का एक सबसे सामान्य कारण हवामंडल में ठण्डी होना है। एक अवरुद्ध स्थैतिक द्वार अल्टीमीटर को स्थिर मान पर जमने का कारण होता है जिस ऊंचाई पर स्थैतिक द्वार अवरुद्ध हो जाता है,वहाँ ऊर्ध्वाधर गति संकेतक शून्य दिखाता है और वह बदलता नहीं है, यद्यपि ऊर्ध्वाधर गति बढ़ या घट जाए। वायु गति संकेतक उस त्रुटि को बदल देता है, जो एक भरी हुई पिटोट ट्यूब के साथ होती है और विमान की ऊचाई बढ़ने पर आवाश्यक वायु गति पढ़ने का कारण बनता है। जब विमान नीचे उतर रहा होता है, तो हवा की गति को प्रतिवेदित किया जाता है। दबाव रहित केबिन वाले अधिकांश विमानों में, एक वैकल्पिक स्थैतिक स्रोत उपलब्ध होता है और इसे कॉकपिट के अंदर 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 (अंशांकितेड 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 त्रुटियां कई श्रेणियों में आ सकती हैं, प्रत्येक अलग-अलग उपकरणों को प्रभावित करती है। घनत्व की त्रुटियां, वायु की गति 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। इन कारकों में वायु की गति आक्रमण कोण, विमान का वजन, त्वरण, विमान विन्यास और हेलीकॉप्टरों के मामले में नीचे धोना सम्मिलित हैं। स्थिति त्रुटियों की दो श्रेणियां हैं, जो निश्चित त्रुटियाँ और परिवर्तनशील त्रुटियाँ हैं।अंतर्निहित त्रुटियां को उन त्रुटियों के रूप में परिभाषित किया जाता है जो विमान के एक विशेष प्रारूप के लिए विशिष्ट होती हैं।जो 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 डालती हैं।

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

पिटोट-स्थैतिक संबंधित आपदाएँ

 * 1 दिसंबर 1974 - नॉर्थवेस्ट एयरलाइंस की उड़ान 6231, एक बोइंग 727, बफ़ेलो नियाग्रा अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे के रास्ते में चढ़ाई के समय जॉन एफ कैनेडी अंतर्राष्ट्रीय हवाई अड्डे के उत्तर-पश्चिम में दुर्घटनाग्रस्त हो गई क्योंकि वायुमंडलीय बर्फावरण द्वारा पिटोट ट्यूबों की रुकावट थी।
 * 6 फरवरी 1996 - बिरगेनएयर फ्लाइट 301 ने उड़ान भरते ही गलत रूप से पढ़ी गई वायु गति सूचक के कारण समुद्र में गिर गया। संदिग्धात्मक कारण एक बंद पिटो ट्यूब है (इसे कभी पुष्टि नहीं की गई, क्योंकि विमान सड़क में नहीं मिला)।
 * 2 अक्टूबर 1996 - ऐरोपेरू फ्लाइट 603 क्रैश हुआ क्योंकि स्थिर पोर्ट्स बंद हो गए थे। विमान के बाएं तरफ के स्थिर पोर्ट्स को वैक्स और सफाई करते समय टेप से ढका गया था। काम पूरा होने के बाद, टेप निकाली नहीं गई थी।।
 * 23 फरवरी 2008 - एक बी-2 बॉमर ग्वाम के एंडरसन एयर फोर्स बेस से उड़ान भरते ही स्टॉल होने के बाद गिर गया। यह वायु गति के सेंसर पर नमी के कारण हुआ था
 * 1 जून 2009 - फ्रांसीसी हवाई सुरक्षा प्राधिकरण BEA ने कहा कि एयर फ्रांस फ्लाइट 447 के दुर्घटना में पिटो ट्यूब की बर्फबंदी एक सहायक कारक थी।।

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