Pitotrör och fartmätning

Indikerad fart (Indicated Air Speed=IAS) mäts genom ett s k pitotrör, vilket utgörs av ett smalt rör riktat i nosens riktning, dvs framåt, med en liten öppning längst fram (öppningen i röret är riktad framåt, dvs i planets normala rörelseriktning).

Närbild av två pitotrör på ett trafikplan. Planet nos är riktad åt vänster. Den runda anordningen till höger om pitotrören är en anfallsvinkelgivare, vilken bl a används för stallvarningssystemet (se min huvudartikel "Varför flyger flygplan?"). Det finns i princip två typer av anfallsvinkelgivare, dels sådana som i princip är som en liten vindflöjel med axeln i vingplanet (som i bilden ovan), dels sådana som består av ett rör med två små hål på sidorna (dvs utan rörliga delar).

Så länge planet står still på marken är trycket i ett pitotrör lika med lufttrycket. När planet börjar röra sig kommer fartvinden att öka trycket i röret, dvs man får ett tryck där som är lika med summan av lufttrycket (det statiska trycket) och trycket orsakat av fartvinden (farttrycket). Det är det senare trycket som är relevant för fartmätningen (dvs utgör ett mått på farten). Således måste det statiska trycket kompenseras bort. Därför måste också det statiska trycket mätas separat, vilket sker genom en lämpligt placerad öppning, ofta på sidan av planet (en s k statisk port). Den statiska porten har en öppning som är vinkelrät mot flygplanets längdaxel (och känner därför inte av farttrycket). På mindre plan är ofta den statiska porten inbyggd i pitotröret.

Två av de statiska portarna på en Boeing 737 (Captain och First Officer).

På mindre flygplan (enkla privatplan) och äldre flygplan används mekaniska eller elektromekaniska system för fartmätning. Själva hjärtat i systemet utgörs av ett membran inuti en lufttät dosa (se bild nedan) för att få fram farttrycket (dvs för att kompensera bort det statiska trycket). På ena sidan av membranet har man trycket från pitotröret och på andra sidan det statiska trycket. På ena sidan har man således farttryck + statiskt tryck (från pitotröret) och på andra sidan det statiska trycket (från den statiska porten). Nettotrycket på membranet (dvs tryckskillnaden mellan membranets båda sidor) blir då (farttryck + statiskt tryck) - statiskt tryck = farttryck. Membranet kommer således att utvidgas eller dra ihop sig beroende på farttrycket (och oberoende av det statiska trycket). Rörelsen hos membranet överförs sedan, via länkarmar och kugghjul, till instrumentets visare. I mer avancerade fartmätare kan det finnas elektriska servomotorer som överför membranets rörelser, vilket ger större precision.

Principen för en mekanisk fartmätare. Det jag kallar "kuggsektor" är som framgår en sektor av ett kugghjul, vilket överför länkarmarnas rörelse till rotation hos fartmätarens visare.

Mer avancerade, moderna flygplan (trafikplan, militära plan etc) har inget membran. I stället så har vi sensorer, som känner av trycken från pitotrör och statisk port, och sedan en datorkrets som tar fram skillnaden mellan dessa och skickar en elektrisk signal som anger farttrycket till flygplanets datorsystem, vilket sedan presenterar resultatet på fartindikeringsinstrumentet (ofta i digital form, dvs som siffror). Trafikplan har normalt tre separata, kompletta system för fartmätning; ett för kaptenen (Captain), ett för styrmannen (First Officer) och ett reservsystem. Dvs man har tre pitotrör, tre statiska portar och tre system som processar indata och sedan presenterar farten på respektive fartmätare. Skulle det bli fel på t ex kaptenens pitotrör kan denne koppla sin fartmätare till styrmannens system eller till reservsystemet etc.

Två fartmätarsystem är inte tillräckligt för flygsäkerheten, eftersom om de visar olika farter så vet man inte vilket system som visar fel (om det inte är uppenbart fel, t ex att det felaktiga systemet visar noll trots att farten uppenbarligen är betydligt högre). Har man tre av varandra helt oberoende system är det ytterst osannolikt att två av systemen fallerar samtidigt och dessutom visar lika mycket fel. Det normala är att ett system fallerar och visar ett fartvärde som avsevärt skiljer sig från vad de två andra systemen visar (vilka visar samma fart).

Pitotrörssystemet känner inte av låga farter (på grund av hur systemet fungerar) och under taxning till och från banan visar fartmätaren (beroende på vilken typ av fartmätare det är) antingen 0 knop eller något i stil med 40 knop (detta värde visas även när planet är parkerat). På de flesta flygplan måste man komma upp i 40 knop eller mer innan fartmätaren börjar ge utslag. Moderna trafikplan har ofta ett separat system som presenterar farten under taxning, vilket utnyttjar data från t ex GPS-systemet.

Bilden visar hur pitotrör och statiska portar kan vara placerade på ett trafikplan (vi ser två pitotrör och en statisk port — den senare ser vi till vänster om flygplanets namn "VALLE DE..."). På planets andra sida finns ytterligare pitotrör och statiska portar.
Placeringen av pitorör och statiska portar är kritisk. De måste placeras där det är så lite störningar av luftströmmen som möjligt, dvs minimalt turbulent flöde. På trafikplan är de normalt placerade på sidorna av nospartiet. På småplan sitter ofta pitotrör/statisk port på undersidan av en vinge (se nästa bild).

Pitotrören är oerhört viktiga för flygsäkerheten. Fel fartangivelser på grund av t ex smuts i pitotrören kan leda till att man oavsiktligt stallar planet och kraschar. När plan parkeras på marken sätter man på pitotrörsskydd för att hindra att t ex insekter kryper in eller att det blåser in skräp. För att man inte skall glömma ta bort dessa inför en flygning så har skydden långa röda eller röda/gula vimplar på vilka står med stora bokstäver "REMOVE BEFORE FLIGHT", så att det skall vara omöjligt att missa att de sitter kvar på pitotrören. På vissa flygbolag så hänger man pitotrörsskydden på krokar på flight deck (bakom piloterna) och det ingår i checklistan att kontrollera att skydden hänger där (och inte sitter på pitotrören).

Pitotrörsskydd på en Cessna. Det skall mycket till för
att man skall missa att skyddet sitter kvar på pitotröret.

I samband med att man tvättar ett plan eller målar det brukar man sätta tejp över pitorör och statiska portar. Vid ett tillfälle använde en tekniker silvertejp för detta ändamål (vilket är absolut förbjudet — av uppenbara skäl). När planet inspekterades före start såg man inte att teknikern missat att ta bort silvertejpen på ett av pitotrören (tejpen hade ju ungefär samma färg som flygkroppen och det var dessutom halvmörkt när planet klargjordes för start). Detta ledde till att planet totalhavererade några minuter efter start och flera hundra personer dog. Det finns inte mycket plats för slarv i flygets värld. Delvis berodde haveriet på oskicklighet hos piloterna. Man har ju tre separata fartmätningssystem och det var bara ett (det som för tillfället gav fartdata till autopiloten) som inte fungerade. Så här hade piloterna lika stor skuld som teknikern. De borde ha kunnat identifiera felet och koppla ur autopiloten och handflyga alternativt koppla autopiloten till något av de två fungerande fartmätarsystemen.

Något mycket farligt är isbildning i pitotrören. Detta kan leda till felaktig fartangivelse och att t ex autopiloten kopplas ur. Flera totalhaverier med stora trafikplan har orsakats av isbildning i pitotrören. Pitotrören är eluppvärmda och det ingår i checklistan före take off att kontrollera att pitotrörsavisningen är aktiverad och fungerar.

Eftersom fartmätarna är så viktiga gör man på trafikflygplan under starten alltid en fartkontroll. Den pilot som inte flyger (kallad "pilot not flying" = PNF) övervakar bl a sin fartmätare. Vid en viss fart (80 knop på Boeingplan och 100 knop på Airbus — denna fart varierar dessutom mellan olika bolag och flygplanstyper) säger PNF högt "80 knots crosscheck" (eller vilken fart det nu handlar om) och den pilot som flyger ("pilot flying" = PF) tittar då på sin fartmätare och kontrollerar att den också visar ca 80 knop och kvitterar sedan genom att säga "check" eller "confirmed" (varierar mellan olika flygbolag och olika länder). Skiljer sig fartmätarna åt med mer än några knop, måste starten avbrytas.

80 knop (eller vilken fart som tillämpas) definierar också gränsen mellan det man kallar low speed och high speed region (under take off). Är farten lägre än denna fart, dvs man befinner sig i low speed region (lågfartsområdet), kan starten med lätthet och helt riskfritt avbrytas. Därför kan det räcka med att en varningslampa tänds så avbryter man starten inom detta fartområde (ofta kan man göra ett nytt startförsök några minuter senare, efter att felet rättats till). Över 80 knop (eller motsvarande) och upp till den s k V1 avbryter man bara för allvarliga fel, vilka uppenbart äventyrar planets säkerhet, t ex brand i en motor. V1 kallas ibland "point of no return" — efter att man passerat denna fart, som bl a beror på banlängd, flygplanstyp, planets startvikt och friktionen på banan och brukar ligga mellan 110 och 150 knop (för jetdrivna trafikplan), finns det inte tillräckligt med bana kvar för att få stopp på planet, utan man måste upp i luften oavsett vilket fel som uppstått. Har man hunnit upp i högfartsomrdådet, och man vill avbryta starten (före V1), måste planet bromsas maximalt. Bromsarna blir då så varma att det kan ta en timme eller mer innan de svalnat tillräckligt för att man skall kunna göra ett nytt startförsök.

Tillbaka till huvudartikeln "Varför flyger flygplan?"
Tillbaka till Kristers Flygsida