戰鬥**首又長又尖的那根桿子是做什麼用的？（之二）

Question

由於答案一經發表，雖然可以補充，但無法再「貼圖」補充說明。戰鬥機上那根又長又尖的桿子，直覺是用來降低風阻穿透音障的，在我上次問題中康康的意見 （3）才是比較接近事實的答案。他的說法是：

『 剛剛查了一下Combat雜誌,前方為Main pitot tube沒錯,機身上還有Standby pitot tube or 武器系統的Pitot tube. 原型機會使用較長較大的空速管,用以收集更多的資料. 但有些戰機的Pitot tube則在機身上,如F-18 & F-15等.』。

我又根據康康給我的網址 http://www.taiwanairpower.org/af/idf.html 上找到一張經國號IDF戰**首尖錐的照片，上面註明那根又長又尖的桿子，英文叫做 " air data probe "而非 Pitot tube ，它的功能除了 Pitot tube 原有的功能外，還有蒐集其它空中飛航資料的用途。

圖片參考：http://www.taiwanairpower.org/af/idf/pitot_10003.jpg

我又用 air data probe 這個關鍵字上網查詢，得到以下的說明
The Air-Data Probe (ADP) is a sensor that measures the primary state parameters of the atmosphere, such as temperature, pressure, humidity and flow velocity. Thanks to an iframeded Digital Signal Processor (DSP), the ADP is “smart” meaning that all data acquisition chores such as A/D handling, data compensation and filtering are handled internally. By combining the probe, sensors and processing electronics in one package, the ADP offers a compact data solution that is simple to integrate owing to its all-digital interface.
The ADP acquires and transmits the following parameters:
 Temperature
 Barometric pressure
 Relative humidity
 Pitot-static pressure
 Angle of attack (flow angle in vertical plane)
 Sideslip angle (flow angle in horizontal plane)
 Three-axis acceleration measurement
 Three-axis magnetic field measurement

http://www.aventech.com/index.php?content=products&site=adp
以上粗淺的發現是否屬實，還要請教各位專家。

不過為何有的戰鬥機ADP放置在機鼻中心，又長又尖指向長空。而另外的戰機卻以較短的尺寸，把ADP方在機身兩側，或兩翼之下不明顯處？也許有其設計上的特殊考慮，真的要非常專精飛機設計的專家賜教了。

康康：您的一句「這回您真的搞大了...」好像是在下打開了潘朵拉的盒子可，真令我惶恐。

您提供的四個網址，我一一打開，把看得懂得都看完了。戰鬥**鼻上的那根又長又尖的桿子，正式名稱是 Air Data Probe 它蒐集的資料超過 Pitot Tube 的測速功能。但它與突破音障沒有關係。

在您提供以下的網址的資料與圖片顯示這種尖銳的長桿子，大多數用在戰鬥機上或者戰鬥機的原型機上，用以蒐集大量的大氣與飛行資料，作為改善的依據。

以上的學習心得不知是否正確？

忘了把網址放上：http://www.spaceagecontrol.com/adpspec.htm

康康：

幫一個忙，請把你提供的「意見」用「回答問題」方式提供，不然我沒有「最佳解答」可選，無法結案。不情之請，尚祈成全。

Answer 1

菜大師,
這回您真的搞大了...

http://www.spaceagecontrol.com/Home
http://spaceagecontrol.com/nasa-tm-104316.pdf
http://spaceagecontrol.com/naca-report-1364.pdf
http://www.spaceagecontrol.com/adpspec.htm

2007-09-28 00:14:02 補充：
呵呵! 我覺得菜大師很有追求航空知識的力量,讓喜歡飛機的人學到很多!
[這回您真的搞大了...] 哈哈! 因為這個問題真的非常專業,也真的很難...

我的認知是,
Air data boom通常是用來裝在原型機或是實驗機上,用以收集該航空器的飛行性能及參數.並以這些收集到的參數去修正Air data computer及其他系統,讓該航空器上的儀表顯示誤差降至最小.細長型設計跟穿音速因障的確無關,但是因為超音速飛行機身及機翼上會產生Shock震波,而若Pitot probe位於Shock後方,則會得到與實際不吻合的參數.

2007-09-29 04:40:09 補充：
真是不好意思! 因為個人覺得這個問題非常難,也非常專業! 就算航空從業人員也不一定能懂,可能需要漢翔的工程師或是航太教授才會比較了解.但話又說回來,知識的智庫即是集合大家的所學所得而成.個人僅以對這方面的認知提供給各位參考,

Air data boom通常是用來裝在飛機(航空器)原型機或實驗飛機上,用以收集航空器在飛行運動中的空氣資料,氣流參數並用來”分析”及”調整”航空器的飛行性能及引擎運作效率.
Most air data booms contain,
1.Total and static pressure pickups (pitot static).
2.Angle-of-attack (AOA).
3.Sideslip (alpha and beta) vanes.
4.Optionally, total air temperature (TAT) sensors may also be provided.

為何需要收集這些資料呢? 飛機設計雖然可以利用風洞實驗求出相關的氣流因數及計算出飛機的運動性能.但實際飛行的的數據則需要原型機上的儀器來收集,例如實際引擎推力與飛行速度高度攻角的關係(Pitot static, TAT and AOA),飛機實際爬升與轉彎的性能(AOA and Sideslip),實際XYZ三軸加速減速動量等.再者是飛機的外型影響會與實驗室中的數據有差距,駕駛艙中的儀表若沒有這些實驗參數修正,會有與實際不符合的數據產生.透過實際飛行與收集到的數據去修正航空器的儀表顯示及飛行性能,才能讓量產型飛機更安全更有優異的飛行性能.

至於為何空速管的長度及位置在不同飛機上會不一樣呢? 主要還是考量空速管在飛行中所能得到數據的”正確度”.由於飛行氣流會被飛機的外型及引擎進氣口所影響(可想像一下船隻劃過水面後的水波),若是安裝的地方不正確的話所產生的結果就會不一樣.又超音速飛行中對於飛機的表面會產生振波(Shock),振波會黏滯在飛機表面上.若是空速管的位置及長短位於振波後面,則會得到較小的壓力值,結果所得到的東西自然就不正確了.

Air Data 的建立是需要長時間的收集及實驗.不僅是戰機需要需要原型**測試,民航機也是需要的.個人在2005年見到波音公司為了獲得B787的相關的飛航資料,就曾經將許多儀器裝置在日航B777新機窗戶上進行試飛測試.
(例如照片中Airbus test flight, http://www.airliners.net/open.file/0812652/L/ )

Answer 2

在大大之ㄧ的文章裡已經對於空速管有解釋過了
接下來對於大氣資料探測管(或叫總感溫頭)
以我的印象來說明
這根管子在設計上每個機型都在不同的位置
但我也不了解為何沒有統一，可能跟設計公司不同有關吧
它主要是用來探測當時的外界資料
例如溫度、氣壓、空氣的稀薄度等等(我忘了)
再把資料傳到裡面的電腦
電腦就可以調節座艙內的壓力，冷氣暖氣的供應等等

跟降低風阻的確是一點關係也沒有

另外這些東西像是空速管、大氣資料探管、攻角葉片
在飛機啟動時都會進行加溫的動作以防止在空中結冰失去作用
所以在地面要小心不要誤觸哦