不知道大家坐飛機的時候有沒有留意過，飛機靠近機頭的地方有許多凸起的“東西”，其實這些就是傳感器。別看傳感器小得很不起眼，但它們卻發揮著事關飛行安全的巨大作用。
今天的內容就和大家來聊一聊飛機上的那些傳感器。
空速管
在飛機的機頭或機翼上一般都會有一根細長的方向朝著飛機的正前方管子，這就是空速管。空速管顧名思義就是用來測量飛機飛行時的空速，所謂空速指的是飛機相對空氣運動的速度，並不是對地面速度（地速），因為高空中有風。理論上飛機的地速=空速+風速。
空速管
空速管是由18世紀法國工程師H.皮託發明的，所以又名“皮托管”，它是一種通過測量氣流動壓來得出空速的裝置。
飛機飛行時空氣迎面吹過來流入皮托管中，在管子的後部就可以感受到流入空氣的全部壓力，我們把這個壓力稱之為“全壓”。
全壓由空氣因流動產生的“動壓”以及空氣本身的壓力“靜壓”組成，即：全壓=動壓+靜壓。要知道空氣的流動速度，光測得全壓是不夠的，我們得知道動壓，但是動壓很難直接測量，不過我們可以根據前面的那個公式，只需再測量到靜壓，用全壓減去靜壓就可以得到動壓了。因此，這裡就需要另外一個傳感器來幫忙了，那就是“靜壓孔”。
關於靜壓孔我們在下文再作介紹。
波音777空速管位置
空速是重要的飛行參數之一，因而空速管是飛機上重要的傳感器之一，一般飛機上都安裝了2組以上的空速管來保證安全冗餘。空速管上有排水孔並且擁有加熱功能防止空速管因積水或結冰而堵塞。平時飛機停場時，空速管都要戴上保護套來防止昆蟲或雜物堵塞，飛行前須取下保護套。保護套上繫有一根紅色飄帶用以醒目提示。如果空速管出現故障、結冰阻塞或者未摘下保護套，無法顯示出正確的飛行速度讀數，情況嚴重的會造成機毀人亡的重大事故。
“戴套”的空速管
2009年6月，法國航空的一架空客A330-200客機由巴西里約熱內盧飛往法國巴黎，飛機在飛行途中由於空速管結冰導致空速顯示異常，最終因飛行員誤判誤操作致使飛機墜毀在大西洋，機上228人無人生還。
2018年7月，馬來西亞航空一架空客A330-300客機從澳大利亞布里斯班飛往馬來西亞吉隆坡，飛機起飛後飛行員發現空速顯示異常，然後立即請求返航，最後飛機平安返回布里斯班機場。事後調查發現，飛機空速顯示異常竟是因為空速管保護套未取下，飛機“戴套”飛行所致。
這裡要說明的是，空速管測得的空速被稱為“指示空速”或者叫“錶速”，它是按海平面標準大氣條件下空速與動壓的關係換算得來的，並不是飛機的真實空速即“真空速”。但就是指示空速卻是飛行員安全操作飛機的依據。
飛機空速表
靜壓孔
靜壓孔顧名思義也就是測量“靜壓”的傳感器，所謂靜壓你可以把它理解為飛機所處周圍環境的空氣“靜止”時的壓力，也就是飛機所處位置的大氣壓力。
靜壓孔一般位於機身前段的側下方，這個位置不容易不受到氣流的干擾。空氣從這裡緩慢流入孔內，由壓力傳感器測出飛機所處位置的大氣壓力也就是“靜壓”。同樣為了保證安全冗餘度，飛機上設置了多組靜壓孔，即便其中一個失效，其餘的靜壓孔還是能可靠提供大氣壓力數據的。
前面提到飛機的空速得有動壓換算得出，而動壓=全壓-靜壓，全壓由空速管測出，靜壓則由靜壓孔測出，有了這兩個數據之後，就能知道氣流的動壓，因而就能得出飛機飛行的空速了。
靜壓孔特寫
上圖紅圈為空客A321靜壓孔位置
上圖紅圈所示為空客A330靜壓孔位置
靜壓孔除了提供計算空速需要的靜壓參數之外，還有一個功能就是測量飛機飛行的高度。我們知道大氣壓力會隨著海拔的升高而降低，並且存在定量關係。因此當靜壓孔在給空速表提供靜壓參數的同時，它所測得的大氣壓力換算成海拔高度後顯示在高度表上，飛行員就能知道飛機飛行的高度了。
飛機高度表
以前飛機的靜壓孔沒有孔塞，清潔飛機時需要用膠布貼住來保護。1996年，祕魯航空一名機場維修人員請病假讓另一位普通修理工代辦，修理工在清洗一架波音757機身的時候為了防止汙水流入用透明膠布把靜壓孔給封住了，清洗完畢忘記把膠布給揭掉。飛機起飛後由於靜壓系統堵住無法提供速度和高度，最終引起了一系列的問題，並且由於機長和塔臺的錯誤引導導致飛機墜海，70人喪生！祕魯航空也因此在不久後破產。
迎角傳感器
迎角是指飛機翼弦與氣流之間的夾角，若這一角度過大會造成機翼失去升力，從而導致飛機進入失速狀態。因而迎角是重要的飛行參數之一，飛行員必須使飛機在一定的迎角範圍內飛行。現代絕大多數民航飛機還有失速警告系統，當實際迎角接近臨界迎角而使飛機有失速的危險時，失速警告系統即發出各種形式的告警信號，而迎角傳感器則為失速警告系統提供數據支撐。
翼弦與氣流之間的夾角α就是“迎角”
迎角傳感器一般安裝在飛機側面靠近機頭的位置，可分為風標式和零壓式兩種。
上圖紅圈內的是波音717的迎角傳感器
風標式迎角傳感器是由一個具有對稱剖面的翼型葉片和角度變換器組成，它具有構造簡單、體積小的優點。但是風標易受微小擾動的影響，安裝位置的影響也很大，在高速飛機上要找到氣流比較平穩的部位是非常困難的。
風標式迎角傳感器
上圖中最下方紅圈內的即為風標式迎角傳感器
壓差歸零式迎角傳感器探頭上有對稱的兩對進氣槽迎著氣流。當飛機迎角不變時，每對氣槽感受到的氣流氣壓是相等的。當飛機迎角發生變化時，使其中一對氣槽感受到的氣壓增加，另一對的氣壓減小，這兩個氣壓通過互不相同的氣道作用到槳葉的正反葉面上，其合力產生一個與迎角變化反向相反的氣動反饋力矩，使探頭組件轉動，直至兩對氣槽的對稱平面與氣流方向平行，兩對氣槽的壓力重新相等為止。同時，探頭組件的電刷相對於電位計有一個相應的角位移，從而輸出與迎角變化成比例的電壓信號。目前廣泛運用於各種飛機，優點是誤差小、工作穩定。
壓差歸零式迎角傳感器
2018年10月，印尼獅航一架機齡還不滿半年的波音737MAX8客機從雅加達飛往邦加檳港，飛機在起飛後約十分鐘墜毀在機場旁的爪哇海之中，機上189人無人生還。儘管到目前為止事故的最終調查報告還未發佈，但從目前所掌握的證據來看這次事故的原因很可能與迎角傳感器維護不當有關。
側滑角傳感器
所謂的“側滑”是指飛機對稱面與相對氣流方向不一致的飛行，側滑角你可以把它理解為空速方向和飛機中軸線豎直方向的夾角，如下圖。
側滑角示意圖
側滑是由於存在側風或者飛行中飛機對稱面偏離飛行軌跡而造成的，從操縱上講主要是登方向舵過大所造成，就好比高速行駛中的汽車駕駛員猛打方向盤會造成汽車側滑一樣。
飛機側滑角傳感器一般安裝在機頭部位，其原理和風標式迎角傳感器類似。
側滑角傳感器特寫
上圖紅圈內的為空客A350的側滑角傳感器
大氣總溫探測器
大氣總溫傳感器通常安裝在翼尖、垂尾頂部、機頭側面或其他氣流不易受到擾動的地方。總溫傳感器其實就是一個用來測量溫度的裝置，但是它測得的數據並非飛機周圍環境大氣的真實溫度，而是“總溫”。
上圖從上到下依次為空速管、迎角傳感器、備用空速管，最下方紅色圈內的便是大氣總溫傳感器
總溫是空氣以絕熱過程完全靜止時，它的動能將轉化為內能時反映出來的溫度。飛機飛行時，空氣相對飛機運動，但空氣遇到總溫傳感器探頭時，會因為受到阻滯而相對流速降低到零，在這個過程當中空氣受到壓縮，動能轉換為熱能並且局部溫度會升高，這個溫度稱為總溫。因此總溫傳感器測得的溫度會比飛機周圍大氣環境的溫度要高。例如，飛機在10000米高空以0.8馬赫速度巡航時，外界大氣約為-60℃，而總溫傳感器的測得的讀數就約為-30℃。
大氣總溫傳感器結構示意圖
測得總溫後，計算機可以計算出外界大氣的真實溫度，也就是“靜溫”。除此之外，計算機還可以根據總溫以及指示空速計算出飛機的真實空速。
防結冰探測器
飛機結冰會導致飛機操穩品質下降，影響飛行安全。目前絕大多數民航客機出廠時都有配備防結冰傳感器。防結冰傳感器一般位於機頭部位，垂直於機頭蒙皮安裝。
防結冰探測器結構示意圖
防結冰探測器通以交流電，並以一定頻率振動。當飛機進入結冰條件，探頭開始結冰時，探頭的震動頻率會隨結冰質量的增加而下降，當下降到設定值時會發出結冰警告，並自動接通機翼和發動機整流罩的防除冰系統，但自動防冰一般僅在飛機離地後才能工作。
大雪過後，機務小哥用手上的溫度去融化防結冰探測器上的冰雪
這些傳感器的功能，你都掌握了嗎？
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