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皮托管測量飛機速度的原理是這樣的，當飛機向前飛行時，氣流便沖進空速管，在管子末端的感應器會感受到氣流的沖擊力量，即動壓。飛機飛得越快，動壓就越大。如果將空氣靜止時的壓力即靜壓和動壓相比就可以知道沖進來的空氣有多快，也就是飛機飛得有多快。比較兩種壓力的工具是一個用上下兩片很薄的金屬片制成的表面帶波紋的空心圓形盒子，稱為膜盒。這盒子是密封的，但有一根管子與空速管相連。如果飛機速度快，動壓便增大，膜盒內壓力增加，膜盒會鼓起來。用一個由小杠桿和齒輪等組成的裝置可以將膜盒的變形測量出來并用指針顯示，這就是簡單的飛機空速表。
現代的皮托管管除了正前方開孔外，還在管的四周開有很多小孔，并用另一根管子通到空速表內來測量靜止大氣壓力，這一壓力稱靜壓。空速表內膜盒的變形大小就是由膜盒外的靜壓與膜盒內動壓的差別決定的。
皮托管測量出來的靜壓還可以用來作為高度表的計算參數。如果膜盒*密封，里面的壓力始終保持相當于地面空氣的壓力。這樣當飛機飛到空中，高度增加，皮托管測得的靜壓下降，膜盒便會鼓起來，測量膜盒的變形即可測得飛機高度。這種高度表稱為氣壓式高度表。
利用皮托管測得的靜壓還可以制成"升降速度表"，即測量飛機高度變化快慢(爬升率)。表內也有一個膜盒，不過膜盒內的壓力不是根據空速管測得的動壓而是通過專門一根在出口處開有一小孔的管子測得的。這根管子上的小孔大小是特別設計的，用來限制膜盒內氣壓變化的快慢。如果飛機上升很快，膜盒內的氣壓受小孔的制約不能很快下降，而膜盒外的氣壓由于有直通空速管上的靜壓孔，可以很快達到相當于外面大氣的壓力，于是膜盒鼓起來。測量膜盒的變形大小即可算出飛機上升的快慢。飛機下降時，情況正相反。膜盒外壓力急速增加，而膜盒內的氣壓只能緩慢升高，于是膜盒下陷，帶動指針，顯示負爬升率，即下降速率。飛機平飛后，膜盒內外氣壓逐漸相等，膜盒恢復正常形狀，升降速度表指示為零。
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