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皮托管测量飞机速度的原理是这样的，当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是简单的飞机空速表。
现代的皮托管管除了正前方开孔外，还在管的四周开有很多小孔，并用另一根管子通到空速表内来测量静止大气压力，这一压力称静压。空速表内膜盒的变形大小就是由膜盒外的静压与膜盒内动压的差别决定的。
皮托管测量出来的静压还可以用来作为高度表的计算参数。如果膜盒*密封，里面的压力始终保持相当于地面空气的压力。这样当飞机飞到空中，高度增加，皮托管测得的静压下降，膜盒便会鼓起来，测量膜盒的变形即可测得飞机高度。这种高度表称为气压式高度表。
利用皮托管测得的静压还可以制成"升降速度表"，即测量飞机高度变化快慢(爬升率)。表内也有一个膜盒，不过膜盒内的压力不是根据空速管测得的动压而是通过专门一根在出口处开有一小孔的管子测得的。这根管子上的小孔大小是特别设计的，用来限制膜盒内气压变化的快慢。如果飞机上升很快，膜盒内的气压受小孔的制约不能很快下降，而膜盒外的气压由于有直通空速管上的静压孔，可以很快达到相当于外面大气的压力，于是膜盒鼓起来。测量膜盒的变形大小即可算出飞机上升的快慢。飞机下降时，情况正相反。膜盒外压力急速增加，而膜盒内的气压只能缓慢升高，于是膜盒下陷，带动指针，显示负爬升率，即下降速率。飞机平飞后，膜盒内外气压逐渐相等，膜盒恢复正常形状，升降速度表指示为零。
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