Le débit du tube de Pitot est mesuré en fonction de la pression de l’air qui y passe et de la densité de l’air établie de l’atmosphère à son altitude et à sa température de l’air particulières. Ces équations sont basées sur les principes de Bernoulli à des vitesses modérées qui doivent être inférieures à la plage supersonique. D’autres facteurs tels que l’accumulation de glace ou les vents de travers peuvent également affecter la précision du débit du tube de Pitot. Bien que les tubes de Pitot puissent théoriquement être utilisés pour mesurer n’importe quelle vitesse d’écoulement de fluide, ils sont le plus souvent intégrés aujourd’hui dans les avions pour déterminer la vitesse de l’air en vol. Henri Pitot est crédité de l’invention du tube de Pitot en 1732 lors de l’étude de la pression du débit de la Seine en France, et le scientifique français Henry Darcy a modifié sa conception pour l’utilisation des avions au milieu du 19ème siècle.
En tant que forme de mesure de la pression, les tubes de Pitot ne mesurent pas la vitesse moyenne, mais plutôt un seul point de vitesse dans le cours d’eau. La vitesse d’écoulement du fluide ne peut pas être mesurée par le seul écoulement du tube de Pitot sur les avions, car ils nécessitent également une mesure de la pression d’air statique extérieure pour les calculs de vitesse. Ces appareils calculent donc ce que l’on appelle la pression de stagnation, ou la pression exercée par l’air lorsqu’il pénètre dans le tube de Pitot et sort par des trous connectés au transducteur de pression à l’autre extrémité. La pression statique est calculée par des orifices statiques généralement montés sur le côté du fuselage d’un avion, tandis que l’écoulement du tube de Pitot est basé sur un tube de Pitot qui est souvent monté sur une flèche qui s’étend depuis le nez de l’avion.
Avec le débit du tube de Pitot, la pression de stagnation est calculée en ajoutant la pression statique atmosphérique standard à la pression dynamique exercée à l’intérieur du tube de Pitot. À l’arrière du tube de Pitot se trouvent un anneau de trous et un trou de sortie central, tous deux connectés au transducteur de pression. Lorsque l’air sort de ces trous, les différences de pression sont utilisées par le transducteur pour calculer la pression d’air dynamique. L’équation de Bernoulli indique que la pression d’air statique plus la pression d’air dynamique est égale à la pression d’air totale, qui, dans ce cas, est la pression de stagnation du tube de Pitot.
Lorsque la pression de stagnation est connue ainsi que la densité de l’air locale, les équations de Bernoulli peuvent être utilisées pour calculer la vitesse de l’avion traversé par le flux du tube de Pitot. Bien que cela soit fiable dans des conditions idéales, les faibles vitesses de l’air présenteront souvent de si petits changements de pression dans le débit du tube de Pitot que le transducteur de pression peut souvent ne pas les calculer avec précision, ce qui entraîne des lectures de vitesse erronées. Plusieurs accidents aériens mortels impliquant des lectures défectueuses du débit des tubes de Pitot se sont également produits lorsqu’ils ont été recouverts de glace, modifiant le débit d’air. Des ajustements peuvent également être effectués pour des conditions uniques, telles qu’une faible vitesse de l’air ou un vol supersonique, afin que les tubes de Pitot génèrent des lectures précises.