具有迎角操作下的改進性能的大氣數據探針的制作方法
【專利摘要】一種大氣數據探針具有在前端處帶有分接管的皮托管，所述皮托管界定內流徑。所述內流徑的橫截面積減小直至到達喉部。所述內流徑具有大致圓柱形的橫截面并且也具有被移除材料的截面。其它實施方案具有獨特形狀。
【專利說明】
具有迎角操作下的改進性能的大氣數據探針[0001]發明背景[0002]本申請案涉及用于飛機應用中的大氣數據探針，其中它的性能在相關飛機的特定 工作條件期間改進。[0003]現代飛機變得愈加精密并且需要精確的信息。現代飛機的控制裝置需要準確了解 空速。作為確定空速的部分，通常將大氣數據探針安裝在飛機機體上。[0004]大氣數據探針吸入空氣并且評估空氣以確定空速和其它參數(例如，載有探針的 飛機的高度、迎角、側滑角等)。[0005]這些大氣數據探針的要求具有挑戰性，尤其在用于包括冰晶的環境中。此外，當相 關飛機在大迎角下運行時，空氣再循環和邊界層分離可能在開口內發生或進入大氣數據探 針。為使大氣數據探針提供準確的信息，總壓力恢復要求保持不變，且因此空氣再循環和邊 界層分離產生挑戰。[〇〇〇6]大氣數據探針通常包括皮托管，其提供用于接收空氣的分接管。上述有關再循環 和邊界層分離的挑戰在皮托管分接管附近發生。發明概要[0007]—種大氣數據探針具有在前端處帶有分接管的皮托管，所述皮托管界定內流徑。 所述內流徑的橫截面積減小直至到達喉部。所述內流徑具有大致圓柱形的橫截面并且也具 有被移除材料的截面。其它實施方案具有獨特形狀。[0008]可從下圖和說明書中最佳了解這些和其它特征。[0009]附圖簡述[0010]圖1A示出安裝在飛機上的現有大氣數據探針。[0011]圖1B示出現有大氣數據探針的操作性挑戰。[0012]圖2A示出第一實施方案。[〇〇13]圖2B是第一實施方案的另一個視圖。[〇〇14]圖2C圖示圖2A實施方案的操作性好處。[0015]圖3A示出第二實施方案。[〇〇16]圖3B是透過第二實施方案的橫截面圖。[〇〇17]圖4示出第三實施方案。[0018]圖5示出第四實施方案。
【具體實施方式】
[0019]圖1A示意示出飛機機體20。大氣數據探針22安裝至飛機機體20。大氣數據探針22 在皮托管21中的前端處具有分接管24。當飛機移動穿過空氣時，分接管24對空氣W的部分進行取樣。分接空氣將移動至通道26中的開口 28中并且移動至取壓分接管30。取壓分接管30 被示為與控制裝置31連通。控制裝置31將分接壓力轉化為飛機機體20的空速。此外，靜壓分接管32被利用并且連通至控制裝置31。孔33提供分接管以將空氣連通至靜壓分接管32。由于大氣數據探針22可能用于有冰環境中，所以提供加熱元件36。電加熱器連接件38連通至控制裝置31并且提供電力給加熱器元件36。
[0020]如圖1B中所示，現有大氣數據探針22具有從最外端42向內通至喉部40的分接管 24。如所示，大氣數據探針22處于與飛行路徑相比相對較大的角度下。在這種大迎角操作下，進入分接管24的空氣可能具有再循環區域44。也存在邊界層分離。在這種情況發生時， 變得更難以獲得可接受的總壓力。[〇〇21]圖2A示出其中分接管47從外端48向內朝向喉部50延伸的實施方案46。多個放氣孔 52從外周邊表面處的出口 54延伸穿過大氣數據探針46的主體至內表面57處的進口 56。大氣數據探針46的內表面57以一定角度從外端48延伸，所述角度在內流徑向內移動時減小內流徑的橫截面積直至內流徑到達喉部50。放氣孔52具有位于喉部50上游的進口 56。[〇〇22]圖2B是示出多個放氣孔52的視圖。可針對特定環境中的具體操作選擇放氣孔52的數量、大小和位置。[〇〇23]圖2C示出大氣數據探針46的操作。穿過放氣孔52進入的空氣離開內流徑，消除圖 1B中圖示的再循環和邊界層分離。如所示，現在具有均勻的流量。[〇〇24]圖3A示出其中分接管62具有前端66的實施方案60，所述前端66具有凹槽，所述凹槽具有通至圓周擴大開口 68中的圓周薄部分64。分接管62的其它區域70沒有槽64/68。 [〇〇25] 如圖3B中所示，相對側上具有槽64/68，其具有中間的大致圓柱形部分70。明顯地， 槽64/68在喉部72處終止。[〇〇26]槽64/68協助帶入空氣以減小再循環和邊界層分離，類似于圖2A至圖2C實施方案。 [〇〇27] 一般地，圖2A至圖2C和圖3A、圖3B實施方案可被認為已移除材料以協助提供額外空氣壓力。[〇〇28]圖2A至圖2C和圖3A/圖3B實施方案可被認為具有皮托管，其在前端處具有分接管且界定內流徑。內流徑的橫截面積減小直至到達喉部。內流徑具有大致圓柱形的橫截面并且也具有被移除材料(放氣孔52或槽64/68)的截面。
[0029]圖4B示出又一個實施方案74。實施方案74可被視為“長鼻”大氣數據探針。鼻部76 具備相對較小直徑cU。直徑cU延伸穿過大致筆直或跨距離山稍呈錐形的長鼻。在擴大區域78 處，直徑開始增大以提供空間用于接收加熱器元件80。擴大區域78在直徑d3處。放氣孔82可被并入，正如圖2A至圖2C實施方案。
[0030]在實施方案中，出/山與辦的比率之間具有一定關系。d3數量由探針管和加熱器元件80的物理特性控制。cU數量由探針需要在其中工作的環境條件控制。
[0031]cU與d3的比率確認d2應多長。
【申請人】已發現與三個數量的關系相關的常數。因此， 下列關系優選地適用:
[0032] (di/d3)*l ? 26 = d2
[0033]這個等式中的常數1.26是針對類似于本申請案的圖中所示的探針的標準皮托管探針確定的常數。在所公開實施方案中，三個數量將大致滿足這個關系。在此背景下使用的術語“大致”意指1.26的+/1百分之五(5%)。[〇〇34]長鼻76組合小直徑開口 75以增強大氣數據探針74的操作。[〇〇35]圖5示出又一個實施方案84。也示出可選的放氣孔88。
[0036]探針84的外端在它的外圓周的一部分上具有相對平坦的外表面85和突部，所述突部背離平坦表面向外延伸且接著向內合并，使得突部提供與平坦部分間隔更遠的外徑部分，且突部的向后部分87和向前部分89亦如此。
[0037]此外，具有突部86的大氣數據探針84提供寶貴的測試裝置。突部86可以多個角度繞大氣數據探針的軸旋轉。總壓力恢復可在每個角度下檢查并且與其它角度比較以確定低壓點和高壓點。
[0038]雖然已公開本發明的實施方案，但是本領域一般技術人員應了解特定修改也在本發明的范圍內。有鑒于此，本發明的真實范圍和內容應通過研判所附權利要求書來確定。
【主權項】
1.一種大氣數據探針，其包括:皮托管，其具有帶前端的分接管，并且界定內流徑，所述內流徑的橫截面積減小直至到 達喉部;及所述內流徑具有大致圓柱形的橫截面并且也具有被移除材料的截面。2.根據權利要求1所述的大氣數據探針，其中被移除材料的所述截面包括至少一個放 氣孔，所述至少一個放氣孔從所述皮托管的外周邊延伸以將空氣連通至所述內流徑中。3.根據權利要求2所述的大氣數據探針，其中所述至少一個放氣孔的進口位于所述喉 部的上游。4.根據權利要求3所述的大氣數據探針，其中存在多個所述至少一個放氣孔。5.根據權利要求1所述的大氣數據探針，其中所述被移除材料包括至少一個槽，其具有 在所述槽之間圓周間隔的所述大致圓柱形截面。6.根據權利要求5所述的大氣數據探針，其中所述至少一個槽具有鄰近所述皮托管的 所述前端的相對圓周薄部分和位于所述相對較薄部分下游的相對圓周擴大部分。7.根據權利要求6所述的大氣數據探針，其中存在多個所述至少一個槽。8.根據權利要求6所述的大氣數據探針，其中所述至少一個槽在所述喉部處終止。9.根據權利要求1所述的大氣數據探針，其中所述被移除部分在所述喉部處終止。10.根據權利要求1所述的大氣數據探針，其中所述皮托管具備通向擴大部分的相對較 小直徑的相對較長鼻部和接收在所述擴大部分內的電加熱元件。11.根據權利要求10所述的大氣數據探針，其中下列關系大致適用:(dl/d3)*1.26 = d2;其中cU是所述相對較長鼻部的直徑，d2是所述相對較長鼻部的長度，且d3是所述擴大部 分的直徑。12.根據權利要求1所述的大氣數據探針，其中所述皮托管的外端在外圓周的一部分上 具有相對平坦表面和突部，所述突部背離所述相對平坦表面向外延伸且向內合并，使得所 述突部提供與所述相對平坦部分間隔更遠的外徑部分，且所述突部的向后部分和向前部分 亦如此。13.—種大氣數據探針，其包括:皮托管，其具有外端，所述外端具有用于分接空氣的分接管;及所述皮托管的外端在它的外圓周的一部分上具有相對平坦外表面和突部，所述突部背 離所述平坦表面向外延伸且接著向內合并，使得所述突部提供與所述平坦部分間隔更遠的 外徑部分，且所述突部的向內部分和向外部分亦如此。14.一種大氣數據探針，其包括:皮托管，其具有外端，所述外端提供用于分接空氣的分接管;及所述皮托管具備通向擴大部分的相對較小直徑的相對較長鼻部和接收在所述擴大部 分內的電加熱元件。15.根據權利要求14所述的大氣數據探針，其中下列關系大致適用:(dl/d3)*1.26 = d2;其中cU是所述相對較長鼻部的直徑，d2是所述相對較長鼻部的長度，且d3是所述擴大部 分的直徑。
【文檔編號】G01P5/165GK105988018SQ201610169176
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】P.R.約翰遜, A.A.庫舍爾, T.T.戈利, B.D.馬泰斯, G.塞德爾
【申請人】羅斯蒙特航天公司