大氣數(shù)據(jù)探針的制作方法
【專利摘要】一種大氣數(shù)據(jù)探針包括在前向末端與后基座之間界定縱軸的探針頭。所述探針包括在所述前向末端中具有感測端以測量所述前向末端中的溫度的熱電偶。所述探針包括在所述探針頭一側(cè)中界定且相對于所述縱軸成一定角度開口的端口開口。所述探針在所述探針頭內(nèi)包括隔板。所述隔板具有與所述端口開口流體相通的腔室。所述腔室包括具有細(xì)長橫截面形狀的單個腔室入口。所述單個細(xì)長腔室入口與兩個下游壓力導(dǎo)管流體相通以便在所述兩個壓力導(dǎo)管之一被阻塞的情況下提供冗余性。
【專利說明】
大氣數(shù)據(jù)探針
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大氣數(shù)據(jù)探針，并且更具體地來說涉及抗?jié)衲蜐翊髿鈹?shù)據(jù)探針。
【背景技術(shù)】
[0002]在飛機(jī)飛行控制領(lǐng)域，公知有多種大氣數(shù)據(jù)探針裝置。此類裝置中，許多是針對測量皮托壓力、靜態(tài)壓力、局部迎角壓力和側(cè)滑角壓力作為用于計(jì)算壓力高度、高度變化率、空速、馬赫數(shù)、迎角和側(cè)滑角的參數(shù)。大氣數(shù)據(jù)探針還能夠提供用于輔助目的的數(shù)據(jù)，包括弓I擎控制、人工感覺、座艙壓力差等等。
[0003]在大氣水汽狀況期間，大氣數(shù)據(jù)探針可能由于大氣數(shù)據(jù)探針的腔室和導(dǎo)管內(nèi)存在水汽而有壓力傳感測量誤差或尖峰。此類水汽包含固態(tài)和液態(tài)水汽。在地面操作和飛行期間，大氣水汽可能累積在壓力測量端口、導(dǎo)管和腔室周圍以及其中，并因此影響所確定的空速、高度或其他測量的流體動力學(xué)特征的精確度。
[0004]此類常規(guī)方法和系統(tǒng)對于其預(yù)期目的來說一般被認(rèn)為是令人滿意的。但是，隨著雨區(qū)和冰區(qū)規(guī)范逐漸變得嚴(yán)苛，以及數(shù)量越來越多的具有電傳飛行控制的飛機(jī)被使用，對吸入的水汽時(shí)而導(dǎo)致的間隙性壓力尖峰的耐受性正在下降。因此，一直存在改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)以降低水汽吸入導(dǎo)致的誤差并同時(shí)減少大氣數(shù)據(jù)探針內(nèi)的水汽吸入的需要。本發(fā)明提供針對這些需要的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]—種大氣數(shù)據(jù)探針包括在前向末端與后基座之間界定縱軸的探針頭。該探針包括在前向末端中具有感測端以測量前向末端中的溫度的熱電偶。
[0006]可設(shè)想該探針能夠包括探針頭的前向末端內(nèi)用于固定熱電偶的感測端的隔板。一個支柱可以從探針頭的后基座延伸。熱電偶可以從探針頭的如向末端延伸到支柱的基座，并且能夠端接于熱電偶連接器中。
[0007]在另一個實(shí)施例中，組裝加熱器和大氣數(shù)據(jù)探針的熱電偶的方法包括將熱絲加熱器圍繞第一芯棒纏繞以形成繞制加熱器線圈。該方法包括從繞制加熱器線圈中移除第一芯棒，并在該繞制加熱器線圈內(nèi)插入第二芯棒。該第二芯棒包括用于將該繞制加熱器線圈定位的引導(dǎo)件。該方法包括圍繞該第二芯棒在該繞制加熱器線圈的線圈之間纏繞熱電偶以形成繞制熱電偶線圈，以及從繞制加熱器線圈和繞制熱電偶線圈中移除第二芯棒。
[0008]—種大氣數(shù)據(jù)探針包括在前向末端與后基座之間界定縱軸的探針頭。在該前向末端中界定端口開口。第一導(dǎo)管與端口開口流體相通以引導(dǎo)從端口開口到第一腔室的流體流。第一腔室位于端口開口下游。第二導(dǎo)管在徑向和環(huán)向上與第一導(dǎo)管錯位，所述第二導(dǎo)管與第一腔室流體相通以引導(dǎo)從第一腔室到第二腔室的流體流。第二腔室位于第一腔室的下游。第一與第二導(dǎo)管之間的錯位被構(gòu)造成防止從端口開口吸入顆粒進(jìn)入第二導(dǎo)管。
[0009]根據(jù)一些實(shí)施方案，靜態(tài)導(dǎo)管與靜態(tài)腔室流體相通。所述靜態(tài)腔室可以位于第一腔室的上游。所述靜態(tài)導(dǎo)管能夠經(jīng)第一腔室從靜態(tài)腔室引流。所述靜態(tài)導(dǎo)管可以在第一腔室內(nèi)第一導(dǎo)管的出口與第二導(dǎo)管的入口之間成S形構(gòu)型，以便阻止第一導(dǎo)管的出口與第二導(dǎo)管的入口之間的直接通路。
[0010]在另一個實(shí)施方案中，一種大氣數(shù)據(jù)探針包括在前向末端與后基座之間界定縱軸的探針頭。所述探針包括在所述探針頭一側(cè)中界定且相對于所述縱軸成一定角度開口的端口開口。所述探針在所述探針頭內(nèi)包括隔板。所述隔板具有與所述端口開口流體相通的腔室。所述腔室包括具有細(xì)長橫截面形狀的單個腔室入口。所述單個細(xì)長腔室入口與兩個下游壓力導(dǎo)管流體相通以便在所述兩個壓力導(dǎo)管之一被阻塞的情況下提供冗余性。
[0011]在又一個實(shí)施方案中，一種大氣數(shù)據(jù)探針包括在前向末端與后基座之間界定縱軸的探針頭。所述探針頭包括在所述探針頭的一側(cè)界定且相對于所述縱軸成一定角度開口的端口開口，以及位于所述探針頭的所述前向末端內(nèi)的隔板。所述隔板包括與所述端口開口流體相通的腔室入口。所述腔室入口可操作地連接到下游壓力導(dǎo)管，所述下游壓力導(dǎo)管具有細(xì)長橫截面形狀，以便阻止所述下游壓力導(dǎo)管中形成彎液面。
[0012]根據(jù)一些實(shí)施方案，所述腔室入口和所述下游壓力導(dǎo)管是作為所述隔板的一部分整體形成的。所述探針可以包括嵌套在所述下游壓力導(dǎo)管內(nèi)且鄰接所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽的毛細(xì)管。所述毛細(xì)管可以是作為所述隔板的一部分與所述腔室入口和所述下游壓力導(dǎo)管整體形成的。所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面可以包含突起特征和/或凹進(jìn)特征以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽。
[0013]—種用于大氣數(shù)據(jù)探針的整體形成的隔板包括界定縱軸的隔板體。所述隔板體包括第一腔室入口和第一腔室。第一腔室位于所述隔板體內(nèi)且與所述第一腔室入口流體相通。第一腔室入口和第一腔室的內(nèi)壁大致平滑且無間斷。所述隔板體的外表面包括加熱器溝槽和熱電偶溝槽。所述隔板體將第一和第二腔室與所述加熱器和熱電偶溝槽分離。
[0014]從下文對結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更容易地顯見到本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的這些和其他特征。
【附圖說明】
[0015]為使本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地理解如何實(shí)施和使用本發(fā)明的裝置和方法而無需過多試驗(yàn)，下文將參考某些附圖詳細(xì)地描述其優(yōu)選實(shí)施例，其中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的大氣數(shù)據(jù)探針的示范性實(shí)施例的側(cè)視圖，其示出探針頭和支柱；
[0017]圖2是圖1的大氣數(shù)據(jù)探針去除探針外殼部分后的側(cè)視圖，其示出熱電偶和加熱器線圈；
[0018]圖3是圖1的大氣數(shù)據(jù)探針從支柱下側(cè)觀看的透視圖，其示出具有熱電偶連接器的支柱底座；
[0019]圖4是以示意圖形式說明一種根據(jù)本發(fā)明的用于組裝加熱器和熱電偶線圈的方法的流程圖；
[0020]圖5是圖1的大氣數(shù)據(jù)探針去除探針外殼部分以及去除熱電偶和加熱器線圈后的透視圖，其示出在環(huán)向和徑向上彼此錯位的第一和第二壓力導(dǎo)管；
[0021]圖6是圖5的壓力導(dǎo)管和隔板的放大側(cè)視圖，其示出S形靜態(tài)壓力導(dǎo)管；
[0022]圖7A是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的大氣數(shù)據(jù)探針的另一個示范性實(shí)施例的透視圖，其示出探針外殼；
[0023]圖7B是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖7A的大氣數(shù)據(jù)探針去除探針外殼部分后的部分的透視圖，其示出具有冗余壓力導(dǎo)管的隔板；
[0024]圖8是圖7A的隔板的放大透視圖，其示出與兩個壓力導(dǎo)管壓力相通的單個細(xì)長腔室入口；
[0025]圖9A是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的大氣數(shù)據(jù)探針的另一個示范性實(shí)施例的透視圖，其示出探針外殼；
[0026]圖9B是圖9A的大氣數(shù)據(jù)探針去除探針外殼部分后的部分的透視圖，其示出細(xì)長壓力導(dǎo)管；
[0027]圖10是圖9A的隔板的放大透視圖，其示出細(xì)長腔室出口，這些細(xì)長腔室出口各連接到相應(yīng)的細(xì)長壓力導(dǎo)管；
[0028]圖11是圖9A的大氣數(shù)據(jù)探針的一部分的透視圖，其示出細(xì)長壓力導(dǎo)管內(nèi)的毛細(xì)管；
[0029]圖12是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的大氣數(shù)據(jù)探針的另一個示范性實(shí)施例去除探針外殼部分后的部分的透視圖，其示出整體形成的隔板；
[0030]圖13是圖12沿著縱軸截取的整體形成的隔板的截面圖，其示出加熱器和熱電偶溝槽；
[0031]圖14A是圖12垂直于縱軸截取的整體形成的隔板的后向截面圖，其示出與該隔板整體形成的毛細(xì)管和細(xì)長壓力導(dǎo)管；以及
[0032]圖14B是圖12垂直于縱軸截取的整體形成的隔板的后向截面圖，其示出與該隔板整體形成的毛細(xì)管和細(xì)長壓力導(dǎo)管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]現(xiàn)在將參考附圖，其中相似參考數(shù)字標(biāo)識本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)特征或方面。出于解釋和說明的目的而非限制，圖1中示出根據(jù)本發(fā)明的一種大氣數(shù)據(jù)探針的示范性實(shí)施例的局部視圖，并且由參考字符100來一般性地指代。圖2-14B中提供根據(jù)本發(fā)明或其多個方面的大氣數(shù)據(jù)探針的其他實(shí)施例，如下文描述。
[0034]如圖1所示，大氣數(shù)據(jù)探針100包括在前向末端104與后基座108之間界定縱軸A的探針頭102。支柱118從探針頭的后基座108延伸。探針100包括熱電偶線圈110，熱電偶線圈110在前向末端104中具有感測端112以測量前向末端104附近的溫度，以用于提供能夠在探針頭102的前向末端104處持續(xù)進(jìn)行而無需考慮加熱器線圈124的開/關(guān)狀態(tài)的高精確和響應(yīng)的溫度測量。探針殼114圍繞著熱電偶線圈110。探針100包括探針頭102的前向末端104內(nèi)用于固定熱電偶線圈110的感測端112的隔板116。熱電偶線圈110從探針頭102的前向末端104延伸到支柱118的基座120，并與加熱器線圈124交錯。熱電偶線圈110端接于密封罐123中熱電偶連接器122下方。也可設(shè)想，可以使用熱電偶線圈110的專用管，以便能夠在完成批量制造過程之后添加該專用管。
[0035]再者，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，熱電偶線圈110包含在大氣數(shù)據(jù)探針100中，而不消減例如下文描述的壓力導(dǎo)管128、132、138和331的內(nèi)部壓力導(dǎo)管的任何橫截面面積，應(yīng)該將其最大化以防止進(jìn)水期間彎液面的形成。它也不消減專為了防止制造過程中形成銅焊橋的任何大面積的橫截面面積。
[0036]大氣數(shù)據(jù)探針100提供優(yōu)于傳統(tǒng)加熱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)型加熱器控制。傳統(tǒng)加熱機(jī)構(gòu)基于類似于加熱器線圈124的加熱器元件的電阻來設(shè)定探針溫度。一般來說，加熱器元件的電阻并不與前向末端的溫度很好地對應(yīng)。而是更多指示沿著加熱器的補(bǔ)償部分的平均溫度。其也滯后于瞬變狀況中的末端溫度，因?yàn)橹е哂写蟮臒豳|(zhì)量以及低功率密度。探針頭的前向部分經(jīng)受作用于該大氣數(shù)據(jù)探針的任何面積的最高對流和水汽撞擊。保持此區(qū)域無冰對于空氣動力性能是一個主要因素。因此，探針頭的前部必須具有非常高的加熱器功率密度，盡管此區(qū)域具有低的熱質(zhì)量。這些因素導(dǎo)致瞬變狀況期間沿著探針頭的前部溫度變化非?？焖?，在末端處尤其如此。傳統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)探針中這種大幅滯后和精確度有限的溫度測量導(dǎo)致探針末端附近的工作溫度頻繁地遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過期望的工作溫度，從而導(dǎo)致加速腐蝕。
[0037]通過熱電偶線圈110感測前向末端104附近的溫度，大氣數(shù)據(jù)探針100提供更精確的溫度讀數(shù)，促成加熱器線圈124控制改善并且避免不必要的極端溫度尖峰。改善的加熱器線圈124控制能夠促成改善加熱器使用壽命，降低某些類型銅焊材料的剝落，并減少探針頭和加熱器護(hù)套的腐蝕。由于減少了探針頭100的腐蝕，所以空氣動力性能損失、由于內(nèi)部脫落導(dǎo)致的排放孔阻塞、由于護(hù)套穿孔導(dǎo)致的加熱器故障、美觀方面的問題以及除冰性能不佳都能夠得以減少?？稍O(shè)想，改善的加熱器線圈124控制由于降低了最大探針溫度而能夠提供維護(hù)人員安全性方面的裨益。
[0038]再者，可設(shè)想，大氣數(shù)據(jù)探針100的熱電偶線圈110能夠?qū)崿F(xiàn)更高級的加熱器控制算法，這能夠提高加熱器使用壽命，降低許多環(huán)境中的電功率要求或能夠在嚴(yán)重狀況中啟用升壓模式。精確的探針末端溫度連同其他大氣數(shù)據(jù)參數(shù)能使大氣數(shù)據(jù)探針100感測何時(shí)探針在有雨或積冰狀況中工作，和/或確定何時(shí)探針100因意外嚴(yán)重積冰或加熱器線圈124的問題面臨崩潰。大氣數(shù)據(jù)探針100的探針溫度測量不受探針加熱器故障影響，不像傳統(tǒng)基于電阻的溫度測量那樣受影響。這樣能檢測誤報(bào)的加熱器故障指示。
[0039]現(xiàn)在參考圖4，分別組裝用于大氣數(shù)據(jù)探針100的加熱器和熱電偶線圈124和110的一種方法200包括，將加熱器導(dǎo)線繞著第一芯棒纏繞以形成繞制加熱器線圈，如框202所示。方法200包括從繞制加熱器線圈中移除第一芯棒，并在該繞制加熱器線圈內(nèi)插入第二較小芯棒，如框204和206所示。第二芯棒包括用于將繞制加熱器線圈定位并將其固定在正確位置中的引導(dǎo)件。方法200包括圍繞該第二芯棒在該繞制加熱器線圈的線圈之間纏繞熱電偶以形成繞制熱電偶線圈，以及從繞制加熱器線圈和繞制熱電偶線圈中移除第二芯棒，如框208和210所示。移除第二芯棒之后，可以插入隔板和壓力管線。然后將最終的內(nèi)部組件銅焊到探針殼中，例如探針殼114中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，使用兩個芯棒使得對于加熱器和熱電偶能夠具有不同的直徑，所以它們都能夠處于其最優(yōu)直徑。
[0040]如圖5所示，大氣數(shù)據(jù)探針100包括在前向末端104中界定的端口開口125，如圖1所示。第一導(dǎo)管128與端口開口 125流體相通，以便引導(dǎo)從端口開口 125(例如，皮托管端口開口125和皮托管腔室103)到第一腔室130(例如，在兩個后隔板109之間界定的排放室)的流體流。排放室130位于端口開口 125的下游。第二導(dǎo)管132在徑向和環(huán)向上與第一導(dǎo)管128錯位，第二導(dǎo)管132與排放室130流體相通以引導(dǎo)從排放室130到第二腔室134的流體流。第二腔室134位于排放室130的下游。
[0041]如圖6所示，靜態(tài)導(dǎo)管138與靜態(tài)腔室136流體相通。靜態(tài)腔室136位于第一腔室130上游。靜態(tài)導(dǎo)管138可以經(jīng)第一腔室130從靜態(tài)腔室136引流。靜態(tài)導(dǎo)管138在第一腔室130內(nèi)第一導(dǎo)管140的出口 140與第二導(dǎo)管132的入口 142之間成S形構(gòu)型，以便阻止第一導(dǎo)管140的出口 140與第二導(dǎo)管132的入口 142之間的直接通路，并代之以使得冰晶體達(dá)到第二導(dǎo)管132(例如后皮托管線)的入口 142之前慣性分離的幾何形狀。第一導(dǎo)管128與第二導(dǎo)管132各自之間的錯位以及S形構(gòu)型的靜態(tài)導(dǎo)管138被構(gòu)造成防止從端口開口 125吸入顆粒進(jìn)入第二導(dǎo)管132。顆粒的慣性使得它們散布到排放室130的外壁，在其中可以將它們?nèi)芑⒔?jīng)排放孔移除。
[0042]當(dāng)遇到有雨?duì)顩r時(shí)，大氣數(shù)據(jù)探針還可能經(jīng)由迎角(AOA)端口(類似于下文描述的端口 126、326、426和526)吸入少量水。這種吸入雨水可能由于內(nèi)部通路的窄幾何形狀而導(dǎo)致傳統(tǒng)AOA端口、腔室和/或壓力管線內(nèi)形成彎液面。一旦彎液面形成，可能由于探針因雨情變冷時(shí)AOA壓力管線內(nèi)空氣收縮而將水更深地抽入端口中以及對應(yīng)的壓力管線中。這可能導(dǎo)致壓力管線內(nèi)顯著的水汽。當(dāng)雨情結(jié)束時(shí)，探針溫度快速地升高，并導(dǎo)致壓力管線中的空氣膨脹。膨脹空氣則可能經(jīng)AOA端口往復(fù)推送彎液面。隨著水從端口排出，可能出現(xiàn)一系列壓力尖峰。
[0043]現(xiàn)在參考圖7A和圖7B，與大氣數(shù)據(jù)探針100相似，大氣數(shù)據(jù)探針300的另一個實(shí)施例具有探針頭302，探針頭302具有前向末端304和后基座(未示出)。探針300包括在探針頭302—側(cè)界定且與縱軸A成一定角度開口的端口開口 326。探針300在探針頭302內(nèi)包括隔板316，其不同于隔板116。隔板316具有與端口開口 326流體相通的腔室315。
[0044]如圖8所示，腔室315包括具有橢圓形橫截面形狀的單個腔室入口 317。腔室入口317可以具有多種適合的細(xì)長形狀。單個橢圓形腔室入口 317與兩個下游壓力導(dǎo)管331(例如，AOA壓力管線)流體相通以便在兩個壓力導(dǎo)管331之一被阻塞的情況下提供冗余性。為了適應(yīng)從腔室315到導(dǎo)管331的連接，隔板316包括腔室315的兩個出口 319。通過將壓力導(dǎo)管331之一的進(jìn)入口放置得更靠近端口入口 326，并將壓力導(dǎo)管331設(shè)為使得重力也趨向于將水汽抽向更靠近端口開口 326的壓力導(dǎo)管331，更遠(yuǎn)離端口開口 326的另一個壓力導(dǎo)管331從而更可能保持無水。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到在一個壓力導(dǎo)管331打開的情況下，沒有閉合系統(tǒng)以在雨情期間探針300變冷時(shí)抽入額外的水，或在雨情后再次變熱時(shí)將水逼出探針300。壓力導(dǎo)管331中所含的水汽逐漸被加熱器移除，而非一次性全部移除，從而消除傳統(tǒng)探針情況下所見到的壓力尖峰。
[0045]現(xiàn)在參考圖9A和圖9B，與大氣數(shù)據(jù)探針100相似，大氣數(shù)據(jù)探針400的另一個實(shí)施例具有探針頭402，探針頭402具有前向末端404和后基座(未示出)。探針400包括在探針頭402—側(cè)界定且與縱軸A成一定角度開口的端口開口 426。探針400在探針頭402的前向末端404內(nèi)包括隔板416，其不同于隔板116。隔板416具有經(jīng)腔室入口 417與端口開口426流體相通的腔室415。
[0046]如圖10所示，腔室415包括具有橢圓形橫截面形狀的單個腔室入口 417。腔室入口417可以具有多種適合的細(xì)長形狀。腔室入口 417與單個下游壓力導(dǎo)管431流體相通，單個下游壓力導(dǎo)管431具有橢圓形橫截面形狀以阻止下游壓力導(dǎo)管431中形成彎液面。下游壓力導(dǎo)管431可以具有多種適合的細(xì)長橫截面形狀，如橢圓形、D形或楔形。下游壓力導(dǎo)管431比傳統(tǒng)圓形壓力導(dǎo)管所能更好地使用大氣數(shù)據(jù)探針內(nèi)的現(xiàn)有空間，從而允許使用更大的壓力管線，減少彎液面的形成。一個方向上的細(xì)長形也減少彎液面的形成。具有“D”形或類似形狀的壓力導(dǎo)管也由于毛細(xì)管作用趨向于讓水在銳角中伸展而非即刻形成彎液面。壓力導(dǎo)管431的尺寸最優(yōu)地設(shè)為在保持必要間隙的同時(shí)最大地貼合在探針頭內(nèi)部。為了適應(yīng)從腔室415到導(dǎo)管431的連接，隔板416包括腔室415的細(xì)長橢圓形出口 419。
[0047]現(xiàn)在參考圖11，探針400包括嵌套在下游壓力導(dǎo)管431內(nèi)且鄰接下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面以便收集進(jìn)入圖9A所示的端口開口 426的水汽的毛細(xì)管421。通過臨時(shí)性地誘捕水，毛細(xì)管421防止水汽橫跨壓力導(dǎo)管431形成彎液面。毛細(xì)管421可以稍微凹進(jìn)到較大壓力導(dǎo)管431的開口中，與下文描述的圖13中的凹進(jìn)相似。
[0048]如圖12和圖13所示，與大氣數(shù)據(jù)探針100相似，大氣數(shù)據(jù)探針500的另一個實(shí)施例具有探針頭502，探針頭502具有前向末端504和后基座508。取代隔板116、316或416，大氣數(shù)據(jù)探針500包括整體形成的隔板516。整體形成的隔板516包括界定隔板縱軸X的隔板體533，隔板縱軸X與大氣數(shù)據(jù)探針500的縱軸A大致同軸。隔板體的外表面529包括加熱器和熱電偶溝槽535。
[0049]接著參考圖13，整體形成的隔板516界定三個完整的腔室，皮托腔室503和兩個AOA腔室515，其典型地在兩個分離的隔板(例如探針頭302內(nèi)的隔板116和后隔板109)之間界定。每個AOA腔室515包括腔室入口 517，經(jīng)腔室入口 517，端口開口 526之間流體相通，類似于端口開口 326和426ο第一腔室(例如皮托腔室503)在隔板體內(nèi)，且與第一腔室入口 525流體相通。隔板體533將腔室(例如皮托腔室503和AOA腔室515)與加熱器和熱電偶溝槽535分隔。第一腔室入口 517和第一腔室503的內(nèi)壁527因?yàn)榧訜崞骱蜔犭娕紲喜?35在隔板體533的外表面529上的取向而大致平滑且無間斷。可設(shè)想，整體形成的隔板516可以使用增材制造工藝(例如，直接金屬激光燒結(jié)(DMLS))來制造。
[0050]還可設(shè)想，整體形成的隔板516使得AOA腔室可以比典型探針頭中的AOA腔室更大，從而使得AOA腔室515也包含被設(shè)計(jì)成臨時(shí)性誘捕和包含少量水的結(jié)構(gòu)。如圖14A所示，每個腔室入口 517和下游壓力導(dǎo)管531是作為隔板的一部分整體形成的。毛細(xì)管521，類似于毛細(xì)管421，也在相應(yīng)導(dǎo)管531內(nèi)整體形成。毛細(xì)管521少許凹進(jìn)到較大壓力導(dǎo)管531的開口中，從而提供增大的水汽誘捕。
[0051 ]參考圖14B，作為毛細(xì)管521的附加或替代，下游壓力導(dǎo)管531的內(nèi)表面523可以包括突起特征550，例如翅片式壁體，和/或凹進(jìn)特征552，以便收集進(jìn)入端口開口的水汽。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，突起特征550和凹進(jìn)特征523可以通過增材制造工藝來實(shí)現(xiàn)。還可設(shè)想，內(nèi)表面523或腔室515的內(nèi)表面上可以有多孔材料層551。一旦水汽被捕獲，水汽能夠在雨情過后被加熱器線圈逐漸蒸發(fā)?；衅陂g地面加熱器工作的短暫時(shí)間也足夠清除任何水汽。
[0052]本文公開的實(shí)施方案可以獨(dú)立地使用或彼此組合來使用。相對于現(xiàn)有大氣數(shù)據(jù)探針，大氣數(shù)據(jù)探針100、300、400和500促成了吸入減少和/或耐水汽性的增強(qiáng)。
[0053]本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，如上文描述和附圖所示，提供一種具有更優(yōu)異特性的大氣數(shù)據(jù)探針，包括減少和阻止了水汽和彎液面的形成，以及減少了與之關(guān)聯(lián)的壓力傳感器誤差。雖然本發(fā)明的裝置和方法是參考優(yōu)選實(shí)施方案來示出和描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，可以對其進(jìn)行更改和/或修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大氣數(shù)據(jù)探針，其包括: 探針頭，所述探針頭在前向末端與后基座之間界定縱軸；以及 熱電偶，所述熱電偶在所述前向末端中具有感測端以測量所述前向末端中的溫度。2.如權(quán)利要求1所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其還包括隔板，所述隔板位于所述探針頭的所述前向末端內(nèi)用于固定所述熱電偶的所述感測端。3.如權(quán)利要求1所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其還包括支柱，所述支柱從所述探針頭的所述后基座延伸，其中所述熱電偶從所述探針頭的所述前向末端延伸到所述支柱的基座并端接于熱電偶連接器中。4.一種組裝大氣數(shù)據(jù)探針的加熱器和熱電偶線圈的方法，所述方法包括: 圍繞第一芯棒纏繞加熱器線材以形成繞制加熱器線圈； 從所述繞制加熱器線圈中移除所述第一芯棒； 將第二芯棒插入到所述繞制加熱器線圈內(nèi)，其中所述第二芯棒包括用于定位所述繞制加熱器線圈的引導(dǎo)件； 圍繞所述第二芯棒將熱電偶纏繞在所述繞制加熱器線圈的線圈之間以形成繞制熱電偶線圈；以及 從所述繞制加熱器線圈和所述繞制熱電偶線圈中移除所述第二芯棒。5.—種大氣數(shù)據(jù)探針，其包括: 探針頭，所述探針頭在前向末端與后基座之間界定縱軸； 端口開口，所述端口開口是在所述前向末端中界定的； 第一導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管與所述端口開口流體相通以引導(dǎo)從所述端口開口到第一腔室的流體流，其中所述第一腔室位于所述端口開口下游；以及 第二導(dǎo)管，所述第二導(dǎo)管在徑向和環(huán)向上與所述第一導(dǎo)管錯位，所述第二導(dǎo)管與所述第一腔室流體相通以引導(dǎo)從所述第一腔室到第二腔室的流體流，其中所述第二腔室位于所述第一腔室下游，其中所述第一與第二導(dǎo)管之間的錯位被構(gòu)造成防止從所述端口開口吸入顆粒進(jìn)入所述第二導(dǎo)管。6.如權(quán)利要求5所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其還包括與靜態(tài)腔室流體相通的靜態(tài)導(dǎo)管，其中所述靜態(tài)腔室位于所述第一腔室的上游。7.如權(quán)利要求6所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其中所述靜態(tài)導(dǎo)管經(jīng)所述第一腔室從所述靜態(tài)腔室引流，其中所述靜態(tài)導(dǎo)管在所述第一腔室內(nèi)所述第一導(dǎo)管的出口與所述第二導(dǎo)管的入口之間成S形構(gòu)型，以便阻止所述第一導(dǎo)管的出口與所述第二導(dǎo)管的入口之間的直接通路。8.—種大氣數(shù)據(jù)探針，其包括: 探針頭，所述探針頭在前向末端與后基座之間界定縱軸； 端口開口，所述端口開口在所述探針頭一側(cè)中界定且相對于所述縱軸成一定角度開P; 所述探針頭內(nèi)的隔板，所述隔板具有與所述端口開口流體相通的腔室，其中所述腔室包括單個腔室入口，所述單個腔室入口具有細(xì)長橫截面形狀，并且其中所述單個細(xì)長腔室入口與兩個下游壓力導(dǎo)管流體相通，以便在所述兩個壓力導(dǎo)管之一被阻塞的情況下提供冗余性。9.一種大氣數(shù)據(jù)探針，其包括: 探針頭，所述探針頭在前向末端與后基座之間界定縱軸； 端口開口，所述端口開口在所述探針頭一側(cè)中界定且相對于所述縱軸成一定角度開口；以及 所述探針頭的所述前向末端內(nèi)的隔板，所述隔板具有與所述端口開口流體相通的腔室入口，其中所述腔室入口可操作地連接到下游壓力導(dǎo)管，所述下游壓力導(dǎo)管具有細(xì)長橫截面形狀，以便阻止所述下游壓力導(dǎo)管中形成彎液面。10.如權(quán)利要求9所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其中所述腔室入口和所述下游壓力導(dǎo)管是作為所述隔板的一部分整體形成的。11.如權(quán)利要求10所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其還包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管嵌套在所述下游壓力導(dǎo)管內(nèi)且鄰接所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽，其中所述毛細(xì)管是作為所述隔板的一部分與所述腔室入口和所述下游壓力導(dǎo)管整體形成的。12.如權(quán)利要求10所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其中所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面包含突起特征以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽。13.如權(quán)利要求10所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其中所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面包含凹進(jìn)特征或多孔材料的至少一種以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽。14.如權(quán)利要求9所述的大氣數(shù)據(jù)探針，其還包括毛細(xì)管，所述毛細(xì)管嵌套在所述下游壓力導(dǎo)管內(nèi)且鄰接所述下游壓力導(dǎo)管的內(nèi)表面以便收集進(jìn)入所述端口開口的水汽。15.—種用于大氣數(shù)據(jù)探針的整體形成的隔板，其包括: 界定縱軸的隔板體，其中所述隔板體包括: 第一腔室入口 ； 第一腔室，所述第一腔室位于所述隔板體內(nèi)且與所述第一腔室入口流體相通，其中所述第一腔室入口和所述第一腔室的內(nèi)壁大致平滑且無間斷；以及 外表面，所述外表面具有加熱器溝槽和熱電偶溝槽，其中所述隔板體將第一和第二腔室與所述加熱器和熱電偶槽分離。
【文檔編號】G01K13/02GK105987765SQ201610164248
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】T.T.戈利, P.R.約翰遜, G.塞德爾
【申請人】羅斯蒙特航天公司