[發(fā)明專利]總空氣溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410511319.0
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105136341B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.維金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅斯蒙特航天公司
• 主分類號(hào): G01K13/02
• 分類號(hào): G01K13/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙華偉;傅永霄

一種總空氣溫度傳感器包括機(jī)翼主體，其沿著縱軸從機(jī)翼基體延伸到相對(duì)的機(jī)翼尖端。機(jī)翼主體限定前緣和相對(duì)的后緣。機(jī)翼主體限定內(nèi)部流道，其具有用于將流體連通到內(nèi)部流道中的入口和用于從內(nèi)部流道排出流體的出口，并且其中機(jī)翼主體限定通過前緣與內(nèi)部流道之間的機(jī)翼主體的排出通道。溫度探頭安裝在內(nèi)部流道內(nèi)，以用于測(cè)量通過內(nèi)部流道流動(dòng)的溫度，從而確定總空氣溫度。

相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年9月30日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/884,673的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，所述申請(qǐng)以引用的方式整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及溫度傳感器，且更具體來說，涉及總空氣溫度傳感器，例如用于航空應(yīng)用中。

背景技術(shù)

現(xiàn)代的噴氣動(dòng)力飛機(jī)需要對(duì)室外空氣溫度非常精確地測(cè)量，用于輸入到空氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)推力管理計(jì)算機(jī)和其他機(jī)載系統(tǒng)。對(duì)于這些飛機(jī)類型、其相關(guān)聯(lián)的飛行條件，以及通常情況下總空氣溫度探頭的使用，空氣溫度最好由以下四個(gè)溫度定義：(1)靜態(tài)空氣溫度(SAT)或(TS)，(2)總空氣溫度(TAT)或(Tt)，(3)恢復(fù)溫度(Tr)，以及(4)測(cè)量溫度(Tm)。靜態(tài)空氣溫度(SAT)或(TS)為飛機(jī)將要飛行通過的未擾動(dòng)空氣的溫度。總空氣溫度(TAT)或(Tt)為通過100%轉(zhuǎn)換飛行動(dòng)能可以獲得的最大空氣溫度。TAT的測(cè)量值是從恢復(fù)溫度(Tr)推導(dǎo)出的，恢復(fù)溫度(Tr)為由于動(dòng)能的不完全恢復(fù)飛機(jī)表面每個(gè)部分上的局部空氣溫度的隔熱值。恢復(fù)溫度(Tr)從測(cè)量溫度(Tm)獲得，測(cè)量溫度(Tm)為測(cè)得的實(shí)際溫度，并可能因強(qiáng)加的環(huán)境引起的熱傳遞效應(yīng)與恢復(fù)溫度不同。

例如，用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的入口的總空氣溫度傳感器可以使用具有槽的機(jī)翼形部件，其被定位以使得要被感測(cè)的氣流通過其中一個(gè)槽，并且將溫度傳感器元件安裝在槽中。此類系統(tǒng)的實(shí)例公開在美國(guó)專利號(hào)3,512,414中，所述專利以引用的方式整體并入本文。此類傳感器設(shè)計(jì)可以減輕高速外物被發(fā)動(dòng)機(jī)攝入的影響，并且可以包括提供除冰。

總空氣溫度測(cè)量的一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)與較高馬赫數(shù)下的操作相關(guān)聯(lián)。在較高馬赫數(shù)下發(fā)生的壓縮性效應(yīng)可以通過傳統(tǒng)的傳感器改變所需的流動(dòng)型態(tài)，并且響應(yīng)時(shí)間可能減少，例如，在有用于沖洗實(shí)際傳感器元件的減少流動(dòng)情況下。

給一些常規(guī)的TAT探頭設(shè)計(jì)帶來困難的另一種現(xiàn)象在于在低質(zhì)量流量下處理邊界層分離或“溢出”的問題。對(duì)于TAT的精確測(cè)量，流動(dòng)分離造成兩個(gè)問題。第一個(gè)問題是必須處理湍流以及減小TAT測(cè)量值的不能挽回的損失的產(chǎn)生。第二個(gè)問題與必須加熱探頭以防止在結(jié)冰條件下形成冰的必要性有關(guān)。嵌入外殼壁中的加熱元件有助于防冰性能。不幸地是，外部加熱也加熱了空氣的內(nèi)部邊界層，如果控制不當(dāng)，會(huì)在TAT測(cè)量中提供外部熱源。這種類型的誤差，通常稱為除冰加熱器誤差(DHE)是很難校正的。

此類常規(guī)的方法和系統(tǒng)一般被認(rèn)為能滿意地達(dá)到其預(yù)期目的。然而，本領(lǐng)域中仍然需要允許改進(jìn)的總空氣溫度傳感器性能（包括在高馬赫數(shù)下改進(jìn)的時(shí)間響應(yīng)）的系統(tǒng)和方法。本領(lǐng)域中也仍然需要能易于制造和使用的此類系統(tǒng)和方法。本公開提供了這些問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

一種總空氣溫度傳感器包括機(jī)翼主體，其沿著縱軸從機(jī)翼基體延伸到相對(duì)的機(jī)翼尖端。機(jī)翼主體限定前緣和相對(duì)的后緣。機(jī)翼主體限定內(nèi)部流道，其具有用于將流體連通到內(nèi)部流道中的入口和用于從內(nèi)部流道排出流體的出口，并且其中機(jī)翼主體限定通過前緣與內(nèi)部流道之間的機(jī)翼主體的排出通道。溫度探頭安裝在內(nèi)部流道內(nèi)，以用于測(cè)量通過內(nèi)部流道流動(dòng)的溫度，從而確定總空氣溫度。

在某些實(shí)施方案中，機(jī)翼主體限定高壓表面和相對(duì)的低壓表面，每個(gè)表面從機(jī)翼基體縱向延伸到機(jī)翼尖端。高壓表面和低壓表面中的每個(gè)從機(jī)翼主體的前緣向下游延伸到后緣。內(nèi)部流道的入口可以限定在高壓表面中。排出通道可以在前緣與內(nèi)部流道的入口之間的高壓表面中具有入口。內(nèi)部流道的出口可以限定在低壓表面中。排出通道可以在前緣與內(nèi)部流道的出口之間的低壓表面中具有出口。