[發(fā)明專利]用于飛行器的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011268064.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN112815960A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·蒂洛森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): G01C23/00
• 分類號(hào): G01C23/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 游雷;王小東

本發(fā)明涉及一種用于飛行器的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，尤其是一種用于測量大氣數(shù)據(jù)的電極電弧傳感器。該傳感器包括一對(duì)電極，這一對(duì)電極彼此基本上平行布置以在其間形成流體間隙。該流體間隙被布置為接收諸如空氣的流體流。電壓源在操作上連接到這一對(duì)電極以生成電壓并在其間誘發(fā)電弧。操作上連接到電壓源的控制器被配置為命令電壓源生成電壓，直至誘發(fā)電弧。一旦誘發(fā)，就基于這一對(duì)電極兩端的電壓傳感器來生成電壓測量的時(shí)間序列。流體流作用于誘發(fā)的電弧周圍的電離空氣。隨著電弧行進(jìn)經(jīng)過這一對(duì)電極，控制器基于電壓測量的時(shí)間序列來確定流體流的流體速度和流體密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及傳感器系統(tǒng)，更具體地，涉及用于飛行器以測量空速和空氣密度的大氣數(shù)據(jù)傳感器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在航空電子系統(tǒng)中，許多傳感器系統(tǒng)可用于測量飛行器的操作所需的諸如空速、空氣密度、攻角、側(cè)滑角等的本地大氣數(shù)據(jù)。存在許多類型的傳感器以用于生成大氣數(shù)據(jù)，但是通常，廣泛使用全靜壓系統(tǒng)來確定飛行器的空速。例如，為了計(jì)算空速，基于皮托管壓力與通過靜壓口獲得的靜壓之間的差異來確定動(dòng)壓。盡管廣泛使用全靜壓系統(tǒng)，但是它們?cè)馐苤T如阻塞、在較高高度結(jié)冰以及在超音速和更快的速度下過熱的一些共模故障。已開發(fā)出基于光檢測和測距(LIDAR)的系統(tǒng)以克服這些共模故障中的許多。基于LIDAR的系統(tǒng)通過測量大氣顆粒的激光散射以基于多普勒測量估計(jì)空速來操作。然而，在較高的高度(例如超音速或高超音速飛行的那些)，顆粒濃度太低以致無法估計(jì)大氣數(shù)據(jù)，因此使得基于LIDAR的系統(tǒng)對(duì)于這些應(yīng)用不可靠。因此，需要在保持不受現(xiàn)有大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的共模故障影響的同時(shí)在較高的速度和/或較高的高度下可靠地監(jiān)測大氣數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，描述了一種用于測量流體數(shù)據(jù)的電極電弧傳感器。該電極電弧傳感器包括第一電極和第二電極，第二電極與第一電極基本上平行布置并間隔開以在其間形成用于接收流體流的流體間隙，其中，第一電極和第二電極直接接觸流體流。電壓源在操作上連接到第一和第二電極并且被配置為生成足以在其間誘發(fā)電弧的電壓；并且電壓傳感器被配置為檢測第一和第二電極兩端的電壓測量。控制器在操作上連接到電壓源和電壓傳感器并且被配置為使電壓源斜升直至誘發(fā)電弧。控制器從電壓傳感器生成電壓測量的時(shí)間序列，并且基于電壓測量的時(shí)間序列來確定流體流的流體速度和流體密度。

根據(jù)本公開的另一方面，描述了一種載具。該載具包括與流體介質(zhì)直接接觸的外表面。該載具還包括設(shè)置在外表面上以確定流體介質(zhì)的流體數(shù)據(jù)的電極電弧傳感器。該電極電弧傳感器包括第一電極、第二電極、電壓源、電壓傳感器和控制器。第二電極與第一電極基本上平行布置并間隔開以在其間形成用于接收流體流的流體間隙。第一和第二電極被布置為直接接觸流體流。電壓源在操作上連接第一和第二電極并且被配置為生成足以在其間誘發(fā)電弧的電壓。電壓傳感器被配置為檢測第一和第二電極兩端的電壓測量。控制器在操作上連接到電壓源和電壓傳感器。控制器被配置為使電壓源斜升，直至誘發(fā)電弧；從電壓傳感器生成電壓測量的時(shí)間序列；基于電壓測量的時(shí)間序列來確定流體流的流體速度和流體密度；以及將所確定的空速顯示在指示器上。

根據(jù)本公開的另一方面，描述了一種確定穿過流體介質(zhì)行進(jìn)的載具的流體數(shù)據(jù)的方法。該方法包括控制電壓源生成足以在第一電極和第二電極之間誘發(fā)電弧的電壓，第一電極與第二電極基本上平行并間隔開以在其間形成用于接收流體流的流體間隙，其中，第一和第二電極直接接觸流體流。該方法還檢測第一電極和第二電極兩端的電壓測量；使電壓源斜升，直至誘發(fā)電弧；生成電壓測量的時(shí)間序列；并且基于電壓測量的時(shí)間序列來確定流體流的流體速度和流體密度。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的示例的具有大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的飛行器的例示；

圖2是根據(jù)本公開的示例的大氣數(shù)據(jù)傳感器的例示；

圖3是根據(jù)本公開的示例的大氣數(shù)據(jù)傳感器的等效電路圖；

圖4是根據(jù)本公開的示例的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的示意圖；

圖5是根據(jù)本公開的示例的在多個(gè)電弧循環(huán)上大氣數(shù)據(jù)傳感器的擊穿電壓的曲線圖；