集成光学压力的大气数据探针制造技术

本发明专利技术涉及用于测量大气数据参数的大气数据探针。所述大气数据探针包括：探头；端口，其位于所述探头内，与外部气流流体连通；以及气动压力传感器，其安装在所述端口内。所述气动压力传感器消除了对贯穿大气数据探针的气动导管的需求，并且因此，减少了加热需求，并且提高了性能和可靠性。

Atmospheric data probe with integrated optical pressure

【技术实现步骤摘要】
集成光学压力的大气数据探针
技术介绍
本公开总体涉及大气数据探针，且特别地，涉及大气数据探针的压力传感器。大气数据探针安装在飞行器上以测量大气数据参数。大气数据参数可以包括皮托压力、气压静压、高度、空气速度、迎角、侧滑角、温度和/或任何其它关注的参数。大气数据探针可以是例如皮托探针、皮托静压探针或静压板。大气数据探针通过沿探针的一个或多个端口对气压进行采样来收集气动压力，以生成大气数据参数。气压通过气动路径传输到远程压力传感器。气动路径包括贯穿大气数据探针的气动导管。气动导管可能会出问题。
技术实现思路
大气数据探针包括探头、该探头内与外部气流流体连通的端口以及安装在该端口内的气动压力传感器。大气数据探针包括主体、该主体内与外部气流流体连通的端口以及安装在端口内的光纤压力传感器。附图说明图1是示出包括多个大气数据探针的飞行器的图。图2是大气数据探针的透视图。图3是探头的局部截面示意图，其示出了齐平安装在皮托端口处的压力传感器。图4是探头的局部截面示意图，其示出了安装在皮托端口内的挡水板下游的压力传感器。图5是探头的局部截面示意图，其示出了齐平安装在静压端口处的压力传感器。图6是具有压力传感器的大气数据探针的局部截面示意图。具体实施方式总的来说，本公开描述了一种气动压力传感器，其安装在大气数据探针的端口内或安装在测量点处，以消除对贯穿大气数据探针的气动导管的需求。因此，减少了加热需求，并且提高了性能和可靠性。例如，可以防止气动延迟，并且不会阻塞端口和通道。图1和图2图1是示出包括多个大气数据探针12a-12n的飞行器10的图。大气数据探针12a-12n可以是任何类型的探针，诸如但不限于皮托探针、皮托静压探针、齐平静压板和任何其它适当的大气数据探针。图2是大气数据探针12a的透视图。虽然被示出为皮托静压探针12a，但是大气数据探针12a可以是任何其它类型的大气数据探针12a-12n。大气数据探针12a包括探头14、支柱16和底板18。探头14包括皮托端口20、静压端口22和排水孔24。探头14是大气数据探针12a的感测头。探头14可以具有位于探头14中的任意数量的端口。探头14的第一端是探头14的前部。探头14的第二端连接到支柱16的第一端。探头14和支柱16形成大气数据探针12a的主体。支柱16为叶片形。大气数据探针12n的内部部件位于探头14和支柱16内。支柱16的第二端连接到底板18。底板18是大气数据探针12a的安装座。底板18可连接到飞行器。皮托端口20是探头14第一端处的开口，并延伸探头14的长度。皮托端口20与外部气流流体连通，并面向外部气流。静压端口22是位于探头14一侧的开口。静压端口22从探头14的外表面延伸到探头14的内表面。静压端口22与外部气流流体连通，并垂直于外部气流。探头14可以包括任意数量的静压端口22。排水孔24是位于探头14一侧的开口。排水孔24从探头14的内表面延伸到探头14的外表面。大气数据探针12a安装在飞行器上。大气数据探针12a可以经由底板18和诸如螺钉或螺栓的紧固件而安装到飞行器的机身上。支柱16保持探头14远离飞行器的机身。探头14暴露于外部气流。皮托端口20和静压端口22对外部气流进行采样。皮托端口20和静止端口22处的气流样本用于测量压力，以产生诸如静压、高度、空气速度、迎角和侧滑角的大气数据参数。排水孔24允许已随外部气流一起进入探头14的水或冰离开探头14，以避免对测量造成干扰。需要大气数据探针12a来保持飞行器性能。图3-5示出了压力传感器可以不同方式安装在诸如大气数据探针12a-12n的大气数据探针的探头内。图3示出了探头26，图4示出了探头42，图5示出了探头64。图3图3是探头26的局部截面示意图，其示出了齐平安装在皮托端口30处的压力传感器28。探头26包括皮托端口30、内表面32和外表面34。压力传感器28包括膜片36、光纤38和空腔39。皮托端口30包括入口40和皮托通道41。探头26是诸如大气数据探针12a的大气数据探针的探头。因此，探头26形成诸如皮托静压探针的大气数据探针的主体。压力传感器28是气动压力传感器。皮托端口30是位于探头26的第一端处的开口，其穿过探头26延伸至探头26的第二端。皮托端口30与外部气流A流体连通，并与外部气流A平行。皮托端口30由探头26的内表面32限定。探头26具有与内表面32相对的外表面34。外表面34暴露于外部气流A。压力传感器28安装并密封到皮托端口30内的探头26的内表面32。压力传感器28齐平安装到皮托端口30，使得压力传感器28的一端与皮托端口30的一端齐平。这样，压力传感器28的位于该压力传感器28的第一端的膜片36暴露于外部气流A。膜片36由蓝宝石或能够承受恶劣环境的任何其它适当的材料制成。光纤38位于压力传感器28的第二端，并连接到膜片36。光纤38延伸穿过探头26。空腔39是形成在压力传感器28内并由膜片36限定的压力空腔。压力传感器28可以是光纤压力传感器，并可以利用法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪或光纤布拉格(Bragg)光栅。压力传感器28可以是任何其它适当的光纤压力传感器。皮托端口30在该皮托端口30的第一端或探头26的第一端具有入口40。皮托通道41从入口40延伸穿过探头26。压力传感器28在入口40处齐平安装到皮托端口30，使得压力传感器28的一端与入口40齐平。具体地，膜片36的外表面与入口40齐平。光纤38穿过皮托通道41延伸到飞行器内的部件。压力传感器28测量皮托端口30的入口40处的外部气流A的压力。压力传感器28的膜片36上的外部气流A的压力被测量并通过光纤38传送到飞行计算机。例如，当压力传感器28利用法布里-珀罗干涉仪执行压力测量时，膜片36所限定的压力空腔39的任一侧的表面产生光的部分反射，并且通过光纤38收集它们的相互干涉。监测干涉信号以提供压力测量。例如，当压力传感器28利用光纤布拉格光栅进行压力测量时，光纤38中的光纤布拉格光栅连接到膜片36的一侧，以将指示膜片36运动的应变从膜片36传送到光纤38，以提供压力测量。这种压力测量用于生成与飞行器飞行条件相关的大气数据参数。传统的大气数据探针具有远离皮托端口的压力传感器，这需要气动导管来使所采样的空气按路径穿过大气数据探针，并且也可能穿过飞行器而传送到压力传感器。将压力传感器28放置在期望压力的位置，从而不需要气动导管和诸如隔板的其它部件。因此，避免了气动滞后，降低了加热大气数据探针的功率要求，简化了制造，消除了冰和湿气的摄入，并且防止了皮托端口的堵塞或阻塞以及因皮托端口的边缘几何形状所引起的误差。图4图4是探头42的局部截面示意图，其示出了安装在皮托端口48内的挡水板46下游的压力传感器44。探头42包括挡水板46、皮托端口48、内表面50、外表面52和排水孔54。压力传感器44包括膜片56、光纤58和空腔59。皮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大气数据探针，其包括：/n探头；/n端口，其位于所述探头内，与外部气流流体连通；以及/n气动压力传感器，其安装在所述端口内。/n

【技术特征摘要】
20181214 US 16/2208751.一种大气数据探针，其包括：
探头；
端口，其位于所述探头内，与外部气流流体连通；以及
气动压力传感器，其安装在所述端口内。


2.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述气动压力传感器齐平安装在所述端口内。


3.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述端口是静压端口。


4.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述端口是皮托端口。


5.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述端口是皮托端口，并且所述气动压力传感器安装在挡水板的下游。


6.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述气动压力传感器是光纤压力传感器。


7.根据权利要求6所述的大气数据探针，其中所述光纤压力传感器利用光纤布拉格光栅来进行压力测量。


8.根据权利要求6所述的大气数据探针，其中所述光纤压力传感器利用法布里-珀罗干涉仪来进行压力测量。


9.根据权利要求1所述的大气数据探针，其中所述气动压力传感器包括膜片和连接到所述膜片的光纤，使得所述光纤延伸穿过所述探头。


10.根据权利要求9所述的大气数据探针，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA塞德尔，MS米勒，K蔡尔德雷斯，MP内斯尼达尔，
申请(专利权)人：罗斯蒙特航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US