BR122020016655B1

BR122020016655B1 - Sonda de dados aéreos tolerante e resistente à umidade

Info

Publication number: BR122020016655B1
Application number: BR122020016655-0A
Authority: BR
Inventors: Timothy T. Golly; Paul R. Johnson; Greg Seidel
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc.
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2021-12-07
Also published as: US10589870B2; US11731782B2; CN111649836B; CN111649836A; BR102016006190A2; US10227139B2; US20200216191A1; EP3073275A2; CA2923781A1; EP3435095A2; EP3073275B1; EP3435095B1; CA2923781C; CN114964532A; US20190202576A1; US20160280391A1; CA3207196A1; EP3073275A3; US11167861B2; US20220024602A1

Abstract

uma sonda de dados aéreos inclui uma cabeça de sonda definindo um eixo longitudinal entre uma ponta frontal e base traseira. a sonda inclui um termopar que tem uma extremidade sensora da ponta frontal para medir a temperatura na ponta frontal. a sonda inclui uma abertura de porta definida em um lado da cabeça da sonda e a abertura com um ângulo em relação ao eixo longitudinal. a sonda inclui um anteparo na cabeça da sonda. a antepara tem uma câmara em comunicação fluida com a abertura da porta. a câmara inclui uma entrada de uma câmara que tem um formato de seção transversal alongada. a entrada única de câmara alongada está em comunicação fluida com duas condutas de pressão a jusante para proporcionar redundância em caso de uma das duas condutas de pressão estar bloqueada.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 1. Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a sondas de dados aéreos, e mais particularmente às sondas de dados aéreos tolerantes e resistentes à umidade. 2.

Descrição do Estado da Técnica Relacionada

[002] Uma variedade de dispositivos de sonda de dados aéreos é conhecida na técnica para controle de voo de aeronaves. De tais dispositivos, muitos são direcionados para a medição de pressão de pitot, pressão estática, ângulo local de pressões de ataque e ângulo de pressões de derrapagem como parâmetros para calcular a altitude de pressão, taxa de altitude, velocidade do ar, número de Mach, ângulo de ataque e ângulo de derrapagem. As sondas de dados aéreos também podem fornecer dados para fins secundários, incluindo controle do motor, sensação artificial, diferencial de pressão na cabine, e muito mais.

[003] Durante condições de umidade atmosféricas, é possível as sondas de dados aéreos terem erros de medição de sensores de pressão ou picos devido à umidade estar presente em câmaras e condutas da sonda de dados aéreos. Essa umidade inclui umidade sólida e líquida. Durante a operação em terra e em voo, a umidade atmosférica pode se acumular ao redor de e nas portas de medição da pressão, condutas e câmaras, podendo causar o desenvolvimento de meniscos que afetam a precisão das pressões detectadas e, portanto, afetam a precisão da velocidade do ar, altitude, ou outra característica dinâmica do fluido medido determinados.

[004] Esses métodos e sistemas convencionais foram em geral considerados satisfatórios para a sua finalidade pretendida. No entanto, enquanto os regulamentos de chuva e gelo tornam-se cada vez mais rigorosos, e um número crescente de aeronaves com controles de voo "fly-by-wire" (sistema de controle por cabo elétrico) estão sendo usados, a tolerância para picos de pressão intermitente, às vezes causadas por água ingerida, está diminuindo. Como tal, ainda existe uma necessidade sempre presente de avançar o estado da técnica para reduzir os erros devido à ingestão de umidade e para reduzir a ingestão de umidade tudo junto dentro das sondas de dados aéreos. A presente invenção provê uma solução para essas necessidades.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Uma sonda de dados aéreos inclui uma cabeça de sonda definindo um eixo longitudinal entre uma ponta frontal e base traseira. A sonda inclui um termopar que tem uma extremidade sensora da ponta frontal para medir a temperatura na ponta frontal.

[006] Considera-se que a sonda pode incluir um anteparo no interior da ponta frontal da cabeça da sonda para prender a extremidade sensora do termopar. Um suporte pode estender-se a partir da base traseira da cabeça da sonda. O termopar pode estender-se desde a ponta frontal da cabeça de sonda a uma base do suporte e pode terminar num conector do termopar.

[007] Em outra modalidade, um método de montagem do aquecedor e termopares para uma sonda de dados aéreos inclui um o enrolamento de um aquecedor de fio em torno de um primeiro mandril para formar uma bobina de aquecimento enrolada. O método inclui a remoção do primeiro mandril da bobina de aquecimento enrolada e da inserção de um segundo mandril dentro da bobina de aquecimento enrolada. O segundo mandril inclui guias para o posicionamento da bobina de aquecimento enrolada. O método inclui o enrolamento de um termopar em torno do segundo mandril entre as bobinas da bobina de aquecimento enrolada de modo a formar uma bobina de termopar enrolada, e da remoção do segundo mandril da bobina de aquecimento enrolada e da bobina de termopar enrolada.

[008] Uma sonda de dados aéreos inclui uma cabeça de sonda definindo um eixo longitudinal entre uma ponta frontal e base traseira. A abertura da porta é definida na ponta frontal. Uma primeira conduta está em comunicação fluida com a abertura da porta para guiar o escoamento de fluido a partir da abertura da porta para uma primeira câmara. A primeira câmara está a jusante da abertura da porta. Uma segunda conduta, deslocada radialmente e circunferencialmente da primeira conduta, está em comunicação fluida com a primeira câmara para guiar o escoamento de fluido a partir da primeira câmara para uma segunda câmara. A segunda câmara está a jusante da primeira câmara. O deslocamento entre a primeira e a segunda conduta é configurado para evitar a ingestão de partículas da abertura da porta de entrar na segunda conduta.

[009] De acordo com algumas modalidades, uma conduta estática está em comunicação fluido com uma câmara estática. A câmara estática pode estar a montante da primeira câmara. A conduta estática pode direcionar o fluxo da câmara estática através da primeira câmara. A conduta pode ser estática em formato sigmoide entre uma saída da primeira conduta e uma entrada da segunda conduta no interior da primeira câmara para bloquear uma via direta entre a saída da primeira conduta e a entrada da segunda conduta.

[0010] Em outra modalidade, uma sonda de dados aéreos inclui uma cabeça de sonda definindo um eixo longitudinal entre uma ponta frontal e base traseira. A sonda inclui uma abertura de porta definida em um lado da cabeça da sonda e a abertura com um ângulo em relação ao eixo longitudinal. A sonda inclui um anteparo na cabeça da sonda. A antepara tem uma câmara em comunicação fluida com a abertura da porta. A câmara inclui uma entrada de uma câmara que tem um formato de seção transversal alongada. A entrada única de câmara alongada está em comunicação fluida com duas condutas de pressão a jusante para proporcionar redundância em caso de uma das duas condutas de pressão estar bloqueada.

[0011] Em ainda outra modalidade, uma sonda de dados aéreos inclui uma cabeça de sonda definindo um eixo longitudinal entre uma ponta frontal e base traseira. A cabeça de sonda inclui uma abertura de porta definida em um lado da cabeça da sonda e a abertura com um ângulo em relação ao eixo longitudinal, e uma antepara no interior da ponta frontal da cabeça de sonda. A antepara inclui uma entrada de câmara em comunicação fluida com a abertura da porta. A entrada da câmara é operativamente conectada a uma conduta de pressão a jusante que tem um formato de seção transversal alongada para resistir à formação de meniscos na conduta de pressão a jusante.

[0012] De acordo com algumas modalidades, a câmara de entrada e a conduta de pressão a jusante estão integralmente formada como parte da antepara. A sonda pode incluir um tubo capilar aninhado no interior da conduta de pressão a jusante e adjacentes a uma superfície interna da conduta de pressão a jusante para recolher a umidade que entra na abertura da porta. O tubo capilar pode ser integralmente formado com a entrada de câmara e a conduta de pressão a jusante como parte da antepara. Uma superfície interna da conduta de pressão a jusante pode incluir características salientes, e/ou características de recesso para recolher a umidade que entra na abertura da porta.

[0013] Uma antepara integralmente formada para uma sonda de dados aéreos inclui um corpo da antepara definindo um eixo longitudinal. O corpo da antepara inclui uma primeira entrada de câmara e uma primeira câmara. A primeira câmara está dentro do corpo da antepara e está em comunicação fluida com a primeira entrada da câmara. As paredes internas da primeira entrada de câmara e a primeira câmara são substancialmente lisas e ininterruptas. Uma superfície externa do corpo da antepara inclui um sulco de aquecimento e um sulco de termopar. O corpo da antepara separa primeira e segunda câmara dos sulcos de aquecimento e termopares.

[0014] Estas e outras características dos sistemas e método da invenção do assunto vão se tornar mais aparentes para aqueles versados na técnica da seguinte descrição detalhada das modalidades preferenciais tomadas em conjunto com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0015] Para que esses versados na técnica ao qual pertence a invenção do assunto prontamente vão entender como fazer e usar os dispositivos e métodos da invenção do assunto sem experimentação indevida, as modalidades preferenciais respectivas serão descritas em detalhes neste documento abaixo com referência a certas figuras, em que:

[0016] A Fig. 1 é uma vista lateral de uma modalidade exemplar de uma sonda de dados aéreos construída de acordo com a presente invenção, mostrando a cabeça de sonda e montante; A Fig. 2 é uma vista lateral da sonda de dados aéreos da Fig. 1 com uma parte do invólucro de sonda externo removida, mostrando as bobinas de aquecimento e termopares; A Fig. 3 é uma vista em perspectiva da sonda de dados aéreos da Fig. 1, como visto a partir do lado de baixo do montante, mostrando a base do montante com um conector de termopar; A Fig. 4 é um diagrama de fluxo que descreve esquematicamente um método para a montagem das bobinas de aquecimento e de termopar de acordo com a presente invenção; A Fig. 5 é uma vista em perspectiva da sonda de dados aéreos da Fig. 1 com uma parte do invólucro de sonda externo removida, e com as bobinas de aquecimento e de termopar removidas, mostrando a primeira e segunda conduta de pressão compensadas de modo circunferencial e radial a partir de uma a outra; A Fig. 6 é uma vista lateral ampliada das condutas de pressão e anteparas da Fig. 5, que mostra uma conduta de pressão estática em formato sigmoide; A Fig. 7A é uma vista em perspectiva de outra modalidade exemplar de uma sonda de dados aéreos construída de acordo com a presente invenção, que mostra o invólucro de sonda externo; A Fig. 7B é uma vista em perspectiva de uma parte da sonda de dados aéreos da Fig. 7A, construída de acordo com a presente invenção, com uma parte do invólucro de sonda externo removida, mostrando uma antepara com condutas de pressão redundantes; A Fig. 8 é uma vista em perspectiva ampliada da antepara da Fig. 7A, que mostra uma única entrada alongada de câmara, em comunicação de pressão com duas condutas de pressão; A Fig. 9A é uma vista em perspectiva de outra modalidade exemplar de uma parte de uma sonda de dados aéreos construída de acordo com a presente invenção, que mostra o invólucro de sonda externo; A Fig. 9B é uma vista em perspectiva de uma parte da sonda de dados aéreos da Fig. 9A, com uma parte do invólucro de sonda externo removida, mostrando condutas de pressão alongadas; A Fig. 10 é uma vista em perspectiva ampliada da antepara da Fig. 9A, que mostra as portas de câmara alongada, cada uma conectada a uma respectiva conduta de pressão alongada; A Fig. 11 é uma vista em perspectiva de uma parte da sonda de dados aéreos da Fig. 9A, que mostra os tubos capilares dentro das condutas de pressão alongadas; A Fig. 12 é uma vista em perspectiva de uma parte de uma outra modalidade exemplar de uma sonda de dados aéreos construída de acordo com a presente invenção, com uma parte do invólucro de sonda externo removida, mostrando uma antepara formada integralmente; A Fig. 13 é uma vista em corte transversal da antepara integralmente formada da Fig. 12 tomada ao longo do eixo longitudinal, que mostra os sulcos de aquecimento e de termopar; A Fig. 14A é uma vista em corte transversal traseira da antepara integralmente formada da Fig. 12 tomada em plano perpendicular ao eixo longitudinal, mostrando os tubos capilares e condutas de pressão alongadas formadas integralmente com a antepara; e A Fig. 14B é uma vista em corte transversal traseira da antepara integralmente formada da Fig. 12 tomada em plano perpendicular ao eixo longitudinal, mostrando os tubos capilares e condutas de pressão alongadas formadas integralmente com a antepara.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0017] Será agora feita referências para os desenhos, em que as referências numerais identificam as características estruturais semelhantes ou aspectos da invenção do assunto. Para fins de explicação e ilustração, e não limitação, uma vista parcial de uma modalidade exemplar de uma sonda de informação aérea, em conformidade com a invenção, é mostrada na Fig. 1 e é geralmente designada pelo caractere de referência 100. Outras modalidades das sondas de dados aéreos em conformidade com a invenção, ou os aspectos das mesmas, são fornecidas nas Fig. 2-14B conforme será descrito.

[0018] Como mostrado na Fig. 1, uma sonda de dados aéreos 100 inclui uma cabeça de sonda 102 que define um eixo longitudinal A entre uma ponta frontal 104 e uma base traseira 108. Um suporte 118 estende-se a partir da base traseira 108 da cabeça da sonda. A sonda 100 inclui uma bobina de termopar 110 que tem uma extremidade sensora 112 na ponta frontal 104 para medir a temperatura próxima da ponta frontal 104 para fornecer medições de temperatura altamente precisas e sensíveis que podem ser continuamente realizadas na ponta frontal 104 da cabeça da sonda 102 e sem levar em conta o estado ligado/desligado de uma bobina de aquecimento 124. Um invólucro da sonda 114 rodeia a bobina de termopar 110. A sonda 100 inclui uma antepara 116 dentro da ponta frontal 104 da cabeça da sonda 102 para prender a extremidade sensora 112 da bobina de termopar 110. A bobina de termopar 110 se estende da ponta frontal 104 da cabeça da sonda 102 para uma base 120 de suporte 118 e é entrelaçada com a bobina de aquecimento 124. A bobina de termopar 110 termina numa lata hermeticamente vedada 123 abaixo do conector de termopar 122. É também contemplado que um tubo dedicado para a bobina de termopar 110 pode ser utilizado, de tal forma que ele pode ser adicionado depois que a maior parte dos processos de fabricação for completada.

[0019] Além disso, os versados na técnica facilmente compreenderão que a bobina de termopar 110 está incluída na sonda de dados aéreos 100 sem levar qualquer área de seção transversal longe das condutas de pressão interna, por exemplo, as condutas de pressão 128, 132, 138 e 331, descritas abaixo, as quais devem ser maximizadas, para evitar a formação de meniscos, devido à água ingerida. Também não retira qualquer área significativa da área da seção transversal dedicada para a prevenção da formação de ponte de brasagem durante a fabricação.

[0020] A sonda de dados aéreos 100 proporciona um melhor controle de aquecimento sobre mecanismos tradicionais de aquecimento. Os mecanismos de aquecimento tradicionais estabelecem a temperatura da sonda com base na resistência do elemento de aquecimento, semelhante à bobina de aquecimento 124. Geralmente, a resistência do elemento de aquecimento não corresponde bem com a temperatura da ponta frontal. Ao contrário, é mais indicativo da temperatura média ao longo da parte de compensação do aquecedor. Ele também fica para trás da temperatura da ponta em condições transitórias, porque o suporte tem uma massa térmica de grande porte e baixa densidade de potência. A parte frontal da cabeça de sonda sofre a mais alta convecção e umidade do impacto dentre qualquer área na sonda de dados aéreos. A manutenção desta área livre de gelo é um fator importante para o desempenho aerodinâmico. A parte frontal da cabeça de sonda deve, portanto, ter uma elevada densidade de potência de aquecimento, embora esta área tenha uma massa térmica baixa. Esses fatores resultam em mudanças de temperatura muito rápidas ao longo da parte frontal da cabeça da sonda durante condições transitórias, especialmente na ponta. O atraso significativo e precisão limitada da medição da temperatura em sondas de dados aéreos tradicionais resulta em temperaturas de operação próximas da ponta da sonda que são frequentemente muito acima da temperatura de operação desejada resultando em corrosão acelerada.

[0021] Ao detectar a temperatura próxima da ponta frontal 104 com a bobina de termopar 110, a sonda de dados aéreos 100 fornece leituras de temperatura mais precisas, resultando em um controle melhorado da bobina de aquecimento 124 e evitando picos de temperatura extremas desnecessários. O controle melhorado da bobina de aquecimento 124 pode conduzir a uma melhor vida útil do aquecedor, uma redução da delaminação de certos tipos de materiais de brasagem, e uma redução da corrosão da cabeça da sonda e invólucro de aquecimento. Ao reduzir a corrosão da cabeça da sonda 100 a perda de desempenho aerodinâmico, o bloqueio dos orifícios de drenagem devido à fragmentação interna, falhas de aquecimento devido a perfuração do invólucro, questões estéticas, e mau desempenho de degelo podem ser reduzidos. Está contemplado que o controle melhorado da bobina de aquecimento 124 pode proporcionar um benefício de segurança para o pessoal de manutenção, reduzindo as temperaturas máximas da sonda.

[0022] Além disso, é contemplado que a bobina de termopar 110 para a sonda de dados aéreos 100 pode permitir algoritmos de controle de aquecimento mais avançados que poderiam melhorar a vida útil do aquecedor, reduzir os requisitos de energia elétrica, em muitos ambientes, ou permitir um modo de reforço em condições severas. A temperatura precisa da ponta da sonda em conjunto com outros parâmetros de dados aéreos pode permitir que a sonda de dados aéreos 100 detecte quando a sonda está operando em condições de chuva ou de formação de gelo, e/ou determine quando a sonda 100 está à beira de ser oprimida por formação de gelo excepcionalmente grave ou problemas com a bobina de aquecimento 124. As medições de temperatura da sonda para a sonda de dados aéreos 100 não são afetadas pela falha da sonda de aquecimento, como seriam as medições tradicionais de temperatura à base de resistência. Isto permite a detecção de falsas indicações de falha do aquecedor.

[0023] Agora com referência à Fig. 4, um método 200 de montagem de aquecedor e das bobinas de termopar 124 e 110, respectivamente, para uma sonda de dados aéreos 100 inclui um enrolamento de fio de aquecimento em volta de um primeiro mandril de modo a formar uma bobina de aquecimento enrolada, como indicado pela caixa 202. O método 200 inclui a remoção do primeiro mandril da bobina de aquecimento enrolada e da inserção de um segundo mandril menor dentro da bobina de aquecimento enrolada, conforme indicado pelas caixas 204 e 206. O segundo mandril inclui guias para o posicionamento da bobina de aquecimento enrolada e prendê-la na posição correta. O método 200 inclui o enrolamento de um termopar em torno do segundo mandril entre as bobinas da bobina de aquecimento enrolada de modo a formar uma bobina de termopar enrolada, e da remoção do segundo mandril da bobina de aquecimento enrolada e da bobina de termopar enrolada, conforme indicado pelas caixas 208 e 210. Após o segundo mandril ser removido, as anteparas e linhas de pressão podem ser inseridas. A montagem interna resultante é então soldada no invólucro da sonda, por exemplo, o invólucro da sonda 114. Os versados na técnica observarão facilmente que o uso de dois mandris permite o aquecedor e o termopar terem diâmetros diferentes para que ambos possam ter os seus diâmetros ideais.

[0024] Como mostrado na Fig. 5, a sonda de dados aéreos 100 inclui uma abertura de porta 125, mostrada na Fig. 1, definida na ponta frontal 104. A primeira conduta 128 está em comunicação fluida com a abertura da porta 125 para guiar o fluxo de fluido a partir da abertura de porta 125, por exemplo a abertura de porta de pitot 125, e a câmara de pitot 103, para uma primeira câmara 130, por exemplo uma câmara de drenagem, definida entre duas anteparas traseiras 109. A câmara de drenagem 130 está a jusante da abertura da porta 125. Uma segunda conduta 132, deslocada radialmente e circunferencialmente da primeira conduta 128, está em comunicação fluida com a câmara de drenagem 130 para guiar o escoamento de fluido a partir da câmara de drenagem 130 para uma segunda câmara 134. A segunda câmara 134 fica a jusante da câmara de drenagem 130.

[0025] Como mostrado na Fig. 6, uma conduta estática 138 está em comunicação fluida com uma câmara estática 136. A câmara estática 136 fica a montante da primeira câmara 130. A conduta estática 138 pode direcionar o fluxo da câmara estática 136 através da primeira câmara 130. A conduta estática 138 em formato sigmoide entre uma saída 140 da primeira conduta 140 e uma entrada 142 da segunda conduta 132 dentro primeira câmara 130 para bloquear uma via direta entre a saída 140 da primeira conduta 140 e a entrada 142 da segunda conduta 132 e substitui-la com geometria que faz com que os cristais de gelo se separem inercialmente antes de atingir a entrada 142 da segunda conduta 132, por exemplo, a linha traseira de pitot. O deslocamento entre a primeira e segunda conduta 128 e 132, respectivamente, e a conduta estática em formato sigmoide 138 são configurados para evitar a ingestão de partículas da abertura de porta 125 de entrar à segunda conduta 132. A inércia das partículas faz com que elas se dispersem para a parede externa da câmara de drenagem 130, onde elas podem ser fundidas e removidas através de um orifício de drenagem.

[0026] Quando as condições de chuva forem enfrentadas, sondas de dados aéreos podem também ingerir pequenas quantidades de água através das portas do ângulo de ataque (AOA), semelhantes às portas 126, 326, 426 e 526, descritos abaixo. Esta ingestão pode causar a formação de menisco dentro das portas de AOA, câmaras e/ou linhas de pressão tradicionais por causa da geometria estreita das passagens internas. Uma vez que se forma um menisco, a água pode ser puxada mais profundo na porta e linha de pressão correspondente pela contração do ar dentro da linha de pressão de AOA enquanto a sonda está resfriada pelo evento de chuva. Isto pode causar umidade significativa no interior da linha de pressão. Quando o evento de chuva terminar, a temperatura da sonda aumenta rapidamente e faz com que o ar na linha de pressão se expanda. O ar em expansão pode então empurrar o menisco para frente e para trás através da porta de AOA. À medida que a água for expelida a partir da porta, uma série de picos de pressão pode ocorrer.

[0027] Com referência agora às Fig. 7A e 7B, outra modalidade de uma sonda de dados aéreos 300, semelhante à sonda de dados aéreos 100 tem uma cabeça de sonda 302 com uma ponta frontal 304 e uma base traseira (não mostrada). A sonda 300 inclui uma abertura de porta 326 definida em um lado da abertura da cabeça de sonda 302 em um ângulo em relação ao eixo longitudinal A. A sonda 300 inclui uma antepara 316, diferente da antepara 116, dentro da cabeça de sonda 302. A antepara 316 tem uma câmara 315 em comunicação fluida com a abertura da porta 326.

[0028] Como mostrado na Fig. 8, a câmara 315 inclui uma entrada de uma câmara 317 que tem um formato de seção transversal oval. A entrada de câmara 317 pode ter uma variedade de formatos alongados adequados. A entrada única de câmara oval 317 está em comunicação fluida com duas condutas de pressão a jusante 331, por exemplo, as linhas de pressão de AOA, para proporcionar redundância em caso de uma das duas condutas de pressão 331 estar bloqueada. Para acomodar a conexão a partir da câmara 315 para as condutas 331, a antepara 316 inclui duas saídas 319 para a câmara 315. Ao colocar a entrada para uma das condutas de pressão 331 mais próximas da abertura de porta 326 e também posicionar as condutas de pressão 331 de tal modo que a gravidade tende a puxar a umidade me direção à conduta de pressão 331 que está mais próxima da abertura de porta 326, a outra conduta de pressão 331, mais distante da abertura de porta 326, é mais provável que se mantenha livre de água. Os versados na técnica observarão facilmente que, com uma conduta de pressão 331 aberta, não existe um sistema fechado para puxar água adicional quando a sonda 300 arrefece durante o evento de chuva ou para forçar goles de água para fora da sonda 300, quando ela se aquece novamente após o evento de chuva. A umidade contida na conduta de pressão 331 seria gradualmente removida por um aquecedor em vez de tudo de uma vez, assim eliminando os picos de pressão vistos com sondas tradicionais.

[0029] Com referência agora às Fig. 9A e 9B, outra modalidade de uma sonda de dados aéreos 400, semelhante à sonda de dados aéreos 100 tem uma cabeça de sonda 402 com uma ponta frontal 404 e uma base traseira (não mostrada). A sonda 400 inclui uma abertura de porta 426 definida em um lado da abertura da cabeça de sonda 402 em um ângulo em relação ao eixo longitudinal A. A sonda 400 inclui uma antepara 416, diferente da antepara 116, dentro da ponta frontal 404 da cabeça de sonda 402. A antepara 416 tem uma câmara 415 em comunicação fluida com a abertura de porta 426 através de uma entrada de câmara 417.

[0030] Como mostrado na Fig. 10, a câmara 415 inclui uma entrada de uma câmara 417 que tem um formato de seção transversal oval. A entrada de câmara 417 pode ter uma variedade de formatos alongados adequados. A entrada de câmara 417 está em comunicação fluida com uma única conduta de pressão a jusante 431 possuindo um formato em corte transversal oval para resistir à formação de meniscos na conduta de pressão a jusante 431. A conduta de pressão a jusante 431 pode ter uma variedade de formatos transversais alongados adequados, tais como em formato de D ou em formato de cunha, elíptico. A conduta de pressão a jusante 431 utiliza melhor o espaço existente no interior de uma sonda de dados aéreos do que são capazes as condutas de pressão circulares tradicionais, permitindo a utilização de linhas de pressão maiores, reduzindo a formação de meniscos. O alongamento numa direção, também reduz a formação de meniscos. As condutas de pressão com um formato de "D" ou similar também tendem a permitir que a água se espalhe nos cantos afiados por ação capilar em vez de formar imediatamente um menisco. A conduta de pressão 431 está idealmente dimensionada para ser a maior que caberá dentro da cabeça da sonda, mantendo as folgas necessárias. Para acomodar a conexão da câmara 415 para a conduta 431, a antepara 416 inclui uma saída em formato oval alongado 419 para a câmara 415.

[0031] Com referência agora à Fig. 11, a sonda 400 inclui um tubo capilar 421 aninhado no interior da conduta de pressão a jusante 431 e uma superfície interna de encosto da conduta de pressão a jusante para recolher a umidade que entra a abertura de porta 426, mostrado na Fig. 9A. Prendendo temporariamente a água, o tubo capilar 421 impede que a umidade forme um menisco ao longo da conduta de pressão 431. O tubo capilar 421 pode ser ligeiramente rebaixado para dentro da abertura da conduta de pressão maior 431, semelhante ao recesso na Fig. 13, descrito abaixo.

[0032] Como mostrado nas Fig. 12 e 13, outra modalidade de uma sonda de dados aéreos 500, semelhante à sonda de dados aéreos 100 tem uma cabeça de sonda 502 com uma ponta frontal 504 e uma base traseira 508. Em vez de anteparas 116, 316 ou 416, a sonda de dados aéreos 500 inclui uma antepara formada integralmente 516. A antepara integralmente formada 516 inclui um corpo de antepara 533 que define uma antepara do eixo X longitudinal, substancialmente coaxial com o eixo A longitudinal da sonda de dados aéreos 500. Uma superfície externa 529 do corpo de antepara inclui um aquecedor e sulcos de termopar 535.

[0033] Com referência continuada à Fig. 13, a antepara integralmente formada 516 define três câmaras inteiras, uma câmara de pitot 503 e duas câmaras de AOA 515, que são tipicamente definidas entre duas anteparas separadas, por exemplo, antepara 116 e uma antepara traseira 109 dentro da cabeça de sonda 302. Cada câmara de AOA 515 inclui uma entrada de câmara 517 em comunicação fluida entre uma abertura de porta 526, similar às portas de abertura 326 e 426, através de uma entrada de câmara 517. Uma primeira câmara, por exemplo, câmara de pitot 503, está dentro do corpo de antepara e está em comunicação fluida com uma primeira entrada de câmara 525. O corpo da antepara 533 separa as câmaras, por exemplo, a câmara de pitot 503 e as câmaras de AOA 515, do aquecedor e sulcos de termopar 535. As paredes internas 527 da primeira entrada de câmara 517 e da primeira câmara 503 são substancialmente lisas e sem interrupções, devido à orientação do aquecedor e sulcos de termopar 535 na superfície externa 529 do corpo de antepara 533. É contemplado que a antepara integralmente formada 516 pode ser fabricada usando processos de fabricação de aditivos, por exemplo, a sinterização direta a laser de metal (DMLS: Direct Metal Laser Sintering).

[0034] É também contemplado que a antepara integralmente formada 516 permite as câmaras de AOA serem maiores do que numa cabeça de sonda típica, permitindo assim, as câmaras de AOA 515 conterem também estruturas destinadas a prender e conter temporariamente pequenas quantidades de água. Como mostrado na Fig. 14A, cada entrada de câmara 517 e conduta de pressão a jusante 531 são formadas integralmente como parte da antepara. Os tubos capilares 521, semelhantes aos tubos capilares 421, também estão integralmente formados dentro de respectivas condutas 531. O tubo capilar 521 é rebaixado ligeiramente na abertura da conduta de pressão maior 531, proporcionando maior aprisionamento de umidade.

[0035] Com referência à Fig. 14B, para além de ou em vez de tubos capilares 521, uma superfície interna 523 da conduta de pressão a jusante 531 pode incluir características salientes 550, por exemplo, paredes barbatanas, e/ou características de recesso 552 para recolher a umidade que entra na abertura da porta. Os versados na técnica observarão facilmente que as características salientes 550 e as características de recesso 522 podem ser alcançadas através dos processos de fabricação de aditivo. Está também contemplado que pode haver uma camada de material poroso 551 na superfície interna 523, ou sobre uma superfície interna das câmaras 515. Uma vez que a umidade é capturada, ela pode gradualmente ser vaporizada após o evento de chuva pela bobina de aquecimento. Um breve período de operação de aquecedor no chão durante o táxi também seria suficiente para eliminar toda a umidade.

[0036] As modalidades aqui divulgadas podem ser utilizadas de forma independente ou em conjunto uma com outra. As sondas de dados aéreas 100, 300, 400 e 500 decorrem a partir da ingestão reduzida e/ou aumento da tolerância à umidade sobre as sondas de dados aéreos existentes.

[0037] Os métodos e sistemas da presente invenção, como descritos anteriormente e mostrados nas figuras, proporcionam sondas de dados aéreas com propriedades superiores, incluindo a redução e resistência a umidade e formação de meniscos, e redução de erros de sensor de pressão associados ao mesmo. Enquanto os aparelhos e métodos da invenção do assunto foram mostrados e descritos com as referências das modalidades preferenciais, aqueles versados na técnica compreenderão que as alterações e/ou modificações podem ser introduzidas sem partir da natureza e o escopo da invenção do assunto.

Claims

1. Sonda de dados aéreos tolerante e resistente à umidade, caracterizadapelo fato de que compreende: uma cabeça de sonda (102, 302, 402, 502) definindo um eixo longitudinal (A) entre uma ponta frontal (104, 304, 404) e base traseira (108, 308); uma abertura de porta (125, 326) definida em um lado da cabeça da sonda (102, 302, 502) e a abertura com um ângulo em relação ao eixo longitudinal (A); uma antepara (116, 316, 416, 516) no interior da cabeça de sonda (102, 302, 402, 502) que tem uma câmara em comunicação fluida com a abertura da porta (125, 326), em que a câmara inclui uma única entrada de câmara (317) que tem um formato de seção transversal alongado, e em que a única entrada de câmara (317, 417, 517) alongada está em comunicação fluida com duas condutas de pressão a jusante (331, 431, 531) para fornecer redundância no caso de uma das duas condutas de pressão estar bloqueada.

2. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que compreende ainda um termopar tendo uma extremidade sensora na ponta frontal (304) para medir a temperatura na ponta frontal (304).

3. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que a extremidade sensora do termopar é presa pela antepara (316).

4. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que compreende ainda um suporte (118) que se estende a partir da base traseira (120) da cabeça de sonda (102), em que o termopar se estende a partir da ponta frontal (104) da cabeça de sonda (102) a uma base (120) do suporte (118) e termina num conector de termopar (122).

5. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma bobina de aquecimento (124) posicionada dentro da cabeça de sonda (102), em que o termopar inclui uma bobina de termopar (110), em que os enrolamentos da bobina de termopar (110) são enrolados entre os enrolamentos da bobina de aquecimento (124).

6. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a única entrada de câmara (317) e as duas condutas de pressão a jusante (331) são formadas integralmente como parte da antepara (316).

7. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um tubo capilar (421) aninhado no interior de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (431), em que o tubo capilar (421) encosta em uma superfície interna de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (431) para recolher umidade que entra na abertura de porta, em que o tubo capilar (421) é formado integralmente com a câmara de entrada e as duas condutas de pressão a jusante (431) como parte da antepara (416).

8. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um tubo capilar (421) respectivo aninhado no interior de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (431), em que tubo capilar (421) respectivo encosta em uma superfície interna de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (431) para recolher umidade que entra na abertura de porta.

9. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma superfície interna de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (531) incluem características salientes (550) para recolher umidade que entra na abertura de porta.

10. Sonda de dados aéreos de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma superfície interna de pelo menos uma das duas condutas de pressão a jusante (531) incluem pelo menos uma de características de recesso (552) ou um material poroso (551) para recolher umidade que entra na abertura de porta.