CN102466537A - 静压端口装置 - Google Patents

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Abstract

一种航行器的静压端口装置，该静压端口装置具有静压板，该静压板具有固定在所述航行器上的内表面和外表面。该静压板包括第一组多个端口孔和至少第二组多个端口孔。所述第二组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔的每个端口孔同轴定位。

Description

静压端口装置
技术领域
本发明涉及航行器飞行控制的空气数据探测器，且更具体地涉及具有同轴设置的静压端口的静压端口空气探测器。
背景技术
多种空气数据探测器设备为航行器飞行控制领域所公知。关于这种设备，许多是关于测量皮托压力、静压、攻击压力的局部角度和侧滑压力的角度来用于计算压力高度、高度率、空气速度、马赫数、迎角和侧滑角的参数。空气数据探测器也能为包括发动机控制、人工感觉、座舱压力差等的次要目的提供数据。
一种这样的空气数据探测器是典型地包括两个或多个静压端口的静压系统，静压端口感测航行器外的大气压力，理想地不受航行器的运动引起的压力变化。静压是航行器中用于包括确定高度、高度率、空气速度和空气速度率的许多目的重要参数，最后提到的参数依次被用作例如飞行管理系统、自动驾驶仪、近地警告系统和风切变检测器的各种其他设备的输入。静压端口感测的标准大气压力用来产生典型地由空气数据计算机提供给航行器驾驶舱内的高度计的高度指示信号。
如图1和图2所示，传统的静压空气数据探测器典型地由几组协同定位的单静压板(图1)或几组具有多个静压端口图案的静压板(图2)组成。然而，多个协同定位的静压板造成未必复杂的航行器安装。关于具有多个静压端口图案的静压板，由于端口图案沿线性或圆形排布分隔开(例如，1英寸至14英寸)，它们需要大的昂贵的静压板。另外，构造为静压端口图案之间小距离的静压板因为静压板的中心附近几乎所有的体积被静压端口及它们关联的除湿器消耗而难以充足加热。还有，用紧挨的静压端口图案难以打包相关的电子器件和传感器。还应理解，用前述的协同定位单静压板(图1)或者几组具有多个静压端口图案的静压板(图2)，在每个端口图案测量的空气压力彼此不同，折衷静压测量系统的准确性，同时增加从静压端口图案确定故障的难度。
发明内容
在本发明的一个方面中，并根据示出的实施方案，航行器的静压端口装置包括具有固定在所述航行器上的内表面和外表面的静压板。该静压板包括第一组多个端口孔和至少第二组多个端口孔，其中所述第二组端口孔中的每个端口孔相对于所述第一组端口孔的每个端口孔同轴定位。在本发明的进一步方案中，所述静压端口装置的所述静压板还包括第三组端口孔，其中该第三组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个端口孔同轴定位。
进一步，前述的静压端口装置包括歧管组件，该歧管组件贴附到所述静压板的内表面，引导气流从所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个端口孔的分别进入第一输出端口和第二输出端口。在本发明的另一方案中，所述歧管组件包括限定与所述第一组端口孔的每个端口孔相通的第一通道的第一歧管装置，其中所述第一通道与所述第一输出端口相通，使得进入所述第一组端口孔的每个端口孔的气流被指向所述第一输出端口。所述歧管组件还包括构造为配合在所述第一歧管装置顶上的第二歧管装置，该第二歧管装置限定与所述第二组端口孔的每个端口孔相通的第二通道，其中该第二通道与所述第二输出端口相通，使得进入所述第二组端口孔的每个端口孔的气流被指向所述第二输出端口。
本发明的另一方案能够包括所述静压板的内表面限定的第一形成部和第二形成部，所述第一形成部与所述第一歧管装置协作使气流指向所述第一输出端口，所述第二形成部与所述第二歧管装置协作使气流指向所述第二输出端口。
本发明的实施方案能够实施这些任选方案中的一个或多个。
附图说明
参照以下本发明的示例性实施方案的详细描述，结合附图能够理解本发明的目的和特征，其中：
图1和图2示出现有技术的静压端口装置；
图3描绘了与根据示例性实施方案的本发明的静压端口装置兼容使用的航空电子系统的方框图；
图4描绘了根据本发明的示例性实施方案的静压端口装置的外表面。
图5描绘了图4示出的静压端口装置的内表面。
图6描绘了图4所示的静压端口装置的内表面的分解图；
图7描绘了沿图5的线7-7截取的剖视图；
图8描绘了示出第一组端口孔的孔的空气流路“A”的图4的静压端口装置的截面图；
图9描绘了示出第二组端口孔的孔的空气流路“B”的图4的静压端口的截面图；
图10描绘了第二组端口孔的孔的空气流路“C”的图4的静压端口的截面图。
具体实施方式
现在参照附图更完整地描述本发明，附图示出本发明的示例性实施方案。本发明不以任何方式限于示例性实施方案，因为以下描述的示例性实施方案仅仅是本发明的例证，如本领域技术人员所理解的能够以各种方式体现本发明。因此，应理解本文公开的任何结构和功能细节不应解释为限制性的，而仅仅是权利要求的基础并作为教授本领域技术人员灵活应用本发明的代表。此外，本文使用的术语和词语不是意欲限制，而更应是提供本发明的可理解描述。
本发明及如以下参照示例性实施方案讨论的涉及关于一种新型实用的用于测量空气压力的静压端口装置，该静压端口装置具有用于多个大气压力传感器的端口图案，如以下进一步描述的，其中端口图案相对于彼此同轴。如将从以下描述变得明显的，同轴定位的多个空气压力传感器的端口是有利的，因为其节省空间、减轻重量、减少防冻目标所需的能量，并且多个空气压力传感器的压力测量从提供基本相同测量结果的公共位置测量，这显著简化以下进一步提到的其它优点中的变换器故障检测。
现在参照图3的示例性实施方案，示出了适合提供根据本发明的示例性实施方案的皮托静压监测的航空电子系统100的方框图，并设置为示出本发明的示例性操作环境。系统100利用适合实施本发明的方法的航空电子系统的各种传统部件。系统100包括联接到空气数据计算机120的皮托静压系统105，空气数据计算机120联接到飞行显示器/控制器125。应理解，图1所示的航空电子系统100的实施方案仅供解释性目的且不应理解为限制性的。例如，应理解并体会，皮托静压系统105可包括任意数量和组合的皮托管110和静压115探测器部件。
如以下根据本发明的示例性实施方案所示进一步讨论的，静压系统115优选包括感测航行器外的大气压力的静压端口。静压系统115向空气数据计算机120提供输出117，空气数据计算机120典型地指示航行器的高度。静压系统115的输出117能够包括压力、电信号或指示静压系统115感测的压力或航行器的高度的其他输出。在其他实施方案中，当静压系统115的输出117被示出为联接到空气数据计算机120时，这些输出也可直接提供给高度计和空气速度指示器。在示出的实施方案中，空气数据计算机120向飞行显示器/控制器125提供空气速度和高度数据122。飞行显示器/控制器125典型地向航行器的飞行员显示高度和空气速度信息。而且，飞行显示器/控制器125能够基于空气速度和高度数据122自动控制航行器操作的各方面。
现在参照图4和图5，示出根据示出实施方案的静压端口装置(如果由附图标记12大体指定本发明)。静压端口装置12构造并操作为安装在航行器11的机身部，其中静压端口装置12的外表面15优选经由延伸通过安装凸缘18中形成的紧固件孔16的紧固件17(图5)优选安装成大体与航行器的外机身部齐平，其中安装凸缘18优选贴附到与上述机身的内表面齐平。应理解并体会，静压端口装置12可由适合逾期目的的任何材料或材料的组合制造。
继续参照图4和图5示例的实施方案，示出静压端口装置12限定第一组端口孔、第二组端口孔和第三组端口孔，其中第一组端口孔中的每个孔由附图标记10指示，第二组端口孔中的每个孔由附图标记20指示，以及第三组端口孔中的每个孔由附图标记30指示。如以下将描述和理解的，每组端口孔(10、20和30)经由歧管组件500分别连接到优选设置在空气数据计算机120中用于提供气压测量的压力传感器S1、S2和S3。在图4和图5所示的示例性实施方案中，示出每组端口孔(10、20和30)包括六个离散孔，这应理解为仅为了解释的目的而提供，因为偶然根据许多设计和/或功能性因素设定端口孔可包括任意数量的孔。同样地，图4的示例性实施方案所示的静压端口装置12包括三组端口孔(10、20和30)，这也应理解为仅为了解释的目的而提供，因为静压端口装置12可包括任意整数的端口孔组。
如图4的示出实施方案所示，每组端口孔(10、20和30)的每个孔优选相对于彼此在静压端口装置12的外表面15上同轴定位。如解释的，第一组端口孔10和第二组端口孔20的每个同轴定位的端口孔沿静压端口装置12的另一表面15上限定的公共直径设置，同时第三组端口孔30的每个端口孔沿静压端口孔12的外表面15限定的直径(优选小于前述第一组端口孔10和第二组端口孔20限定的直径)设置。
现在参照图5和图6，根据示例性实施方案示出相对于航行器的机身面向内的静压端口装置12的内表面部14。分解图还示出大体由附图表面500指示的、构造为贴附到静压端口装置12的内表面部14的歧管组件。如以下进一步描述的，歧管组件500构造并操作为与静压端口装置12上限定的每个端口孔组(10、20和30)协作，以便引导气流从第一组端口孔10、第二组端口孔20和第三组端口孔30的每个端口孔分别进入第一输出端口512、第二输出端口522和第三输出端口532，如以下还进一步描述的，每个输出端口优选相对于彼此同轴布置。
现在参照图6-图7，如以下描述的，歧管组件500包括每个构造并操作为彼此配合的第一歧管构件510、第二歧管构件520和第三歧管构件530。如以下还描述的，歧管组件500构造并操作为贴附到静压端口装置12的内表面14，以便引导气流分别从每个端口孔组10、20和30分别进入第一输出端口512、第二输出端口522和第三输出端口532。应理解并体会，可使用任何合适的贴附工具使歧管组件500贴附到静压端口装置的内表面，包括但不限于，焊接、铜焊或粘附剂粘合。
第一歧管构件510包括优选从平面盘基部514延伸的第一输出端口512。如以下描述的，第一歧管构件510构造并操作为与以下描述的第二歧管构件520协作来引导气流从第一组端口孔的每个端口进入第一歧管构件510的第一输出端口512。
第二歧管构件520包括从平面盘部521延伸的第二输出端口522。气流区域523由内直立环形壁525与外环形壁527之间的第二歧管构件510限定。应体会并理解，环形直立壁525也限定第一组端口孔10的每个孔的除湿器，其作用为防止湿气进入第一输出端口512。第二歧管构件520的平面盘部521包括与第一组端口孔10设置的孔的数量相同数量的孔526，使得从端口孔12的内表面14上形成的第一组孔10设置的每个孔伸出的孔凸出构件51分别滑动进入第二歧管构件520的平面盘部521上形成的孔526。
现在参照图7和图8，第二歧管构件520的外环形壁527限定唇部529，唇部529的尺寸为并构造为当第一歧管构件510配合在第二歧管构件520的顶上时，第一歧管构件510的平面盘部514的外周边搁在第二歧管构件520的唇部529上。第一歧管构件510设有从平面盘部514向下延伸的环形空气通道构件515，使得当第一歧管构件510配合在第二歧管构件520的顶上时，在第一歧管构件510与第二歧管构件520之间限定由箭头“A”指示的气路。
参照图6和图7，第三歧管构件530包括从平面盘部531延伸的第三输出端口532。平面盘部531的尺寸为并构造为坐落在静压端口装置12的内表面部14上限定的唇50的顶上。相对于图7，第三输出端口532的底部管部533向静压装置12的内表面部14上伸出的环形壁545限定的空气通道区域540延伸，第三输出端口532的底部533终止于距静压端口装置12的内表面部14上的底部表面17分离距离。应体会并理解，环形直立壁545限定第三组端口孔30的每个孔的除湿器，其作用为防止湿气进入第三输出端口532。如图9所示，第三歧管构件530设有从平面盘部531向下延伸的第一环形空气通道构件535，使得当第三歧管构件535配合在静压端口装置12的内表面部14上限定的唇部50的顶上时，在静压端口装置12的内表面部14与第三歧管构件530之间限定由箭头“B”指示的气路。
返回参照图6和图7，在第二歧管构件520与第三歧管构件530之间，并特别由第二歧管构件520上形成的内部下伸环形壁557与静压端口装置12的内表面部14限定的外环形壁560之间的第二歧管构件520限定第二组端口孔20的气流区域555。第二组端口孔20的每个孔与气流区域555气体流通。第三歧管构件530还设有从平面盘部530向上延伸的第二环形气体通道构件537。应体会并理解，环形壁537限定第二组端口孔20的每个孔的除湿器，其作用为防止湿气进入第二输出端口522。还有，如图10所示，环形直立壁537构造为并使尺寸为使得当第三歧管构件530配合在静压端口装置12的内表面部14上限定的唇部50的顶上，并且第二歧管520配合在第三歧管构件530的顶上时，在第二歧管构件520与第三歧管构件530之间限定由箭头“C”指示的气路。
因此，应体会并理解，上述歧管组件500构造并操作为引导气流从每个端口组(例如，10、20和30)的每个孔分别进入输出端口(例如，512、522、532)，其中每个输出端口(例如，512、522、532)相对于彼此同轴定位，并且同样地，每个端口孔组(例如，10、20和30)的每个孔相对于彼此同轴定位。如图7所示，每个输出端口(例如，512、522、532)滑入相对于彼此的分离距离，以提供气流通路“A、B和C”，如图8-10所示。应体会并理解，每个同轴定位的输出端口(例如，512、522、532)分别连接到优选设置在空气数据计算机120中的空气压力传感器S1、S2和S3(未示出)。还进一步，应体会并理解，根据本发明的示例性实施方案，静压端口装置12使用向每组端口孔(例如，10、20和30)的每个孔提供热量的单独加热元件及防止其中结冰阻塞的它们关联的除湿器。
本发明的可选实施方案也可说是广泛在于在此单独或共同提到或指示的部件、元件和特征，在于两个或多个部件、元件或特征的任意或所有组合，并在此提及具有本发明所属领域的已知等价形式的特定整数，如果单独提出，这种公知等价形式被认为在此并入。
虽然已经描述了本发明的示例性实施方案，但是应理解，本领域技术人员能够进行各种改变、替代和变更，而不背离本发明的范围。

Claims (23)

1.一种航行器的静压端口装置，该静压端口装置包括：
静压板，该静压板具有固定在所述航行器上的内表面和外表面，该静压板包括：
第一组多个端口孔；以及
至少第二组多个端口孔，其中所述第二组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔的每个端口孔同轴定位。
2.根据权利要求1所述的静压端口装置，该静压端口装置还包括第三组端口孔，其中所述第三组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔和所述第二组端口孔同轴定位。
3.根据权利要求1所述的静压端口装置，其中，所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个同轴定位的端口孔径向围绕所述静压板上的公共中心点定位。
4.根据权利要求3所述的静压端口装置，其中，所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个同轴定位的端口孔沿所述静压板上限定的公共直径定位。
5.根据权利要求4所述的静压端口装置，该静压端口装置还包括第三组端口孔，其中该第三组端口孔的每个端口孔相对于所述第一端口孔和所述第二端口孔的每个端口孔同轴定位。
6.根据权利要求5所述的静压端口装置，其中，所述第三组端口孔的每个端口孔沿着沿所述静压板上不用于包括所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的直径的直径定位。
7.根据权利要求1所述的静压端口装置，该静压端口装置还包括贴附到所述静压板的内表面、引导气流从所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个端口孔分别进入第一输出端口和第二输出端口的歧管组件。
8.根据权利要求7所述的静压端口装置，其中，每个所述第一输出端口和所述第二输出端口相对于彼此同轴定位。
9.根据权利要求8所述的静压端口装置，其中，所述歧管组件包括第一歧管构件，该第一歧管构件限定与所述第一组端口孔的每个端口孔相通的第一通道，其中该第一通道与所述第一输出端口相通，使得进入所述第一组端口孔的每个端口孔的气流被指向所述第一输出端口。
10.根据权利要求9所述的静压端口装置，其中，所述静压板的内表面限定与所述第一通道协作使气流指向所述第一输出端口的第一形成部。
11.根据权利要求9所述的静压端口装置，其中，所述歧管组件还包括构造为配合在所述第一歧管构件顶上的第二歧管构件，该第二歧管构件限定与所述第二组端口孔的每个端口孔相通的第二通道，其中该第二通道与所述第二输出端口相通，使得进入所述第二组端口孔的每个端口孔的气流被指向所述第二输出端口。
12.根据权利要求11所述的静压端口装置，其中，所述静压板的内表面限定与所述第二通道协作使气流指向所述第二输出端口的第二形成部。
13.根据权利要求6所述的静压端口装置，该静压端口装置还包括贴附到所述静压板的内表面、引导气流从所述第一组端口孔、所述第二组端口孔和所述第三组端口孔的每个端口孔分别进入第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口的歧管组件，其中每个所述第一输出端口、所述第二输出端口和所述第三输出端口相对于彼此同轴。
14.根据权利要求13所述的静压端口装置，其中，所述歧管组件还包括联接到所述静压板的内表面的加热单元，以防止气流由于结冰阻塞所述第一输出端口、所述第二输出端口和所述第三输出端口。
15.一种航行器的静压端口装置，该静压端口装置包括：
静压板，该静压板具有固定在所述航行器上的内表面和外表面，该静压板包括：
第一组多个端口孔；以及
至少第二组多个端口孔；以及
歧管组件，该歧管组件贴附到所述静压板的内表面、引导气流从所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个端口孔分别进入第一输出端口和第二输出端口。
16.根据权利要求15所述的静压端口装置，其中，每个所述第一输出端口和所述第二输出端口相对于彼此同轴定位。
17.根据权利要求16所述的静压端口装置，其中，所述第二组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔的每个端口孔同轴定位。
18.根据权利要求15所述的静压端口装置，该静压端口装置还包括第三组端口孔，其中所述歧管组件引导气流从所述第一组端口孔、所述第二组端口孔和所述第三组端口孔的每个端口孔分别进入同轴定位的所述第一输出端口、所述第二输出端口和第三输出端口。
19.根据权利要求16所述的静压端口装置，其中，所述歧管组件包括：
第一歧管构件，该第一歧管构件限定与所述第一组端口孔的每个端口孔相通的第一通道，该第一通道与所述第一输出端口相通，使得进入所述第一组端口孔的每个端口孔的气流被引入所述第一输出端口；以及
第二歧管构件，该第二歧管构件构造为配合在所述第一歧管构件的顶上，该第二歧管构件限定与所述第二组端口孔的每个端口孔相通的第二通道，该第二通道与所述第二输出端口相通，使得进入所述第二组端口孔的每个端口孔的气流被引入所述第二输出端口。
20.根据权利要求19所述的静压端口装置，其中，所述静压板的内表面限定：
第一形成部，该第一形成部与所述第一歧管构件协作使气流指向所述第一输出端口；以及
第二形成部，该第二形成部与所述第二歧管构件协作使气流指向所述第二输出端口。
21.一种航行器的静压端口组件，该静压端口组件包括：
静压板，该静压板构造为安装在航行器的外模线上，该静压板具有内表面和外表面，所述内表面构造为安装成向内面向所述航行器，所述外表面构造为安装成与所述航行器的外模线齐平，以及该静压板包括：
第一组多个端口孔；以及
至少第二组多个端口孔，其中所述第二组端口孔的每个端口孔相对于所述第一组端口孔的每个端口孔同轴定位；以及
歧管组件，该歧管组件贴附到所述静压板的内表面、引导气流从所述第一组端口孔和所述第二组端口孔的每个端口孔分别进入同轴定位的第一输出端口和第二输出端口。
22.根据权利要求21所述的静压端口装置，其中，所述歧管组件包括：
第一歧管构件，该第一歧管构件限定与所述第一组端口孔的每个端口孔相通的第一通道，该第一通道与所述第一输出端口相通，使得进入所述第一组端口孔的每个端口孔的气流被引入所述第一输出端口；以及
第二歧管构件，该第二歧管构件构造为配合在所述第一歧管构件的顶上，该第二歧管构件限定与所述第二组端口孔的每个端口孔相通的第二通道，该第二通道与所述第二输出端口相通，使得进入所述第二组端口孔的每个端口孔的气流被引入所述第二输出端口。
23.根据权利要求22所述的静压组件，其中，所述静压板的内表面限定：
第一形成部，该第一形成部与所述第一通道协作使气流指向所述第一输出端口；以及
第二形成部，该第二形成部与所述第二通道协作使气流指向所述第二输出端口。
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