CN103913267A - 一种小型直管电热型空速管 - Google Patents

Abstract

本发明属于大气传感设备技术领域，具体涉及一种小型直管电热型空速管。本发明的一种小型直管电热型空速管，包括外壳、电加热器，线缆、支架和引气组件；其中所述外壳由圆筒状外形的压力感受段、抛物面状外形的曲面过渡段和尾部支撑段依次连接构成。压力感受段内部，圆筒形的电加热器位于压力感受段的前端，圆筒形的支架紧贴电加热器安装，起支撑电加热器的作用，在所述支架的表面沿其轴向上设置有开口槽，电加热器的线缆沿所述开口槽伸入到紧邻支架的引气组件内。本发明的小型直管电热型空速管具有小的体积和轻的质量，拥有温度自适应能力和较低的能耗；并且具有少的零件数量，降低了空速管结构的复杂程度和装配难度。

Description

一种小型直管电热型空速管

技术领域

本发明属于大气传感设备技术领域，具体涉及一种小型直管电热型空速管。

背景技术

空速管又称总、静压受感器，应用于在大气层内飞行的飞行器上，一般安装在机头或者机翼翼梢上。基于空速管的探针式大气传感技术是目前应用最为广泛的大气传感技术，也是目前最成熟的大气数据测量技术。在飞行器飞行过程中，外界大气通过前方的总压进气口和侧面的静压孔，分别进入到总压室和静压室中，总压室和静压室之间是气密隔绝的。取气装置将总压气室和静压气室的大气分别取出，送至气压表，继而完成飞行速度、飞行马赫数、高度等飞行参数的解算，从而参与飞行器的飞行姿态控制和高程控制。

空速管暴露于机体之外，因此在结冰气象条件下飞行时，空速管结冰的可能性非常大。结冰气象条件下，空速管经过气流变化剧烈的位置，更容易结冰。对于小型直管型空速管而言，亚音速飞行状态下，总压口位置处的气流变化最为剧烈，结冰概率较大，因此需解决总压口位置附近结冰的问题。目前，针对飞行器的冰防护系统分为两种，即防冰系统和除冰系统。防冰系统是不允许飞行器表面产生冰的系统，主要应用在导弹，无人机等飞行器上，需在结冰前启动，通常采用化学或加热原理；除冰系统是发现飞机部件结冰后将冰移除的系统，主要应用在有人驾驶飞行器上，一般在结冰后进行处理，通常采用机械或热力原理。

标准GJB836-90《补偿式总、静压受感器通用规范》对空速管的加热器做了通用要求。《飞机的结冰与防（除）冰》的第3.3节和《飞机结冰对飞行安全的重大危害分析》的第4节，均提出目前空速管主要使用大功率电阻丝作为电热器，用来防冰或者除冰。为防止器件烧坏，空速管的大功率电阻丝通常不能连续工作，其工作方式有两种：一种为固定频率周期间歇工作，使得空速管某些表面持续处于一定的温度之上，以达到防冰目的；另一种为飞行器飞行过程中空速管已经结冰时，电阻丝开始工作，以达到除冰目的，这种方式需要增加结冰反馈装置。这两种工作方式都要求电阻丝短时间释放大量热量，要求功率很大。大功率电阻丝具有很大的体积，且一般安装于总压口附近，同时需考虑散热、绝缘的问题，导致其安装结构复杂，需要空间大；此外，电热器的线缆一般穿过总压室和静压室，直接通过静压室前后两个密封面后到达空速管的尾端，需要一定尺寸空间完成静压室两个面的再次密封；再者，目前国内生产的空速管，其取气装置由前总压管、静压管等多个关键零件和若干配合零件共同组成，零件多，尺寸大。

综上原因，目前的空速管整体体积较大，重量过重，不能满足小型飞行器和无人机的小型化、轻质化的使用需求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为目前所使用的空速管整体体积较大，重量过重的问题。

本发明的技术方案如下所述：

一种小型直管电热型空速管，包括外壳、电加热器，线缆、支架和引气组件；其中所述外壳由圆筒状外形的压力受感段、抛物面状外形的曲面过渡段和尾部支撑段依次连接构成。压力受感段内部，圆筒形的电加热器位于压力受感段的前端，圆筒形的支架紧贴电加热器安装，起支撑电加热器的作用，在所述支架的表面沿其轴向上设置有开口槽，电加热器的线缆沿所述开口槽伸入到紧邻支架的引气组件内。其特征在于：所述引气组件由基座、总压引气管和静压引气管构成。其中，所述基座具有圆柱状外形，其外表面设置有两个密封圈沟槽，两密封圈沟槽之间还另设有一环形槽，两密封圈沟槽内均设置有密封圈，以使环形槽密封。在基座一侧的端面上，沿其轴向开设有一盲孔，盲孔内设置有螺纹，构成装配孔，用于装配时使用。在基座另一侧的端面上，延其轴向开设有两个偏心盲孔，分别构成总压引气孔和静压引气孔。所述总压引气孔一端与装配孔连通，另一端与总压引气管固定连接，共同构成总压气路；静压引气孔与总压引气孔平行设置，且不与装配孔连通，静压引气孔的一端通过通气孔与环形槽表面连通，另一端与静压引气管固定连接，共同构成静压气路；压力受感段外表面相应于环形槽位置处还开设有小孔，以便静压气路与外界大气连通。在基座安装两引气管一侧的外表面还设置有一小平面，小平面上配置有与总压导气管相连通的引线孔，线缆穿过装配孔进入总压引气孔后从引线孔穿出连接至电源。小平面上还放置有密封胶用以密封引线孔和线缆间的空隙。在基座的表面靠近两引气管一侧还设置有定位孔，所述定位孔与设置于环形槽表面上的所述通气孔在空间内彼此垂直。

优选的，所述电加热器为陶瓷自恒温加热器。

本发明的有益效果为：

（1）本发明的小型直管电热型空速管具有小的体积和轻的质量；

（2）本发明的小型直管电热型空速管具有温度自适应能力和较低的能耗；

（3）本发明的小型直管电热型空速管具有少的零件数量，降低了空速管结构的复杂程度和装配难度。

附图说明

图1为是空速管的基本结构示意图；

图2为本发明的一种小型直管电热型空速管结构示意图；

图3为本发明的一种小型直管电热型空速管的电加热器示意图；

图4为本发明的一种小型直管电热型空速管的支架示意图；

图5为本发明的一种小型直管电热型空速管的引气组件示意图；

其中，01-总压口，02-静压口，03-总压管路，04-静压管路，05-总压室，06-静压室，1-压力受感段，2-曲面过渡段，3-尾部支撑段，4-电加热器，5-线缆，6-支架，7-引气组件，8-基座，9-密封圈沟槽，10-环形槽，11-密封圈，12-装配孔，13-总压引气孔，14-总压引气管，15-静压引气孔，16-静压引气管，17-小平面，18-引线孔，19-定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种小型直管电热型空速管进行详细说明。

实施例1

空速管的基本结构简图如图1所示，飞行器在飞行过程中，外界大气通过总压口01和静压口02，分别进入到总压室05和静压室06中，再分别通过总压管路03和静压管路04将压力传送至测压装置。

图2所示为本发明的小型直管电热型空速管的结构示意图，包括外壳、电加热器4，线缆5、支架6和引气组件7。其中所述外壳由圆筒状外形的压力受感段1、抛物面状外形的曲面过渡段2和尾部支撑段3依次连接构成。压力受感段1内部，如图3所示的圆筒形的电加热器4位于压力受感段1的前端，如图4所示的圆筒形的支架6紧贴电加热器4安装，起支撑电加热器4的作用，在所述支架6的表面沿其轴向上设置有开口槽，电加热器4的线缆5沿所述开口槽伸入到紧邻支架6的引气组件7内。其中，引气组件7如图5所示，由基座8、总压引气管14和静压引气管17构成。其中，所述基座8具有圆柱状外形，其外表面设置有两个密封圈沟槽9，两密封圈沟槽9之间还另设有一环形槽10，两密封圈沟槽9内均设置有密封圈11，以使环形槽10密封。在基座8一侧的端面上，延其轴向开设有一盲孔，盲孔内设置有螺纹，构成装配孔12，用于装配时使用。在基座8另一侧的端面上，延其轴向开设有两个偏心盲孔，分别构成总压引气孔13和静压引气孔16。所述总压引气孔13一端与装配孔12连通，另一端与总压引气管14固定连接，共同构成总压气路。静压引气孔15与总压引气孔13平行设置，且不与装配孔12连通，静压引气孔15的一端通过通气孔与环形槽10表面连通，另一端与静压引气管16固定连接，共同构成静压气路。压力受感段1外表面相应于环形槽10位置处还开设有小孔，以便静压气路与外界大气连通。在基座8安装两引气管一侧的外表面还设置有一小平面17，小平面17上配置有与总压导气管14相连通的引线孔18，线缆5穿过装配孔12进入总压引气孔13后从引线孔18穿出连接至电源。小平面17上还放置有密封胶用以密封引线孔18和线缆5间的空隙。在基座8的表面靠近两引气管一侧还设置有定位孔19，所述定位孔与设置于环形槽10表面上的所述通气孔在空间内彼此垂直。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述电加热器4为圆筒状陶瓷加热器，如图3所示。所述陶瓷加热器体积小，工作时功耗低，可根据环境温度自动调整发热功率。该特种陶瓷材料的电阻率在某一定的温度范围内时基本保持不变或仅有很小的变化，而当温度达到材料的居里温度附近时，材料的电阻率会在较窄的温度范围内迅速增大，接近绝缘体。因此陶瓷加热器，在通电后短时间内电流很大，当温度上升到某一温度后，电流变得非常小，以后随外界环境温度自动调整发热功率，使空速管表面始终保持在一定温度之上。使用陶瓷加热器，相对于电阻丝，安装所需的体积小、工作功耗低、可实现自恒温调节发热功率。

小型电热型空速管的工作过程：飞行器起飞时，电热器即通电，并在飞行器飞行的全过程中一直处于通电状态，使空速管总压进气区域内部和外部金属管始终维持在某一个温度之上，防止结冰现象产生；在飞行器的飞行过程中，空速管前方的外界大气通过圆筒状陶瓷加热器的中间圆孔，进入由金属管、引气组件和一组密封圈构成的总压气室，由引气组件将大气引入后面的总压管路中；空速管侧壁附近的外界大气通过金属管管壁上的若干小孔（静压孔），进入到环状的由金属管、引气组件和两组密封圈构成静压气室中，由引气组件将大气引入后面的静压管路中。密封圈实现了总压气路和静压气路的气密隔离。

所提出的小型直管电热型空速管的设计方案，针对限制电热空速管体积、重量的制约因素，采取了三种措施：使用特种陶瓷替代大功率电阻丝，以减少体积、降低功耗；提出将电热器线缆通过取气装置的总压气路再引出的方式，替代线缆直接穿过静压室的方式，以消除静压室的两个密封面因线缆通过而导致的空间需求；提出一种引气组件的结构设计，作为取气装置的核心零件，替代了过去多个核心零件，实现了由一个核心零件与三个配合零件即可组成取气装置，在满足了电热器线缆通过再引出需求的同时，减少了零件数量，减小了体积。最终，达到了电热防冰型空速管小型化、轻质化的目的。

Claims (3)

1.一种小型直管电热型空速管，包括外壳、电加热器（4），线缆（5）、支架（6）和引气组件（7）；其中所述外壳由圆筒状外形的压力受感段（1）、抛物面状外形的曲面过渡段（2）和尾部支撑段（3）依次连接构成;压力受感段（1）内部，圆筒形的电加热器（4）位于压力受感段（1）的前端，圆筒形的支架（6）紧贴电加热器（4）安装，起支撑电加热器（4）的作用，在所述支架（6）的表面沿其轴向上设置有开口槽，电加热器（4）的线缆（5）沿所述开口槽伸入到紧邻支架（6）的引气组件（7）内；其特征在于：所述引气组件（7）由基座（8）、总压引气管（14）和静压引气管（17）构成；其中，所述基座（8）具有圆柱状外形，其外表面设置有两个密封圈沟槽（9），两密封圈沟槽（9）之间还另设有一环形槽（10），两密封圈沟槽（9）内均设置有密封圈（11），以使环形槽（10）密封；在基座（8）一侧的端面上，沿其轴向开设有一盲孔，盲孔内设置有螺纹，构成装配孔（12），用于装配时使用；在基座（8）另一侧的端面上，延其轴向开设有两个偏心盲孔，分别构成总压引气孔（13）和静压引气孔（16）；所述总压引气孔（13）一端与装配孔（12）连通，另一端与总压引气管（14）固定连接，共同构成总压气路；静压引气孔（15）与总压引气孔（13）平行设置，且不与装配孔（12）连通，静压引气孔（15）的一端通过通气孔与环形槽（10）表面连通，另一端与静压引气管（16）固定连接，共同构成静压气路；压力受感段（1）外表面相应于环形槽（10）位置处还开设有小孔，以便静压气路与外界大气连通；在基座（8）安装两引气管一侧的外表面还设置有一小平面（17），小平面（17）上配置有与总压导气管（14）相连通的引线孔（18），线缆（5）穿过装配孔（12）进入总压引气孔（13）后从引线孔（18）穿出连接至电源；小平面（17）上还 放置有密封胶用以密封引线孔（18）和线缆（5）间的空隙。 

2.如权利要求1所述的小型直管电热型空速管，其特征在于：所述电加热器（4）为陶瓷加热器。 

3.如权利要求1所述的小型电热型空速管，其特征在于：在基座（8）的表面靠近两引气管一侧还设置有定位孔（19），所述定位孔（19）与设置于环形槽（10）表面上的所述通气孔在空间内相互垂直。