CN108896211B

CN108896211B - 温度传感器

Info

Publication number: CN108896211B
Application number: CN201810419627.9A
Authority: CN
Inventors: M.J.T.格马赫; R.E.萨布尔; J.T.奧托; S.维金
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc
Current assignee: Rosemount Aerospace Inc
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: EP3425359B1; US20150110154A1; EP2866011A2; CA2867785A1; EP3425359A1; US10006813B2; CN104977099A; CN108896211A; CA2867785C; US9689755B2; EP2866011A3; US20170241842A1; EP2866011B1; CN104977099B

Abstract

一种温度传感器包括传感器主体和楔形延伸部。所述传感器主体沿着纵轴从传感器底座延伸至相对传感器尖端。所述传感器主体具有前缘和相对后缘。所述传感器主体还具有内流道，其具有用于将流体流体连通至所述内流道中的进口和用于将流体从所述内流道排出的出口。所述楔形延伸部在所述传感器主体上介于所述传感器主体的所述前缘上的所述传感器尖端与所述传感器底座之间，其中所述楔形延伸部具有相对于所述传感器主体的楔角和位置，其中所述出口的至少一部分相对于所述前缘和所述后缘在所述楔形延伸部的至少一部分的下游，来增大0.55马赫或更高的马赫数下所述进口与所述出口之间的压力差。

Description

温度传感器

本申请是2014年10月21日提交的、名称为“温度传感器”、申请号为201410560583.3的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及温度传感器且更具体地涉及发动机温度传感器，诸如航空航天应用中的发动机温度传感器。

背景技术

现代喷气动力飞机需要非常准确的外部空气温度测量以输入至空气数据计算机、发动机推力管理计算机和其它机载系统。传统温度传感器用在燃气涡轮发动机的出口上和/或发动机内。温度测量的一个现存挑战与在较高马赫数下的运行相关。较高马赫数下发生的压缩性效应会改变穿过传统传感器的期望流型，潜在缩短响应时间，例如，在存在减小流量浸洗实际传感器元件的情况下。

也造成困难的另一个现象是高速外来物体（例如，冰）被发动机吸入的效应。传统传感器可包括用于加热探头以在结冰条件期间防止冰形成的预备物。抗结冰性能通过内嵌在外壳壁中的加热元件促进。不幸的是，外部加热也加热空气的内边界层，其若不适当控制在温度测量中提供外来热源。这种类型的误差（通常被称作除冰加热误差（DHE））难以校正。

这些常规方法和系统已大致被视为满足其期望目的。但是，本技术中仍存在对实现改进的温度传感器性能（包括在较高马赫数下改进的时间响应和减小的DHE）的系统和方法的需要。本公开提供这些问题的解决方案。

发明内容

温度传感器包括传感器主体和楔形延伸部。传感器主体沿着纵轴从传感器底座延伸至相对传感器尖端。传感器主体具有前缘和相对后缘。传感器主体还具有内流道，其具有用于将流体流体连通至内流道中的进口和用于将流体从内流道排出的出口。楔形延伸部在传感器主体的前缘上介于传感器尖端与传感器底座之间。

设想楔形延伸部可被构造来将前缘分为单独部分以减小传感器主体上结冰的尺寸。楔形延伸部还可被构造来增大高马赫数（例如，0.55马赫或更高）下进口与出口之间的压力差。传感器主体可具有翼形。此外，传感器主体可包括被安置在内流道中的温度传感器。进口可在传感器主体的尖端上的楔形延伸部的后部。

楔形延伸部可相对于沿着纵轴从楔形延伸部向内及向外的各自正向低压区域将低压区域朝向后缘的更后部移动。出口的至少一部分可相对于前缘和后缘在楔形延伸部的至少一部分的下游，邻近用于增大从该进口穿过内流道至出口的气流的低压区域。出口也可包括界定在传感器主体中的多个出口。多个出口之一的至少一部分可相对于前缘和后缘在楔形延伸部的至少一部分的下游。楔形延伸部可如上所述移动低压。

根据特定实施方案，传感器包括沿着纵轴从翼形底座延伸至相对翼形尖端的翼形主体。翼形主体包括与界定在翼形尖端与翼形底座之间的翼形主体一体的楔形延伸部。翼形主体和楔形延伸部界定翼形主体的前缘且翼形主体界定与前缘相对的后缘。翼形主体具有如上所述的内流道。

设想翼形主体可具有下连续翼形部分、中间楔形部分和顶部连续翼形部分。中间楔形部分可被构造来相对于前缘和后缘更改中间楔形部分下游的气流，且相对于前缘和后缘保留下连续翼形部分和顶部连续翼形部分的每一个的下游的气流的至少一部分不受影响。楔形延伸部可如上相对于结冰和高马赫数下的压力差所述般构造。

本领域技术人员将从结合附图进行的优选实施方案的下文详细描述中变得更易于了解本公开的系统和方法的这些和其它特征。

附图说明

因此，本技术相关领域的技术人员将易于了解如何在无需过度实验的情况下制作和使用本公开的装置和方法，将参考特定图在下文中详细描述其优选实施方案，其中：

图1是根据本公开构造的温度传感器的示例性实施方案的透视图，其示出传感器主体和楔形延伸部；和

图2是图1的温度传感器的横截面图，其示意示出穿过传感器主体的气流且示出内流道内的温度传感器。

具体实施方式

现将参考附图，其中相同参考数字标注本公开的类似结构特征或方面。为了说明和图解的目的且非限制，根据本公开的温度传感器的示例性实施方案的透视图示于图1中并且大致用参考符号100标注。根据本公开的温度传感器的其它实施方案或其方面提供在如将描述的图2中。本文中描述的系统和方法可用于温度测量，例如在航空航天应用中。

如图1中所示，温度传感器100包括传感器主体102，例如翼形。传感器主体102包括与界定在传感器尖端108与传感器底座106之间的传感器主体102一体的楔形延伸部104。传感器主体102和楔形延伸部104界定传感器主体102的前缘110且传感器主体102界定与前缘110相对的后缘112。楔形延伸部104被构造来将前缘110分为单独部分以减小在传感器主体102上累积的冰块的尺寸。本领域技术人员将易于了解通过减小冰块的尺寸，例如被发动机吸入的冰块的尺寸也被减小，其中减小归因于大冰块对发动机的损坏。此外，本领域技术人员将易于了解因楔形延伸部104而无需传感器主体102上用于减小结冰的除冰加热器，其中免除图2中所示的温度传感器120的除冰加热误差且减小能量成本。但是，在特定应用中，设想可使用除冰加热器。

继续参考图1，传感器主体102具有下连续传感器部分103（例如，下连续翼形部分）、中间楔形部分105和顶部连续传感器部分107（例如，顶部连续翼形部分）。楔形延伸部104被构造来例如，通过相对于前缘110和后缘112在中间楔形部分105的下游移动如上所述的低压区域而更改气流且分别相对于前缘110和后缘112在下连续传感器部分103和顶部连续传感器部分107的每一个的下游保留气流的至少一部分不受影响。传感器主体102被示为翼形，但是本领域技术人员将易于了解存在多种适当传感器主体形状，例如截头翼形。

如图2中所示，传感器主体102还具有内流道114，其连接至进口116用于将流体流体连通至内流道114中且连接至多个出口118用于将流体从内流道114排出。传感器主体102包括被安置在内流道114中的温度传感器120。一些出口118相对于前缘110和后缘112在楔形延伸部104的下游。如图1中的虚线示意指示，本领域技术人员将易于了解高马赫数（例如，高于0.55马赫）下，在楔形延伸部104的下游，低压区域分别相对于楔形延伸部向内及向外的各自正向低压区域（诸如下连续传感器部分103和顶部连续传感器部分107后部的那些低压区域）在传感器主体102上的更后部。这形成邻近多个出口118的至少一个的低压区域，其中增大从进口116穿过内流道114至出口118的气流，如图2中的箭头示意指示。

本领域技术人员将易于了解，在高马赫数下，压缩性效应可更改穿过传统传感器的流型，导致响应时间的潜在缩短，例如在存在减小的流量浸洗温度传感器120的情况下。通过在传感器主体102将低压区域移动至更后部，楔形延伸部104增大在高马赫数（例如，.55马赫或更高）下进口116与出口118之间的压力差且其中增大温度传感器120上方的气流，帮助维持温度传感器120的响应时间。

如图1和图2中所示，多个出口118之一是楔形延伸部104下游的长形出口122。本领域技术人员将易于了解长形出口可充分利用通过楔形延伸部104形成的低压区域，其中增大压力差和穿过内流道114的气流。本领域技术人员将易于了解传感器主体可包括如本文中所示和描述的单个出口118或多个出口。设想存在针对出口118的多种适当形状，诸如圆形、椭圆形或卵形。

虽然在气流的示例性背景下示出和描述，但是本领域技术人员将易于了解温度测量只是示例性的。可使用本文中描述的技术对任意其它适当流体进行类似测量而不脱离本公开的范围。

如上文描述和在附图中示出的本公开的方法和系统提供具有优异性质（包括相对于传统传感器在高马赫数下改进的时间响应、减小归因于冰块吸入对发动机的损坏和改进的DHE）的温度传感器。虽然已参考优选实施方案示出和描述本公开的设备和方法，但是本领域技术人员将易于了解可对其进行变化和/或修改而不脱离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种温度传感器，其包括：

传感器主体，其沿着纵轴从传感器底座延伸至相对传感器尖端且界定前缘和相对后缘，其中所述传感器主体界定内流道，其具有用于将流体连通至所述内流道的进口和用于将流体从所述内流道排出的出口；和

楔形延伸部，其界定在所述传感器主体上介于所述传感器主体的所述前缘上的所述传感器尖端与所述传感器底座之间，其中所述出口的至少一部分相对于所述前缘和所述后缘在所述楔形延伸部的至少一部分的下游，来增大0.55马赫或更高的马赫数下所述进口与所述出口之间的压力差。

2.根据权利要求1所述的温度传感器，其中所述楔形延伸部被构造来将所述前缘分为单独部分以减小所述传感器主体上结冰的尺寸。

3.根据权利要求1所述的温度传感器，其中所述出口包括界定在所述传感器主体中的多个出口。

4.根据权利要求1所述的温度传感器，其进一步包括被安置在所述内流道中的温度传感器。

5.根据权利要求1所述的温度传感器，其中所述楔形延伸部与所述传感器主体一体地形成。

6.一种温度传感器，其包括：

翼形主体，其沿着纵轴从翼形底座延伸至相对翼形尖端，所述翼形主体包括与界定于所述翼形尖端与所述翼形底座之间的所述翼形主体一体的楔形延伸部，所述翼形主体和所述楔形延伸部界定所述翼形主体的前缘，其中所述翼形主体界定与所述前缘相对的后缘，和内流道，其具有用于将流体连通至所述内流道中的进口和用于将流体从所述内流道排出的出口，其中所述出口的至少一部分相对于所述前缘和所述后缘在所述楔形延伸部的至少一部分的下游，来增大0.55马赫或更高的马赫数下所述进口与所述出口之间的压力差。

7.根据权利要求6所述的温度传感器，其中所述翼形主体具有下连续翼形部分、中间楔形部分和顶部连续翼形部分。

8.根据权利要求6所述的温度传感器，其中所述楔形延伸部被构造来将所述前缘分为单独部分以从所述翼形主体上的结冰在单个前缘而没有楔形延伸部的情况下所可能具有的尺寸减小所述翼形主体上结冰的尺寸。

9.根据权利要求6所述的温度传感器，其进一步包括被安置在所述内流道中的温度传感器。

10.根据权利要求6所述的温度传感器，其中所述楔形延伸部与所述翼形主体一体地形成。