CN110987287A - 一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统 - Google Patents

一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统 Download PDF

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张冬
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Abstract

本申请涉及一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，大气数据系统包括：一压力探头，用于感受总压，其设置在飞翼式飞机的前端，且位于飞翼式飞机的中轴线上；多个压力传感器，用于感受飞机局部压力，其以中轴线对称设置在飞翼式飞机的两侧，其中每侧至少包含两个压力传感器，且在飞翼式飞机的机身上下两面分别至少包含一个压力传感器，且机身上下两面的压力传感器至少具有一个满足垂直分布，其中，压力传感器嵌入飞翼式飞机的蒙皮中，与飞翼式飞机的蒙皮平滑共形；以及解算装置，接收压力探头和多个压力传感器的的压力信息，并将压力信息进行解算以获得大气参数。本申请可以极大地提高飞翼式飞机的隐身性能。

Description

一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统
技术领域
本申请属于飞机系统数据采集技术领域，特别涉及一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统。
背景技术
大气数据系统表征飞机相对周围大气的运动状态，利用传感器感受外部气流相对于飞行的运动信息，通过解算及修正获得大气参数(例如参数包括全压、静压、迎角、侧滑角等)。对现代空气动力飞机来说，大气数据的精确测量对航行指引、飞行控制和事后飞行分析都是至关重要的。
传统飞机的大气数据系统通常采用空速管来测量总压和静压，迎、侧角风标测量迎、侧角，后端在大气数据计算机内完成各大气参数的解算及修正，空速管和迎、侧角风标均突出飞机的蒙皮表面。然而，随着现代飞机对隐身性能的要求越来越高，突出飞机蒙皮表面的传感器将破坏飞机的雷达隐身性能。
因此，对于飞翼式布局的飞机需要一种全新架构的大气数据系统以克服上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
在一方面，本申请提供的技术方案是：一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，所述大气数据系统包括：
一压力探头，用于感受总压，其设置在所述飞翼式飞机的前端，且位于所述飞翼式飞机的中轴线上；
多个压力传感器，用于感受飞机局部压力，其以所述中轴线对称设置在所述飞翼式飞机的两侧，其中每侧至少包含两个压力传感器，且在飞翼式飞机的机身上下两面分别至少包含一个所述压力传感器，且机身上下两面的压力传感器至少具有一个满足垂直分布，其中，所述压力传感器嵌入所述飞翼式飞机的蒙皮中，与所述飞翼式飞机的蒙皮平滑共形；以及
解算装置，接收所述压力探头和多个压力传感器的的压力信息，并将所述压力信息进行解算以获得大气参数。
在本申请优选实施方案中，所述压力探头的气动外形与所述飞翼式飞机的隐身性能一体式设计，以提高所述压力探头的隐身性。
在本申请优选实施方案中，所述压力探头还具备加热、排水、自检测的功能。
在本申请优选实施方案中，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器与所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器数量相同。
在本申请优选实施方案中，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器与所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器均在垂直方向上分布。
在本申请优选实施方案中，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器多于所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器。
在本申请优选实施方案中，所述大气参数包括静压、总压、马赫数、攻角、侧滑角。
在本申请优选实施方案中，所述解算装置为所述压力探头和所述压力传感器提供电源。
在另一方面，本申请提供的技术方案是：一种飞翼式飞机，所述飞翼式飞机包括：
如上任一所述的半嵌入式大气数据系统；
飞行管理系统，所述飞行管理系统连接所述解算装置，用于根据所述解算装置解算的大气参数管理飞机的飞行；以及
数据管理系统，所述数据管理系统连接所述解算装置，用于记录和/或监控所述解算装置解算出的大气参数。
在本申请优选实施方案中，所述压力探头和压力传感器通过总线连接所述解算装置；所述飞行管理系统和数据管理系统通过总线连接所述解算装置。
本申请的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，相比于现有技术来说，取消了传统大气数据系统中突出飞机蒙皮表面的空速管、风标传感器，仅有外形尺寸极小且完成隐身设计的压力探头突出蒙皮表面，其余传感器均嵌入飞机蒙皮，因此，本申请的半嵌入式大气数据系统极大地提高飞机隐身性能，适用于高隐身要求的飞翼式布局飞机，具有极高的应用价值。此外，本申请中将所有传感器(压力探头和压力传感器)均嵌入飞机蒙皮的全嵌入式大气数据系统，压力探头可直接感受总压，极大地降低后端大气数据解算部件解耦计算大气参数的复杂度，直接降低解算算法难度，提高计算效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请一实施例的具有半嵌入式大气数据系统的飞翼式飞机俯视图。
图2为图1所示实施例中的飞翼式飞机前视图。
图3为具有本申请的半嵌入式大气数据系统的飞翼式飞机系统架构图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了提高飞翼式(飞翼布局气动外形)飞机的隐身性能，使其满足隐身要求，本申请提出了一种适用于飞翼式飞机上的半嵌入大气数据系统。该半嵌入式大气数据系统主要包括一压力探头、多个压力传感器及解算装置构成。通过将压力探头与飞翼式飞机的气动外形与隐身性进行一体设计后，仅压力探头突出于飞机的蒙皮表面，多个压力传感器均嵌入飞翼式飞机的蒙皮中，通过压力探头和压力传感器感受飞机的局部压力信息，并将压力信息传递给解算装置，由解算装置完成大气参数的解耦计算，并将解算后的参数发送给飞行管理系统(或飞管计算机)，能够为飞机平台提供高精度的大气参数。
如图1至图3所示，本申请的半嵌入式大气数据系统中压力探头12及压力传感器13在飞翼式飞机10上安装布置如下：
1)压力探头12安装于飞翼式飞机的机头尖部，且位于飞机的中轴线11上，其用于感受总压，压力探头12将总压采集后经总线输出给解算装置。此外，本申请中的压力探头12还具备加热、排水、自检测等功能。
在本申请中，压力探头12经过与飞翼式飞机的气动-隐身一体化综合设计，可以在满足气动测量需求条件下，实现对压力探头12的外形进行隐身优化，以提高飞翼式飞机10和压力探头12的隐身性。
2)多个压力传感器13以飞翼式飞机10的中轴线11为基准均布在机身两侧，每侧的机身至少具有两个压力传感器13，至少一个位于机身的上表面，至少一个位于机身的下表面，且机身上表面的压力传感器13和机身下表面的压力传感器13中至少有一对是在垂向位置上分布的。其中，压力传感器13嵌入飞翼式飞机10的蒙皮中，与飞翼式飞机的蒙皮共形，不形成突出于飞机蒙皮的突出物。压力传感器13用于感受飞机的局部压力，并将压力采集解算后经总线输出给用于大气数据解算的解算装置14。
在一个实施例中，压力传感器13的数量为4个，其均布在机身的两侧，每侧机身具有2个压力传感器13。对于单侧来说，一个压力传感器13设置在机身的上表面，另一个压力传感器13设置在机身的下表面，这两个压力传感器13在垂向上共线。
在另一实施例中，压力传感器13的数量为6个，其均布在机身的两侧，每侧机身具有3个压力传感器13。对于单侧来说，两个压力传感器13设置在机身的上表面，剩余一个压力传感器13设置在机身的下表面，机身上表面中的一个压力传感器13与机身下表面的压力传感器13在垂向上共线。
在第三实施例中，压力传感器13的数量为8个，其均布在机身的两侧，每侧机身具有4个压力传感器13。对于单侧来说，两个压力传感器13设置在机身的上表面，两个压力传感器13设置在机身的下表面，机身上表面中的一个压力传感器13与机身下表面中的一个压力传感器13在垂向上共线，而机身上表面中的另一个压力传感器13与机身下表面中的另一个压力传感器13可以在垂向上共线，也可以在垂向上不共线。
在本申请中，压力传感器13还应具备防冰、排水、自检测等功能。
3)解算装置14接收来自压力探头12和多个压力传感器13的多路压力信息，通过压力信息解算出静压、总压、马赫数、攻角、侧滑角等大气参数，并将解算后的结果经总线发送给飞行管理系统(或飞管计算机15)及数据管理系统16。
在本申请中，解算装置14为压力探头12和压力传感器13提供电源，使其正常工作，且解算装置14具备自检测及程序加载升级功能。
另外，本申请还提供了一种飞翼式飞机，所述飞翼式飞机包括如上所述的半嵌入式大气数据系统以及飞行管理系统(或飞管计算机15)和数据管理系统16，飞行管理系统和数据管理系统均通过总线连接至半嵌入大气数据系统中的解算装置14，飞行管理系统可以根据解算装置14解算出的大气参数来管理飞机的飞行，数据管理系统16用来记录和/或监控两者连接的总线中解算装置14解算出的大气参数。
本申请用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统相比于现有技术来说，取消了传统大气数据系统中突出飞机蒙皮表面的空速管、风标传感器，仅有外形尺寸极小且完成隐身设计的压力探头突出蒙皮表面，其余传感器均嵌入飞机蒙皮，因此，本申请的半嵌入式大气数据系统极大地提高飞机隐身性能，尤其适用于高隐身要求的飞翼式布局飞机，具有极高的应用价值。
此外，本申请中将所有传感器(压力探头和压力传感器)均嵌入飞机蒙皮的全嵌入式大气数据系统，压力探头可直接感受总压，极大地降低后端大气数据解算部件解耦计算大气参数的复杂度，直接降低解算算法难度，提高计算效率。
本申请首次在飞翼布局飞机上采用有压力探头的半嵌入式大气数据系统，填补了本领域的技术空白。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述大气数据系统包括
一压力探头，用于感受总压，其设置在所述飞翼式飞机的前端，且位于所述飞翼式飞机的中轴线上；
多个压力传感器，用于感受飞机局部压力，其以所述中轴线对称设置在所述飞翼式飞机的两侧，其中每侧至少包含两个压力传感器，且在飞翼式飞机的机身上下两面分别至少包含一个所述压力传感器，且机身上下两面的压力传感器至少具有一个满足垂直分布，其中，所述压力传感器嵌入所述飞翼式飞机的蒙皮中，与所述飞翼式飞机的蒙皮平滑共形；以及
解算装置，接收所述压力探头和多个压力传感器的的压力信息，并将所述压力信息进行解算以获得大气参数。
2.如权利要求1所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述压力探头的气动外形与所述飞翼式飞机的隐身性能一体式设计，以提高所述压力探头的隐身性。
3.如权利要求1或2所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述压力探头还具备加热、排水、自检测的功能。
4.如权利要求1所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器与所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器数量相同。
5.如权利要求4所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器与所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器均在垂直方向上分布。
6.如权利要求1所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述飞翼式飞机的机身上表面具有的压力传感器多于所述飞翼式飞机的机身下表面具有的压力传感器。
7.如权利要求1所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述大气参数包括静压、总压、马赫数、攻角、侧滑角。
8.如权利要求1所述的用于飞翼式飞机的半嵌入式大气数据系统，其特征在于，所述解算装置为所述压力探头和所述压力传感器提供电源。
9.一种飞翼式飞机，其中，所述飞翼式飞机包括
如权利要求1至8任一所述的半嵌入式大气数据系统；
飞行管理系统，所述飞行管理系统连接所述解算装置，用于根据所述解算装置解算的大气参数管理飞机的飞行；以及
数据管理系统，所述数据管理系统连接所述解算装置，用于记录和/或监控所述解算装置解算出的大气参数。
10.如权利要求9所述的飞翼式飞机，其中，所述压力探头和压力传感器通过总线连接所述解算装置；所述飞行管理系统和数据管理系统通过总线连接所述解算装置。
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