CN113071688A - 具有带测量装置的壁的结构和安装方法、飞行器及其推进单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有配备有测量装置(2)的壁(12)的结构，所述测量装置能够紧密地附接至位于空气流中的可移动或固定物体的外壁(12)。该测量装置包括柔性包封件(18)，该柔性包封件具有设置有开口孔口的腔体(22)。至少一个光纤(14)，所述至少一个光纤设置在所述腔体(22)中，所述腔体的开口孔口被所述包封件(18)所施加至的所述壁(12)封闭。以此方式，将所述纤维尽可能地靠近需要测量的壁(12)。本发明还涉及包括上述结构的飞行器推进单元和飞行器以及在上述结构的壁(12)上安装测量装置(2)的方法。

Description

具有带测量装置的壁的结构和安装方法、飞行器及其推进 单元
技术领域
本发明涉及一种具有配备有测量装置的壁的结构、包括上述结构的飞行器推进单元和飞行器以及一种将所述装置安装在所述壁上的方法，所述测量装置能够紧密地附接至位于空气流中的可移动或固定物体的外壁上、特别是用于测量壁表面的温度。
背景技术
在飞行测试期间，传感器安装在飞行器的外表面上，以便进行各种类型的测量。一种这样的测量包括测量机身的外表面的温度，即飞行器蒙皮的外部温度，尤其是在发动机进气口的水平处进行测量。
法国空客公司于2003年9月26日提交的专利FR 2860293描述了一种用于在飞行器的飞行测试期间测量参数的装置。该装置包括安装在刚性插入件中的传感器，该刚性插入件被结合至飞行器结构的外表面的柔性包封件包围。柔性包封件适配于飞行器的表面，并且具有比插入件大的厚度；因此，插入件并且因此传感器不接触飞行器的结构。飞行器的振动被包封件衰减，并且不会传递到传感器。
由于传感器与蒙皮之间的距离，这种装置无法正确评估蒙皮的温度。这种装置设计用于在装置的与蒙皮相反的一侧上测量气流中的压力、噪声或其他参数。
本发明的目的是提出一种测量装置和一种用于安装所述装置的方法，该装置和方法能够改正此缺点并且提高所进行的测量的质量。
发明内容
为此，本发明涉及一种具有配备有测量装置的壁的结构，该结构包括：
-柔性包封件，所述柔性包封件具有设置有开口孔口的腔体，并且包括形成所述包封件的纵向边缘的两个面，
-至少一个光纤，所述至少一个光纤设置在所述腔体中，所述腔体的开口孔口被所述包封件所施加至的所述壁封闭，
并且其中，所述包封件的纵向边缘具有朝向所述周边逐渐变窄的减小的厚度。
以此方式，将纤维尽可能地靠近需要测量的壁。
另外，包封件的边缘具有朝向周边逐渐变窄的减小的厚度，使得能够提供对空气动力流干扰非常小的表面。
本发明提供以下可选特征中的至少一项，可以单独或组合使用。
当所述腔体被施加到所述纤维上时，通过所述包封件的变形产生所述腔体。
所述腔体预成型在所述包封件中。
所述纤维被呈套筒形式的护套覆盖，因此所述纤维是带护套的纤维。
固定材料的至少一个层至少部分地设置在所述包封件和所述壁所接触的表面之间，所述固定材料的至少一个层能够抵抗所述壁所暴露的条件。
所述固定材料的层设置在所述结构的壁上、在旨在与所述包封件接触的整个表面积上，但是也设置在与所述腔体的开口相对的表面上。
所述固定材料是RTV硅树脂。
所述光纤测量所述壁的温度。
本发明还涉及一种具有这种结构的飞行器推进单元，以及一种具有这种推进单元的飞行器。该结构可以例如是进气口。
本发明还涉及用于将测量装置安装在结构的壁上的方法，所述装置包括柔性包封件，所述柔性包封件具有设置有开口孔口的腔体，并且包括形成所述包封件的纵向边缘的两个面，所述包封件的纵向边缘具有朝向所述周边逐渐变窄的减小的厚度，其特征在于所述方法包括以下相继的步骤：
-在所述壁的表面上施加固定材料的层；
-在所述壁上放置光纤；
-在所述层上的所述壁上放置柔性包封件，使得所述光纤插入所述包封件的所述腔体中。
本发明涉及提供以下单独地或组合地采用的可选特征中的至少一个特征的方法。
当安装所述装置时，将固定层与所述腔体相反地放置，使得所述纤维放置在所述层上。
所述纤维被护套覆盖并且因此形成带护套的纤维，然后放置所述包封件，使得所述带护套的纤维插入所述腔体中。
附图说明
其他目的、特征和优点将从本发明的以下描述中显现，所述描述参照附图仅作为示例给出但不限于此，在附图中：
图1示出了飞行器的图解三维示意图；
图2示出了飞行器推进组件的图解三维示意图；
图3示出了从紧密地附接至根据本发明的结构的壁的测量装置的侧面的截面视图；
图4示出了根据本发明的用于在推进组件的进气口上(例如图2中示意性地示出的)安装测量装置(例如在图3中示意性地描绘的)的安装方法的第一步骤的透视图；
图5示出了所述安装方法的第二步骤的透视图；
图6示出了所述安装方法的第三步骤的透视图；
图7示出了在完成安装方法之后的测量装置的透视图。
具体实施方式
根据图1和2所示的应用，根据本发明的测量装置2被装配至飞行器4的特定区域，更具体地在飞行测试的背景下，在此为推进单元8的进气口6。本发明涉及一种用于测量壁12的表面10的温度的装置2。
如图2所示，测量装置2包括光学传感器，该光学传感器紧密地附接至相关结构的壁的所述表面10。因此，传感器尽可能紧密地抵靠壁固持以进行测量。根据所示的实施例，光学传感器是光纤14，该光纤的功能是已知类型的，并且将不更详细地描述。光纤具有抵抗与发动机进气口6相关联的高温的优点，并且还具有柔性以遵循发动机进气口的轮廓。光纤还具有占用空间小且重量轻的优点。由于该光纤的可能长度，可以将其应用于大型结构，例如发动机进气口。光纤提供了高速和高精度的测量。在此，光纤能够测量的物理变量例如是但不限于光纤紧密附接的壁表面的温度，即在选定的应用中，进气口外表面的温度。光纤提供了在其全部或部分长度上进行多次测量的可能性。纤维14被柔性护套16覆盖(图3所示)，该柔性护套由耐高温的聚四氟乙烯(也称为PTFE)制成。护套16完全包围纤维并且采取套筒的形式。在说明书的其余部分中，被护套16覆盖的纤维14将被称为带护套的纤维17。
如图3所示，测量装置2还包括柔性包封件18，该柔性包封件的主要功能是为光学传感器(在所示示例中为护套光纤17)提供流线型，以保护光学传感器免受任何类型的外部攻击(物体、鸟类或其他物体对进气口的撞击，恶劣的天气或任何其他类型的攻击)。如下所示，带护套的纤维可以固定在壁上，也可以不固定在壁上；根据一种或另一种构型，包封件分别加强或确带护套的纤维抵靠相关结构的壁的支撑。
柔性包封件18可以由聚合物材料制成，例如聚氨酯或硅树脂，或者由任何其他材料构成，该材料足够柔韧以遵循飞行器的轮廓，使得可以保护带护套的纤维，并且可以抵抗高环境温度。柔性包封件可以通过模制、机加工或任何其他已知的生产工艺来制造。
在图2至图7所示的示例中，包封件18具有梯形截面的长形的平行六面体的形式。包封件可以具有其他形式而不是长形或平行六面体，甚至不具有如图3所示的梯形截面。
在图3中所示的实施例中，包封件18具有六个面：
-第一面18a，该面旨在与结构的壁12的表面10接触；
-第二自由面18b，该面平行与第一面18a平行并且与该第一面相对；
-两个面18c、18d，这两个面形成包封件的纵向边缘。另外，包封件的边缘具有朝向周边逐渐变窄的减小的厚度，使得能够提供对空气动力流干扰非常小的表面；
-两个面18e、18f(在图2中可见)，这两个面形成包封件的端部，其中一个面18e旨在连接至用于管理测量数据的单元20，另一个面18f对应于包封件的自由端18g。根据可能的实施例，面18e和18f彼此平行；面18e和18f还与面18a和18b正交。如上所述，包封件18可以具有任何类型的形状：因此，面18e和18f不必是平坦的，但是可以被倒角或者甚至例如具有复杂的形式。包封件的自由端18g也可以具有朝向与单元20相反的一侧逐渐变窄的减小的厚度，这可以以与包封件的边缘相同的方式提供如下表面，该表面最小化了对空气动力流的可能干扰。因此在这种情况下，面18f是倾斜的并且不与面18a和18b垂直。
如图3所示，包封件18具有在其第一面18a的水平处开口的腔体22，该腔体旨在与结构(在此为进气口)的壁12接触。腔体22形成在包封件18的较厚的中央部分中，更确切地说，在所示实施例中，在包封件的中心处、在包封件的纵向对称平面X-X的水平处。腔体22形成用于容纳带护套的纤维17的壳体。在另一实施例中，包封件可以具有柔性，使得包封件没有腔体，但是当施加到带护套的纤维上时包封件会变形，从而以相同的方式形成腔体22，以便形成壳体。
包封件18和带护套的纤维17遵循相同的纵向方向，在所示的示例中该纵向方向对应于对称平面X-X的纵向方向。腔体22的厚度使得旨在紧密地附接至壁12的表面10的带护套的纤维的端部表面终止于与包封件18的也旨在与壁12的表面10进行接触的第一面18a的表面平齐。以此方式，带护套的纤维不会突出超过包封件18，并且带护套的纤维的朝向包封件的外侧最远的末端与第一面18a位于同一平面中，因此最紧密地遵循结构的、所述面18a旨在紧密地附接至的区域的轮廓。
根据所示实施例，腔体22的形状对应于容纳在其中的带护套的纤维17的形状。腔体22紧密地遵循带护套的纤维的轮廓。根据图3所示的特定实施例，腔体22的截面是U形的，即弯曲的表面，该弯曲的表面包围带护套的纤维的圆形形式并且由形成壳体的开口孔口的两个臂延伸，带护套的纤维通过该开口孔口插入由腔体22提供的壳体中。
包封件18和带护套的纤维17经由固定材料、例如粘合剂材料(图3中可见)的至少一个层24附接至壁12。一个或多个层24至少部分地设置在包封件18的表面与所接触的壁12之间的足够大的表面区域上，以使得可以在包封件所暴露的周围环境条件下将该包封件固定到结构上。固定材料的一个或多个层24设置在所述结构的壁12上、在旨在与所述包封件18接触的整个表面区域上，但是也设置在与位于所述面18a的平面中的腔体22的开口相对的表面上。在所示的实施例中，层24被施加以在壁上形成条带。为了便于定位，可以采用两个平行的纵向条带25，作为参考，这两个纵向条带间隔开的宽度至少等于层24的宽度。条带25用作在这些条带之间施加层24的参考。条带25可以容易地被移除。这些条带可以例如由简单的胶带条带形成。层24的宽度对应于面18a的宽度，但是任何其他宽度是可能的，只要该宽度使得可以充分地固定测量装置。
如上所述，也可以仅在与包封件18相对而不与腔体22相对的位置提供这种材料，然后通过包封件18将带护套的纤维17固持抵靠在结构的壁上。在这种情况下，在施加层24的过程中提供了用于带护套的纤维的自由空间(没有材料)。任何固定材料都是可能的，只要该固定材料能抵抗测量装置所暴露的环境条件。
例如，在发动机进气口的应用中，测量装置2暴露于非常高的温度、变化的气候条件、压力变化、大量的空气流动和剧烈的振动中。实际上，该测量装置既可以用于实际飞行中也可以用于模拟飞行中，例如在风洞中。举例来说，使用RTV(室温硫化)硅酮弹性体可以提供对这种温度的抵抗，同时还可以通过避免与壁的直接接触来隔绝带护套的纤维以防振动，从而改善了测量。在固定材料的施加限于旨在与包封件18的面18a的表面接触的壁的表面(而不与带护套的纤维接触)的构型中，带护套的纤维与壁12直接接触，以更精确地测量其温度。
本发明还涉及用于将测量装置2安装在结构的壁12的表面10上的方法。
将测量装置2安装在结构(此处是进气口)的壁12的表面10上的方法，按照非常特定的顺序进行这些步骤。在图4所示的第一步骤中，将两个胶条的两个条带25放置在壁12上，以便限制传感器必须定位的区域。在条带25之间的表面10上施加固定材料的层24，此处为RTV硅酮弹性体。根据图5所示的第二步骤，将护套光纤17放置在固定材料的层24之一上。带护套的纤维17因此可以直接施加在所述层上，从而使得精确的定位和支撑成为可能，其中，由柔性包封件提供的流线型仅在后续步骤中施加。在已知测量装置的情况下，首先施加的是包封件。在本发明中，首先放置在相应表面上的是传感器，即护套光纤17。
根据图6所示的第三步骤，将柔性包封件18放置在固定材料层24上，使得护套光纤17插入包封件18的腔体22中。
图7示出了完全安装在结构上的测量装置。
聚合物材料的包封件18和护套光纤17具有非常小的厚度，这限制了对周围空气流的干扰。测量装置周围流通的空气流的干扰会影响所进行的测量。因此，根据本发明的装置改善了所进行的测量。该安装方法简单快捷；该安装还是非侵入式的，因为不需要使结构的壁变形或刺穿结构的壁。本发明使得可以将传感器尽可能靠近需要测量的壁放置，以进一步提高这些测量的精度。

Claims (14)

1.一种具有配备有测量装置(2)的壁(12)的结构，包括：
-柔性包封件(18)，所述柔性包封件具有设置有开口孔口的腔体(22)，并且包括形成所述包封件(18)的纵向边缘的两个面(18c，18d)，
-至少一个光纤(14)，所述至少一个光纤设置在所述腔体(22)中，所述腔体的开口孔口被所述包封件(18)所施加至的所述壁(12)封闭，
并且其特征在于，所述包封件(18)的纵向边缘具有朝向所述周边逐渐变窄的减小的厚度。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，当所述腔体被施加到所述纤维上时，通过所述包封件(18)的变形产生所述腔体(22)。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述腔体预成型在所述包封件(18)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构，其特征在于，所述纤维(14)被呈套筒形式的护套(16)覆盖，因此所述纤维是带护套的纤维(17)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的结构，其特征在于，固定材料的至少一个层(24)至少部分地设置在所述包封件(18)与所述壁(12)所接触的表面之间，所述固定材料的至少一个层能够抵抗所述壁(12)所暴露的条件。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述固定材料的层(24)设置在所述结构的壁(12)上、在旨在与所述包封件(18)接触的整个表面区域上，但是也设置在与所述腔体(22)的开口相对的表面上。
7.根据权利要求5或6所述的结构，其特征在于，所述固定材料是RTV硅树脂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的结构，其特征在于，所述光纤(14)测量所述壁(12)的温度。
9.一种飞行器推进单元，所述飞行器推进单元具有根据权利要求1至8中任一项所述的结构。
10.根据权利要求9所述的飞行器推进单元，其特征在于，所述结构是进气口(6)。
11.一种飞行器，所述飞行器具有根据权利要求1至8中任一项所述的结构。
12.一种用于在结构的壁(12)上安装测量装置(2)的方法，所述装置(2)包括柔性包封件(18)，所述柔性包封件具有设置有开口孔口的腔体(22)，并且包括形成所述包封件(18)的纵向边缘的两个面(18c，18d)，所述包封件(18)的纵向边缘具有朝向所述周边逐渐变窄的减小的厚度，其特征在于，所述方法包括以下相继的步骤：
-在所述壁(12)的表面上施加固定材料的层(24)；
-在所述壁(12)上放置光纤(14)；
-在所述层(24)上的所述壁(12)上放置柔性包封件(18)，使得所述光纤插入所述包封件(18)的所述腔体(22)中。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当安装所述装置时，将固定层(24)与所述腔体(22)相反地放置，使得所述纤维放置在所述层上。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述纤维(14)被护套(16)覆盖并且因此形成带护套的纤维(17)，然后放置所述包封件，使得所述带护套的纤维插入所述腔体(22)中。
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