CN115855161A - 一种多功能双余度大气探测传感器 - Google Patents

Abstract

本申请属于大气数据系统试飞校准技术领域，为一种多功能双余度大气探测传感器，包括管体、设于管体上的第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器；管体的末端设有转换器，转换器与第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器电连接。通过分别将各传感器或互感器设于管体的不同长度位置或者不同角度，使得各个传感器或互感器能够互不影响，稳定工作，从而实现对飞机上的大气数据系统全面、精准的校准。

Description

一种多功能双余度大气探测传感器

技术领域

本申请属于大气数据系统试飞校准技术领域，特别涉及一种多功能双余度大气探测传感器。

背景技术

大气数据系统作为机上重要的机载系统，向机上飞控、航电等系统提供准确的气压高度、相对气压高度、指示空速、真空速、马赫数、攻角、侧滑角、总温及静温等大气数据参数。在飞机试飞初期，机上大气数据系统输出的大气数据参数精度略低，需通过空速校准完成大气数据系统输出参数精度提升。

目前主要的大气数据系统校准方法有塔台飞越法、步测器飞机与雷达跟踪法、GPS法、拖锥法及标准空速管校准法。其中，塔台飞越法一次飞行校准的点少，不能进行攻角和侧滑角校准；步测器飞机与雷达跟踪法校准精度偏低且不能校准攻角和侧滑角；GPS法不能考虑侧滑对空速、攻角的影响，无法校准侧滑；拖锥法校静压校准精度高，但不能进行攻角和侧滑角校准。标准空速管校准法可独立校准总压、静压、攻角和侧滑角参数，校准方法简单，可覆盖飞机全包线。

一般情况下，飞翼布局飞行器为满足其隐身性能，机上配备嵌入式大气数据系统。嵌入式大气数据系统采用与机身齐平安装的嵌入式大气压力传感器来完成各大气数据参数的解算，系统中不配备攻角、侧滑角传感器。因此，在试飞初期一般采用标准空速管校准法完成机上嵌入式大气数据系统所有参数的校准，在嵌入式大气数据系统未完成校准前，其输出的大气数据参数精度不能满足机上飞控、航电系统需求。但传统的标准空速管只能采集并输出单余度的原始大气数据参数，若只采用标准空速管输出的单余度大气数据不能保证飞行安全。另外，传统的标准空速管需要通过管路将总、静压信息传输至机上大气数据计算机，管路的长度会对数据的实时性带来一定的影响，进而对大气数据的校准造成影响。

因此如何进行精准、全面的空速校准是一个需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供了一种多功能双余度大气探测传感器，以解决现有的空速校准难以全面、准确的问题。

本申请的技术方案是：一种多功能双余度大气探测传感器，包括管体、设于管体上的第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器，所述管体为长条结构，所述第一总压受感器设于管体的前端，所述第一静压受感器和第二静压受感器沿管体的长度方向前后设置于管体内，所述第一攻角传感器和第二攻角传感器共同设于管体的第一长度位置并且第一攻角传感器和第二攻角传感器沿着管体的周向对称设置，所述第一侧滑角传感器和第二侧滑角传感器共同设于管体的第二长度位置并且第一侧滑角传感器和第二侧滑角传感器沿着管体的周向对称设置；所述总温传感器设于管体的第三长度位置，所述第二总压受感器设于管体的第四长度位置，所述第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器分别设于管体的周向不同角度位置；

所述管体的末端设有转换器，所述转换器与第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器电连接。

优选地，所述转换器内设有A通道和B通道，所述A通道与第一总压受感器、第一静压受感器、第一攻角传感器、第一侧滑角传感器及总温传感器电连接，所述B通道与第二总压受感器、第二静压受感器、第二攻角传感器、第二侧滑角传感器及总温传感器电连接。

优选地，所述管体包括前壳体、中壳体和后壳体，所述第一总压受感器、第一静压受感器和第二静压受感器设于前壳体上，所述第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器设于中壳体上，所述总温传感器和第二总压受感器设于后壳体上，所述后壳体的直径大于中壳体的直径，所述中壳体的直径大于前壳体的直径。

优选地，第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器内均设有加热丝，所述加热丝与飞机上电源相连。

优选地，所述管体上可拆卸连接有第一立柱和第二立柱，所述第一立柱和第二立柱相互垂直，所述第一立柱从管体的两侧伸出并且第一立柱的两端分别与第一攻角传感器和第二攻角传感器转动连接，所述第一攻角传感器和第二攻角传感器上均设有风标；所述第二立柱从管体的两侧伸出并且第二立柱的两端分别与第一侧滑角传感器和第二侧滑角传感器转动连接，所述第一侧滑角传感器和第二侧滑角传感器上均设有风标。

优选地，所述管体上设有第一支架和第二支架，所述第一支架的外端与总温传感器相连，所述第二支架的外端与第二总压受感器相连。

优选地，所述管体对应第一总压受感器、第一静压受感器和第二静压受感器位置处的外壁上均设有与对应传感器内部连通的受感孔。

本申请的一种多功能双余度大气探测传感器，包括管体、设于管体上的第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器；管体的末端设有转换器，转换器与第一总压受感器、第一静压受感器、第二静压受感器、第一攻角传感器、第二攻角传感器、第一侧滑角传感器、第二侧滑角传感器、总温传感器和第二总压受感器电连接。通过分别将各传感器或互感器设于管体的不同长度位置或者不同角度，使得各个传感器或互感器能够互不影响，稳定工作，从而实现对飞机上的大气数据系统全面、精准的校准。

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为本申请整体结构轴测图；

图2为本申请整体结构主视图；

图3位本申请传感器与机上相关系统的交联框图。

1、第一总压受感器；2、第一静压受感器；3、第二静压受感器；4、第一攻角传感器；5、第二攻角传感器；6、第一侧滑角传感器；7、第二侧滑角传感器；8、总温传感器；9、第二总压受感器；10、转换器；11、第一立柱；12、第二立柱；13、第一支架；14、第二支架。

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。

一种多功能双余度大气探测传感器，安装位置设置在机头，可保证各原始参数采集的精度。

如图1-2所示，包括管体、设于管体上的第一总压受感器1、第一静压受感器2、第二静压受感器3、第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6、第二侧滑角传感器7、总温传感器8和第二总压受感器9。

管体为长条结构，第一总压受感器1设于管体的前端，第一静压受感器2和第二静压受感器3沿管体的长度方向前后设置于管体内，第一攻角传感器4和第二攻角传感器5共同设于管体的第一长度位置并且第一攻角传感器4和第二攻角传感器5沿着管体的周向对称设置。

第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7共同设于管体的第二长度位置并且第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7沿着管体的周向对称设置。

总温传感器8设于管体的第三长度位置，第二总压受感器9设于管体的第四长度位置，第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6、第二侧滑角传感器7、总温传感器8和第二总压受感器9分别设于管体的周向不同角度位置。

管体的末端设有转换器10，转换器10转换器10与第一总压受感器1、第一静压受感器2、第二静压受感器3、第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6、第二侧滑角传感器7、总温传感器8和第二总压受感器9电连接，具体为第一总压受感器1、第一静压受感器2、第二静压受感器3、第二总压受感器9采用一种或多种细电线进行连接，第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7通过电缆进行连接。

通过将所有传感器、受感器和转换器10集成安装在管体上，形成一体化设计，第一总压受感器1、第二总压受感器9、第一静压受感器2和第二静压受感器3用于感受来流总压、静压信息，并通过管路将总压、静压压力信息传输至后端转换器10。第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7用于飞机的局部攻角、局部侧滑角信息，并通过电缆将局部攻角、局部侧滑角模拟量信息传输至后端转换器10。

通过分别将各传感器或互感器设于管体的不同长度位置或者不同角度，使得各个传感器或互感器能够互不影响，稳定工作，从而实现对飞机上的大气数据系统全面、精准的校准。

结合图3，转换器10接收各传感器和互感器上的采集信息，并将各压力及模拟量信息转换至数字量，并通过RS422总线传输至机上大气数据计算机中的解算单元，供其解算大气数据参数，可有效解决数据传输实时性问题。解算单元再通过规定的总线形式将各大气数据参数传输至机上相关系统。另外，解算单元中的各大气数据参数可作为机上嵌入式大气数据系统的校准基准，经过处理后完成嵌入大气数据系统输出参数的校准。

该传感器可在飞翼布局飞行器试飞初期使用，其配备的嵌入式大气数据系统输出不满足精度要求时，作为飞机上大气数据系统的主用大气数据传感器，同时也可作为机上嵌入式大气数据系统的校准基准传感器。

优选地，转换器10内设有A通道和B通道，A通道与第一总压受感器1、第一静压受感器2、第一攻角传感器4、第一侧滑角传感器6及总温传感器8电连接，B通道与第二总压受感器9、第二静压受感器3、第二攻角传感器5、第二侧滑角传感器7及总温传感器8电连接。

通过设置A通道和B通道，实现本申请传感器的双余度设计，有效提升数据采集的精度和稳定性，A通道内的数据发送至解算单元A，B通道内的数据发送至解算单元B，并分别输送值机上相关系统。

优选地，管体包括前壳体、中壳体和后壳体，第一总压受感器1、第一静压受感器2和第二静压受感器3设于前壳体上，第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6、第二侧滑角传感器7设于中壳体上，总温传感器8和第二总压受感器9设于后壳体上，后壳体的直径大于中壳体的直径，中壳体的直径大于前壳体的直径。

越靠近管体的后端，管体内所需要排布的电缆越多，管体通过设置多个不同直径的壳体结构，再直径较大的位置按需布置更多的电缆，宽度较小的额位置布置更少的电缆，布置合理，空间利用率高。

优选地，第一总压受感器1、第一静压受感器2、第二静压受感器3、第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6、第二侧滑角传感器7、总温传感器8和第二总压受感器9内均设有加热丝，加热丝与飞机上电源相连。通过布置加热丝，在外部空间温度较低时能够进行加热，从而保证各传感器和互感器在任意条件下均能够稳定工作。

优选地，管体上可拆卸连接有第一立柱11和第二立柱12，第一立柱11和第二立柱12相互垂直，第一立柱11从管体的两侧伸出并且第一立柱11的两端分别与第一攻角传感器4和第二攻角传感器5转动连接，第一攻角传感器4和第二攻角传感器5上均设有风标；第二立柱12从管体的两侧伸出并且第二立柱12的两端分别与第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7转动连接，第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7上均设有风标。通过设置第一立柱11和第二立柱12来实现对第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7的稳定连接，第一攻角传感器4、第二攻角传感器5、第一侧滑角传感器6和第二侧滑角传感器7通过风标获取飞机的局部攻角、局部侧滑角信息，第一立柱11和第二立柱12相互垂直保证各传感器上的风标不会相互影响。

优选地，管体上设有第一支架13和第二支架14，第一支架13的外端与总温传感器8相连，第二支架14的外端与第二总压受感器9相连，通过第一支架13和第二支架14实现对总温传感器8和第二总压受感器9的稳定连接，第二总压受感器9设于管体外侧，能够对总温信息进行直接检测。

优选地，管体对应第一总压受感器1、第一静压受感器2和第二静压受感器3位置处的外壁上均设有与对应传感器内部连通的受感孔，保证固定稳定的同时第一总压受感器1、第一静压受感器2和第二静压受感器3能够稳定地采集到所需的数据。

以上，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 (7)

1.一种多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：包括管体、设于管体上的第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)、第二静压受感器(3)、第一攻角传感器(4)、第二攻角传感器(5)、第一侧滑角传感器(6)、第二侧滑角传感器(7)、总温传感器(8)和第二总压受感器(9)，所述管体为长条结构，所述第一总压受感器(1)设于管体的前端，所述第一静压受感器(2)和第二静压受感器(3)沿管体的长度方向前后设置于管体内，所述第一攻角传感器(4)和第二攻角传感器(5)共同设于管体的第一长度位置并且第一攻角传感器(4)和第二攻角传感器(5)沿着管体的周向对称设置，所述第一侧滑角传感器(6)和第二侧滑角传感器(7)共同设于管体的第二长度位置并且第一侧滑角传感器(6)和第二侧滑角传感器(7)沿着管体的周向对称设置；所述总温传感器(8)设于管体的第三长度位置，所述第二总压受感器(9)设于管体的第四长度位置，所述第一攻角传感器(4)、第二攻角传感器(5)、第一侧滑角传感器(6)、第二侧滑角传感器(7)、总温传感器(8)和第二总压受感器(9)分别设于管体的周向不同角度位置；

所述管体的末端设有转换器(10)，所述转换器(10)与第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)、第二静压受感器(3)、第一攻角传感器(4)、第二攻角传感器(5)、第一侧滑角传感器(6)、第二侧滑角传感器(7)、总温传感器(8)和第二总压受感器(9)电连接。

2.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：所述转换器(10)内设有A通道和B通道，所述A通道与第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)、第一攻角传感器(4)、第一侧滑角传感器(6)及总温传感器(8)电连接，所述B通道与第二总压受感器(9)、第二静压受感器(3)、第二攻角传感器(5)、第二侧滑角传感器(7)及总温传感器(8)电连接。

3.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：所述管体包括前壳体、中壳体和后壳体，所述第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)和第二静压受感器(3)设于前壳体上，所述第一攻角传感器(4)、第二攻角传感器(5)、第一侧滑角传感器(6)、第二侧滑角传感器(7)设于中壳体上，所述总温传感器(8)和第二总压受感器(9)设于后壳体上，所述后壳体的直径大于中壳体的直径，所述中壳体的直径大于前壳体的直径。

4.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)、第二静压受感器(3)、第一攻角传感器(4)、第二攻角传感器(5)、第一侧滑角传感器(6)、第二侧滑角传感器(7)、总温传感器(8)和第二总压受感器(9)内均设有加热丝，所述加热丝与飞机上电源相连。

5.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：所述管体上可拆卸连接有第一立柱(11)和第二立柱(12)，所述第一立柱(11)和第二立柱(12)相互垂直，所述第一立柱(11)从管体的两侧伸出并且第一立柱(11)的两端分别与第一攻角传感器(4)和第二攻角传感器(5)转动连接，所述第一攻角传感器(4)和第二攻角传感器(5)上均设有风标；所述第二立柱(12)从管体的两侧伸出并且第二立柱(12)的两端分别与第一侧滑角传感器(6)和第二侧滑角传感器(7)转动连接，所述第一侧滑角传感器(6)和第二侧滑角传感器(7)上均设有风标。

6.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：所述管体上设有第一支架(13)和第二支架(14)，所述第一支架(13)的外端与总温传感器(8)相连，所述第二支架(14)的外端与第二总压受感器(9)相连。

7.如权利要求1所述的多功能双余度大气探测传感器，其特征在于：所述管体对应第一总压受感器(1)、第一静压受感器(2)和第二静压受感器(3)位置处的外壁上均设有与对应传感器内部连通的受感孔。

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