CN209927316U - 低雷达散射截面总温传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种低雷达散射截面总温传感器，旨在提供一种不易受气流扰动影响，不同波段下都具有良好隐身性能的总温传感器。本实用新型通过下述技术方案予以实现：采用一个先收缩后扩散的拉瓦尔管，内置双筒绝缘管的感温敏感元件的滞止罩，双筒绝缘管筒夹层内置与后向阻滞室相连的铂金电阻丝，滞止罩迎向气流的一端的进气口，将不同环境下的迎风气流从进气口引入阻滞室，借助流入两个绝缘管同心圆的喉管交界处的气流，在进入喉口向后的扩散段速度恒定为音速流场，变为音速的气流经过阻滞室的阻滞作用，被感温的敏感元件利用空气动力阻滞效应感测进入进气道的气流总温，从而测得大气总温，输出与感受到的总温成对应关系的电阻值。

Description

低雷达散射截面总温传感器

技术领域

本实用新型涉及一种具有低雷达散射的总温传感器。

背景技术

在空气动力学领域，高速气流温度的测量一般指气体总温的测量，即气流在绝热滞止状态下所能达到的温度。流体在流动时具有它的压力、温度、密度、速度、马赫数。如能使一流体以绝热过程完全静止时，那么它的动能将转化为内能，反映在压力、温度与密度上。此时之温度便为总温。常用总温传感器测量大气的总温。总温传感器又称阻滞温度传感器。总温信号可供大气数据计算机作解算大气静温、真实空速等参数用。总温信号还可直接用于指示，它反映飞机某些部位上构件可能达到的温度。气流流过物体受到阻滞时流速降低到零，动能转换为热能使局部温度升高，这个温度称为总温或阻滞温度。测量过程中，感温元件会以各种方式与周围环境交换热量。它与传感器的结构、尺寸、气流的粘性和流速、传感器在飞机上的安装位置以及迎角和飞行姿态等有关，是衡量传感器性能的重要指标之一。总温传感器通常安装在翼尖、垂尾顶部、机头侧面或其他气流不易受到扰动的地方。为了使传感器测量温度更接近气流真实温度，通常将传感器与合适的滞止罩配套做成总温探针样式。

在航空航天领域中，准确测量燃烧室出口燃气流温度，能为发动机进气道及尾喷管的优化设计提供重要的参考数据。大气总温传感器通过感受进气道入口处气流总温,向发动机提供测试的探测温度。由于目前发动机进气道内大气总温测试数据存在较大误差,影响着发动机的性能与调整。传感器迎风气流角的不同，测温传感器总温恢复系数的气流不敏感角度，腔内流场分布和气流速度大小有一定的区别。其次总温传感器雷达散射源与其形状、尺寸、结构及材料有关，也与入射电磁波的频率、极化方式和入射角等有关。总温传感器对电磁散射源基本类型包括镜面反射、边缘绕射、尖顶绕射、爬行波绕射、行波绕射和非细长体因电磁突变引起的绕射。电磁波垂直射入局部光滑目标表面时，在其后向方向上产生很强的散射回波，这种散射称为镜面反射，它是强散射源。当电磁波入射到目标边缘棱线时，散射回波主要来自于目标边缘对入射电磁波的绕射，它与反射不同之处在于一束入射波可以在边缘上产生无数条绕射线，是重要的散射源。总温传感器作为飞行器的一个外挂突出物，其隐身性能直接影响飞行器整机的隐身性能。总温传感器对飞行器隐身性构成了严重的威胁，已成为飞行器的一项重要指标，并且是衡量飞行器先进性的一个重要判据。大气总温传感器安装在飞机发动机的进气道内,但它的迎风面部分暴露在外,因此传感器的雷达散射截面（RCS）也会影响飞机的整体隐身性能。减少总温传感器强散射方向的数目有利于飞机隐身。总温传感器是支架侧面外倾角构成不完整的二面角具有较强散射，波峰很宽.容易跟踪。外挂物的散射水平与飞机机体本身的散射相当。采取隐身措施总的效果是使支架重要侧向暴露距离减小、总体可探测范围减小、少数方向暴露距离大但范围窄。目前，国内还没有具有良好隐身性能的总温传感器。因此，有必要研究一种具有良好隐身性能的总温传感器。

本实用新型的目的是对现有总温传感器进行的进一步发展和改进，使其具有良好的隐身性能。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、恢复系数较高、响应速度快，不易受气流扰动影响，不同波段下都具有良好隐身性能的总温传感器。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到。一种低雷达散射截面总温传感器，具有一个外观呈T形，通过支架2连接的滞止罩1、带有法兰盘的接线座3和内置双筒绝缘管的感温敏感元件，其特征在于：滞止罩1是一个先收缩后扩散的拉瓦尔管，内部为空心结构，双筒绝缘管筒夹层内置与后向阻滞室相连的铂金电阻丝，滞止罩1迎向气流的一端的进气口，将不同环境下的迎风气流从进气口引入先扩后缩形状的阻滞室，借助流入两个绝缘瓷管同心圆的喉管交界处的气流，在进入喉口向后的扩散段速度恒定为音速流场，变为音速的气流经过阻滞室的阻滞作用，被感温的敏感元件4利用空气动力阻滞效应感测进入进气道的气流总温，测得大气总温，输出与感受到的总温成对应关系的电阻值。

本实用新型相比于现有技术具有如下效果。

结构简单、恢复系数较高、响应速度快。本实用采用外观呈T形，通过支架连接的滞止罩1和带有法兰盘的接线座3，结构简单。滞止罩1为拉瓦尔管结构，内置双筒绝缘管的双孔感温敏感元件4，双筒绝缘管筒感温敏感元件夹层内置铂金电阻丝，与后向阻滞室相连。气流流入时，将被阻滞转换成总温，具有较高的恢复系数，克服了现有技术总温测量准确性能力不足的缺陷。感温敏感元件中间为空心结构，气流直接从中流出，气流温度立即被绕制在管壁上的金属铂金丝感受到，响应速度非常快。

不易受气流扰动。本实用新型利用支架2为先收缩后扩散的扁状橄榄型面，同时支架的长度经过计算确定，不易受气流扰动的影响。支架2与接线座3之间成一定的倾角，使本实用新型在较大攻角及侧滑角下总温测量的准确性都比较高。

具有良好隐身性。本实用新型采用一个先收缩后扩散的扁状橄榄形的支架2，减缩侧向的RCS，通过缩小总温传感器的体积，减少飞机外挂突出物大小，减小了重要方向头向散射场和侧向的RCS，在空间上使各种散射源的强散射方向接近，改变总温传感器的外形结构，利用外形隐身设计及在外表面涂覆雷达吸波材料，减小总温传感器的雷达散射截面，使其在低频段到高频段都具有较低的雷达散射截面。不易被连续跟踪，雷达难以判断是目标信号还是杂波或瞬时噪声，即使判断出是目标，也会因难以连续跟踪而丢失目标。采用多边形台阶锯齿边缘法兰盘的接线座3也可达到控制散射波峰的方向与数量。

本实用新型通过在总温传感器关键部位采用涂覆一层涂敷型或结构型吸波材料，减小总温传感器的雷达散射截面，使其具有良好的隐身性能，提高传感器隐身性能的有效性，能使总温传感器的雷达散射特性达到或接近隐身的水平，相比现有技术，雷达散射截面在前向±45°和侧向±45°由0.06m²减小至0.002m²，被发现的概率减小，总体的RCS水平降低。

本实用新型采用内置双筒绝缘管的双孔圆筒外罩屏蔽阻滞，双筒绝缘瓷管筒夹层内置铂金电阻丝构成感温敏感元件，有效地解决了现有技术热电偶脱落带来的反馈失效问题。

本实用新型体积小、重量轻、性能稳定、在不同波段下都具有较低的雷达散射截面，可以满足绝大部分流场总温测量的需求。由空气动力学定律可以证明：当流入滞止罩1的气流流速达到或超过其临界马赫数时，则不论来流流速多大，气流流速均可达到M=1。又由于气流具有粘性，当它流过阻滞室及感温敏感元件4壁面时，在壁面上形成附面层，附面层中贴近壁面的流体几乎受到全阻滞，流速降为零，动能迅速转化为热能，该热能与大气静温一起被用铂金电阻丝制作的感温敏感元件4所感受，利用金属铂的电阻与温度成函数关系的特性，总温传感器输出与感受到的总温成对应关系的电阻值，从而测得大气总温。扁状橄榄型和支架2，利用外形隐身技术减少雷达散射截面。

本实用新型外表面涂覆一层涂敷型或结构型吸波材料，减小总温传感器的雷达散射截面，使其具有良好的隐身性能。

附图说明

图1是本实用新型低雷达散射截面总温传感器的构造示意图。

图2是图1阻滞室的剖视图。

图3是支架的结构图。

图中：1.滞止罩，2.支架，3.接线座，4.感温敏感元件，5.阻滞室，6.绝缘筒管，7.铂金丝。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

参阅图1、图2。在以下描述的优选实施例中，一种低雷达散射截面总温传感器，具有一个外观呈T形，通过支架2连接的滞止罩1、带有法兰盘的接线座3和内置双筒绝缘管的感温敏感元件。接线座3安装在飞机蒙皮上。滞止罩1是一个先收缩后扩散的拉瓦尔管，内部为空心结构，内置双筒绝缘管的感温敏感元件，双筒绝缘管筒夹层内置与后向阻滞室相连的铂金电阻丝，滞止罩1迎向气流的一端的进气口，将不同环境下的迎风气流从进气口引入先扩后缩形状的阻滞室，借助流入两个绝缘瓷管同心圆的喉管交界处的气流，在进入喉口向后的扩散段速度恒定为音速流场，变为音速的气流经过阻滞室的阻滞作用，被感温的敏感元件4利用空气动力阻滞效应感测进入进气道气流总温，从而使感温敏感元件4测得大气总温，输出与感受到的总温成对应关系的电阻值。

滞止罩1根据空气学原理设计，由不锈钢制造而成。阻滞室5内部放置感温敏感元件4。气流进入阻滞室被阻滞，动能转化成热能，被感温敏感元件4感受到，最终以电阻信号形式进行输出。接线座3上安装插座作为电气接口，用于引出传感器所感测到的总温信号。滞止罩1、支架2的外形是由计算和试验得到的，能够降低空气阻力且具有较低的雷达散射截面。滞止罩1、支架2以及接线座3的外表面涂覆有一层吸波材料，用于吸收雷达波，减小总温传感器的雷达散射截面。支架2与接线座3之间成一定的倾角，使本实用新型在较大攻角及侧滑角下总温测量的准确性都比较高。支架2为先收缩后扩散的扁状橄榄型面，不易受气流扰动的影响。

如图3。当飞行器飞行时，高速气流流经阻滞室5。由空气动力学定律可以证明：当流入阻滞室5的气流流速达到或超过其临界马赫数时，则不论来流流速多大，气流流过阻滞室5时的流速均可达到M=1。又由于气流具有粘性，当它流过阻滞室5壁面时，在壁面上形成附面层，附面层中贴近壁面的流体几乎受到全阻滞，流速降为零，动能迅速转化为热能，该热能与大气静温一起被紧贴在喉道处的感温敏感元件4所感受。感温敏感元件4是用两根或多根非常细小的铂金丝7绕制在绝缘筒管6上制造而成，可以输出两组独立的电信号。金属铂的电阻与温度具有单值函数关系，利用其制作成敏感元件，可将感受到的总温信号以电阻信号的形式输出。阻滞室1的开口大小对雷达散射截面影响较大，尽量减小其尺寸，同时又不对总温测量的准确性产生影响。滞止罩1的结构由计算、试验确定，使总温传感器的雷达散射截面较小，同时能与内部的敏感元件较好的匹配又不对总温测量的准确性产生影响。

呈橄榄形状支架3内部为空心结构。该种外形具有较小的雷达散射截面。支架3的高度综合考虑总温测量精度与隐身性能的影响。支架3长度越大，飞行器蒙皮处附面层气流扰动对总温测量的影响越小，但雷达散射截面将越大；支架3长度越小，飞行器蒙皮处附面层气流扰动对总温测量的影响越大，雷达散射截面将越小。支架的长度由计算及试验确定，使总温传感器的隐身性能及总温的测量达到最佳效果。

然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本实用新型的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本实用新型的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本实用新型所涉及的技术领域内，并落入本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种低雷达散射截面总温传感器，具有一个外观呈T形，通过支架(2)连接的滞止罩(1)、带有法兰盘的接线座(3)和内置双筒绝缘管的感温敏感元件，其特征在于：滞止罩(1)是一个先收缩后扩散的拉瓦尔管，内部为空心结构，双筒绝缘管筒夹层内置与后向阻滞室相连的铂金电阻丝，滞止罩(1)迎向气流的一端的进气口，将不同环境下的迎风气流从进气口引入先扩后缩形状的阻滞室，借助流入两个绝缘管同心圆的喉管交界处的气流，在进入喉口向后的扩散段速度恒定为音速流场，变为音速的气流经过阻滞室的阻滞作用，被感温的敏感元件(4)利用空气动力阻滞效应感测进入进气道的气流总温，从而测得大气总温，输出与感受到的总温成对应关系的电阻值。

2.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，滞止罩(1)根据空气学原理设计，由不锈钢制造而成。

3.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，气流进入阻滞室被阻滞，动能转化成热能，被感温敏感元件(4)感受到，最终以电阻信号形式进行输出。

4.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，接线座(3)上安装插座作为电气接口，用于引出传感器所感测到的总温信号。

5.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，滞止罩(1)、支架(2)以及接线座(3)的外表面涂覆有一层吸波材料，用于吸收雷达波，减小总温传感器的雷达散射截面。

6.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，支架(2)与接线座(3)之间成倾角。

7.根据权利要求1所述的低雷达散射截面总温传感器，其特征在于，支架(2)为先收缩后扩散的扁状橄榄型面。

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