DE3438201A1

DE3438201A1 - Probe for determining the static pressure in a flow

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Publication number: DE3438201A1
Application number: DE19843438201
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8580 Bayreuth Brözel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-04-24

Abstract

A probe (12) for determining the static pressure in the field of a flowing fluid, in particular for determining the ram pressure or the vertical velocity of an aircraft is described, which has an elongated pressure-absorbing member (10), which is to be subjected to an incident flow in the longitudinal direction and is provided with a central cavity (14) and, in its outer surface (16), with bores (18) which are connected to the cavity (14). The bores (18) are arranged in a narrow region about a first plane of the pressure-absorbing member (10), which plane is defined by an axis of symmetry of the cross-section and by the longitudinal axis of the pressure-absorbing member (10). In this arrangement, the pressure-absorbing member (10) can have a round or an elongated cross-section with flattened side surfaces (20). The arrangement of the bores (18), or the construction of the pressure-absorbing member (10) with a flattened cross-section produces an orientation of the probe (12) in the field of a flowing fluid. <IMAGE>

Description

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Rudolf Bxözel
Dalandweg 3
8580 BayreuthRudolf Bxözel
Dalandweg 3
8580 Bayreuth

Sonde zur Bestimmung des statischen Druckes in einerProbe for determining the static pressure in one

Strömungflow

Die Erfindung betrifft eine Sonde zur Bestimmung des' statischen Druckes im Feld eines strömenden Fluides, insbesondere zur Bestimmung des Staudruckes bzw. der Vertikalgeschwindigkeit eines Luftfahrzeuges, mit einem länglichen, in Längsrichtung anzuströmenden Druckaufnahmekörper, der einen zentralen Hohlraum und in seiner Außenfläche Bohrungen aufweist, die mit dem Hohlraum verbunden sind.The invention relates to a probe for determining the 'static pressure in the field of a flowing fluid, in particular for determining the dynamic pressure or the vertical speed of an aircraft, with an elongated pressure receiving body to be flown in the longitudinal direction, which has a central cavity and has bores in its outer surface which are connected to the cavity.

Bekannte Sonden v/erden mit einem längs angeströmten Druckaufnahmekörper ausgebildet, der zylindrisch, rohrförmig, scheibenförmig o.a. sein kann. Ein solcher bekannter zylindrischer, rohrförmiger oder scheibenförmiger Druckaufnahmekörper weist einen zentralen Hohlkörper und in seiner Außenfläche Bohrungen auf, die in unterschiedlichen Mustern angeordnet sein können, Alle diese bekannten Sonden der eingangs genannten ArtKnown probes are grounded with a longitudinal flow Pressure-absorbing body formed, which can be cylindrical, tubular, disk-shaped or the like. Such a known cylindrical, tubular or disk-shaped pressure receiving body has a central one Hollow body and holes in its outer surface, which can be arranged in different patterns, All of these known probes of the type mentioned at the beginning

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

weisen einenmehr oder weniger großen Meßfehler auf, sobald sie unter einem Winkel angeströmt werden, der von der Längsachse des Druckaufnahmekörpers verschieden ist. Es sind Sonden der gattungsgemäßen Art bekannt, bei denen der Druckmeßfehler durch spezielle Anordnung der Bohrungen bis zu relativ großen Winkeln in der Größenordnung um - 20° unter 1 % bleibt, solange die Anströmrichtung in einer definierten Ebene der Sonde bleibt. Bei einer Schraganstromung in einer zur zuletzt genannten definierten Ebene senkrechten Ebene treten bei einer solchen bekannten Sonde jedoch sehr viel größere Meßfehler auf, die beispielsweise bereits bei einer Schraganstromung unter einem Winkel von 5° in der Größenordnung um 1 % betragen können.have a more or less large measurement error as soon as they are flown against at an angle that is different from the longitudinal axis of the pressure receiving body. There are known probes of the generic type, in which the pressure measurement error due to the special arrangement of the holes up to relatively large angles in the The order of magnitude of - 20 ° remains below 1% as long as the direction of flow is in a defined plane of the probe remain. In the event of an inclined flow, step in a plane perpendicular to the last-named defined plane in such a known probe, however, very much larger measurement errors occur, for example already in an inclined flow at an angle of 5 ° can be of the order of 1%.

Insbesondere bei Segelflugzeugen kommen in dafür kritischen Flugzuständen, beispielsweise beim Kreisen in einem Aufwind, Schiebewinkel in der Größenordnung bis 15° vor, ohne daß der Anstellwinkel der Sonde dabei innerhalb enger Grenzen von größenordnungsmäßig - 5° bleibt. Unter dem Schiebewinkel wird dabei der Winkel zwischen der Anströmrichtung senkrecht zur Hochachse des Flugzeuges und der zur Hochachse senkrechten Längsachse des Flugzeuges verstanden, während unter dem Anstellwinkel der.Winkel zwischen der Anströmrichtung senkrecht zur Querachse des Flugzeuges und der zur Querachse senkrechten Längsachse des Flugzeuges verstanden wird.Especially when it comes to gliders, this is critical Flight conditions, for example when circling in an updraft, slip angles in the order of magnitude of up to 15 ° before, without the angle of attack of the probe being within narrow limits of the order of magnitude - 5 ° remain. Under the slip angle, the angle between the direction of flow becomes perpendicular to the vertical axis of the aircraft and the longitudinal axis of the aircraft perpendicular to the vertical axis, while the angle of attack der.winkel between the direction of flow perpendicular to the transverse axis of the aircraft and that of the Transverse axis is understood as the vertical longitudinal axis of the aircraft.

Durch diese möglichen großen Schiebewinkel bis zu 15°, ohne daß der Anstellwinkel der Sonde dabei innerhalb kleiner Grenzen von - 5° verbleibt, ergeben sich bei der Bestimmung insbesondere dor vertikalen Go-This possible large sliding angle of up to 15 °, without the angle of attack of the probe being within small limits of -5 ° remain, the determination of the vertical go-

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schwindigkeit bzw. des Energieverlustas oder -gewinnes erhebliche Fehler.speed or energy loss or gain significant errors.

Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sonde der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die Meßfehler bis zu relativ großen Schiebe- und/oder Anstellwinkeln vergleichsweise gering bleiben.The present invention is therefore based on the object of creating a probe of the type mentioned at the beginning, in which the measurement errors remain comparatively small up to relatively large sliding and / or setting angles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrungen in einem schmalen Bereich um eine erste Ebene des Druckaufnahmekorpers angeordnet sind, die durch eine Symmetrieachse des Querschnittes und durch die Längsachse des Druckaufnahmekörpers gegeben ist.This object is achieved in that the Bores are arranged in a narrow area around a first plane of the Druckaufnahmekorpers, which by a The axis of symmetry of the cross section and is given by the longitudinal axis of the pressure receiving body.

Durch diese Anordnung der Bohrungen in einem schmalen Bereich um eine erste Ebene des Druckaufnahmekörpers wird eine Richtungswirkung erzielt. Diase Richtungswirkung führt dazu, daß bei einer Anströmung der erfindungsgemäßen Sonde auch unter vergleichsweise großen Schiebe- und/oder Anstellwinkeln die Meßfehler kleiner sind als bei bekannten Sonden der gattungsgemäßen Art.This arrangement of the bores in a narrow area around a first plane of the pressure receiving body achieved a directional effect. The directional effect leads to the fact that when there is a flow against the probe according to the invention the measurement errors are smaller than with known ones, even at comparatively large sliding and / or setting angles Probes of the generic type.

Der Querschnitt des Druckaufnahmekörpers kann beispielsweise kreisringförmig ausgebildet sein, wobei die Länge des Druckaufnahmekörpers um ein Vielfaches größer ist als sein Durchmesser.· Bei einem Druckaufnahmekörper mit einem runden, d.h. kreisringförmigen Querschnitt können die Bohrungen in Diametralebenen angeordnet sein. Derartige Bohrungen sind sehr einfach herstellbar, so daß sich insgesamt eine preisgünstige Sonde mit einem vergleichsweise kleinen Meßfehler ergibt.The cross section of the pressure receiving body can, for example be designed in the shape of a ring, the length of the pressure receiving body being many times greater than its diameter. In the case of a pressure absorbing body with a round, i.e. circular cross-section, the bores be arranged in diametrical planes. Such holes are very easy to produce, so that a total of results in an inexpensive probe with a comparatively small measurement error.

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Vorzugsweise sind die Diametralebenen um die 'erste Ebene des Cruckaufnahmekörpers spiegelbildlich angeordnet. Dabei können selbstverständlich auch bzw. ausschließlich in der ersten Ebene des Druckaufnahmakörpers Bohrungen vorgesehen sein.Preferably the diametrical planes are about the first plane of the pressure receiving body arranged in mirror image. Of course, you can also or exclusively bores can be provided in the first level of the pressure absorbing body.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sonde weist der Druckaufnahmekörper einen länglichen Querschnitt mit abgeflachten Seitenflächen auf, wobei die abgeflachten Seitenflächen zur ersten Ebene des Druckaufnahmekörpers mindestens annähernd senkrecht ausgerichtet und die Bohrungen in den abgeflachten Seitenflächen des Druckaufnahmekorpers vorgesehen sind.In a further development of the probe according to the invention, the pressure receiving body has an elongated cross section with flattened side surfaces, the flattened Lateral surfaces aligned at least approximately perpendicular to the first plane of the pressure receiving body and the bores in the flattened side surfaces of the pressure receiving body are provided.

Durch die Ausbildung des länglichen, in Längsrichtung anzuströmenden Druckaufnahmekorpers mit einem abgeflachten Querschnitt ergibt sich der Vorteil, .daß die Sonde nicht nur in einer Ebene, sondern in zwei zueinander senkrechten Ebenen gegen Schräganströmungen vergleichsweise unempfindlich ist, so daß bis zu relativ großen Schiebe- und/oder Anstellwinkeln relativ genaue Messungen des Staudruckes und damit der Sink- oder Steiggeschwindigkeit eines Flugzeuges möglich sind.Due to the formation of the elongated, incoming flow in the longitudinal direction Pressure receiving body with a flattened cross section results in the advantage that the probe does not only in one plane, but in two mutually perpendicular planes comparatively insensitive to inclined flow is, so that up to relatively large sliding and / or angle of attack relatively accurate measurements of the dynamic pressure and thus the rate of descent or ascent of an aircraft are possible.

Der Druckaufnahmekörper kann dabei einen rechteckigen, linsenförmigen, ovalen oder anderen abgeflachten Querschnitt aufweisen. Unabhängig von der konkreten Querschnittsform des Druckaufnahmekorpers ist von Wichtigkeit, daß die Bohrungen in den abgeflachten Seitenflächen des Druckaufnahmekorpers vorgesehen sind, weil nur dann die durch Schräganströmungen üblicherweise verursachten Meßfehler weitestgehend ausgeglichen werden können, wie noch weiter unten detailliert beschrieben wird.The pressure absorbing body can be a rectangular, Have lenticular, oval or other flattened cross-section. Regardless of the specific cross-sectional shape of the pressure receiving body is important that the bores in the flattened side surfaces of the pressure receiving body are provided because only then will the measurement errors usually caused by inclined flows can be largely compensated, as will be described in detail below.

GOPYGOPY

In Längsrichtung des Druckaufnahmekörpers können mehrere Bohrungen hintereinander angeordnet sein- Diese hintereinander angeordneten Bohrungen können voneinander äquidistant beabstandet und in einer Linie angeordnet sein.
Desgleichen können die Bohrungen in den gegenüberliegenden' Seitenflächen dos Druckaufnahmekörpers gegeneinander versetzt sein.Several bores can be arranged one behind the other in the longitudinal direction of the pressure receiving body. These bores arranged one behind the other can be equidistantly spaced from one another and arranged in a line.
Likewise, the bores in the opposite side surfaces of the pressure receiving body can be offset from one another.

Bei einer Schräganströmung einer derartigen Sonde ergeben sich entlang dem gesamten Druckaufnahmekörper solche Druckverhältnisse, daß der durch eine Mittelwortbildung gegebene Meßdruck im zentralen Hohlraum des Druckaufnahmekörpers nur einen vergleichsweise sehr kleinen Meßfehler aufweist. In the case of an inclined flow to such a probe, such pressure conditions result along the entire pressure receiving body, that the measured pressure given by a middle word formation in the central cavity of the pressure receiving body has only a comparatively very small measurement error.

Der Druckaufnahmekörper ist an seiner Stirnfläche dicht
verschlossen. Auf diese Weise wird im zentralen Hohlraum nur der zu messende statische Druck innerhalb enger Abweichungen bestimmt.The pressure absorbing body is tight on its end face
locked. In this way, only the static pressure to be measured is determined within narrow deviations in the central cavity.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Druckaufnahmekörper an seiner der Stirnfläche gegenüberliegenden Rückfläche mit einem Halteelcment versehen ist, das einen Hohlraum aufweist, wobei der Hohlraum des Halteelementes mit dem zentralen Hohlraum des Druckaufnahmekörpers verbunden ist. Dabei können der zentrale Hohlraum desIt has proven to be advantageous that the pressure absorbing body is located opposite the end face The rear surface is provided with a holding element which has a cavity, the cavity of the holding element is connected to the central cavity of the pressure receiving body. The central cavity of the

GOPYGOPY

Druckaufnahmekörpers und der Hohlraum des Halteelementes als Bohrungen ausgebildet sein, die miteinander fluchten.Pressure receiving body and the cavity of the holding element be designed as bores that are aligned with one another.

Bei einer durch eine Schräganströmung bedingten Anströmung der erfindungsgemäßen Sonde in Richtung der kurzen Achse des abgeflachten Querschnittes des Druckaufnahmekörpers, d.h. in Richtung senkrecht zu einer abgeflachten Seitenfläche des Druckaufnahmekörpers tritt - wie noch weiter unten detailliert beschrieben wird - auf der Luvseite ein Überdruck und auf der Leeseite ein Unterdruck auf. Bei geeigneter Dimensionierung der erfindungsgemäßen Sonde kompensieren sich diese beiden Drücke, wodurch ein möglicher Meßfehler ausgeglichen wird.In the case of an incident flow caused by an inclined flow the probe according to the invention in the direction of the short axis of the flattened cross section of the pressure receiving body, i.e., in the direction perpendicular to a flattened side surface of the pressure receiving body occurs - as will be described in detail further below - an overpressure on the windward side and on the A negative pressure on the leeward side. If the probe according to the invention is suitably dimensioned, they compensate each other these two pressures, thereby compensating for a possible measurement error.

Demgegenüber entsteht bei einer durch eine Schräganströmung bedingten Anströmung der erfindungsgemäßen Sonde in Richtung der langen Achse des abgeflachten Querschnittes, d.h." in Richtung parallel zu den beiden abgeflachten Seitenflächen des Druckaufnahmekörpers am Ort der Bohrungen wegen der geringen Krümmung der Strömungslinien keine wesentliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit und deshalb keine wesentliche Erniedrigung des Druckes so daß der durch den tatsächlich auftretenden geringen Unterdruck bedingte Meßfehler minimal' bleibt. In vorteilhafter Weise bleiben die Meßfehler bei der erfindungsgemäßen Sonde je nach Strömungsrichtung unter 0,5% bzw. unter 1,5% bei Anströmwinkeln im Bereich bis zu - 15°.In contrast, one occurs through an inclined flow conditional flow of the probe according to the invention in the direction of the long axis of the flattened Cross-section, i.e. "in the direction parallel to the two flattened side surfaces of the pressure receiving body at the location of the bores because of the slight curvature of the flow lines no significant increase in the Flow rate and therefore no significant reduction in pressure so that the through the actually occurring low negative pressure caused measurement errors remains minimal '. Stay in an advantageous manner the measurement errors in the probe according to the invention each depending on the direction of flow below 0.5% or below 1.5% at angles of incidence in the range of up to - 15 °.

Im zentralen Hohlraum des Druckaufnahmekörpers kann ein Umlenkkörper vorgesehen sein, dessen Abmessungen kleiner sind als die Abmessungen des zentralen Hohlraumes.In the central cavity of the pressure receiving body, a deflecting body can be provided, the dimensions of which are smaller are than the dimensions of the central cavity.

Durch diesen Umlenkkörper wird beispielsweise ein rohrförmiger Spalt gebildet, durch den die Drosselwirkung und damit der Strömungswiderstand der Bohrungen weiter verstärkt und die Mittelwertbildung des gemessenen Druckes verbessert wird. Auf diese Weise ergibt sich eine Sonde mit einem weiter verbesserten Meßverhalten.This deflecting body forms a tubular gap, for example, through which the throttling effect and thus the flow resistance of the bores is further increased and the averaging the measured pressure is improved. This results in a probe with a further improved one Measuring behavior.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer erfindungsgemäßen Sonde im Vergleich zu einer bekannten Sonde der gattungsgemäßen Art. Es zeigen:Further details, features and advantages emerge from the following description of an inventive Probe compared to a known probe of the generic type. They show:

Fig. 1 eine bekannte Sonde im Feld eines strömenden Fluides, welches die Sonde koaxial anströmt;1 shows a known probe in the field of a flowing fluid which flows coaxially against the probe;

Fig. 2 eine Sonde gemäß Fig. 1 in einem Feld eines strömenden Fluides, welches die Sonde schräg anströmt;FIG. 2 shows a probe according to FIG. 1 in a field of a flowing fluid which inclines the probe flows towards;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III aus Fig. 2;3 shows a section along the section line III-III from Fig. 2;

Fig. 4 einen der Fig.3 entsprechenden Schnitt durch eine Sonde mit der um die Sonde vorhandenen Druckverteilung; FIG. 4 shows a section corresponding to FIG. 3 through a Probe with the pressure distribution around the probe;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindunqsgcmäßon Sonde;Fig. 5 is a section through an embodiment of a inventive probe;

Fig. 6 einen der Fig. 5 entsprechenden Schnitt durch eine erfindunqscremäße Sonde mit der um die Sonde vorhandenen Druckverteilung;6 shows a section corresponding to FIG. 5 through a probe according to the invention with the one around the probe existing pressure distribution;

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Sonde in einer Seitenansicht; 7 shows a probe according to the invention in a side view;

Fig. 8 einen- Schnitt durch eine Sonde entlang der Schnittlinie VIII-VIII aus Fig.7;FIG. 8 shows a section through a probe along the section line VIII-VIII from FIG. 7;

Fig. 9 eine Ansicht einer Sonde in Blickrichtung IX aus Fig. 7;9 shows a view of a probe in the viewing direction IX from FIG. 7;

Fig.10 eine erfindungsgemäße Sonde im Feld eines strömenden 'Fluides entsprechend der Fig. 3;10 shows a probe according to the invention in the field of a flowing 'Fluids according to FIG. 3;

Fig.11 einen Schnitt durch eine Sonde gemäß Fig. 10 mit der um die Sonde vorhandenen Druckverteilung;FIG. 11 shows a section through a probe according to FIG. 10 with the pressure distribution around the probe;

Fig.12 eine erfindungsgemäße Sonde im Feld eines strömenden Fluides entsprechend der Fig. 5; und12 shows a probe according to the invention in the field of a flowing Fluids according to FIG. 5; and

Fig.13 einen Schnitt durch eine Sonde gemäß Fig.12 mit der um die Sonde vorhandenen Druckverteilung.-FIG. 13 shows a section through a probe according to FIG. 12 with the pressure distribution around the probe.

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Die Fig. 1 zeigt einen vorderen Abschnitt eines Druckaufnahmekörpers 10 einer bekannten Sonde 12 zur Bestimmung des statischen Druckes im Feld eines strömenden Fluides. Dieses Feld eines strömenden Fluides ist durch die PfeileFig. 1 shows a front section of a pressure receiving body 10 of a known probe 12 for determination the static pressure in the field of a flowing fluid. This field of a flowing fluid is indicated by the arrows

15 angedeutet, die mit einer Geschwindigkeit γ^·koaxial gegen den Druckaufnahmekörper 10 der Sonde 12 anströmen. Der Druckaufnahmekörper 10 weist einen zentralen Hohlraum 14 und in seiner Außenfläche 16 gleichmäßig verteilte Bohrungen 18 auf, die mit dem zentralen Hohlraum 14 verbunden sind. Bei dieser bekannten Sonde 12 sind die Bohrungen 18 in einem Bereich angebracht, in welchem die Stromlinien 15 zueinander möglichst parallel verlaufen.15 indicated that at a speed γ ^ · coaxial against the pressure receiving body 10 of the probe 12 flow. The pressure receiving body 10 has a central cavity 14 and bores evenly distributed in its outer surface 16 18, which are connected to the central cavity 14 are. In this known probe 12, the bores 18 are made in an area in which the Streamlines 15 run as parallel as possible to one another.

In diesem von der Stirnfläche entfernten Bereich ist die Strömung quasi ungestört und der statische Druck entspricht bei achsparalleler Strömung in diesem Bereich ziemlich genau dem zu messenden statischen Druck p,_e der tatsächlich ungestörten Strömung weit vor der Meßsonde 12. Das heißt, der gemessene Druck ρ ist gleich dem statischen Druck ρ der ungestörten Strömung weit vor der Meßsonde 12.In this area remote from the frontal area, the flow is virtually undisturbed and the static pressure in this area corresponds almost exactly to the static pressure p, _e to be measured of the actually undisturbed flow far in front of the measuring probe 12. That is, the measured pressure ρ is equal to the static pressure ρ of the undisturbed flow far in front of the measuring probe 12.

Die Fig. 2 zeigt eine der Fig.1 entsprechende Sonde 12 mit dem vorderen Abschnitt eines Druckaufnahmekörpers 10, der einen zentralen Hohlraum 14 und in seiner AußenflächeFIG. 2 shows a probe 12 corresponding to FIG with the front section of a pressure receiving body 10, the one central cavity 14 and in its outer surface

16 Bohrungen 18 aufweist, die mit dem Hohlraum 14 der Sonde 12 verbunden sind. In dieser Fig. ist ein die Sonde 1 2 schräg anströmendes Fluid durch die Pfeile 15' angedeutet. Aus dieser Fig. ist zu erkennen, daß die Stromlinien 15' bei einer schrägen Anströmung des Druckaufnahmekörpers 10 der Sonde 12 im Bereich der Sonde 12 zueinander nicht mehr parallel verlaufen. Deshalb wird auch der mittels der Sonde 12 gemessene Meßdruck p„ nicht mehr gleich sein dem gesuchten statischen Druck p^weit vor der Meßsonde 12.16 has bores 18, which with the cavity 14 of the Probe 12 are connected. In this figure, a fluid flowing obliquely towards the probe 1 2 is indicated by the arrows 15 '. From this figure it can be seen that the streamlines 15 'in the case of an inclined flow towards the pressure receiving body 10 of the probe 12 no longer run parallel to one another in the region of the probe 12. That's why the The measured pressure p "measured by means of the probe 12 will no longer be equal to the static pressure p ^ sought the measuring probe 12.

₄ Copy ₄ Copy

In einem derartigen Fall einer schrägen Anströmung der Meßsonde 12 kann die Strömungsgeschwindigkeit V^ in eine zur Achse der Meßsonde 12 parallele KomponenteIn such a case of an inclined flow towards the measuring probe 12, the flow velocity V ^ in a component parallel to the axis of the measuring probe 12

-.-iUKbin leine..zur Achse der Meßsonde 12 senkrechte Komponente zerlegt werden- Die zuletzt genannte Komponente ist zur Geschwindigkeit v_;X) und zum Sinus des Anstell--.- iUKbin leine..to the axis of the measuring probe 12 vertical components are broken down- The last-mentioned component is for the speed v _{; X)} and the sine of the pitch

--- winke-ls oC- proportional.--- wink-ls oC- proportional.

Der im zentralen Hohlraum 14 des Druckaufnahmekörpers -vorhandene Meßdruck ρ ist in einem derartigen Fall - _einer-schrägen Anströmung der Meßsonde 12 nicht mehrThe measuring pressure ρ present in the central cavity 14 of the pressure receiving body is in such a case - No more inclined flow towards the measuring probe 12

._-dem -gesuchten statischen Druck der ungestörten Strömung ^jcjleicji^ d-^h-^.p φ p_iJü. Dieser Sachverhalt ist leicht ■ _xet^Vyt;fHiJJ]fc _;dej: Fig. 3 und 4 zu erkennen. Die Fig. 3 zeigt --^einen .Querschnitt durch eine bekannte Meßsonde 12 mit._- the -searched static pressure of the undisturbed flow ^ jcjleicji ^ d- ^ h - ^. p φ p _iJü . This state of affairs is easy ■ _x et ^ Vyt; fHiJJ] fc _; dej: Figs. 3 and 4 can be seen. Fig. 3 shows - ^ a .Cross section through a known measuring probe 12 with

einem rohrzylindrischen Druckaufnahmekörper 10, der _..-einejx„zentralen Hohlraum 14 und in seiner Außenfläche ar. 1.,^,-gjle^.c.hmä.ßig verteilte Bohrungen 18 aufweist, diea tubular cylindrical pressure receiving body 10, the _..- ajx "central cavity 14 and in its outer surface ar. 1., ^, - gjle ^ .c.hmä.wich distributed bores 18, which

mit dem Hohlraum 14 verbunden sind. Die Strömung ist ^ durch d^ Stromlinien 15' angedeutet. Der Druckaufnahme- ---- körner 1-0-wird mit einer Geschwindigkeit angeströmt, -die etwa der Querkcmponente des Geschwindigkeitsvektors v_tX.are connected to the cavity 14. The flow is indicated by the streamlines 15 '. The pressure-receiving ---- grains 1-0 is flown at a rate of about Querkcmponente -the of the velocity vector v _tX.

^weit vor der Sonde 12 entspricht, die durch die Formel ,._JT₁-V^jJ^sin χ gegeben· ist. Am Bild dieser Strömungslinien 15 !LXann sofort qualitativ der Verlauf des statischen Druckes entlang des Umfanges des Druckaufnahmekörpers -—10 abgelesen werden. Weil sich die Stromlinien 15' .._.vor dem Druckaufnahmekörper 10 teilen und seitlich aus-"^exnanderstreben, entsteht in diesem Bereich eine Stau- __zone* .d.h. eine Zone mit einem überdruck. Dieser über- ^,dyugk^ist^in Fig. 4 mit Δρ_ν bezeichnet. Entsprechend entsteht in Strömungsrichtung hinter dem Druckaufnahmekörper 10 eine Zone mit einem Unterdruck. Dieser ünter-^ corresponds well before the probe 12, which is given by the formula , ._ JT ₁ -V ^ j J ^ sin χ. The course of the static pressure along the circumference of the pressure-absorbing body -10 can be read immediately qualitatively from the image of these flow lines 15! Because the streamlines 15 '... _. Divide in front of the pressure-absorbing body 10 and laterally strive to exn 4 denoted by Δρ _ν . Correspondingly, a zone with a negative pressure arises behind the pressure receiving body 10 in the direction of flow.

BAD ORIQiNALBAD ORIQiNAL

druck ist in Fig. 4 mit Δp„ bezeichnet. Sowohl derpressure is designated in Fig. 4 with Δ p ″. Both the

Überdruck άp_w als auch der Unterdruck δp„ hängen so-Overpressure άp _w as well as the underpressure δ p "depend on

V πV π

wohl vom Anströmwinkel .X als auch vom Azimutwinkel S des Druckaufnahmekörpers 10 ab. Die tatsächliche Größe des. Überdruckes Δ p„ bzw. des Unterdruckes Ap„ hängtprobably from the angle of attack .X as well as from the azimuth angle S of the pressure receiving body 10. The actual size of the overpressure Δ p "or the negative pressure Ap" depends

■ ^: V · ti■ ^: V · ti

u.a. auch von der Reynoldszahl ab. Da in einem derartigen Feld eines strömenden Fluides in erster Näherung die Bernoullische Gleichung gilt, ergibt sich in der Stauzone der Überdruck λ P_v zu ^ mit q= I · V^, .also depends on the Reynolds number. Since Bernoulli's equation applies to a first approximation in such a field of a flowing fluid, the overpressure λ P _v to ^ with q = I · V ^, results in the stagnation zone.

In dem für langsam fliegende Flugzeuge interessierenden Meßbereich erweisen sich das Überdruckmaximum Ap_v und das Unterdruckmaximum Λ P₁T ^al^s annähernd gleich groß. Da diese beiden Drücke entgegengesetzt gerichtet sind, heben sie sich nach der Mittelung durch die in Strömungsrichtung diametral gegenüberliegenden Bohrungen 18 gegenseitig auf.In the measurement range of interest for slowly flying aircraft, the overpressure maximum Ap _v and the underpressure _{maximum Λ P 1} T ^a l ^s prove to be approximately the same. Since these two pressures are directed in opposite directions, they cancel each other out after averaging through the bores 18 diametrically opposite in the direction of flow.

Infolge der verbleibenden Bohrungen 18 ergibt sich jedoch insgesamt durch Mittelung der entlang des Umfangs wirksamen Drücke ein Gesamtunterdruck, der das Meßergebnis verfälscht. Dieser Sachverhalt ist aus den Fig. 3 und 4 deutlich ersichtlich.As a result of the remaining holes 18, however, results overall, by averaging the pressures effective along the circumference, a total negative pressure that determines the measurement result falsified. This fact can be clearly seen from FIGS. 3 and 4.

An den Bohrungen 18 der Sonde 12, die zum Luftstrom, wie er in Fig. 3 durch die Stromlinien 15' angedeutet worden ist, um 90° verdreht orientiert sind, herrschen im Aufnahmekörper 18 wegen der Krümmung der Stromlinien 15" in diesem Bereich der Bohrungen 18 Unterdrücke, die dem Betrag nach gleich groß sind, wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich ersichtlich ist.At the bores 18 of the probe 12, which lead to the air flow, as indicated in FIG. 3 by the streamlines 15 ', are oriented rotated by 90 °, prevail in the receiving body 18 because of the curvature of the streamlines 15 "in this area of the holes 18 negative pressures, which are the same size in terms of amount, as can be clearly seen in particular from FIG.

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Während also die in Strömungsrichtung ausgerichteten Bohrungen 18 einen Unterdruck Λ ρ bzw. einen dem Betrag nach gleich großen Überdruck Δ ρ messen, wobei sich Δ ρ und Δ ρ gegenseitig zu Null kompensieren, ergibt sich durch die zur Strömung senkrecht bzw. mindestens annähernd senkrecht orientierten Bohrungen 18 der Sonde 12 ein mittlerer Druck, bei dem der statische Druck py-) mit den beiden Unterdrücken, die an den zuletzt genannten Bohrungen 18 anliegen, überlagert ist. Aus dieser Überlagerung der beiden Unterdrücke ergibt sich ein Meßfehler, der in erster Näherung durch den Ausdruck q«sin²^ beschrieben werden kann.While the bores 18 aligned in the direction of flow measure a negative pressure Λ ρ or an overpressure Δ ρ of equal magnitude, with Δ ρ and Δ ρ compensating each other to zero, results from those oriented perpendicular to the flow or at least approximately perpendicular Bores 18 of the probe 12 a mean pressure at which the static pressure py-) is superimposed with the two negative pressures that are applied to the last-mentioned bores 18. This superposition of the two negative pressures results in a measurement error which, as a first approximation, can be described ^{by the expression q «sin 2 ^.}

Bei den bekannton, in der Luftfahrt üblichen Sonden 12 mit gleichmäßig am Umfang des Druckaufnahmekörpers 10 verteilten Schlitzen oder Bohrungen 18 mitteln sich die Drücke am Umfang über die als Strömunyswiderstände wirkenden Bohrungen 18 aus. Dies hat zur Folge, daß bei jeder beliebigen Schräganströmung einer derartigen bekannten Sonde 12 ein Unterdruck als Fehler auftritt, weil sich der Überdruck auf der Luvseite und der Unterdruck auf der Leeseite der Sonde 12 etwa kompensieren, die seitlichen Unterdrücke jedoch voll übertragen werden und in das Meßergebnis eingehen.In the case of the well-known probes 12 with slots or bores 18 evenly distributed on the circumference of the pressure receiving body 10 are centered the pressures on the circumference via the bores 18 acting as flow resistances. This has the consequence that with any inclined flow of such a known probe 12 a negative pressure occurs as an error, because the overpressure on the windward side and the negative pressure on the leeward side of the probe 12 approximately compensate, however, the lateral negative pressures are fully transferred and are included in the measurement result.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Sonde 12, bei der die Bohrungen 18 in einer ersten Ebene des Druckaufnahmekörpers 10 angeordnet sind, die mit der Strömungsrichtung fluchtet. Der Druckaufnahmekörper 10 wird dabei wiederum mit einer Geschwindigkeit angeströmt, die der Querkomponente des Geschwindigkeitsvektors V₀₀WeIt vor der Sonde ^entspricht, die durch die Formel γ^_. · sin,χ. gegeben ist.5 and 6 show a cross section through a probe 12 according to the invention, in which the bores 18 are arranged in a first plane of the pressure receiving body 10 which is aligned with the direction of flow. The pressure receiving body 10 is in turn _{flown against at a speed which corresponds to the transverse component of the speed vector V 00} WeIt in front of the probe ^, which is determined by the formula γ ^ _. · Sin, χ. given is.

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Am Bild dieser Strömungslinien 15· kann der Verlauf des statischen Druckes entlang des Umfanges des Druckaufnahmekörpers 10 abgelesen werden. Dieser Druckverlauf entspricht dem in Fig. 4 dargestellten. Durch die Teilung der Stromlinien 15' vor dem Druckaufnahmekörper 10 entsteht in diesem.Bereich eine Stauzone, d.h. eine Zone mit einem überdruck. Dieser überdruck ist mit APybezeichnet. Entsprechend entsteht in Strömungsrichtung hinter dem Druckaufnahmekörper 10 eine Zone mit einem Unterdruck. Dieser Unterdruck ist mitAD„The course the static pressure along the circumference of the pressure receiving body 10 can be read. This pressure curve corresponds to that shown in FIG. By dividing the streamlines 15 'in front of the pressure receiving body 10 a stagnation zone arises in this area, i.e. a zone with overpressure. This overpressure is marked with APy. Correspondingly, a zone is created behind the pressure receiving body 10 in the direction of flow with a negative pressure. This negative pressure is with AD "

bezeichnet. Sowohl der Überdruck 4ρ als auch der Unterdruck Λ p„ hängen vom Anströmwinkel⁰*- und vom Azimutwinkel ζ des Druckaufnahmekörpers 10 ab. Die tatsächliche Größe des Überdruckes 4p„ bzw. des Unterdruckes A ρ hängt u.a. auch von der Reynoldszahl ab. Im Meßbereich, der für langsam fliegende Flugzeuge interessant ist, erweisen sich das Überdruckmaximum A P_v und das Unterdruckmaximum Δ.Ό als annähernd gleich groß. Da diese beiden Drücke entgegengesetzt gerichtet sind, heben sie sich .nach der Mittelung durch die in Strömungsrichtung diametral gegenüberliegenden Bohrungen 18 in vorteilhafter Weise gegenseitig auf. Auf diese Weise ergibt sich mit einer erfindungsgemäßen Sonde in erster Näherung eine fehlerfreie Messung, wenn die Bohrungen 18 des Druckaufnahmekörpers 10 in Bezug zur Anströmrichtung des Fluides eine in den Fig. 5 und 6 dargestellte Orientierung aufweisen.designated. Both the overpressure 4ρ and the underpressure Λ p ″ depend on the flow angle ⁰ * - and on the azimuth angle ζ of the pressure receiving body 10. The actual size of the overpressure 4p "or the underpressure A ρ depends, among other things, on the Reynolds number. In the measuring range, which is of interest to aircraft flying slowly, the overpressure maximum A P _v and the underpressure maximum Δ. prove to be approximately the same size. Since these two pressures are directed in opposite directions, they cancel each other out in an advantageous manner after averaging through the bores 18 diametrically opposite in the direction of flow. In this way, with a probe according to the invention, an error-free measurement results in a first approximation if the bores 18 of the pressure receiving body 10 have an orientation shown in FIGS. 5 and 6 in relation to the direction of flow of the fluid.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen einen vorderen Abschnitt einer erfindungsgemäßen Sonde 12 zur Bestimmung des statischen Druckes im Feld eines strömenden Fluides, insbesondere zur Bestimmung des Staudruckes bzw. der Vertikalgeschwindigkeit eines Luftfahrzeuges, in einer Seitenansicht, entlang eines Schnittes und in einer Draufsicht.7 to 9 show a front section of a probe 12 according to the invention for determining the static Pressure in the field of a flowing fluid, in particular to determine the dynamic pressure or the vertical speed of an aircraft, in a side view, along a section and in a top view.

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Bei dem Druckaufnahmekörper 1O der erfindungsgemäßen Sonde 12 handelt es sich um einen länglichen, 'in Längsrichtung anzuströmenden Druckaufnahmekörper, der einen zentralen Hohlraum 14 und in seiner Außenfläche 16 Bohrungen 18 aufweist, die mit dem Hohlraum 14 verbunden sind. Der Druckaufnahmekörper 10 der erfindungsgemäßen Sonde 12 weist einen abgeflachten Querschnitt auf, wie insbesondere aus Fig. 8 deutlich ersichtlich ist. Die Bohrungen 18 sind in den abgeflachten Seitenflächen 20 des Druckaufnahmekörpers 10 vorgesehen.In the case of the pressure absorbing body 1O according to the invention Probe 12 is an elongated, 'in the longitudinal direction of the incoming pressure receiving body, the one central cavity 14 and 16 bores 18 in its outer surface, which are connected to the cavity 14 are. The pressure receiving body 10 of the probe 12 according to the invention has a flattened cross section as can be clearly seen in particular from FIG. 8. The bores 18 are in the flattened side surfaces 20 of the pressure receiving body 10 is provided.

Wie aus den Fig. 7 und 9 deutlich ersichtlich ist, sind in jeder abgeflachten Seitenfläche 20 des Druckaufnahmekörpers 10 der erfindungsgemäßen Sonde 12 mehrere Bohrungen 18 in Längsrichtung hintereinander angeordnet, die voneinander gleiche Abstände aufweisen und miteinander fluchten. Der Druckaufnahmekörper 10 ist an seiner Stirnfläche 22 dicht verschlossen und an seiner der Stirnfläche 22 gegenüberliegenden Rückfläche mit eine'm Halteelement 24 versehen, das einen Hohlraum 26 aufweist, wobei der Hohlraum 2 6 des Halteelementes 24 mit dem zentralen Hohlraum 14 des Druckaufnahmekörpers 10 der Sonde 12 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sonde 12 sind der zentrale Hohlraum 14 des Druckaufnahmekörpers 10 und der Hohlraum 26 des Halteelementes 24 als Bohrungen ausgebildet, die miteinander fluchten.As can be clearly seen from FIGS. 7 and 9, there are in each flattened side surface 20 of the pressure receiving body 10 of the probe 12 according to the invention several bores 18 one behind the other in the longitudinal direction arranged, which have the same distances from each other and are aligned with each other. The pressure absorbing body 10 is tightly closed on its end face 22 and on its rear face opposite the end face 22 provided with a holding element 24 which has a cavity 26, the cavity 26 of the holding element 24 with the central cavity 14 of the pressure receiving body 10 of the probe 12 is connected. In this embodiment of an inventive Probe 12 are the central cavity 14 of the pressure receiving body 10 and the cavity 26 of the holding element 24 are designed as bores which are aligned with one another.

Bei einer Querströmung infolge Schräganströmung der Sonde 12 in Richtung der kurzen Achse des abgeflachten Querschnittes des Druckaufnahmekörpers 10 tritt auf der Luvseite ein überdruck Δ_ρ und auf der Leeseiten ein Unterdruck 4P_n auf. Diese beiden Drücke Λρ_ν und ΔΡ_Η liegen an den Bohrungen 18 des Druckaufnahmekörpers 10 an und kompensieren sich bei richtiger Gestaltung der erfindungsgemäßen Sonde 12.Durch diese sich kompensierenden Drücke 4pIn the case of a cross flow due to the inclined flow of the probe 12 in the direction of the short axis of the flattened cross section of the pressure receiving body 10, an overpressure Δ _ρ occurs on the windward side and a negative pressure 4P _n on the leeward side. These two pressures Λρ _ν and ΔΡ _Η are applied to the bores 18 of the pressure receiving body 10 and, if the probe 12 according to the invention is designed correctly, compensate each other. By means of these compensating pressures 4p

und αp„ ergibt sich bei einer Anströmung der Sonde 12, tiand αp "results from a flow against the probe 12, ti

wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, ein minimaler Meßfehler. as shown in Fig. 10, a minimal measurement error.

Bei einer Querströmung in Richtung der langen Achse des Druckaufnahmekörpers 10, wie sie in Fig.12 dargestellt ist, entsteht am Ort der Bohrungen 13 wegen des abgeflachten Querschnittes des Druckaufnahmekörpers 10 der erfindungsgemäßen Sonde 12 nur eine geringe Krümmung der Stromlinien 15'. Dies bedeutet, daß der sich im Bereich der Bohrungen 18 ergebende Unterdruck und damit der Meßfehler wesentlich kleiner ist als im Fall einer Sonde mit einem Druckaufnahmekörper 10, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Fehler verhalten sich etwa wie die Längen der Hauptachsen des abgeflachten Querschnittes des Druckaufnahmekörpers 10. Die gemessenen Fehler für eine erfindungsgemäße Sonde 12 sind bei einer Schräganströmung in den beiden senkrecht zueinander stehenden Symmetrieebenen kleiner als 0,5% bzw. kleiner als 1,5% bei einer Anströmung der Sonde 12 in einem Winkelbereich von bis zu - 15°In the case of a cross flow in the direction of the long axis of the pressure receiving body 10, as shown in FIG is, arises at the location of the bores 13 because of the flattened cross section of the pressure receiving body 10 of the probe 12 according to the invention only a small one Curvature of the streamlines 15 '. This means that the resultant in the area of the bores 18 The negative pressure and thus the measurement error is much smaller than in the case of a probe with a pressure-absorbing body 10, which has a circular cross-section. The errors behave roughly like the lengths of the main axes of the flattened cross-section of the Pressure receiving body 10. The measured errors for a probe 12 according to the invention are in the case of an inclined flow in the two mutually perpendicular planes of symmetry less than 0.5% or less than 1.5% with a flow against the probe 12 in an angular range of up to -15 °

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Da sich der Überdruck Λ ό und der unterdruck Δp„,Since the overpressure Λ ό and the underpressure Δp ",

V rlV rl

die dem Absolutbetrag nach zum oben beschriebenen Faktor q und ungefähr zum Quadrat des Sinus des Anstellwinkels annähernd proportional sind, kompensieren, ist bei einer Anströmung der erfindungsgemäßen Sonde 12, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, der Meßdruck p_M im zentralen Hohlraum 14 des Druckaufnahmekörpers 10 gleich dem Staudruck p^.-q the absolute value according to the above described factor and approximately the square of the sine of the angle of attack are approximately proportional to compensate, at an approach is the probe 12 according to the invention, as shown in Fig. 10, the measurement pressure P _M in the central cavity 14 of the Pressure absorbing body 10 equal to the dynamic pressure p ^ .-

Da bei einer Anströmung einer erfindungsgemäßen Sonde 12, wie sie in Fig. 12 dargestellt ist, der Unterdruck A.p im Bereich der Bohrungen 18 viel kleiner ist als das Produkt aus q und dem Quadrat des Sinus des Anströmwinkels Λ , ergibt sich im Hohlraum 14 des Druckaufnahmekörpers 10 bei einer derartigen Anströmung nur ein geringer Fehler des Meßdrucks ρ . Dieser durch 4 ρ gegebene Meßfehler liegt - wie weiter oben ausgeführt worden ist - unter 1,5% bei Anströmwinkeln im Bereich um - 15°. '· Since with a flow against a probe 12 according to the invention, as shown in Fig. 12, the negative pressure Ap in the area of the bores 18 is much smaller than the product of q and the square of the sine of the flow angle Λ, results in the cavity 14 of the pressure receiving body 10 with such a flow only a small error in the measuring pressure ρ. This measurement error, given by 4 ρ, is - as has been explained above - less than 1.5% at angles of incidence in the range of - 15 °. '·

COPyCOPy

Claims

Expectations:

1. Probe for determining the static pressure in the field of a flowing fluid, in particular for determination the dynamic pressure or the vertical speed of an aircraft, with an elongated, in the longitudinal direction the pressure receiving body to be flown, which has a central cavity and bores in its outer surface which are connected to the cavity, characterized in that that the bores (18) are arranged in a narrow area around a first plane of the pressure receiving body (10) are defined by an axis of symmetry of the cross section and by the longitudinal axis of the pressure receiving body (10) is given.

2. Probe according to claim 1, characterized in that the pressure receiving body (10) has a round cross section has, and that the bores (18) are arranged in diametrical planes.

ORIGINAL BATHROOM

3. Probe according to claim 1 or 2, characterized in that the diametrical planes around the first plane of the pressure receiving body (10) are arranged in mirror image.

4. Probe according to claim 1, characterized in that the pressure receiving body (10) has an elongated cross section with flattened side surfaces (20), wherein the flattened side surfaces (20) to the first The plane of the pressure receiving body (10) is aligned at least approximately vertically and the bores (18) in the flattened side surfaces (20) of the pressure receiving body (10) are provided.

5. Probe according to one of claims 1 to 4, characterized in that that in the longitudinal direction of the pressure receiving body (10) several bores (18) arranged one behind the other are.

6. Probe according to one of claims 1 to 5, characterized that the pressure receiving body (10) is tightly closed at its end face (22).

7. Probe according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the pressure-absorbing body (10) on seine.der end face (22) opposite rear surface is provided with a holding element (24) which has a cavity (26), the cavity (26) of the holding element (24) is connected to the central cavity (14) of the DruckaufnahmekörDers (10).

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8. Probe according to one of the preceding claims, characterized in that the central cavity (14) the pressure receiving body (10) and the cavity (2 6) of the holding element (24) are designed as bores who are aligned with each other.

9. Probe according to one of claims 1 to 8, characterized in that that a deflecting body is provided in the central cavity (14) of the pressure receiving body (10), whose dimensions are smaller than the dimensions of the central cavity (14).

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