DE69419763T2

DE69419763T2 - Integrierbarer tragflächenmessaufnehmer für die gesamttemperatur

Info

Publication number: DE69419763T2
Application number: DE69419763T
Authority: DE
Inventors: Floyd Hagen; Gregg Hohenstein; Pennelle Trongard
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: CN1131464A; RU2137140C1; IL110987A0; EP0719416A1; JPH09504102A; CN1047849C; EP0719416B1; US5731507A; DE69419763D1; JP2843680B2; WO1995008122A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftdatenmeßsonden, die auf Luftfahrzeugen verwendbar sind. Insbesondere schließt die vorliegende Erfindung Luftdatenmeßsonden ein, die in einen Teil einer Tragfläche integriert sind, wie beispielsweise eine Strebe einer L-förmigen Luftdatensonde oder einen Teil eines Luftfahrzeugflügels oder Entenruders.
Die Verringerung von Gewicht und Luftwiderstand bildet weiter ein primäres Auslegungsziel für außen auf Luftfahrzeugen angebrachte Komponenten. Jedoch stehen Luftdatensonden zum Aufnehmen und Messen von Eigenschaften eines Fluidmediums in der Nähe eines Luftfahrzeugs vorzugsweise aus dem Luftfahrzeug über, um eine verhältnismäßig ungestörte Luftströmung zu erfassen, um genaue Luftdaten zu registrieren. Zur Redundanz und Sicherheit stellen Sensoren in doppelter Ausfertigung für solche flugkritischen Informationen sicher, daß im Fall eines Ausfalls eines Systems Reservesysteme verfügbar sind. Im Fall von Luftdatenmeßsonden fügt unglücklicherweise jede Sonde Luftwiderstand, Gewicht, komplizierte elektrische und häufig auch pneumatische Verbindungen sowie Radarreflexionsvermögen hinzu.
Der Luftwiderstand, der von Luftdatensonden verursacht wird, die in den Fluidstrom ragen, nimmt von Unterschall- bis Beinaheschallgeschwindigkeit schnell zu. In der Tat beginnt der Luftwiderstand von bekannten Sonden einen ausgeprägten und unerwünschten Aufwärtstrend, während die Geschwindigkeit eines Luftfahrzeugs auf Beinaheschallgeschwindigkeit ansteigt. Bei einer Multiplikation infolge des Vorhandenseins von Reserve- Luftdatenmeßsonden kann diese Komponente des Luftwiderstandes groß werden. Daher gibt es auf dem Fachgebiet einen Bedarf an aerodynamisch geformten effizienten Luftdatenmeßsonden.
Die Patentliteratur enthält mehrere Vorschläge für die Aufnahme von Luftdaten. Unter diesen Vorschlägen veranschaulicht die US- A-4 730 487 ein Mehrfach-Statikdruck-Meßsystem, das eine Sonde einschließt, die einen länglichen Körper mit Oberflächenunregelmäßigkeiten auf seiner Außenseite aufweist, um für eine Strömungsunterbrechung zu sorgen, zum angemessenen Ausgleich für die Messung des Drucks an verschiedenen Stellen entlang der Sonde sowie des Gesamtdrucks an einer Öffnung am vorderen Ende der Sonde. Diese Sonde mißt nur den Druck. Andererseits beschreibt die US-A-5 025 661 eine Kombinations- Luftdatensonde, welche die Fähigkeit besitzen soll, aus einer einzigen Konstruktion heraus Messungen von sowohl der Gesamttemperatur und des Gesamtdrucks durchzuführen. Sie weist eine direkte Öffnung auf, an der ein Teil des Fluidstroms abgeleitet wird, um ihn über das Temperaturmeßelement zu leiten. Die EP-A-0 287 223 schlägt eine auf einer Strebe angeordnete Luftdatenmeßvorrichtung vor, welche Vorrichtung ein längliches Gehäuse aufweist, das an beiden Enden offen ist, um jeweils für eine Fluideinströmung und eine Fluidabgabe zu sorgen, und welches durch eine Querwand in zwei Kammern unterteilt ist. Die Kammer, welche den Fluidstrom aufnimmt, enthält einen Gesamtdrucksensor, während die Kammer, aus der Fluid abgegeben wird, einen Gesamttemperatursensor enthält.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bietet eine multifunktionale aerodynamisch geformte Luftdatenmeßsonde, die als Strebe einer L-förmigen Sonde integral ausgebildet oder in einen mit einem Luftfahrzeug verbundenen Tragflügel integriert ist. Insbesondere wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Luftdatensonde zum Erfassen von Parametern eines Fluids bereitgestellt, das sich relativ zur Sonde bewegt, umfassend eine aerodynamische Strebe mit einem vorderen Rand und einem hinteren Rand, wobei am vorderen Rand der Strebe mindestens eine Einlaßöffnung ausgebildet ist, und mit einem primären Hohlraum, der an einem ersten Ende mit der mindestens einen Einlaßöffnung in Fluidverbindung steht und mit mindestens einer Auslaßöffnung in Fluidverbindung steht, und weiter mit einem sekundären Fluidhohlraum in der Strebe, der mit einem ersten Teil des primären Fluidhohlraums in Fluidverbindung steht und sich in seitlicher Richtung vom primären Fluidhohlraum weg erstreckt, wobei der sekundäre Fluidhohlraum mit einer Fluidabgabeöffnung verbunden ist, die sich in einen Bereich geringeren Fluiddrucks öffnet, eine im sekundären Fluidhohlraum angeordnete Temperaturerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Temperaturparameters des hindurchtretenden Fluids und zur Bereitstellung eines Ausgangssignals, und einen porösen Wandteil, der eine innere Oberfläche von mindestens einem Einlaßteil des sekundären Fluidhohlraums angrenzend an den primären Fluidhohlraum bildet, um ein Abziehen von Grenzflächenfluid vom Einlaßteil zu fördern.
Durch die beanspruchte Anordnung liefern die Außenwände der Strebe die inneren Wandoberflächen eines ersten Teils des primären Hohlraums, und der zweite Teil des primären Hohlraums umfaßt einen langgestreckten Kanal, der mit einer Auslaßöffnung (Auslaßöffnungen) in einem Niederdruckbereich in Strömungsrichtung hinter der Einlaßöffnung verbunden ist. Die Temperaturerfassungseinrichtung ist zweckmäßig innerhalb des sekundären Hohlraums isoliert. Die hier offenbarte Anordnung von Öffnungen sorgt für ein Ableiten von erwärmtem Grenzflächenfluid von den seitlichen Innenwänden des primären Hohlraums zur Außenseite der Strebe, aufgrund einer Druckdifferenz dazwischen. Auch sorgen weitere Öffnungen, die durch ein den primären und sekundären Hohlraum trennendes gekrümmtes rampenförmiges Ablenkwandelement hindurch ausgebildet sind, für eine Fluidverbindung der Hohlräume mit einem Unterdruckbereich innerhalb der Strebe. Aufgrund einer Druckdifferenz zwischen mindestens einem Teil des Ablenkelements und dem Unterdruck im des Inneren der Sonde findet somit auch durch diese weiteren Öffnungen, die in einem porösen Wandmaterial ausgebildet sein können, ein verteiltes Abziehen von Grenzflächenfluid statt.
Im Betrieb bewegen sich mitgerissene Partikel auf einer allgemein geradlinigen Wegstrecke von der Einlaßöffnung zur primären Auslaßöffnung durch den primären Hohlraum. Zugleich findet ein verteiltes Abziehen von Grenzflächenfluid aus dem ersten Teil des primären Hohlraums durch die den primären Hohlraum begrenzenden Seitenwände der Strebe und/oder das perforierte Ablenkelement statt. Somit erreicht eine im wesentlichen partikelfreie, nicht erwärmte Fluidkernprobe den sekundären Hohlraum und strömt durch diesen hindurch.
Vorzugsweise ist ein Sondenkopf an dem vom Luftfahrzeug entfernten Ende der Strebe angebracht. Geeignete Luftleitungen führen innerhalb der Strebe um den zweiten Teil des primären Hohlraums herum, um eine Fluidverbindung zwischen verschiedenen im Sondenkopf ausgebildeten Meßöffnungen und entfernten Druckmeßkomponenten herzustellen, die für die Fähigkeit einer multifunktionalen Luftdatenmessung sorgen. Zahlreiche herkömmliche rohrförmige Sondenköpfe, die mit einer solchen Strebe verbunden sind, erzeugen eine Multiparameter- Luftdatenmessung. Der Sondenkopf kann auch von einer stetig gekrümmten Strebe gebildet werden, die sich zu einem kleineren, nach vorne weisenden Rohrteil am äußeren Ende hin verjüngt. Geeignete Staudruck- und Statikdruckmeßöffnungen, die in einem Teil des Sondenkopfes ausgebildet sind, sorgen somit für die Fähigkeit zum Messen von flugkritischen Luftdaten aus einer einzigen aerodynamisch geformten Luftdatensonde. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von aerodynamischen Sondenköpfen zum Messen von Luftdatenparametern verwenden, wie beispielsweise irgendeines aus der Familie von aerodynamisch kompensierten Druckrohren, die in der US-A-4730487 offenbart und beansprucht sind. Flugkritische Luftdatenparameterinformationen können erhalten werden, indem man einen zum Erfassen des Fluiddrucks angepaßten Sondenkopfteil so anbringt, daß Anstellwinkel und Schiebewinkel berechnet werden können, wie in der US-A-4836019 oder der US-A- 4615213 offenbart und beansprucht. Außerdem kann die Luftdatensonde dieser Erfindung als eine komplette Sonden- /Meßwertumwandler-Einheit (PTU) ausgebildet sein, eine kompakte autonome Sensor-/Meßwertumwandler-Baugruppe nahe der Sondenbefestigungsfläche. Auch können innerhalb des Sondengehäuses angeordnete Luftdatenmeßwertumwandler im Zusammenwirken mit dieser Ausführungsform arbeiten. Derjenige Teil der Strebe oder des Tragflügels in der Nähe der Meßöffnungen wird normalerweise elektrisch erwärmt, um die Sonde für einen Allwetterbetrieb in geeigneter Weise zu enteisen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Luftdatensonde der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Vorderseitenansicht der Luftdatensonde aus Fig. 1 entlang der Linien 2-2 der Fig. 1.
Fig. 3 ist eine geschnittene Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Kombinationsluftdatensonde der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der vorliegenden Luftdatensonde entlang der Linien 4-4 der Fig. 2.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 1 erstreckt sich eine allgemein bei 100 dargestellte Luftdatenmeßsonde aus einem mit einer Befestigungsfläche 104 verbundenen Fußelement 102. Eine an einem proximalen Ende am Fußelement 102 befestigte aerodynamisch geformte hohle Strebe 106 hält die Sonde 100 in einer Position, die sich in einen durch einen Pfeil 108 bezeichneten Fluidstrom erstreckt, so daß ein vorderer Rand 110 allgemein auf den Fluidstrom 108 zu gerichtet ist. Die Seitenflächen der Wände des Strebenelements 106 weisen im seitlichen Querschnitt konvexe Formen auf, was einen wohlbekannten Druckgradienten erzeugt, wenn es dem durch die Pfeile 108 dargestellten Fluidstrom ausgesetzt ist, wie unten ausführlich erörtert wird. Eine zum vorderen Rand 110 der aerodynamischen Strebe 106 benachbarte Sensoreinlaßöffnung 112 gestattet dem Fluid 108 den Eintritt in einen primären Fluidhohlraum 114. Der Fluidüberdruck nahe dem vorderen Rand 110 der Sonde 100 sorgt am vorderen Rand 110 für eine erste Druckdifferenz in Bezug zum Inneren der Strebe 106. Das Innere der Strebe 106 steht durch Öffnungen in den Seitenwänden der Strebe in Fluidverbindung mit einem Unterdruckbereich an der Außenseite der lateralen Seiten der Strebe 106. Eine zweite Druckdifferenz zwischen dem primären Hohlraum 114 und der Außenseite der Strebe 106 wirkt dahingehend, daß das Grenzflächenfluid durch die erste Gruppe von Öffnungen 130 gesaugt wird. Die erste Druckdifferenz zwingt einen Teil des durch die Pfeile 108 dargestellten Fluids in den primären Fluidhohlraum 114, vor einer Abgabe des Fluids aus der Sonde 100 durch eine mit einem Unterdruckbereich in Fluidverbindung stehende Sensor-Fluidauslaßöffnung oder -Öffnungen 116. Der Fluideinlaß 112 kann mehr als eine Öffnung umfassen und kann auf jeder der beiden lateralen Oberflächen der Strebe 106 in ziemlicher Nähe des vorderen Randes 110 angeordnet sein. Die Lage der Einlaßöffnung 112 kann unter Bezugnahme auf bekannte Druckverteilungsdaten festgelegt werden.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, die eine abgewandelte Gestalt des Luftdatensensors und der Strebe zeigen, jedoch mit derselben inneren Konstruktion, strömt ein Teil des durch die Pfeile 108 dargestellten Fluids durch den Fluideinlaß 112 und tritt in den primären Hohlraum 114 ein, der mit einem sekundären Hohlraum 122 verbunden ist, welcher in Bezug zum primären Hohlraum unter einem Kreuzungs- oder Schnittwinkel verläuft. Der sekundäre Hohlraum 122 beherbergt ein Temperaturmeß- oder Temperaturerfassungselement 120, um die Temperatur des Fluids 108 zu messen. Die Längsachse des sekundären Hohlraums 122 schließt mit der stromabwärtigen (hinteren) Verlängerung der Längsachse des primären Hohlraums 114 an ihrer Kreuzung vorzugsweise einen stumpfen Winkel ein. Die Längsachse des primären Hohlraums ist parallel zur Richtung des Fluidstroms. Wie bekannt ist, beginnt der Druckgradient außerhalb von einem der Luftdatensonde 100 ähnlichen aerodynamischen Körper mit einem Überdruck am vorderen Rand 110, und mit zunehmendem Abstand vom vorderen Rand aus nach achtern oder hinten zu ist ein Bereich zunehmenden Unterdrucks vorhanden. Der maximale Unterdruck findet sich nahe dem Punkt der maximalen seitlichen Dicke des aerodynamischen Körpers. Da eine Messung der Gesamttemperatur es erforderlich macht, daß ein Teil des Fluidstroms, jedoch nicht der gesamte Fluidstrom, auf das Temperaturmeßelement 120 auftrifft, ist der Einlaß 112 in einem Überdruckbereich angeordnet, und die Auslaßöffnungen 116 sind in einer Zone mit geringerem Überdruck oder mit Unterdruck angeordnet, so daß eine geeignete Fluidströmung durch die Sonde 110 hindurch auftritt. Dementsprechend verbinden die eine oder mehreren Fluidableitöffnungen 116 das Innere eines tertiären Hohlraums 126 mit der Außenseite der Strebe 100, und zwar in einem Bereich von Fluidunterdruck auf der Außenseite der Strebe verglichen mit dem Fluiddruck am Einlaß 112, um eine Fluidströmung durch sie hindurch zu fördern. Somit werden die Auslaßöffnungen 116 vorzugsweise nahe der dicksten lateralen Abmessung der Sonde 100 angeordnet, um zu erzwingen, daß eine Kernprobe des durch die inneren Hohlräume der Sonde 100 strömenden Fluids infolge der zwischen dem inneren Hohlraum und der Außenseite der Sonde vorhandenen Fluiddruckdifferenz aus den Auslaßöffnungen 116 austritt.
In Fig. 2 ist die erste Gruppe von Öffnungen 130 dargestellt, die eine Fluidverbindung zwischen den Oberflächen, welche den primären Hohlraum 114 begrenzen, und dem Unterdruckbereich außerhalb der Strebe 106 herstellen, um von den Oberflächen, die den Einlaßbereich des primären Hohlraums 114 auf der Innenseite der Strebe begrenzen, eine Menge eines Grenzflächenfluids zu entfernen. Die erste Gruppe von Öffnungen 130 wirkt dahingehend, daß aus dem am Einlaß zum primären Hohlraum 114 vorhandenen verhältnismäßig hohen Fluiddruck Grenzflächenfluid entnommen und das Grenzflächenfluid in einen Bereich verhältnismäßig niedrigeren Fluiddrucks an der lateralen Außenseite der Sonde 100 ausgestoßen wird. Eine zweite Gruppe von Öffnungen 132, die durch ein Ablenkwandelement 131 hindurch ausgebildet ist, leitet Grenzflächenfluid aus dem primären Hohlraum 114 und auch aus dem zur Verbindungsstelle mit dem primären Hohlraum benachbarten Einlaßbereich des zweiten Hohlraums 122 in einen tertiären Hohlraum 126, der durch die Ableitöffnungen 116 auf einem verhältnismäßig geringen Druck gehalten wird. Somit trifft die Kernprobe des durch die Pfeile 108 angezeigten Fluids auf das im zweiten Hohlraum 122 angeordnete geeignete Temperaturmeßelement 120 auf. Das Temperaturmeßelement 120 liefert auf einer Leitung 134 ein Ausgangssignal zur Verwendung durch geeignete Luftdatenverarbeitungseinrichtungen, die nicht dargestellt sind. Das Temperaturmeßelement 120 kann ein elektrisches Widerstandsthermometer, einen Thermistor, einen optischen Hitzestrahlungssensor oder einen anderen Sensor umfassen, wie auf dem Fachgebiet bekannt oder später angepaßt.
Die Abtrennung von mitgeführten Partikeln durch Trägheitskräfte findet statt, wenn das in den primären Hohlraum eintretende Fluid über die Öffnung zum sekundären Hohlraum strömt, welche eine Zone geringeren Drucks ist, die sich über einen Teil des Ablenkelements 131 erstreckt. Die Partikel, die Trägheit besitzen, biegen nicht ab, während sie über die Ecke strömen, wo sich der sekundäre Hohlraum 122 und der primäre Hohlraum 114 kreuzen. Daher bewegen sich die mitgeführten Partikel auf einer allgemein geradlinigen Strecke durch den primären Hohlraum 114 weiter und treten aus der in einem Niederdruckbereich in Strömungsrichtung hinter der Eintrittsöffnung zum sekundären Hohlraum 122 ausgebildeten primären Fluidaustrittsöffnung 118 aus. Die Austrittsöffnung kann sich am hinteren Ende des primären Fluidhohlraums 114 der Sonde 100 befinden oder kann durch die Seitenwand der Strebe hindurch ausgebildet sein. Somit bewegen sich im Fluid mitgeführte Wassertröpfchen, Eispartikel und andere Fremdkörper nur durch den primären Hohlraum 114 hindurch und dringen weder in den sekundären Hohlraum 122 ein noch treffen sie auf das Meßelement 120 auf. Wegen der abgewinkelten Ausrichtung zwischen dem primären Hohlraum 114 und dem sekundären Hohlraum 122 werden im wesentlichen sämtliche der mitgeführten Partikel beseitigt, indem sie sich durch Trägheitskräfte über die entlang des Ablenkelements 131 ausgebildete Öffnung aus dem Hohlraum 114 in den Hohlraum 122 hinweg bewegen.
Infolge des verteilten Abziehens von Grenzschichtfluid findet eine Abtrennung von Grenzschichtfluid statt, so daß nur Kernprobenfluid auf das Temperaturmeßelement 120 auftrifft. Somit strömt im Betrieb nur ein im wesentlichen partikelfreier Kern von nicht-erwärmtem Fluid um die Kontur der von dem primären Hohlraum 114 und dem sekundären Hohlraum 122 gebildeten Ecke herum. Das Temperaturmeßelement 120 erzeugt auf einer Leitung 134 ein Ausgangssignal, das mit der Gesamttemperatur des strömenden Fluids in Beziehung steht. Die vom Hohlraum 126 aus durch die Außenwand der Sonde ausgebildeten Sensor-Fluidaustrittsöffnungen 116, die sich in der Nähe des Fußendes der Strebe und im Abstand vom Temperaturmeßelement 120 befinden können, gestatten es, daß das über das Meßelement 120 gesaugte nicht erwärmte Fluid an einer Stelle mit Unterdruck aus dem Inneren der Sonde 100 strömt, wie oben beschrieben.
In Fig. 1 ist die Sonde 100 mit einem verhältnismäßig herkömmlichen rohrförmigen Pitot- oder Staudrucksondenkopf 101 verbunden, der so an dem von der Befestigungsoberfläche 104 entfernten Ende der Strebe 106 angebracht ist, daß er dem durch die Pfeile 108 dargestellten Fluidstrom entgegen gerichtet ist. Die Pitot-, Staudruck- oder Anstellwinkelsonde ist mit der Strebe 106 verbunden, wobei wenige Abänderungen für die Realisierung der Druckmeßmerkmale erforderlich sind, die auf dem Fachgebiet wohlbekannt sind. Geeignete Rohre oder Leitungen 136, 138 sind mindestens bis zu einer Ruhedrucköffnung 142 und/oder einer Staudrucköffnung 140 vorgesehen, und eine geeignete Heizeinrichtung 141 ist vorgesehen, um eine Eisanbackung zu beseitigen oder zu vermeiden.
Die Rohre oder Leitungen 136, 138 führen zu einer bei 104A dargestellten Instrumentierung für Staudruckelemente, und für die Ruhedruckanzeigen mit Pm1 und Pm2 bezeichnet, wie im U. S. Patent 4,730,487 dargestellt.
Die zum äußeren Mantel der Sonde 100 hinzugefügten geeigneten Heizelemente 141 gestatten einen Allwetterbetrieb der Sonde 100. Die Heizelemente 141 können im Inneren in die Strebe 100 gelötet oder außerhalb in Nuten auf der Außenseite der Strebe 100 gelötet sein, um für die Fähigkeit einer Enteisung zu sorgen, die für einen genauen Betrieb der Sonde 100 unter schweren Vereisungsbedingungen notwendig ist. Eine weitere Fähigkeit zur Enteisung ergibt sich aus der Zirkulation von aufgenommenem Fluid durch verschiedene Öffnungen 123, die eine Fluidverbindung zwischen dem sekundären Hohlraum 122 und dem tertiären Hohlraum 126 herstellen, so daß Fluid in den tertiären Hohlraum 126 strömt und innerhalb der den Hohlraum 126 der Sonde bildenden erwärmten Innenräume zirkuliert, bevor es durch die Austrittsöffnungen 116 ausgestoßen wird. Diese innere Fluidzirkulation verringert die abgegebene Wärmemenge, die von der Heizeinrichtung 141 benötigt wird, so daß die von der Heizeinrichtung 141 erzeugte Wärme vermindert wird, um wiederum die Heizwirkung auf das Temperaturmeßelement 120 zu vermindern. Das Heizelement 141 verleiht dem tertiären Hohlraum 126 eine höhere Temperatur, so daß das innerhalb des tertiären Hohlraums 126 zirkulierende Fluid Wärme zu den Sondenwänden leitet, um die Sonde 100 wirkungsvoll zu enteisen. Eine geeignete Schutzabschirmung 120A (Fig. 3) für das Meßelement 120 kann benutzt werden, um das Meßelement vor Wärme- und Strahlungsübergängen abzuschirmen, wie auf dem Fachgebiet bekannt.
Fig. 3 ist ein Luftdatensensor mit abgewandelter Form, der auf einem Strebenteil mit einer zu den Fig. 1, 2 und 4 identischen inneren Hohlraumanordnung angebracht ist. Das äußere Ende des in Fig. 3 dargestellten Strebenteils krümmt sich vom Strebenteil aus nach vorne in Richtung eines vorderen Endes, das der Strömung entgegen weist und das Staudruck- und Ruhedrucköffnungen aufweisen kann, wie bei der rohrförmigen Sonde aus Fig. 1 dargestellt.
Fig. 4 zeigt die bevorzugte Ausbildung der Einlaßöffnung 112, der ersten Gruppe von Grenzschichtableitöffnungen 130, der zweiten Gruppe von Öffnungen 132, des Ablenkelements 131 und der Austrittsöffnungen 116 der vorliegenden Erfindung, die zusammenwirken, so daß nur der gewünschte Fluidprobenkern das Temperaturmeßelement 120 erreicht. Das in einem ersten Teil des primären Hohlraums 114 vorhandene Fluid mit verhältnismäßig hohem Druck zwingt das im sekundären Hohlraum 122 vorhandene Fluid, durch die Austrittsöffnungen 116 in einen Unterdruckbereich auszutreten, so daß Freistromfluid (im Gegensatz zu Grenzschichtfluid) vom Temperaturmeßelement 120 erfaßt wird, das ein Ausgangssignal auf der Leitung 134 erzeugt. Die Beseitigung des Grenzschichtfluids durch verteiltes Abziehen von Fluid von Oberflächen in Strömungsrichtung vor dem Einlaß kann auch durch Verwendung von Schlitzen oder einer porösen oder in geeigneter Weise gesinterten Oberfläche an Stelle der ersten Öffnungen 130 und der zweiten Öffnungen 132 erreicht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennt der Fachmann, daß an Form und Einzelheiten Veränderungen vorgenommen werden können, ohne die Reichweite der Erfindung zu verlassen, wie durch die Patentansprüche definiert.

Claims

1. Luftdatensonde (100) zum Erfassen von Parametern eines Fluids, das sich relativ zur Sonde bewegt, umfassend:

eine aerodynamische Strebe (106) mit einem vorderen Rand (110) und einem hinteren Rand, wobei am vorderen Rand der Strebe mindestens eine Einlaßöffnung (112) ausgebildet ist, und

einem primären Hohlraum (114), der an einem ersten Ende mit der mindestens einen Einlaßöffnung in Fluidverbindung steht und mit mindestens einer Auslaßöffnung (118) in Fluidverbindung steht, und weiter mit

einem sekundären Fluidhohlraum (122) in der Strebe, der mit einem ersten Teil des primären Fluidhohlraums in Fluidverbindung steht und sich in seitlicher Richtung vom primären Fluidhohlraum weg erstreckt, wobei der sekundäre Fluidhohlraum mit einer Fluidabgabeöffnung (116) verbunden ist, die sich in einen Bereich von Fluidunterdruck öffnet,

eine im sekundären Fluidhohlraum angeordnete Temperaturerfassungseinrichtung (120) zur Erfassung eines Temperaturparameters des hindurchtretenden Fluids und zur Bereitstellung eines Ausgangssignals, und

einen porösen Wandteil (132), der eine innere Oberfläche von mindestens einem Einlaßteil des sekundären Fluidhohlraums benachbart vom primären Fluidhohlraum bildet, um ein Abziehen von Grenzflächenfluid aus dem Einlaßteil zu fördern.

2. Luftdatensonde nach Anspruch 1, bei der ein zweiter poröser Wandteil (130) einen Teil der Strebe bildet, der das Äußere der Strebe mit inneren Oberflächen verbindet, die einen Einlaßteil des primären Fluidhohlraums begrenzen, um ein Abziehen von Grenzflächenfluid von den inneren Oberflächen des Einlaßteils des primären Fluidhohlraums zu fördern.

3. Luftdatensonde nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Strebe einen Fußteil (102) aufweist, der Einrichtungen zum Anbringen des Fußteils an einem Luftfahrzeug (104) einschließt.

4. Luftdatensonde nach Anspruch 1, bei der sich die Strebe in einer Richtung krümmt, um ein Ende (140) zu bilden, das von einem Fußteil (102) aus nach außen zu einer Fluidströmung entgegen gerichtet ist.

5. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Strahlungsabschirmung (120A) die Temperaturerfassungseinrichtung umgibt.

6. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Sonde eine Heizeinrichtung (141) in Wärmeverbindung mit der Strebe aufweist.

7. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Temperaturerfassungseinrichtung ein Platin- Widerstandselement umfasst.

8. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter umfassend ein langgestrecktes Rohrelement (101), das mindestens eine Druckerfassungsöffnung(140, 142) aufweist und an einem Teil des vorderen Randes der Strebe angebracht ist, sowie eine Einrichtung zum Übertragen von Drucksignalen (136, 138), die mit der mindestens einen Druckerfassungsöffnung verbunden ist.

9. Luftdatensonde nach Anspruch 8, bei der die Übertragungseinrichtung eine Mehrzahl von druckempfindlichen Leitungen (136, 138) umfasst.

10. Luftdatensonde nach Anspruch 9, bei der das Rohrelement eine Staudrucksonde umfasst.

11. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der sich die Strebe in einer Richtung auf eine Fluidströmung zu krümmt, während sie sich in einer Richtung weg von einem Fußteil (104) erstreckt, um einen Sondenrohrendteil (110) zu bilden.

12. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der sekundäre Hohlraum den primären Hohlraum kreuzt und sich unter einem Winkel in Bezug zur Richtung des Fluidstroms durch den primären Hohlraum in seitlicher Richtung aus diesem erstreckt, so dass Partikel über die Öffnung des sekundären Hohlraums hinweg strömen.

13. Luftdatensonde nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Strebe zwischen dem vorderen und dem hinteren Rand eine Breite aufweist, wobei die Breite groß genug ist, um in Bereichen entlang von Seiten der Strebe eine Druckminderung hervorzurufen, umfassend den Bereich von Fluidunterdruck.