JP2011095264A

JP2011095264A - 除氷／防氷ヒーター誤差を低減するための全大気温度プローブ及び方法

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Publication number: JP2011095264A
Application number: JP2010245247A
Authority: JP
Inventors: Scott John Wigen; ジョンウィゲン，スコット
Original assignee: Rosemount Aerospace Inc
Current assignee: Rosemount Aerospace Inc
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-05-12
Also published as: CN102052979A; US20110106475A1; US8392141B2; EP2317293B1; CN102052979B; EP2317293A3; EP2317293A2

Abstract

【課題】全大気温度(TAT)プローブにおける除氷ヒーター誤差(DHE)を低減する方法を提供する。
【解決手段】当該方法により、公称のDHE関数が特定種類のTATプローブに対して、特定種類の複数のTATプローブから得られる公称のDHE関数として得られる(505)。特定種類に属する個別のTATプローブに対して、第一の空気流量における測定されたDHEと第一の空気流量における予測されるDHEとの関数として、プローブ固有補正係数が算出される(510)。第一の空気流量における予測されるDHEは、特定種類の複数のTATプローブから得られる公称のDHE関数を用いて決定される。次にプローブ固有補正係数は保存された後、プローブ固有補正係数の関数として、個別のTATプローブに関し、気流の範囲に渡るDHEを決定する(515)のに用いられる。
【選択図】図5

Description

開示される実施形態は、全大気温度（total air temperature；TAT）プローブ又はセンサに関する。特に、本願の実施形態は、全大気温度プローブにおける除氷ヒーターによる誤差（deicing heater error；DHE）性能の改良に関する。

現代のジェット機には、外気温度（outside air temperature；OAT）の非常に正確な測定が要求され、当該温度は大気データを扱うコンピュータ、エンジン推力管理コンピュータ及びその他の航空機システムへの入力に用いられる。航空機の種類、関連する飛行条件及び全大気温度プローブの使用一般に対して、大気温度は以下の４つの温度を定義するのが好ましい：(1)静大気温度（static air temperature；SAT又はT_S）、(2)全大気温度（TAT又はT_t）、(3)回復温度（recovery temperature；T_r）及び(4)測定温度（measured temperature；T_m）。静大気温度（SAT又はT_S）とは、航空機がその中を今まさに通過しようとしている、乱されていない大気の温度である。全大気温度（TAT又はT_t）とは、飛行の運動エネルギーが１００％変換されることで得られる最大の大気温度である。TATは回復温度（T_r）より導出することで計測され、当該回復温度とは、運動エネルギーの不完全な回復による、航空機の機体外面の各部分の局所的な大気温度の断熱的な値である。回復温度（T_r）はさらに、測定温度（T_m）より得られる。当該測定温度とは測定された実際の温度であり、置かれた環境による伝熱効果のために回復温度とは異なる。TATの測定については、TATプローブが当該技術分野において周知である。当該プローブは広範な異なる種類及び設計に属し、各種の航空機の外面に取り付けてTATプローブが気流にさらされることとなる。例えば、よくあるTATプローブの取り付け位置には航空機エンジンと航空機胴体とが含まれる。

従来の標準的なTATプローブは、TATセンサとしては非常に性能がよいことが多いものの、凍結条件下で機能することが困難となることがある。凍結防止機能は、TATプローブのハウジング壁の周囲又は内部に組み込まれたヒーター部品、又は（例えば航空機エンジンからのような）プローブを流れる高温気流によって補助される。残念なことに、外部加熱を行うと、大気の内部境界層流も加熱されてしまい、適切に制御されないならば、TAT測定において関係のない熱源を作ってしまう。TATプローブの除氷に用いられる熱は、除氷ヒーターによる誤差(DHE)として知られる温度測定値における誤差の原因となってしまう。このDHEは補正するのが困難である。

上記の説明は、一般的な背景情報を単に提供するためだけのものであり、請求項の内容の範囲を決定する補助として用いられることを意図しているものではない。

当該概要は、以下の詳細な説明でさらに説明する思想を簡潔な形式で選択して紹介するためのものである。当該概要は、請求項の内容において鍵となる特徴や、不可欠となる特徴を特定することを意図しているのではなく、また請求項の内容の範囲を決定するのを補助するのに用いられることを意図しているものでもない。

全大気温度(TATプローブ)における除氷ヒーターによる誤差(DHE)を低減する方法が提供される。当該方法を用いることで、特定種類のTATプローブに対する公称のDHE関数が得られ、ここで該公称のDHE関数は前記特定種類に属する複数のTATプローブから得られる。前記特定種類に属する個別のTATプローブに対するプローブ固有補正係数が、第一の空気流量における測定されたDHEと、該第一の空気流量における予測されるDHEとの関数として算出される。前記第一の空気流量における前記予測されるDHEは、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブから得られる前記公称のDHE関数を用いて決定される。次に、前記プローブ固有補正係数が後の利用のため、つまり該プローブ固有補正係数の関数として空気流量のある範囲に渡って前記個別のTATプローブに関するDHEを決定するのに利用するため、保存される。

航空機表面に取り付けられている、例としての実施形態に係るTATプローブの斜視図である。例としての実施形態に係るTATプローブとプローブシステムとを図示するものである。公称の曲線データと、公称から±10％の測定値となっているプローブとに対する、空気流量の関数としてのDHEをグラフで示すものである。単位℃についての空気流量の関数として、補正を施した従来技術での公称曲線と、補正係数に基づく曲線に対する３σDHE標準偏差を示すグラフである。いくつかの開示される実施形態における方法のステップを示すフローチャートである。いくつかの開示される実施形態における方法のステップを示すフローチャートである。いくつかの開示される実施形態における方法のステップを示すフローチャートである。

全大気温度（TAT）プローブの除氷に用いる熱によって、除氷ヒーター誤差(DHE)として知られる温度測定値の誤差が発生してしまう。DHEは空気流量によって変動し、複数地点の風洞実験にて特性を明らかにすることができる。ある特定の種類に属する多数のプローブで試験を行うことにより、平均の又は公称のDHE補正曲線又は関数を、ある特定のプローブ設計に対して作成することができる。このDHE補正曲線又は関数により定義される単一の関係は、所定のプローブ製品群に属する全てのプローブに対してDHE補正を適用するのに用いられる。これにより誤差の大半は補正されるが、当該製品群内でのプローブ特性ばらつきを当該プローブにつき特定できるわけではない。このような不確定要素は、わずかな部品及び製造ばらつきをもたらすものである。

開示される実施形態により、あるプローブに固有のDHEと空気流量との関係を導出する効率的な方法が提供され、当該方法により、公称の製品群特性曲線のみに頼って補正するのではなく、各プローブに対するDHE補正を完全に行うことで、TAT測定精度が向上する。こうして、誤差は顕著に減少する。以下に明らかとなり説明されるように、望むならば、当該開示される方法を利用することで、複数の空気流量条件に渡って誤差を完全に補正するのに、ただ１つの条件のみでの定常空気流量によるDHE測定しか必要とならない。もちろん、開示される方法を拡張して、他の実施形態において複数条件の空気流量測定を含めるようにしてもよい。また、エンジン上又は航空機上でDHEを確定する方法も開示される。

図1は、TATプローブ100を取り付けることができる航空機10の外表面の斜視図である。図1でTATプローブ100を取り付けているのを示している特定の位置は、説明例として与えられているだけであって、TATプローブ100の何らの特定の用途における正確な取り付け位置を示そうとするものではない。図1に示すように、航空機10は胴体15及び航空機エンジン20を含む。胴体に取り付けられたTATプローブは100-1として示され、エンジンに取り付けられたTATプローブは100-2として示されている。胴体取り付け型とエンジン取り付け型とのTATプローブは異なる種類および構成に属することが多いが、当該明細書で与える説明は、航空機に取り付けるTATプローブの任意の種類のものを含むことを意図しており、一般的な参照番号100はこれらの種類の任意のものに（例えば、プローブ100-1及び100-2を含めて、）適用される。TATプローブ100は航空機10の他の外表面に位置させる又は取り付けることができるが、この特定の実施形態では図示されているように、TATプローブは胴体15の外板に、またエンジン20の表面25に取り付けられている。エンジン取り付け型TATプローブでは、表面25は、ファンブレード30の上流側で、エンジン20の入口部分の一部を形成している。他の箇所の航空機エンジン表面を利用してもよい。繰り返し説明すると、開示される実施形態は航空機のエンジン表面に取り付けられるTATプローブにも特定の胴体位置に取り付けられるTATプローブにも限定されるわけではなく、より一般に、TAT測定の目的で任意の航空機表面に取り付けられるTATプローブに適用される。開示される方法はまた、望むならば、航空機表面に取り付ける前に、風洞にて試験するTATプローブにも利用することができる。

図2は、TATプローブ100の実施形態の一例の側面図であり、当該TATプローブ100は図1に示すTATプローブのように航空機表面に取り付けるよう構成されている。図2にはまた、TATプローブ100と、以下に説明するステップを実行するよう構成されているコンピュータ又は他の処理回路と、を含むTATプローブシステム105が示されている。TATプローブ100は支柱120により支持されるヘッド部110を含む。ヘッド部110は気流入り口部130と、メイン気流出口部又は出口チャネル140と、を有する。気流は、プローブ100に対してある方向、例えば矢印131で表される方向で移動することによって、入口吸入部とも呼ばれる気流入口部130に入る。航空機10が前方成分を有する方向へと移動している場合には、TATプローブ100は矢印131の方向とは逆の成分を有する方向へと移動している。気流入口部130に入る気流のある一部は、メイン気流出口部140を通って出る。多くのTATプローブ設計においては、入口部130に入る気流の別の一部は、TATプローブ100の内部のセンサ流路（図示せず）の中へ分流される。そして当該TATプローブ100の内部には、TATセンサ（図示せず）が配置されてTAT測定を行うようになっている。開示される実施形態は、いかなる特定のTATプローブ構成又はTATセンサ設計にも限定されない。従って、TATプローブ100の内部は図示されていない。

図2に示されているように、TATプローブ100はまた、当該プローブを（例えば胴体15又はエンジン20の表面などのような）航空機表面160に取り付けるのに用いられる取り付けフランジ145を含んでいることが多い。図2にはまた、プローブ100に含めてもよい電子機器ハウジング150が示されている。ハウジング150はコネクタや電子機器を格納することができる。当該コネクタや電子機器は、TATプローブ100が行う測定の処理を行うため、TAT又はその他の情報を他の航空機電子機器と通信するため、ヒーター要素185を制御してプローブに加わる熱のオン／オフを行うため、などに利用される。

図2では、ヒーター185はブロック図の形式で示されている。当該技術分野において周知のように、ヒーター185は典型的にはプローブ100の内部にあり、当該プローブの特定の内部／外部表面を加熱することで、プローブの性能に凍結状態が影響するのを避けるようにする、又は影響するのを最小化するようにするために用いられる。ヒーター185はまた、プローブの外部にあってもよい。ヒーター185はまた、（例えば航空機エンジンのような）外部熱源からの高温空気でプローブを除氷／防氷するものに置き換えてもよい。当該明細書中の説明においては、プローブのヒーター又はプローブの熱源を制御することを言及する場合、除氷／防氷の機能のため当該プローブに加えうる任意の熱源を制御することを意図している。ヒーター185に電気的に接続されるヒーター制御電子回路190は、ハウジング150内に配置してもよいし、航空機内の別の箇所に配置してもよい。ヒーター制御電子回路190は、ヒーター185を通じてプローブに加えられる熱のオン／オフを行うのに用いられる構成部品を含む。

図2にはまた、1つ又はそれより多数のプロセッサ又は処理回路175とメモリ又はコンピュータ可読媒体180とを有するコンピュータ170が示されている。1つ又はそれより多数のプロセッサ又は処理回路（以降、まとめて「プロセッサ175」と呼ぶ）は、TATプローブ100の動作を制御して、TATプローブ100での測定を処理し且つ／又は他の航空機電子機器と通信するように、構成されている又は構成することができる。メモリ又はコンピュータ可読媒体（以降、「メモリ180」と呼ぶ）は、プロセッサ175を、以下に説明する方法ステップの実行を含んでこれらのタスクを実行させるよう設定する、コンピュータ実行可能命令を保存する。各種の方法ステップを実行させるコンピュータ実行可能命令の利用には、いくつかの実施形態においては、プロセッサ175を設定して当該設定されたプロセッサが当該方法ステップを実行する装置を形成するようにすることが含まれる。個別の構成要素として図示されているが、いくつかの実施形態においては、メモリ180はプロセッサ175内に組み込まれたメモリであってもよい。メモリ180はまた、説明する方法にて用いられる中間又は最終の値、関数及び定数などを保存してもよい。また、ヒーター制御電子回路190はプロセッサ175と組み合わせることで、プロセッサ175がヒーター制御機能のうちいくつか又は全てを担うようにしてもよい。

図2に示しているように、コンピュータ170はまた、当該箇所を介して出力データが航空機搭載の他のシステムへと送られる出力部172を含んでいてもよい。出力データは、例えば、本明細書中で説明する方法にて用いられる中間又は最終の値、関数及び定数などを含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ170はプローブ100のハウジング150内に配置することができる。しかしながら、TATプローブが動作する環境が過酷であるということもあって、コンピュータ170はフライトデータを扱うコンピュータ又は航空機内に配置された他のコンピュータであってもよい。コンピュータ170はまた、エンジン取り付け型のTATプローブの場合には、エンジン制御コンピュータであってもよい。もちろん、コンピュータ170は典型的には各説明例での機能に追加して、機能を実行するよう構成される又は構成することができる。コンピュータ170とTATプローブ100とは、いくつかの開示する実施形態においては組み合わさってTATプローブシステムを形成する。

開示される実施形態は、プローブ特有のDHEはプローブ製品群の公称のDHEから単純な方法で得られるという発見に部分的に基づくものである。これにより、単一の定常状態空気流量での試験結果を用いるだけで、その製品群に属する追加の個別TATプローブを公称のDHE関数又は曲線との相対関係で特性評価ができるようになり、当該特性評価は全範囲の空気流量又はある範囲での空気流量に渡って適用が可能である。空気流量のある範囲に渡って、所与のプローブの正確度は公称の製品群曲線から固定値パーセント高い又は低いものに非常に近いという発見によって、このことは可能となっている。図3に示すグラフは、公称の曲線から±10％の測定値が得られているプローブに対する典型的なDHE曲線を示している。図3のグラフでは、正確度すなわちDHEは空気流量（lbs/ft²・sec）で示されている。図3よりわかるように、公称のDHEからの差は10％低いプローブについても10％高いプローブについても小さい空気流量の側で増えているが、当該増加は過度ではなく、公称に対して相対的な曲線の特性であることより、公称より固定値パーセントだけ高い又は低いという仮定を採用することが可能となる。

現実の用途においては、TATプローブが全空気流量範囲に渡って公称曲線から正確に所与のパーセント離れているということは滅多にない。しかしながら、各個別のプローブのDHE分布は常に高いか常に低いかのいずれかとなる傾向がある。オフセット量が試験（航空機上、エンジン上又は風洞内のいずれか）によってされるならば、誤差の大部分を完全に補正してしまうことができる。以下の分析を検討してみる：

次のように式をおく：
xは空気流量を表す；
F(x)は空気流量xの関数としての、TATプローブの母集団の公称のDHE（すなわち、カーブフィッティングによるDHE）を表す；
Kはプローブに固有の補正係数であり、当該プローブに対して特定の空気流量の値（又は複数の値）xにつき測定されたDHEを、同一の空気流量xにおける母集団平均のDHE（例えば公称のDHE曲線すなわちDHE_CurveFit）で割ったものとして定義される：
K=DHE_Measured/DHE_CurveFit ；
E_Sは標準となるF(x)の曲線を用いた場合の誤差を表す；
E_Kは係数Kで補正した曲線を用いた場合の誤差を表す；
T_mはセンサにより測定された温度を表す；
T_tは真の全大気温度を表す；
E_S＝(T_m−F(x))−T_t ；
E_K＝(T_m−K*F(x))−T_t

個別のプローブに対して、測定したDHEでの空気流量値から離れた特定の空気流量値においても常にE_KがE_Sよりも大きさが小さいということにはならない。しかしながら、所定のプローブの母集団に対して、空気流量の範囲に渡ってE_Kの標準偏差はE_Sの標準偏差よりも小さく、E_Kの標準偏差は測定条件箇所において非常に小さくなる。過去データを見ると、標準偏差は空気流量の範囲に渡って10〜70％ほど係数Kで補正した側のほうが小さくなることが観察されている。このことは、E_Kの不確かさはE_Sの不確かさよりもはるかに小さく、結果として改良された全大気温度の測定における正確度が得られる、ということを意味する。大気データとエンジン制御には全大気温度の測定値ができる限り正確であることが必要であるので、これは重要なことである。

プロセッサ175のような処理回路を用いることで、（例えばある空気流量の範囲に渡ってDHE_CurveFitを定義して）公称のDHE関数F(x)を、特定の種類のTATプローブに属する製品群に対して得ることができる。処理回路は次に、プローブ固有の補正係数Kを特定の種類に属する個別のTATプローブに対して、第一の空気流量（例えばxの第一の定常状態空気流量）において測定されたDHE（DHE_Measured）と、（例えば当該第一の空気流量におけるF(x)のような）当該第一の空気流量において予測されるDHEと、の関数として計算して求めることができる。処理回路は次に、当該プローブ固有の補正係数Kを用いて、個別のTATプローブにつきプローブ固有の補正係数の関数として、空気流量の範囲に渡ってDHEを決定することができる。この決定は、F(x)にKを掛けることで公称のDHE関数を修正して、個別のTATプローブに対するプローブ固有のDHE関数を生成することで、さもなくばKを用いて公称のDHEを変更することで、行うことができる。この決定はまた、F(x)を用いてDHEを決定してから、続いて当該決定したDHEにKを掛けることで、さもなくばKを用いることで当該決定したDHEを変更することでも、行うことができる。

別の重要な発見に、個別のプローブに対する補正係数Kを決定するための処理又は方法がある。この方法は風洞内にて実施することができ、係数Kはエンジン／航空機コンピュータ内に又はTATプローブ内のメモリ内にプログラムされることができる。しかしながら、TATプローブがエンジンに又は他の航空機表面に取り付けられた後にDHEを測定する方がより効率的な流れ（プロセス）となる。エンジンにて又は航空機表面上にて、所定の空気流量（又は任意の定常状態の条件）において除氷ヒーター誤差を測定することで、エンジン制御コンピュータ又はフライトデータを扱うコンピュータによって各条件毎にほぼ逐一に補正曲線を計算して、完全に補正することができる。これにより空気流量の範囲に渡ってさらに標準偏差が10〜70％減少し、測定された空気流量条件（すなわちプローブに対してKを計算した空気流量）においては、誤差がほとんどなくなる。コンピュータ（エンジン用又はフライトデータ用）は、各種の技術を用いてプローブ固有の補正係数を計算することができる。例えば、以下のステップを考えてみる：
・エンジン／航空機は地上又は空中のいずれかにて定常状態に達し、TAT測定及び気流条件（体積流量、密度、マッハ数、速度及びレイノルズ数など）を省略する。
・エンジン／フライトデータ用コンピュータがプローブ加熱をオンまたはオフにする。
・エンジン／フライトデータ用コンピュータは所定長さの時間（DHEが変化するのに必要な応答時間の分）を待ってプローブが定常状態に達するようにする（例えば加熱がオン／オフされた後に定常状態に達するまで加熱又は冷却する）。
・エンジン／フライトデータ用コンピュータは新しいTATの測定値を記録する。
・2つのTAT測定値の差分がこの特定のプローブに対する当該空気流量におけるDHEとなる。
・エンジン／フライトデータ用コンピュータは、所望であれば、当該値を航空機の別のTATプローブと比較することで確認することができる。
・エンジン／フライトデータ用コンピュータは、所望であれば、加熱を再度オンにして（又は加熱を再度オフにして）、TATを再び測定し、二度目、三度目のTAT測定値との差分を測定することにより、再度この除氷ヒーター誤差を検証することができる。
・補正係数Kは、当該空気流量値でプローブにより測定されたDHEを用いて、当該測定されたDHEを、エンジン／フライトデータ用コンピュータに保存されている公称の誤差曲線DHEの、同一の空気流量値における値を計算して割ることにより決定される。
K=DHE_Measured/DHE_CurveFit
・この補正係数を用いることで、その所定の空気流量においてDHEはほぼ完全に補正される。
・補正係数に補償された平均誤差曲線（上述の関数F(x)）を掛けることで、全空気流量範囲に渡って改良されたDHE推定手段が得られる。

当該改良による変化を視覚表示したものを図４のグラフに示す。このグラフはDHEの3σ標準偏差を空気流量（pps/ft²）の関数として℃でプロットしている。上側の線（菱形）は、測定したTATをF(x)と比較するのみの場合の、特定のプローブの母集団に対する従来技術での精度を表している。下側の線（四角形）は、エンジン／フライトデータ用コンピュータによりK*F(x)曲線を用いて補正されたものと比較して測定された、新たなTATの精度分布を表している。このグラフには、所与のプローブの母集団に対してE_Kの不確かさがESと比べ、全ての空気流量範囲に渡って減少していること（過去データを分析するとプローブに依存して10〜70％の改良が見られる）が示されている。実際に測定した空気流量において、誤差はほぼゼロとなるが（初期の正確度と、当該測定がどのような定常状態にて行われたかということと、のみによって制約を受ける）、空気流量範囲全体に渡っても、依然として相当に改良されている。精度補正のステップは複数の定常状態条件（おそらく地上にて、及び巡航中にて）において繰り返し、追加的な誤差を補正してもよい。しかしながら、重要なことは、プローブ固有補正係数Kを計算するに際して、たとえ単一測定点のみにおいてDHEが測定され、Kが全ての空気流量範囲に渡って用いられたとしても、誤差は大幅に低減されることは注目に値することである。これによって、空気流量の広範な範囲に渡って顕著な改良を達成しつつも、簡素に実施することができるようになる。当該利点を損なうことなく、開示される思想を拡張して、上記技術を複数の定常状態空気流量条件にて繰り返し、複数の定常状態空気流量条件にて複数のKの値を計算し、そして当該異なるKの値を用いて空気流量の異なる範囲に渡ってF(x)を修正すること、複数の定常状態空気流量条件にて複数のKの値を計算し、そしてKと空気流量との間の可変的な関係を記述するカーブフィット関数を生成すること、等を含むようにすることができる。所望であれば、プローブ固有補正係数Kに対する他の扱いを適用することもでき、例えば空気流量が増すにつれてKを増加又は減少させるようにすることができる。例えば、限られたデータに基づくと、K<1ならKを2％増加させ、K>1ならKを2％減少させることによって精度が若干良くなる。しかしながら、これを全てのプローブに適用するにはより多くのデータが必要となる。Kに対する他の修正もまた可能である。

ここで図５を参照すると、図５には上述のいくつかの実施形態の方法を表すフローチャートが示されている。開示される実施形態は、しかしながら、図5に示す方法に限定されるわけではない。図5に示すDHEを低減する方法には、上述のような適切にプログラムされたプロセッサ／処理回路で実行することのできるステップが含まれる。

ステップ505では、図5に示す方法は特定種類に属する複数のTATプローブから得られる公称のDHE関数を求めることを含む。公称のDHE関数は当該特定プローブのメモリに保存されてもよく、大気データを扱うコンピュータ又はエンジンコンピュータのメモリに保存されてもよく、その他の手法で提供されてもよい。次に、ステップ510では、当該特定種類に属する個別のTATプローブに対してプローブ固有補正係数が、第一の空気流量において測定されたDHEと、当該第一の空気流量における予測されるDHEとの関数として、計算される。第一の空気流量における予測されるDHEは、特定種類の複数のTATプローブから得られる公称のDHE関数を用いて決定される。個別のTATプローブに対するプローブ固有補正係数は、当該個別のTATプローブが航空機に取り付けられているときに算出してよい。当該算出はまた、航空機が着陸しているか航空機がほぼ定常状態の条件下で巡航中であるかのいずれかの、定常状態空気流量において行ってもよい。

次に、ステップ515では、当該個別のTATプローブに対してある範囲の空気流量に渡って、プローブ固有補正係数の関数としてDHEが決定される。当該ステップは例えば、プローブ固有補正係数を用いて公称のDHE関数を修正することで個別のTATプローブに対するプローブ固有のDHE関数を生成し、次いで、当該プローブ固有のDHE関数を用いてDHEを決定する処理、を含むことができる。公称のDHE関数を修正してプローブ固有のDHE関数を生成する処理は、公称のDHE関数にプローブ固有補正係数を掛ける処理を含むことができる。他の実施形態ではステップ515は代わりに、特定種類の複数のTATプローブから得られた公称のDHE関数を用いてDHEを決定したのちに、個別のTATに対するプローブ固有補正係数を用いてDHEを補正するステップを含んでもよい。

ここで図6を参照して、いくつかの実施形態における、TATプローブシステム（例えば図2に示すシステム105）を構成する方法を説明する。図6の方法は、ステップ515がステップ605に置き換えられるという点を除いては、図5に示す方法と同一であってよい。従って、この方法においては、プローブ固有補正係数はプローブのメモリ又は処理回路のメモリ（例えばプロセッサ175のメモリ180）に保存されて、その後に処理回路によってプローブ固有補正係数の関数として空気流量のある範囲に渡って個別のTATプローブに対してDHEを決定するのに利用される。

一例の実施形態では、図5のステップ510は、図7に示すより詳細なステップを用いて実施することができる。図7に示すように、ステップ705では個別のTATプローブと処理回路とを用いて、第一の定常状態空気流量においてプローブヒーターを第一の加熱オン／オフ状態として（つまりプローブの加熱をオンまたはオフのいずれかとして）、第一のTATを決定する。次にステップ710では、処理回路（つまりヒーター制御部190を含む）又はその他の手段を用いて、プローブヒーターを制御してプローブヒーターを第二の加熱オン／オフ状態とする（つまり、プローブの加熱をオフまたはオンにすることで前の状態から状態を変化させる）。ステップ715では、第一の定常状態空気流量においてプローブヒーターを第二の加熱オン／オフ状態として、第二のTATを決定する。ステップ715の実行の前に、しかしながら、当該方法は所定長さの時間の間待つことでプローブ加熱が定常状態の条件に達する（つまり冷却される又は加熱される）ようにするステップを含んでもよい。次に、ステップ720では、処理回路又はその他の手段を用いて、第一のTATと第二のTATとの差として、測定されるDHEを計算する。最後にステップ725に示されているように、第一の定常状態空気流量における予測されるDHEによって測定されたDHEを割ることによって、プローブ固有補正係数を算出する。

所望であれば、図7に示す方法を拡張して、プローブ固有補正係数を算出する前又は算出した後に、DHEを検証するようにしてもよい。例えば、当該方法を拡張して、プローブヒーターを制御してプローブヒーターを第一の加熱オン／オフ状態に戻してから、TATプローブと処理回路とを用いて、プローブヒーターを再度第一の加熱オン／オフ状態として第一の定常状態空気流量において第三のTATを決定することを含むようにしてもよい。処理回路は次に、第二のTATと第三のTATとの差として、検証用の測定されたDHEを計算することができる。そしてステップ705〜725を用いて測定されたDHEを検証用の測定されたDHEと比較することで、測定されたDHEに何らかの誤りがないか確認することができる。

発明の内容は構造的な特徴及び／又は方法の動作に特有の言葉で説明してきたが、付記する請求項で定義される発明の内容は、上述のような特定の特徴や動作に必ずしも限定されるわけではないことを理解する必要がある。むしろ、請求項を実施する例となる形式として、上述のように説明した特定の特徴や動作が開示されている。

100…プローブ、185…ヒーター、180…メモリ、175…処理回路

Claims

全大気温度(TAT)プローブにおける除氷ヒーター誤差(DHE)を低減する方法であって、
処理回路を利用することで、特定種類に属する複数のTATプローブより得られる公称のDHE関数を得るステップと、
前記処理回路を利用することで、前記特定種類に属する個別TATプローブに対するプローブ固有補正係数を、第一の空気流量において測定されたDHEと、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を用いて決定される、前記第一の空気流量において予測されるDHEと、の関数として算出するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記個別TATプローブに関するDHEを、前記プローブ固有補正係数の関数として、空気流量の所定の範囲に渡って決定するステップとを備えることを特徴とする方法。
前記処理回路を利用することで、前記個別TATプローブに関するDHEを、前記プローブ固有補正係数の関数として、空気流量の前記所定の範囲に渡って決定する前記ステップがさらに、
前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を用いて、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得た前記公称のDHE関数を修正して、前記個別TATプローブに対するプローブ固有DHE関数を生成するステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を用いて、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブから得た前記公称のDHE関数を修正して、前記個別TATプローブに対するプローブ固有DHE関数を生成する前記ステップがさらに、
前記公称のDHE関数に前記プローブ固有補正係数を掛けるステップを備えることを特徴とする請求項2に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記個別TATプローブに関するDHEを、前記プローブ固有補正係数の関数として、空気流量の前記所定の範囲に渡って決定する前記ステップがさらに、
前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を用いて、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブから得られる前記公称のDHE関数を用いて決定されたDHEを修正するステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記特定種類に属する前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を算出する前記ステップが、
前記個別TATプローブが航空機に取り付けられている際に、前記第一の空気流量を定常状態の空気流量として、前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を算出するステップを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記個別TATプローブが航空機に取り付けられている際に、前記第一の空気流量を定常状態の空気流量として、前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を算出する前記ステップがさらに、
前記航空機が着陸時に前記プローブ固有補正係数を算出するステップを備えることを特徴とする請求項5に記載の方法。
前記個別TATプローブが航空機に取り付けられている際に、前記第一の空気流量を定常状態の空気流量として、前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を算出する前記ステップがさらに、
前記航空機が巡航速度にて飛行中に前記プローブ固有補正係数を算出するステップを備えることを特徴とする請求項5に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記プローブ固有補正係数を算出する前記ステップがさらに、
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、前記第一の空気流量においてプローブヒーターを第一の加熱オン／オフ状態として、第一のTATを決定するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記プローブヒーターを制御して、該プローブヒーターを第二の加熱オン／オフ状態とするステップと、
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、前記第一の空気流量においてプローブヒーターを前記第二の加熱オン／オフ状態として、第二のTATを決定するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記第一のTATと前記第二のTATの差として前記測定されたDHEを算出するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記測定されたDHEを、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得た前記公称のDHE関数を用いて決定される前記第一の空気流量における前記予測されたDHEによって割ることで求めるステップとを備え、
前記第一の空気流量が定常状態の空気流量であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、前記第一の空気流量においてプローブヒーターを前記第二の加熱オン／オフ状態として、第二のTATを決定する前記ステップの前にさらに、
プローブ加熱が定常状態の条件に達するよう所定の長さの時間の間待つステップを備えることを特徴とする請求項8に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記プローブヒーターを制御して前記プローブヒーターを前記第一の加熱オン／オフ状態に戻すステップと、
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、前記第一の空気流量においてプローブヒーターを再度前記第一の加熱オン／オフ状態として、第三のTATを決定するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記第二のTATと前記第三のTATとの差として、検証用の測定されたDHEを算出するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記検証用の測定されたDHEと前記測定されたDHEとを比較することにより前記測定されたDHEを検証するステップとをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の方法。
特定種類に属する個別TATプローブに対する除氷ヒーター誤差(DHE)を低減する全大気温度(TAT)プローブシステムを構成する方法であって、
前記個別TATプローブに接続された処理回路を利用することで、前記特定種類に属する複数のTATプローブより得られる公称のDHE関数を得るステップと、
前記処理回路を利用することで、前記特定種類に属する個別TATプローブに対するプローブ固有補正係数を、第一の定常状態空気流量において測定されたDHEと、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を用いて決定される、前記第一の定常状態空気流量において予測されるDHEと、の関数として算出するステップと、
前記処理回路によって前記プローブ固有補正係数の関数として、空気流量の所定の範囲に渡って前記個別TATプローブに関するDHEが決定されるのに利用する、前記プローブ固有補正係数を保存するステップを備えることを特徴とする方法。
前記処理回路が利用する前記プローブ固有補正係数を保存する前記ステップがさらに、
前記プローブ固有補正係数を用いて、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を修正して、前記個別プローブに対するプローブ固有DHE関数を生成するステップと、
前記処理回路によって、前記空気流量の所定の範囲に渡って前記個別TATプローブに関するDHEを決定されるのに用いる、前記プローブ固有DHE関数を保存するステップとを備えることを特徴とする請求項11に記載の方法。
前記プローブ固有補正係数を用いて、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を修正して、前記個別プローブに対するプローブ固有DHE関数を生成する前記ステップがさらに、
前記公称のDHE関数に前記プローブ固有補正係数を掛けるステップを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記特定種類に属する個別TATプローブに対するプローブ固有補正係数を算出する前記ステップが、
前記個別TATプローブに対する前記プローブ固有補正係数を、前記プローブが航空機に取り付けられている際に算出するステップを備えることを特徴とする請求項11に記載の方法。
前記処理回路を利用することで、前記プローブ固有補正係数を算出する前記ステップがさらに、
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、第一の定常状態空気流量においてプローブヒーターを第一の加熱オン／オフ状態として、第一のTATを決定するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記プローブヒーターを制御して、該プローブヒーターを第二の加熱オン／オフ状態とするステップと、
前記プローブヒーターが前記第二の加熱オン／オフ状態になった後、プローブ加熱が定常状態の条件に達するよう所定の長さの時間の間待つステップと、
前記個別TATプローブと前記処理回路とを利用することで、前記第一の定常状態空気流量において前記プローブヒーターを前記第二の加熱オン／オフ状態として、第二のTATを決定するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記第一のTATと前記第二のTATとの差の関数として、前記測定されたDHEを算出するステップと、
前記処理回路を利用することで、前記プローブ固有補正係数を、前記測定されたDHEと、前記特定種類に属する前記複数のTATプローブに対する前記公称のDHE関数を用いて決定される、前記第一の定常状態空気流量における前記予測されたDHEと、の比の関数として算出するステップとを備えることを特徴とする請求項14に記載の方法。
低減された除氷ヒーター誤差を有する全大気温度(TAT)プローブシステムであって、
ヒーターを有し、TATを測定するよう構成された第一のTATプローブと、
メモリと、
前記メモリと前記第一のTATプローブとに接続された処理回路であって、
前記第一のTATプローブと同一種類に属する複数のTATプローブより得られる公称のDHE関数を得るステップと、
前記第一のTATプローブに対するプローブ固有補正係数を、第一の定常状態空気流量における前記第一のTATプローブに対する測定されたDHEと、前記第一のTATプローブと同一種類に属する前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を用いて決定される、前記第一の定常状態空気流量における前記第一のTATプローブに対する予測されるDHEと、の関数として算出するステップと、
当該処理回路を、前記プローブ固有補正係数の関数として空気流量の所定の範囲に渡って前記第一のTATプローブに関するDHEを決定するよう構成するのに用いる、前記プローブ固有補正係数を前記メモリに保存するステップと、を備えるステップを実行するよう構成された処理回路と、を備えることを特徴とするTATプローブシステム。
前記処理回路が、前記複数のTATプローブより得られる前記公称のDHE関数を修正して前記第一のTATプローブに対するプローブ固有DHE関数を生成するステップと、該プローブ固有DHE関数を保存して、当該処理回路が前記空気流量の所定の範囲に渡って前記第一のTATプローブに関するDHEの決定に利用するようにするステップとによって、前記プローブ固有補正係数を前記メモリに保存するよう構成されることを特徴とする請求項16に記載のTATプローブシステム。
前記制御回路が、前記第一のTATプローブが航空機に取り付けられている際に、前記プローブ固有補正係数を算出するよう構成されることを特徴とする請求項16に記載のTATプローブシステム。
前記制御回路が、前記航空機が着陸している際に、前記プローブ固有補正係数を算出するよう構成されることを特徴とする請求項18に記載のTATプローブシステム。
前記制御回路が、前記航空機が巡航速度にて飛行している際に、前記プローブ固有補正係数を算出するよう構成されることを特徴とする請求項18に記載のTATプローブシステム。