JP6218585B2 - 乗り物用の大気温度センサ配設および大気温度を測定する方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗り物用の大気温度センサ配設および乗り物に近接した大気温度を測定する方法に関する。

乗り物は、多くの場合、乗り物のオペレータに有用な情報を提供する外部大気温度測定デバイスを含む。航空機は、正確な外部の大気温度知識の利益に基づいてそのようなデバイスを用いる乗り物の例である。温度測定デバイスは、大気温度を直接提供し、航空機の真の対気速度等のさらなるデータをその情報から推論的に得ることができる。

残念ながら、温度読み取りの不確かさは、多くの場合、様々な飛行条件を含むいくつかの原因のため観察される。主な誤差原因の１つは、除氷を行うときに測定空気の非断熱加熱の不確かさから生じ、除氷加熱誤差（ＤＨＥ）と称される。従来のセンサが、通常、極限環境条件下で氷結するため、ＤＨＥは、センサの氷結が生じるときに増加し得る。

一実施形態に従って、乗り物用の大気温度センサ配設は、ベース部分、入口、および出口を有する温度センサ筐体を含む。粒子状物質を入口気流から分離するために入口から出口まで延在する、連続的に曲線を成す壁によって画定される主流路も含まれる。温度センサ筐体の内部空洞内に配置される温度センサがさらに含まれる。

別の実施形態に従って、乗り物に近接した大気温度を測定するための方法が提供される。本方法は、主流を吸い込んで温度センサ筐体の入口に入れることを含む。連続的に曲線を成す壁によって画定される主流路を通して主流を流すことも含まれる。主流が主流路を通過するときに、粒子状物質を入口気流から分離することがさらに含まれる。粒子状物質を温度センサ筐体から出口を通して排出することもさらに含まれる。温度センサ筐体の内部位置で、空洞内に配置される温度センサを用いて入口気流の温度を測定することも含まれる。

本発明とみなされる主題が具体的に指摘され、本明細書の終わりで特許請求の範囲において明確に特許請求される。本発明の前述および他の特徴ならびに利点は、添付の図面と併用される以下の発明を実施するための形態から明らかである。

航空機の斜視図である。 航空機用の大気温度センサ配設の斜視図である。 大気温度センサ配設の斜視部分断面図である。 乗り物に近接した大気温度を測定するための方法を説明する流れ図である。

図１を参照して、例示の実施形態に従う乗り物は、概して、参照番号２で示される。乗り物２は、航空機４の形態で示される。航空機として図解されているが、乗り物２が他の形態をとってもよいことを理解されたい。航空機４は、先端部分１０および尾部１２を含む胴体７を含む。航空機４は、胴体７の第１の側面から延在する第１の翼１４および胴体７の反対側から延在する第２の翼１５も含む。航空機４は、先端部分１０付近に配設される前方ランディングギア２２、ならびに第１の翼１４に装着される後部ランディングギア２４を含むことが示されている。

大気温度センサ配設３０が航空機４の先端部分１０の表面に近接して配置されるように図解されているが、大気温度センサ配設３０は、例えば、胴体７の他の領域、尾部１２、またはエンジン（図示せず）に近接した航空機４の様々な他の位置で用いられてもよい。大気温度センサ配設３０は、全大気温度を測定するように構成される。全大気温度は、航空機４に対して静止状態の空気のよどみ点での空気の温度の測定結果を指す。空気が静止状態になると、運動エネルギーは、内部エネルギーに変換される。空気は、圧縮され、温度の断熱性増加を経験する。したがって、全大気温度は、静的（または周囲）大気温度よりも高く、静的大気温度、ひいては対気速度の計算を可能にするための空気データコンピュータへの有用な入力である。

ここで図２および３を参照して、大気温度センサ配設３０は、ベース部分３４を航空機４に機械的に固定することによって典型的に航空機４の表面に装着される温度センサ筐体３２を備える。大気温度センサ筐体３２は、入口気流４０および本明細書において粒子状物質４２と称されるものを含む主流３８を受容するように構成される入口３６を含む。粒子状物質４２は、入口気流４０を構成する空気分子よりも重い粒子を含む。粒子状物質４２が含む粒子の例は、水、氷、および粉塵である。前述の例は、単に例示のためであり、粒子状物質４２は、代替の粒子を含んでもよい。主流３８内に含まれる特定の粒子にかかわらず、主流路４４は、主流３８を入口３６から空洞入口４６に向けて送る。空洞入口４６は、温度センサ筐体３２内に形成される空洞４８に至る。空洞４８は、温度センサ５０をその中に収容するように構成される。空洞４８は、多数の形状から形成され得、一実施形態において、実質的に円形の断面積を備える。述べられるように、いくつかの代替の形状が、空洞４８に好適である。

空洞入口４６は、温度センサ筐体３２の入口３６と温度センサ筐体３２の出口５２との間に主流路４４に沿って半径方向に設置される。言い換えると、空洞入口４６は、主流３８の支配的な流れ方向に対して入口３６の下流かつ出口５２の上流に配置される。これは、主流３８が入口気流４０および粒子状物質４２に実質的に分離される空洞入口４６での主流路４４に沿った位置に近接している。入口気流４０は、空洞入口４６から空洞４８内に送られ、その中に設置された温度センサ５０によって温度測定される。入口気流４０から分離された粒子状物質４２は、主流路４４に沿って進み、温度センサ筐体３２から出口５２を通して排出される。

主流３８の入口気流４０および粒子状物質４２への分離は、主流路４４の形状によって達成される。主流路４４は、入口３６から出口５２まで延在する連続的に曲線を成す壁５４によって画定され、空洞入口４６でのみ中断される。連続的に曲線を成す壁５４は、連続的に曲線を成す壁５４に沿った境界層形成を減少させ、かつ主流路４４に沿った主流３８の再循環を回避するように輪郭形成される。連続的に曲線を成す壁５４は、多数の代替の形状で輪郭形成され得るが、典型的には、主流路４４に沿った平面部分の包含とは対照的に、実質的に円形または楕円形の断面を用いて主流３８の様々な流入配向を説明する。示されるように、主流路４４は、典型的には、入口３６でのより大きい断面積から出口５２のより小さい断面積までじょうご状であるか、またはテーパ状である。主流路４４の少なくとも１つの部分、例えば、入口３６に近接した部分は、軸５６を中心に対称であり得る。そのような部分は、入口３６、出口５２、またはこれら両方に近接して設置されてもよい。入口３６が、例えば、円形または楕円形を含む様々な断面形状から形成され得るが、述べられるこれらの例示の形状が限定的であるよう意図されないことを理解されたい。

図４に図解されるように、かつ図１〜３を参照して、乗り物２に近接した大気温度を測定するための方法１００も提供される。航空機４、より具体的には、大気温度センサ配設３０は先に説明されており、特定の構成要素がさらに詳細に説明される必要はない。乗り物２に近接した大気温度を測定するための方法１００は、１０２において、主流を吸い込んで温度センサ筐体の入口に入れることと、１０４において、連続的に曲線を成す壁によって画定される主流路を通して主流を流すことと、を含む。１０６において、粒子状物質は、主流が主流路を通過するときに、入口気流から分離され、１０８において、粒子状物質は、その後、温度センサ筐体から出口を通して排出される。１１０において、入口気流の温度は、温度センサ筐体の内部位置で空洞内に配置される温度センサを用いて測定される。

本発明が限定された数のみの実施形態に関して詳細に説明されているが、本発明がそのような開示の実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、これまで説明されていないが、本発明の精神および範囲に相応する任意の数の変形、変更、置き換え、または同等の配設を組み込むように修正されてもよい。さらに、本発明の様々な実施形態が説明されているが、本発明の態様が、説明された実施形態のうちの一部のみを含み得ることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の記述によって限定されると見なされるべきでなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

３０…大気温度センサ配設
３２…大気温度センサ筐体
３４…ベース部分
３８…主流
４０…入口気流
４２…粒子状物質
４４…主流路
４６…空洞入口
４８…空洞
５０…温度センサ
５２…出口
５４…連続的に曲線を成す壁
５６…軸

Claims (15)

1. 乗り物用の大気温度センサ配設であって、
   ベース部分、入口、および出口を有する温度センサ筐体と、
   粒子状物質を入口気流から分離するために前記入口から前記出口まで延在する、連続的に曲線を成す壁によって画定される主流路と、
   前記温度センサ筐体の内部空洞内に配置される温度センサと、
   を備え、
   前記連続的に曲線を成す壁が、円形または楕円形の断面を有することを特徴とする、大気温度センサ配設。
2. 前記入口は、円形断面を備える、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
3. 前記入口は、楕円形断面を備える、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
4. 前記入口は、第１の断面積を備え、前記出口は、第２の断面積を備え、前記第１の断面積は、前記第２の断面積よりも大きい、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
5. 前記ベース部分は、前記乗り物に固定される、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
6. 前記乗り物は、航空機である、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
7. 前記主流路は、前記入口に近接して実質的に対称である、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
8. 分離された前記粒子状物質は、水、氷、および粉塵のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
9. 前記空洞は、円形断面を有する、請求項１に記載の大気温度センサ配設。
10. 乗り物に近接した大気温度を測定するための方法であって、
    主流を吸い込んで温度センサ筐体の入口に入れることと、
    連続的に曲線を成す壁によって画定される主流路を通して前記主流を流すことと、
    前記主流が前記主流路を通過するときに、粒子状物質を入口気流から分離することと、
    前記粒子状物質を前記温度センサ筐体から出口を通して排出することと、
    前記温度センサ筐体の内部位置の空洞内に配置される温度センサを用いて前記入口気流の温度を測定することと、
    を備え、
    前記連続的に曲線を成す壁が、円形または楕円形の断面を有することを特徴とする、方法。
11. 前記入口気流を前記空洞に送ることをさらに備えた、請求項１０に記載の方法。
12. 前記入口と前記出口との間の前記主流路に沿って配置される空洞入口を介して、前記入口気流を前記空洞に送ることをさらに備えた、請求項１１に記載の方法。
13. 前記温度センサ筐体を前記乗り物に固定することをさらに備えた、請求項１０に記載の方法。
14. 前記乗り物は、航空機である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記粒子状物質は、水、氷、および粉塵のうちの少なくとも１つを備えた、請求項１０に記載の方法。

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