JPH06507471A - 連続曲面支柱で支持されたセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 連続曲面支柱で支持されたセンサ 発明の背景 本発明は、航空機の側面に取付けられ、その上流に面した端部に空気データパラ メータを感知するボートを形成されたプローブに関する。プローブの外方端は航 空機の表面から外方へずらされている。プローブは、その基部で航空機の表面か ら外方へ延びるとともに、航空機の前後方向に延びる基準２等分面を有する。そ の基準面で見たとき、プローブはその内側および外側の両方で連続的に滑らかに カーブした形状を有する。内側および外側すなわち内外稜辺の連続カーブは、そ れが航空機に取付けられる基部に向かってプローブの外方端から延びている。

支柱で支持されたプローブは、現在では広く航空機に用いられている。このよう なプローブは、バレル部と、航空機の取付は表面から離れた位置に前記バレルを 支持する横方向に延びた支持部材とからなる。このような構成は米国特許第４３ ７８６９６号に示されている。この特許の支持部材は、はぼオジーブ形状を存す るが、バレルはほぼ円筒形であり、２つの部分は角張った（ａｂｒｕｐｔ）接続 部で連結されている。

特許第４３７８６９６号に示された構成は、信号補償表面を有するが、全体的な 取付は支柱は従来のものと同じである。

米国特許第４８３６０１９号はコンパクトな空気データセンサを示し、これは空 気データ圧力感知信号を適当な計装装置へ連通するように形成された内部通路を 備えた外部殻を有する。計装装置は通常差圧センサおよび、多くの場合は静圧と 共にピトー圧、迎え角信号などの所望の信号を提供するように較正された空気デ ータコンピュータを含む。

他の代表的なプローブが、米国特許第３３１８１４６号に示される。このプロー ブは、空気データ感知ポートが内部に形成された複数オリフィス、部分球状の外 端を有する。

発明の概要 本発明は、普通には「支柱」取付は形と考えられる空気データ感知プローブに関 する。プローブの感知端は前方で空気流に面しており、そこに空気データパラメ ータを感知するためのポートを有し、一方その基部は航空機の側面に取付けられ る。その結果、感知端は基部が取付けられる表面から横方向すなわち外方へ隔離 される。

本発明では、取付は面から外側へ延び、プローブ本体をとおる２等分平面で見た とき、センサ本体はその外方端がら基部へ向かって連続的に湾曲し、かつテーバ 付けされている。

特に、内側および外側の稜辺および本体の両側は基部から外方端に向かって連続 的にカーブし、外方端で寸法が小さくなるように収斂している。本体の曲線は、 断面形状の異なる外方端を呈するように作られるが、本体の主要部分の断面形状 は、通常はオジーブ形状であり、したがってそれは、鋭い前方および後方稜辺の ためにタンジェント（ｔａｎｇｅｎｔ　）オジーブ形状と称されることができる 。主要部分は事実上一定の厚さであるが、本体の２等分面で計った寸法では、本 体には、小寸法の外方端から大寸法の基部に向がってテーパが付けられる。側端 稜辺の滑らかで連続的なカーブは、改善された動作特性および、不規則性をもた らす乱流の減少を提供し、本体の横方向に突出した部分の領域内に異なる断面形 状や構成を混在調和（ｂｌｅｎｄｌｎｇ）させる必要性を低減する。

図面の簡単な説明 図１は航空機への取付けおよびこれと共に用いられる関連計装の概略構成を示す 、本発明による空気データセンサの上面図である。

図２はその内側から見た図１の空気データセンサの側面図である。

図３は図１の空気データセンサの下面図である。

図４は図３の空気データセンサの側面図である。

図５はその前方から、すなわち空気の流れに関してはその上流側から見た端面図 である。

図６はその背面から見た端面図である。

図７はその前上方から見た図１の空気データセンサの斜視図である。

図８は図１の線８−８に沿う断面図である。

図９は図１の線９−９に沿う断面図である。

図１０は図１の線１０−１０に沿う断面図である。

図１１は本発明の変形例の上面図である。

図１２は図１１の装置をその内側から見た場合の側面図である。

図１３は図１１の装置の下面図である。

図１４は図１１の装置を外側から見た側面図である。

図１５は図１１の装置を前方から見た側面図である。

図１６は図１１の装置を後方から見た側面図である。

図１７は図１１の線１７−１７に沿う断面図である。

図１８は図１１の線１８−１８に沿う断面図である。

図１９は図１１の線１９−１９に沿う断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明にしたがって作られた空気データセンサすなわちプローブは総括的に符号 １０で表わされ、外側端部１１および基部１２を含む。基部は航空機の外板１４ に取付けるための取付はフランジ１３を有する。取付はフランジ１３は既知の通 常の方法で航空機に取付けられる。適当な取付はブロック１５は取付は部材の一 部であり、感知された圧力または流体信号を適当な計装装置へ伝達するための適 当な空気信号用導管、または連結導管を含む。

プローブの外側端部には、従来と同様に、図示のようなピトーポート２０を有し 、またプローブ本体の上側に１または複数の圧力感知ポート２１を持つことがで き、またさらに図３に示すように、その下側にも１または複数の圧力感知ポート ２２を有することができる。ポート２１．２２は、所望の測定を実現するために 、基準面に対して所望の方向に向いた中心軸を持つことができる。感知ポートは 、上述の従来例のプローブに開示されているように、通常の方法で用いられる。

ポートは、図示の例では、プローブの前方端において軸（中心）線２５を通り、 かつプローブの２等分中心面に垂直な平面からずらされているが、ポートの方位 をそれ以外に設定することもできる。プローブの曲がった中心線２５は、ポート ２０が形成されたプローブの前方端の軸心から基部１２の中心点、すなわち基部 １２の前方端２６と後方端２７との中間点まで延びている。中心線は前方端１１ に近くでは直線であり、基部１２に向かうにつれてカーブする。

図２．４に加えて図５．６からも分かるように、本体はプローブの中心で、その 全長に亘ってほぼ一定な、最大奥行き寸法を有する。この奥行きすなわち厚み寸 法は、図５に符号２８で表わされている。２等分基準面は符号３０で示され、奥 行き寸法２８を垂直２等分する面である。前記面３０は、例えば、ポート２１． ２２の方位法めのための基準平面となる。この基準平面で見たプローブ本体３２ の形状が図１．３に示されている。プローブは内側の、通常は前方の稜縁または 稜辺３４と外側稜または辺３６を有する。稜辺３６はプローブ１１の前方端から 後方へ、航空機外板１４の位置で前記稜辺が基部１２と合体する地点２７まで、 連続曲線として延びている。内側または前方（上流に面した）稜辺３４も同様に 、プローブの前方端１１から後方の隅部２６まで、実質的な連続曲線（角部（ａ ｎｇｕｌａｒ　ｃｈａｎｇｅｓ）のない）とされティる。

隅部２６．２７間の寸法がプローブ取付けのために十分な強度と剛性をもたらす ように、稜辺３４．３６はプローブの前方端から後方の基部にかけて互いに離散 されている。

図８．９．１０には、プローブのオジーブ形状すなわちオジーブの断面形状が示 される。プローブは、それぞれが凸面の上部および下部壁３７．３９よりなり、 凸壁は稜辺３４．３６の中間の最大凸状の中心線から両方の稜辺３４．３６に向 かってテーバを付けられている。凸面は滑らかに凸状をなすのみならず、稜辺の 曲線にも整合するような円滑面である。

したがって前記壁面は複合曲面である。基準面３０に垂直で、稜辺３４と３６の 中間にある中心軸線２５を通る直線は、図示のように、最大凸面の線上にある。

最大凸面の線は、所望に応じて中心線からずらすことができる。図示のように、 稜辺３４．３６が基準面３０を決定する。

所望の圧力信号を感知ポートから計装部へ伝達するために、概念的に図示した適 当な導管３８．４０．４２が設けられる。

プローブの前方端は、それぞれのポートからの圧力信号を受取り、航空機の計装 部に連なる導管に連通ずるために、米国特許第４８３６０１９号に示されるよう な内部流体システムを備えることができる。図１に示したように、計装部は通常 、空気データコンピュータ４５に情報を供給する差圧センサ４４を含む。空気デ ータコンピュータは指示器４６．４７を駆動して迎え角、大気速度、静圧などを 指示させる。コンピュータはまた、概念的に示した制御装置５０を介して航空機 を直接制御するのにも用いられる。

プローブの構成は、表面に取付けられ、横方向にずれたプローブを形成するよう な単一体であり、その外方端は、空気データパラメータの感知が可能なように取 付は面から十分に隔離されており、またプローブは、航空機の外面すなわち外板 に取付けられる基部に向かって、その外方端から連続的かつ滑らかにカーブして いる。内方および外方の稜辺は、プローブをその最大寸法方向の中心の長袖に沿 って２等分する面で見たとき、外側端部から滑らかな連続曲線状に発散される。

図２に示すように、プローブは、前方端のポートを規定するように後方にテーバ を付けられる先端部を除けば、基準面に垂直な方向では、実質上同じ高さまたは 厚みにするすることができる。

図１１〜１９に、本体６１からなるプローブ６０を含む本発明の第２の実施例を 示す。ここでは、プローブ６０は外方の感知端６２と、航空機の外板６４に取付 けられた基部６３とを有する。この例では、外方の感知端部分６２は断面円形の 円筒体であるが、図１１の矢線１９−１９の辺りからは、その奥行き方向に向っ てほぼオジーブ断面形状に遷移している。オジーブ形状は、符号６６．６８で示 すように、連続的にカーブした側面または稜線を有する。内側すなわち上流側稜 辺６６は円筒状外側端から、稜辺６６が外板６４に結合される隅部７０に向かっ て連続的にカーブする。外側稜辺６８は円筒状断面部から、これが外板６４に結 合される隅部７２に向かってカーブする。

円筒状端部６２の先端はほぼ円錐状にされ、中心のピトー圧感知ポート７４を包 囲し、規定する。静圧、迎え角または他の所望の圧力パラメータ検知用の上部お よび下部のポート７６．７８も具備される。

この実施例では、図示のように、円筒形状のために、プローブの厚みまたは高さ が前方端部で幾分大きくされており、下向きにテーバが付けられて基部６３で高 さが低くなっている。第１の実施例のオジーブ状断面形状も、プローブの外方端 近傍でより大きくなる厚み寸法を持つことができ、米国特許第４８３６０１９号 に開示されたような内部流体圧システムを利用できる。

また図１５．１６に符号８０で示した基準面で見ると、図１１．１３の場合と同 様に、２つの稜辺６６．６８は共に前方の円筒状端部から基部６３へ向かって連 続的にカーブしている。プローブの内側および外側稜辺も同様に、基部から外方 端に向かって外側へ反れている。２つの稜辺の曲線は互いに異なるが、共に滑ら かに基部に向かって遷移する。

図１７〜１９の断面図には、第１の実施例と同様の、圧力信号を伝送するための 導管８６．８８．９０が示される。図１の場合と同様に、信号は適当な計装部へ 伝送される。円筒状の外部端から、基部近くのほぼオジーブ形状までの断面形状 の変化が理解できるであろう。

上側および下側表面８１．８２は、内側および外側の稜辺にしたがってカーブす るのみならず、プローブ表面の中央部すなわち中心線上での最大厚みから滑らか にテーパ状に減少するような複合曲線凸面を形成する。プローブの表面８１．８ ２の滑らかな複合曲線は乱流を防止し、（流体）抵抗を減少させる。

本発明の各実施例の上側および下側表面は凸状で、稜辺の曲線にしたがってその 長さ方向に沿って滑らかにカーブし、さらにその全長にわたって凸形状を維持す る。

本発明を好ましい実施例に関して説明したが、当業者には、その形式および詳細 において発明の精神から逸脱しないかぎり変形が可能であることが理解されるで あろう。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ペダーリン、シー、マイケルアメリカ合衆国　５２４０２　ア イオワ州、セダー　ラピッズ、クローバ−ディル　ロード　ノースイースト　４ ３５０ （７２）発明者　ヤング、ジョナサン　ディー。

アメリカ合衆国　４３０８５　オハイオ州、ワージントン、オックスフォード　 ストリート　８１７ （７２）発明者　リーバ−、ウィリアム　ジェイ。

アメリカ合衆国　４５４２４　オハイオ州、ツーバー　ハイツ、ロブロリー　ド ライブ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）プローブ本体が、２等分基準面を規定する内側および外側稜辺によって定 義される高さおよび幅を有し、さらに、航空機表面に支持されるようにされたプ ローブ本体上の取付け基部と、 航空機表面から横方向に隔離され、取付け基部から前方に延びているプローブ本 体上の感知端とを具備し、前記本体の内側稜辺は、基準面で見るとき、外方端か ら基部に向かって連続的にカーブしており、内側および外側稜辺は外方端から基 部に向かうにつれて発散している、航空機表面に取付ける圧力感知プローブ。
2. （２）プローブ本体が、空気データパラメータを感知するための、少なくとも１ つのポートをその外方端に有する請求項１記載の空気データセンサ。
3. （３）本体は、基準面にほぼ垂直な断面で見るとき、その外方端の近傍から基部 に至るまで、ほぼタンゼント・オジープ断面形状を有する請求項１記載の空気デ ータセンサ。
4. （４）その上面および下面に形成された圧力感知ポートを有し、前記上面および 下面は基準面の反対側に位置する請求項１記載の空気データセンサ。
5. （５）プローブが、その前方端に形成されたピトー圧ポートを有する請求項１記 載の空気データセンサ。
6. （６）基準面に垂直な平面で見たとき、プローブの外方端がほぼ円筒形の断面形 状を有し、プローブは基部近くではほぼオジーブ状断面形状を有する請求項１記 載の空気データセンサ。
7. （７）中心面がプローブの中心軸をとおる直線と、基準面に垂直な直線とで規定 され、プローブの上側にある第１の空気データセンサポートは中心面の第１の側 にあり、プローブの下側にある第２の空気データセンサポートは前記中心面の第 ２の側にある請求項１記載の空気データセンサ。
8. （８）プローブの内側および外側の稜辺は上側表面および下側表面を結合するこ とによってやや鋭い稜部に形成され、前記稜部は基準面に平行な平面を規定し、 上記上側表面および下側表面は内側および外側稜辺の間で凸状に滑らかにカーブ し、さらに連続稜部のカーブにもしたがうようにカーブしている請求項１記載の 空気データ感知プローブ。
9. （９）空気データパラメータを測定するための圧力感知ポートを有する感知端と 、プローブを取付ける表面から横方向に隔離した状態で航空機の表面に取付ける ように適合された取付け基部とを具備した航空機の表面に取付けられる空気デー タ感知プローブであって、航空機表面の取付け面が感知端にあるプローブの中心 軸にほぼ平行になるように、プローブ本体が感知端から取付け基部に向かって反 り、かつ前記本体は取付け端から感知端に向かって内側および外側にそって少な くとも１つの測定面でカーブしている空気データ感知プローブ。
10. （１０）前記本体は前記内側および外側の間に延びるセンサの２等分面に垂直な 平面内でほぼオジープな断面を有し、前記オジープ形状が、感知端から基部まで 事実上連続的にカーブしている２等分面上にある内側および外側稜辺を形成して いる請求項９記載の空気データ感知プローブ。
11. （１１）プローブはその内側および外側に内側および外側稜辺を有し、凸状面が 前記内側および外側稜辺のカーブにしたがって滑らかに湾曲し、それぞれの面の 最大凸部は内側および外側稜辺のほぼ中央部の各表面上にあるカーブした中央線 に沿っている請求項９記載の空気データ感知プローブ。