JPS60623B2 - 迎え角の変化を測定する方法及びそのためのプロ−グ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単一の外部支柱に取り付けられたプローブから
の複数の圧力読取を与える圧力測定プローブに関する。

パイロット感知及び二重静圧システムを同一のプｏーブ
内に組み入れることと共に空気力学的に補償された静圧
感知プローブを有することの有利性は知られている。多
くの条件において満足できる結果を与える種々の装置が
開発されている。例えば、空気力学的に補償された二重
静圧プローブが米国特許第３４８２４４５号に示されて
いる。この米国特許では、一対のボートの組をプローブ
上の適切な位置に位置決めすることによって正確な二重
の補償された静圧を達成するため、プローブに、感知さ
れる静圧の変化を生ぜしめる表面の変化を設け、それに
より航空機の隣接部分等における不規則性を補償するこ
とを提示している。多くの場合、航空機の機体上若しく
は機体前方の局部的な迎え角を測定することが必要であ
る。

本発明に係る装置においては、第２の絹の圧力ボートが
プロープの側部に設けられ、そで感知された圧力が第１
の粗のボートにおいて感知された第１の静圧に関し所定
の関係で変化し、その変化から、局部の迎え角の決定が
できるよにしている。ピトー管及び迎え角感知器は共に
広く使用されてきているが、大抵夫々が別の場所に設け
られ、それにより、設備を複雑にるだけでなく、重量、
抵抗トコスト等を増加する結果となっている。静圧感知
ボートの位置に関する限り、米国特許第３１２０１２３
号はプロープの側部に位置決めされたボートや「プロー
ブの中心線の両側の下方に面する静圧ボート等、種々の
位置に設けられたボートを有する静圧感知プローブを開
示している。米国特許第３３１８１４６号には感知プロ
ーブの半球状の端部上の菱圧感知ボートを利用する利点
が示されている。この特許では、そのような圧力感知ボ
ートから導かれる信号を空気データコンピュータと組み
合わせて使用し迎え角及び横滑りを与えることが示され
ている。しかしながら、発明の装置は所望の圧力感知が
でき、抵抗を最小にしまた除氷を簡易化する細いプロー
ブの使用を可能とする。

本発明は物理的点からの設計基準に合い、しかも、正確
な静氏と迎え角の読取をえるための圧力測定を与える二
つの別個の測定ボートの組を与えることができる航空機
上に使用するための感知プローブにする。

このボートは軸方向で離れプロープ上の所望の位置に位
置決めされ、基準の迎え角においてそれらボートが他の
静圧に関し所定の関係の静庄又は同一の静圧を測定する
ようになっている。迎え角が標準角度から増加又は減少
するに従い、２組のボートの間で感知される差圧が変化
し、変化が迎え角の決定に使用される。また、正確な静
圧がこれらのボートから決定することができる。加えて
、プローブには通常の方法により前端にピトー静庄ボー
トが設けられ、同一のプローブによりピト−圧の読取が
直接できる。

圧力ボートの夫々の粗はプローブの鞄線に直角な異なる
直径平面の周囲に所定の関係をもって配置され、他のボ
ートの組はプローブに沿って麹方向に離され同一の直径
平面内には設けられない。

しかし、既知の通り、プローブに沿って圧力パターンを
変えることにより、また、静圧ボートを所定の位置に位
置決めすることにより、第２のポ〜トの絹が第１の静圧
感知ボートに対し所定の関係に置かれる。差圧と静圧と
ピトー圧の間の所定の関係に比例する出力を出す迎え角
コンピュータを使用することにより、迎え角が直接に与
えることができる。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に基づき詳記す
る。第１図において番号１０で示した支柱取付プローブ
は短かし、プローブの種類であり、支持支柱１１と航空
機の機体１３に取り付けられた取付基板１２とを有して
いる。

プローブ１０は機体１３に関して所定の関係で方向付け
るれた長手軸線を有するバレル１４を有している。図示
の如く、バレルは前方部１５、直径Ｄ，の円筒断面の第
１領域１６、第１の領域より大きい直径Ｄ２の円筒部分
と第１の領域とを接続する円錐部分１８を含む第２の領
域１７を有している。前方部１５はテーバ付けられてお
りその前端にピトー圧を感知するためのピトー圧ボート
１５Ａが設けられている。更に〜図示の如く、電気ヒー
タ要素２１が除氷のためにプローブの内側に取り付けら
れている。バレル１４の内側は独立の区分に分割され、
夫々の区分から適当な静圧伝達チューブが導かれる。隔
壁がプローブを分割しその内部に静圧感知室を形成する
。第２図に示すように、隔壁２４は第１の静圧感知室の
前端を形成する。静圧感知ボート２２の第１の組（又は
第１の圧力感知ボート手段）が図示の如くブローブの内
部の長手方向平面（の下方側）の両側における角度８，
の位置に設けられる。第１の組のボートは領域１６内に
設定されプローブの室に圧力を提供する。この圧力は適
当なチューブ２３によって離れている測定器具に伝達さ
れる。それらの器具については以下で述べる。ピトー圧
感知チューブ２５が隔壁２４を通ってのびている。他の
隔壁２６が第３図に示す如く一組のボート２７のための
第２の圧力感知室を形成するために使われる。このボー
ト２７の粗（又は２の圧力感知ボート手段）は円錐部分
１８内に設けられる。図示の如く、ボート２７の組はほ
ぼ水平な面に沿って直径方向の両側に設けられる。チュ
ーブ２８がこのボート２７の組を通して感知される第２
の圧力を離れている測定器具に伝達する。ボート２７の
組は領域１７内に設定される。図示の通り、ボート２２
，２２は高度測定のための高度計２９に標準静圧を与え
る。

チューブ２５を通して供給されるピトー圧は空気速度指
示に使用され、空気速度計３２はこのピトー圧力に、ま
たチューブ２３に連結される。迎え角コンピュータ３３
は線３４に沿って出力を迎え角指示装置３５に与えるも
のであり、ピトー圧ボート１５Ａ及び両圧力ボート２２
及び２７からの信号を受け入れる。

このコンピュータに与えられた信号は測定圧の関数とし
て与えられる電気信号である。そのような電気信号は圧
力の関数としての電気出力を伝達する圧力感知器の出力
として提供される。それらの圧力感知装置は周知であり
、迎え角コンピュータの一部を形成することができ、ま
たは、他の指示装置等に電気信号を与えるために使用さ
れる独立の感知器とすることもできる。この迎え角コン
ピュータは従来知られている比例装置であり、後述する
如く当該コンピュータに供給される圧力測定の所定の関
数である出力を提供するようプログラムされる。

第１図に関して述べれば、「Ｐｔｍ」はボート１５Ａの
ピトー圧を示す信号で、「Ｐｍ，一は粗のボート２２に
おける圧力を示す信号で、「Ｐｍ２Ｊは第２の組のボー
ト２７における圧力を示す信号である。

第２図において、８，はほぼ３７−１／２度である。

この構成は航空機の迎え角にほとんど関係のない静圧を
提供する。ボート２７，２７で感知された圧力Ｐｍ２は
、迎え角が零かまたは他の所定の基準角度のときにボー
ト２２，２２で感知される圧力Ｐｍ，に等しい。しかし
、ボート２７，２７において感知される静圧Ｐ地は迎え
角とともに変化する。図示の如く位置決めされたボート
２７，２７によれば、圧力は迎え角の増加に従って減少
する。感知された圧力の量を扱う場合、標準化された圧
力関数（Ｐｔ−Ｐｍ）／ｑｃを共通用語とする。

この標準化圧力関数はピトー圧から測定静圧を減じそれ
を衝撃圧ｑｃで除したものである。このｑＣはピトー圧
から静圧を引いたものである。Ｐｍの表示は測定圧を表
わし、従って、Ｐｍ，及びＰｍ２は夫々ボート２２及び
２７において測定された圧力、そして、Ｐｔｍはボート
１５Ａにおいて測定されたピトー圧である。それらの表
示は第７図において使用される。同様に、第７図におい
て使用される如きｑ肌，はピトー圧からボート２２，２
２における測定圧力が減じた値、即ちｑ弧，＝Ｐｔｍ−
Ｐｍ，である。

第７図においてカーブ３９で示す如く、ボート２７にお
ける測定圧Ｐｍ２を使用する関数は迎え角の増加に伴い
増加する。（Ｐｔｍ−Ｐｍ２）／ｑ伽，のカーブ３９は
第１図の構成のときに航空機の飛え角とともに連続的に
増加する正の変化を示す。第８図は、（Ｐｍ，一Ｐｍ２
）／ｑ仇，の指示空気速度に対する値を示し、また、迎
え角に対する値を示すカーブ４０が描かれている。この
（Ｐｍ，一Ｐｍ２）／ｑｃの，は迎え角コンピュータに
よって使用され、迎え角に比例する出力を提供する。こ
のカーブ４０１こおいて失速領域に近い臨界領域では、
信号の感度が１度当り０．０１ｑ弧，と０．０４ｑ弧・
との間で変化する。代表的には、圧力Ｐｔｍ、Ｐｍ，、
Ｐｍ２は第１図に示した差圧感知器４５，４６に供給さ
れ、この感知器はＰｍ，一Ｐｍ２とＰｔｍ−Ｐｍ，の所
望の差圧に比例する電気出力を出す。第４図を参照する
と、小掻のバレル部分５２と先端にいくに従って小径と
なる前方のテーパ部分５３とを有し、航空機のノズ５１
上に取り付けられた／ーズ取付プローブ５０が示されて
いる。遷移部分５６がテーパ部分５３と小径のバレル部
分５２とを接続している。この実施例においては、ピト
ー圧ボートを当該プローブ先端に設けることができ、ま
た、当該プローブにう二つの異なる圧力を感知するため
の独立の圧力感知室も設けられる。

第１静圧感知ボートは第２の叢圧感知ボートの後方であ
る。第６図に示す通り、プローブの周囲には当該プロー
ブを通る垂直の二分平面から等しい角度８，の角度をも
って四個の第１静圧感知ボートが設けられている。この
場合の８，はほぼ２６度の範囲の角度に等しい。第２の
ボート５５が、第５図に示す如く、プローブの前方にあ
る。

ここで、ボート５５は当該プロープを通る垂直二分平面
の角度８２をもった両側に設けられる。８２は１０度の
範囲にあり、従ってボート５５，５５はブローブの底部
にほとんど寄っている。

例えば零の標準の迎え角度においては、上記各組のボー
トによって感知される圧力はほぼ等しいが、または、相
互に所定の関係を有している。

しかし、正の迎え角においては、第２の絹のボート５５
，５５は第１の組のボート５４に関し増加した圧力を感
知するものであり、第７図にカーブ５８で示す如く、こ
の場合の圧力関数（Ｐｔｍ一Ｐｍ２）／ｑ肌，は迎え角
の増加とともに減少する。ここでｑ伽，はＰｔｍ（測定
ピトー圧）マイナスボート５４１こ測定された静圧で、
Ｐｍ２は第２の紙のボート５５において測定された圧力
である。この第２の実施例において、圧力関数の絶対値
（Ｐｍ，一Ｐｍ２）ノｑ伽，は第８図においてカーブ４
０で示したと同機になるが、信号Ｐｍ，一Ｐｍ２は、Ｐ
ｍ２がＰｍ，より大きいので負となる。第８図において
、出力関数は本質的に線形となり、迎え角度で最も重要
な、航空機の失速速度の前の領域において高い煩斜を有
することに注意すべきである。

一般的にこの領域は多半の航空機において失速速度から
失速速度の１．５倍に至る。それ故、この装置では低速
の領域で高い感度を与え、迎え角がそれほど重要でない
高速の領域では低い感度を与える。この装置の別の利点
は、圧力Ｐｍ，とＰｍ２を第９図に示す如く航空機の左
右に夫々取り付けた前述した如く構成されたプローブ６
０及６１から測定でき、計算される割合は平均の割合又
は平均の迎え角となる。

これは、迎え角と横滑りとがある航空機にとって、機体
の左右で測定される局部の角度は横滑りによって変更さ
れるので重要である。横滑りによる局部の角度の変化は
ほぼ等しく逆の信号であり、機体の左右の二個のプロー
ブからの平均の読取が所望の読取となる。リフトリザー
ブ信号が迎え角よりも充分な簡易化されたシステムでは
、差圧（Ｐｍ，一Ｐｍ２）の絶対値は、米国特許３４７
０７４び号‘こ記載された如く、直接の読取装置へ伝達
することができた。

前方の、または、後方のいずれかの紙のボートが、そこ
で測定される圧力が最も迎え角の変化とともに変化する
ようなボートであることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプローブの側面図；第２図は第１
図の２−２線図：第３図は第１図の３−３線図：第４図
は本発明に係るプローブの他の実施例を示す側面図；第
５図は第４図の５一５線図；第６図は第４図の６一６線
図：第７図は迎え角の関数としての、本発明に係るプロ
ーブによって感知された圧力に関する出力を表わすグラ
フ；第８図は、迎え角及び空気速度に対して描かれた所
定の手続で標準化した２組の静庄ボート間の圧力差のグ
ラフ；第９図は横滑りを防止するため、プローブを航空
機機体の両側に配置して使用する場合を示す説明図であ
る。 １０……プローブ；１４……バレル；２２……第１の圧
力感知ボート手段（静庄感知ボートの第１の網）；２７
……第２の圧力感知ボート手段（圧力ボートの絹）；３
３・・・・・・迎え角の表示を提供する手段（迎え角コ
ンピュータ）。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．ア Ｆ′Ｇ．８ ＦＩＧ．９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細長いプローブで、当該プローブに対して相対的に
   運動する流体中にその長手軸線が該流体流にほゞ沿うよ
   うにして設定されるプローブの流体に対する迎え角の変
   化を測定するための方法において、プローブの両端部か
   ら長手軸線方向で離れた該プローブ上の第１の位置にお
   いて、第１流体圧力を感知し、プローブの両端部から長
   手軸線方向で離れ且つ第１の位置から離れた該プローブ
   上の第２の位置において第２の流体圧力を感知し、第１
   及び第２の流体圧力を比較して上記迎え角の変化を測定
   する、ことを特徴とする迎え角の変化を測定する方法。 ２ ピトー圧から静圧を引いた衝撃圧を生じ、前記第１
   及び第２の流体圧力の差を前記衝撃圧で割って、１つの
   基準平面に対するプローブの角度を決るようにした特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記第１若しくは第２の流体圧力を、それが静圧か
   ら変化する特定の位置で感知し、プローブと流体との相
   対的運動によるピトー圧を感知し、ピトー圧から静圧を
   引いた圧力の関数である衝撃圧に対応する信号を発し、
   上記特定の位置において感知された流体圧をピトー圧か
   ら引いた圧力を衝撃圧で割って、プロードの上記角度に
   比例する信号を与える特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 第１及び第２の端部を有する細長いバレルで、相対
   運動をなす流体中にその第１の先端が上流を向くように
   し且つその長手軸線がほぼ上記流体の流れに沿うように
   して設定されるバレルと、バレル上の上記両端部から離
   れた第１の部分に形成され、バレル周囲で相対運動する
   流体の静圧を感知する第１の圧力感知ポート手段と、こ
   の第１の圧力感知ポート手段から軸方向に離された位置
   のバレル上に形成される第２の圧力感知ポート手段で当
   該位置のバレルの表面における圧力を独立に感知し、、
   バレルの長手軸線が基準位置から外れると当該第２の圧
   力感知ポート手段において感知される圧力と前記第１の
   圧力感知ポート手段により感知される圧力とが相対的に
   変化する様になす第２の圧力感知ポート手段と；第１及
   び第２の圧力感知ポートにおける圧力を夫々独立に且つ
   同時に感知し当該プローブの流体の流れに対する迎え角
   の変化を表示する手段と；を備える空気データ感知プロ
   ーブ。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載のプローブにあって、
   更にバレル周囲の流体の相対的運動によるピトー圧信号
   を提供する手段を有し、上記迎え角を表示する手段は上
   記第１及び第２の圧力感知ポート手段における圧力と上
   記ピトー圧とを結合して迎え角を表示する如くした空気
   データ感知プローブ。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載のプローブにあって、
   前記ピトー圧を提供する手段が、前記バレルの第１の端
   部に設けられたピトー圧ポートと；このピトー圧ポート
   における圧力を感知する手段とを含んでいる空気デタ感
   知プローブ。 ７ 特許請求の範囲第５若しくは第６項に記載のプロー
   ブにあって、前記迎え角の表示を与える前記手段が、ピ
   トー圧から静圧を引いた値からなる衝撃圧ｑｃｍを提供
   し、またＰｔｍをピトー圧、Ｐｍ＿２を前記第２の圧力
   感知ポート手段の測定圧とするとき（Ｐｔｍ−Ｐｍ＿２
   ）／ｑｃｍの値にほぼ従う関数を生ずる手段を備える空
   データ感知プローブ。