[发明专利]用于检测流体压力测量探头的的检测装置以及包含该检测装置的探头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测流体压力测量探头的检测装置以及包含该检测装置的探头。

背景技术

所有飞行器的飞行员都需要知道飞行器相对于空气(即相对于风)的速度。借助测量静压Ps和总力Pt的探头，以及借助测量冲角α和侧滑角β的传感器，来确定该速度。α和β提供速度矢量在与飞行器相关的参考系或参考坐标系中的方向，而Pt-Ps则提供速度矢量的模量。因此，这四个空气动力学的参数能确定任意飞行器(例如飞机或直升机)的速度矢量。

总压Pt的测量通常采用被称为皮托管的装置。这是一种一端开口、另一端封闭的管子。该管子的开口一端基本面向来流。

位于管子上游的气流的速度逐步减慢，直至在管子进口端处速度接近为零。空气压力随着空气速度的下降而增加。增加的压力构成了气流的总压Pt。在皮托管内部来测量在该处所获得的气压。

实际上，气流中可能会输送有固体或液体微粒(例如来自云中的水分)，这些微粒可能渗透到皮托管内，并在管子的封闭端积聚。为了避免这种积聚干扰压力的测量，封闭端通常有一个或多个的排水孔和除水器，从而避免管线发生任何阻塞的危险，该管线将总压传递到位于飞机机身的压力传感器或传递到飞行器仪表板上的仪表。

排水孔用来除去可能渗透进入管内的液体和可能的微粒。这些排水孔在水分充足的大气中飞行的情况下很有用，其中在大气中，水分可以是液态(可能处于过冷状态)或是固态(在冰冻条件下出现)。

水、微粒和一部分进入皮托管的空气同时地流经排水孔。因此，管中的空气并没有被完全减慢速度，并且因此总压Pt的测量被略微地改变。更准确地说，通过越多地增加净化孔的尺寸来尽力阻止水或颗粒的明显积累，总压的测量值就会被越大地改变。相反地，通过越多地减小排水孔的尺寸来尽力改进总压Pt的测量，水或颗粒聚集的危险性就越大。因此，对于皮托管，有必要在总压Pt的测量质量和由于实施测量时被空气流所运输的水或颗粒的渗透而干扰测量的风险之间做一个折衷。因此，排水孔的尺寸不可大幅度地增大以提升它们的有效性。

在飞行器的操作的寿命期间内，净化孔会由于吸入了尘土、昆虫、植物或其他异物的残渣而被污染。由于它们的尺寸和皮托管在飞行器机身中的位置，要定期检查净化孔的完整性非常不容易。在每次飞行之前，没有措施来核实这些孔的情况，并且在飞行中的检查也是不可能的。这可能会对飞行安全造成影响。

目前皮托管的排水孔采用视觉检查。负责飞行器维护的操作人员用一个小灯泡检查一个或多个排水孔。如果观测到异物或者异常，就将探头移去，并对气动回路进行清洁。飞行器越大，这种操作就越难开展。探头的进口和排水孔的进口通常直径都小于1mm，因此很难接近。因此，这种操作极少实施。通常的情况是检测周期都在一年以上。

当然，对于那些在有沙尘暴或火山云、因而大气层被高度污染的国家之间飞行的飞行器，或者更简单地在有筑巢昆虫(例如石巢蜂)密集出现的区域之间飞行的飞行器而言，这种检查的时间间隔是不能接受的。

经常会发生以下情况：飞行器的飞行员报告在遭遇强降水的飞行期间速度测量出现波动问题的情况。

本发明提出了这样的解决方案，用于减少与排水孔相关的缺陷的影响。

这里需要提及一种在申请日为2001年4月24日的、公开号为FR2823846的发明专利中所描述的压力探头，其中该压力探头中的操作原理使得提供一个较大横截面的净化管路成为可能。这是一个用来在流体滞止点处测量总压的探头。更准确地，这个探头从空气流中吸取至少两股气流，并将它们彼此接触，以使它们减慢速度。空气已减慢速度的区域中的压力得到测量，且测得的压力给出了气流的总压。这种探头使净化孔的尺寸显著增大成为可能。然而，这个解决方案有严重影响设计的缺点，在压力探测功能上存在天生的缺陷，从而需要更多的时间来检验和安装在服役飞机上的体积中。

此外，静压的测量通过以下方式来实施：使用与飞机机身齐平的探头，使得导管开口大致垂直于气流的方向，其中在导管中测量气体压力。

某些杂质在导管壁上堆积的现象可能会发生。在整个时间内，堆积的杂质会构成粘附到内壁上的杂质块，且可能通过改变其几何形状而干扰导管内的流体的流动。当导管中的流体的流速不足以去除堆积的杂质时，就会频繁地出现杂质堆积成块的情况。堆积物是由粘附到导管内壁上的杂质、或由于平静流体流动区域的微小涡动而积聚的杂质所引起的。