[发明专利]一种球形头部的多功能探头

说明书

本发明属于飞行器大气数据测量技术，涉及一种球形头部的多功能探头。本发明包括球形头部、管体、支臂、气压管路和底板；所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔，用于感受飞行器飞行时的静压。

技术领域

本发明属于飞行器大气数据测量技术，涉及一种球形头部的多功能探头。

背景技术

大气数据探头为飞行器大气数据系统的重要组成部分，传统的大气数据系统需要依靠安装于机头前端或侧面的多个总、静压受感器和攻角、侧滑角传感器感受飞行器飞行剖面的总压、静压、攻角、侧滑角等信号，再通过大气数据计算机综合解算成高度、速度、真攻角、真侧滑角等大气参数。为保证飞行器的安全性和可靠性，飞行器需安装多个余度的大气数据探头，此设计会降低飞行器的可探测性能，同时提高了飞行器重量。现代飞行器对于重量指标、可探测性能、安全性、可靠性等要求越来越高，传统大气数据系统已不能满足新一代飞机的研制要求。

空天飞行器能够从地面起飞在大气层内飞行，并能够加速进入地球轨道成为航天飞行器。其在大气内最大飞行速度能够达到25倍音速，这就要求安装于其上的大气数据探头数量少、可靠性高，同时需要具备极强的耐高温烧蚀能力。传统的大气数据探头为保证测量精度，前端为薄壁结构的设计，在高速飞行过程中探头前端会由于热量集中造成烧蚀变形，不能适应空天飞行器的研制要求。

因此，需要研制能够满足空天飞行器要求，并能取代传统飞行器大气数据探头的新一代多功能探头。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种球形头部的多功能探头，集成总压、静压、攻角和侧滑角的感受，可将分布于机头部位的多个大气数据探头进行整合，减少机头部位探头数量，避免了不同位置的探头安装误差引起的攻角、侧滑角压力测量误差，同时能够有效降低飞行器的可探测性和重量，而且在飞行器高速飞行时，球形头部的探头可避免出现热量集中造成烧蚀的变形。

本发明的技术方案是：一种球形头部的多功能探头，包括球形头部1、管体2、支臂4、气压管路5和底板6；所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔9，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔8；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔7；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔3，用于感受飞行器飞行时的静压；所述多功能探头内部设有六路互相气密的气压管路，其中一路与总压孔接通，两路分别与两个攻角压力孔接通，两路分别与两个侧滑角压力孔接通，一路与静压孔接通，从而将气压信号传输到大气数据计算机的相应传感器中；所述底板安装于飞行器外部。

本发明的有益效果是：与采用传统大气数据探头的飞行器相比，本发明采用球形头部五孔多功能探头，集成了总压、静压、攻角和侧滑角压力的感受能力，并具有较高的攻角、侧滑角测量精度，同时可减少飞行器大气数据系统用于感受不同压力的探头数量，有利于降低飞机的可探测性和大气数据系统重量，当用于高空高速飞行时，球面外形可保证探头不被烧蚀变形，提高探头的压力感受精度和可靠性。

附图说明

图1多功能探头的结构示意图；

图2探头的球形头部左视图；

图3探头与迎面气流夹角为0°时的球形头部压力感受云图；

图4探头与迎面气流夹角为10°时的球形头部压力感受云图；