[发明专利]用于减少除冰加热器误差的总气温探测器

说明书

一种总气温探测器，包括一种探头，该探头具有气流入口、主气流出口、从气流入口延伸到主气流出口的主探头壁，还包括定位于气流入口和主气流出口之间的气流分离弯管壁。气流分离弯管壁跨越第一流动通道与主探头壁相对，穿过探头从气流入口到主气流出口而限定该第一流动通道。气流分离阻隔特征部限定在主探头壁的内表面上，用于阻隔第一流动通道中的流动的边界层流动分离，例如，用于减小除冰加热器误差。

本申请是申请日为2013年08月16日、申请号为201310471813.4、名称为“用于减少除冰加热器误差的总气温探测器”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请主张于2012年8月18日提出的申请号为61/684,714的美国临时专利申请的优先权，其在此整体通过援引而被合并。

技术领域

本发明涉及一种总气温（TAT）探测器或传感器。更具体地，本发明涉及经加热的总气温探测器。

背景技术

以调制解调喷气为动力的飞机要求对外部气温（OAT）进行非常精确的测量用于对空气数据计算机、发动机推力管理计算机和其它机载系统进行的输入。对于这些飞机类型、它们的相关联飞行条件、以及通常情况下总气温探测器的使用，由以下四个温度更好地定义了气温：（1）静态气温（SAT）或者（Ts），（2）总气温（TAT）或（Tt），（3）恢复温度（Tr），以及（4）测量温度（Tm）。静态温度（SAT）或者（Ts）为未受干扰的空气温度，即将起飞的飞机会穿过该空气。总气温（TAT）或者（Tt）是可以通过飞行动能100%的转换而获得的最大气温。TAT的测量值来自恢复温度（Tr），其为飞机表面每一部分由于动能的不完全恢复引起的区域性气温绝热值。恢复温度（Tr）从作为测得的与由于环境强制的热传递效应引起的恢复温度不同的实际温度的测量温度（Tm）而获得。

常规的TAT探测器，尽管通常作为TAT传感器是非常高效的，但是有时在结冰条件下工作时面临困难。在结冰条件下飞行过程期间，水滴，和/或冰晶被渗入到TAT探测器中，其中从一般到极为恶劣的条件下，他们会附着在内部感测元件的开口周围。可以生长出一条冰脊并且最终暂时打破传感器的自由阻塞，并且引起TAT读数上的误差。为了应对这一问题，常规的TAT探测器已合并/集成了一种弯管，或者一种曲管以将这些物件在它们达到感测元件之前就与气流进行惯性地分离。

另一个表示某些常规的TAT探测器设计中的困难的现象在于在低质量流量情况下处理边界层分离或者“逸出”的问题。气流分离对TAT测量的准确性产生两个问题。第一个问题是需要处理扰动以及减小TAT测量值的不可恢复损失的产生。第二个问题与为防止结冰条件下冰的形成而必须加热探测器的必要性相关联。防冰性能由嵌入到腔室壁内的加热器元件而促成实现。不幸地是，外部加热也加热了内边缘层的气体，如果控制不当，会在TAT测量中提供外部无关的/额外的热源。这种类型的误差，通常称为除冰加热器误差（DHE），很难修正。通常在TAT探测器中，上述的惯性气流分离弯管沿着其内表面具备通风口或放气孔。通风口被通风，通过放气口的空气排出，孔通风直到气压和TAT探测器外部的静态大气压大致相等。这种方式，产生期望压差，将边界层的一部分通过放气孔移除，并且将剩余的边界层钉固在弯管的内壁上。

在某些情况下，由于沿着弯管内径的气流速度较高，则跨越整个放气孔的差压可降到零。通过放气孔的气流的这种停滞，在边界层控制中产生损失。由此引起的扰动如果足够大，会导致边界层从内表面上分离，并且与感测元件接触。由于腔室壁被加热，因此边界层也被加热。从而，任何由经加热的边界层引起的主气流污染都将引起TAT测量值的相应误差。通常，很难防止某些排气孔的停滞。因而，很难阻止或者减少DHE。