[实用新型]具有感应加热的空气数据探头和皮托管

说明书

本申请涉及具有感应加热的空气数据探头和皮托管。提出了一种系统，该系统包含具有感应线圈的空气数据探头和感应功率发生器。在一些示例中，皮托管具有直管部分的感应线圈和尖端或锥形部分的感应线圈。感应功率发生器向一个或多个感应线圈提供高频交流电信号。感应线圈在其周围皮托管导电的部分内部产生交流磁场，从而通过由涡流引起的焦耳效应和磁滞效应共同产热。控制系统独立地控制施加给各个感应线圈的信号，包括频率、电流和电压。

技术领域

本申请涉及飞机空气数据探头，如皮托管。具体地，本申请涉及具有用于防结冰的集成感应加热系统的空气数据探头。

背景技术

皮托管和其他空气数据探头(例如，皮托-静压管、静压口、全温探头、以及攻角传感器/阿尔法叶片)的结冰，长期以来被公认为严重的飞行安全隐患，该安全隐患已经导致了诸多致命的坠机事故。

最严重的结冰情况发生在高空飞行时，飞机穿过由过冷水滴形成的云层。这些过冷水滴会在撞击任何未受保护的表面或加热不足的表面后，迅速冻结、粘附，并积聚。此外，冰晶或水滴可能被吸入到各种探头的开口中。

皮托管是所有空气数据探头中经常面临结冰问题的一个示例。飞机大多依靠皮托管提供总压力数据。总压力对空速的计算至关重要。皮托管通过前部尖端的小的开口来感受气流的总压力。如果这个开口被积冰堵塞，获得的空速数据将变的不可靠。

现有的除冰解决方案存在问题。例如，传统的电阻丝不能达到对抗恶劣的结冰环境所需的局部热流密度。通常，用电阻丝加热的皮托管需要1-2分钟来消除积冰。对于飞行安全来说，有1-2分钟时间失去可靠的飞行速度数据是无法接受的。

除了其最大热流密度相对较低(在10W/cm2数量级)的缺点外，电阻丝易损坏且容易过热。因此，在有些情况下电阻丝加热系统只有在飞行条件允许时才被使用。热量首先在电阻丝内部产生，然后通过导热传出电阻丝的保护绝缘层，最后到达皮托管的主体。电阻丝本身的温度永远是系统中最高的。电阻丝还需与被加热的皮托管主体构件保持良好的热接触，否则，局部过热将难以避免。

另外，传统的皮托管加热系统缺乏可靠的温度测量和控制能力。许多现有的皮托管加热系统都是基于简单的开-关控制。由于皮托管锥形部分的尺寸较小，在其内部引入额外的温度传感器较为困难。缺乏可靠、实用的皮托管温度测量方法，是制约更节能、更灵敏的控制方式在实践中广泛的应用原因。

由此可见，需要一种改进的空气数据探头的加热方式和加热系统设计，达到比电阻丝加热更高的热流密度，更加可靠和可控。

实用新型内容

本申请中提出的方法采用感应加热技术，克服了电阻加热的缺点。提供了一种能够产生局部热流密度超过电阻丝一个数量级、非接触且可控的加热方式。

本申请涉及集成一个或多个感应线圈的空气数据探头。每个线圈都可以单独控制频率和(或)电流电压，以满足探头各个部分不同的加热需求。每个线圈还可作为感应式局部温度测量的工具，为优化加热过程控制提供关键参数。通过监测空气数据探头产生的机械信号的不连续性，结合分析所测探头的温度，可以检测结冰情况。

附图说明

以下附图有助于更好地理解本专利申请的许多方面。附图中的组成部分不一定按比例，而重在清楚地描述所披露的技术原理。此外，在图中相同的参考数字在多个视图中对于相应的部分。

图1是根据本申请的各个方面给出的感应加热空气数据探头系统框图示例。

图2A是根据本申请的各个方面绘制的感应加热皮托管的局部截面图。

图2B是根据本申请的各个方面对皮托管的锥形部分和直管部分的详细视图。

图2C是根据本申请的各个方面显示皮托管直管部分的排水孔的详细视图。