在多個應用中，皮托管探針用來通過測量空氣壓力的差異以計算通過流體的車輛的速度。在至少一個主要的應用中，皮托管探針起作用以收集用來確定航空器的速度的測量值。當航空器在高的高度行進時，位于航空器的外表面上的皮托管、皮托管靜態(tài)或其它的空氣數據探針暴露于環(huán)境中冷的空氣溫度，這可促使冰積聚在皮托管探針的外表面上。如果允許冰積聚，則冰可干擾進入皮托管探針中的開口的流體流動。因此，皮托管探針可加熱以防止冰積聚在皮托管的表面上。在至少一個實施方式中，可將加熱線圈圍繞皮托管探針的外表面放置。經常地，加熱線圈通過釬焊接合到皮托管。但是，由于與釬焊工藝相關聯的挑戰(zhàn)，可能不規(guī)則地施加釬焊填料。不規(guī)則地施加的釬焊通常在制造期間是可識別的，并且導致正確地施加釬焊的另外成本，使得加熱器線圈能夠將熱量適當地傳導到皮托管探針。

技術實現要素：

提供用于空氣數據探針的增材制造的系統(tǒng)和方法。在至少一個實施例中，探針包括：支撐結構，其包括用于接納一個或多個流體的一個或多個端口，所述支撐結構包括具有用于接收流體的開口的內骨骼芯軸（endoskeleton mandrel）；以及加熱電纜，其包圍內骨骼芯軸的外表面。探針還包括：添加涂層，其熔合到內骨骼芯軸的外表面和加熱電纜的外表面；以及支撐結構內側的內部組件，其用于將來自一個或多個端口的壓力運送到響應于一個或多個流體的一個或多個儀器，以提供測量。

附圖說明

應當理解，附圖僅僅示出示例性實施例，因此不認為限制范圍，通過使用附圖以附加的特征和細節(jié)來描述示例性實施例，在附圖中：

圖1是根據本公開中所描述的一個實施例的皮托管探針的側視圖；

圖2A-圖2C是示出用于根據本公開中所描述的至少一個實施例的皮托管探針的增材制造的一系列剖視圖；

圖3A-3B示出用于制造通過根據本公開中所描述的至少一個實施例的皮托管探針的通道的不同的實施方式；

圖4示出用于圍繞用于根據本公開中所描述的至少一個實施例的皮托管探針的芯軸卷繞加熱電纜的實施方式；以及

圖5示出用于在根據本公開中所描述的一個實施例的皮托管探針制造中使用添加工藝的方法。

根據慣例，所描述的各種特征未按比例繪制，而是繪制成強調與示例性實施例有關的具體特征。

具體實施方式

在下面的詳細描述中，參考了構成該描述的一部分的附圖，并且在附圖中以例示說明的方式示出了具體的例示性實施例。但是，應當理解，可利用其它的實施例，并且可做出邏輯的、機械的和電氣上的變化。此外，附圖和說明書中呈現的方法不解釋為限制可執(zhí)行各個步驟的順序。因此，下面的詳細描述不應視為具有限制意義。

本公開內所述實施例提供用于在制造皮托管時使用增材制造的系統(tǒng)和方法。特別地，皮托管的主體可通過使用增材制造圍繞皮托管的內骨骼芯軸制造。使用定向能量沉積方法可執(zhí)行增材制造，從而使用激光、電子束或等離子弧能量源熔化以粉末或導線形式提供的材料。通過冷噴涂工藝也可執(zhí)行增材制造。與使用熱量以將材料熔合在一起的定向能量沉積方法不同，冷噴涂是增材制造工藝，其使金屬粉末加速到超音速，從而將該材料添加到基底。增材制造的使用積聚導熱材料的層，其封裝圍繞芯軸纏繞的同軸電纜加熱器。由于增材制造的本質，芯軸變成探針主體的部分，并且封裝的加熱器電纜能夠將熱量有效地聯接到探針主體。當與通過釬焊工藝的材料的添加相比較，通過使用增材制造方法，可更有效地控制添加到皮托管探針的材料。因此，使用增材制造技術的制造的成本減少制造時間，并且提高成品收率，這都是減少總的制造成本的益處。

圖1是使用增材制造工藝制造的皮托管探針100的截面視圖。也稱為皮托管的皮托管探針是熟知的儀器，其測量流體流動速度。例如，在一個具體的實施方式中，皮托管探針用來有助于航空器的空速的確定。為了確定流體流動速度，管放置在流體中，使得探針100的進口102直接地指向流動的流體中。如本領域技術人員已知的，皮托管氣動地將壓力運送到壓力傳感器，其測量由于流動的流體通過進口102進入而產生的壓力。驅動皮托管加熱器的電力通過連接器104運送到一個或多個儀器，其基于通過氣動端口106感測的壓力，提供電信號。來自皮托管100的壓力信息的獲得對本領域技術人員來說是已知的。此外，通過將凸緣110固定到航空器主體的緊固件108，皮托管100可附接到車輛。此外，支柱112將皮托管探針100的管部分連接到凸緣110，管和支柱112也可認為是用于皮托管探針100的進口102的單個支撐結構。用于將進口102定位在流動的流體中，同時將皮托管探針100附接到車輛的其它附接設備也被考慮。

由于皮托管探針100可連接到在高海拔行進的航空器，皮托管探針100可暴露于冷凍的空氣溫度。暴露于冷凍的空氣溫度可促使冰積聚在航空器的表面上，包括在皮托管探針100的暴露的表面上，其附接到航空器的表面。冰在皮托管探針100上的積聚具有影響在皮托管探針100的管部分內產生的壓力的可能性。特別地，冰可抑制流體流入探針的進口102，這隨后影響管內的壓力。為了防止冰在皮托管100的表面上積聚，加熱電纜114可放置在皮托管100的主體內。在某些實施方式中，為了將加熱電纜114放置在皮托管探針100的主體內，加熱電纜114圍繞皮托管的芯軸（芯軸在后續(xù)的圖2A-2C，圖3和圖4中更好的示出，并且在下面描述）的部分而纏繞，然后添加材料添加到皮托管芯軸和加熱電纜114的表面，從而圍繞加熱電纜114積聚熔合到芯軸的添加涂層118，使得由加熱電纜114產生的熱量貫穿皮托管探針100均勻地輻射，特別地，熱量圍繞皮托管探針100的管部分均勻地分布，使得由于通過進口102進入的空氣而產生的在皮托管探針內產生的滯止壓力可用來提供附接的航空器的空氣速度合理精確的確定。在至少一個其它實施方式中，添加涂層118圍繞包括支柱112和芯軸的支撐結構積聚。

圖2A-圖2C示出在制造的不同階段的皮托管靜態(tài)探針的截面視圖，其中使用增材制造過程制造添加涂層。圖2A示出已經形成內部芯軸216之后的內部芯軸216的部分。如所示的內部芯軸216表示內部芯軸216的一個側面的截面。在某些實施方式中，通過使截面圍繞軸線220旋轉可表示完整的芯軸216。如所示，在某些實施例中，芯軸可具有通過芯軸的一個或多個通道222。通道222允許空氣進入皮托管用于靜壓的測量，其可與由通過進口202進入的流體獲得的總壓的測量一起使用。由于冰在芯軸上的形成可能潛在地干擾壓力測量，芯軸216可以以這種方式形成，即使用加熱電纜214來有助于芯軸216的加熱。

圖2B示出具有圍繞芯軸216纏繞的加熱電纜214的芯軸216的部分的截面視圖。如所示，在一個實施方式中，芯軸216形成為具有凹進部分224。凹進部分224用來促進加熱電纜214的放置以及隨后通過如圖2C中示出的增材工藝的添加涂層218的積聚。在某些實施方式中，加熱電纜214可以是同軸電纜加熱器，其圍繞凹進部分224內的芯軸216卷繞。在圖2A-圖2B中示出的一個特定的示例中，似乎存在三個分開的凹進部分224。三個分開的凹進部分224可以是分開的凹進部分，或者可以是單個連續(xù)的凹進部分的一部分。例如，通過圍繞芯軸216纏繞的延伸的芯軸材料的環(huán)，凹進部分可彼此分開，其中通道222存在，其中凹槽延伸通過環(huán)以允許加熱電纜214從一個凹進部分經過到下一個凹進部分。替代地，由于通道僅僅由延伸遠離芯軸216的材料的支柱立即圍繞，所以凹進部分是連續(xù)的。圖3A和圖3B示出用于通過芯軸216的通道的不同的實施方式。在至少一個實施方式中，在加熱電纜214圍繞芯軸216纏繞后，加熱電纜214可點焊在適當位置，從而防止加熱電纜214在后續(xù)處理期間移動。

圖3A示出具有圍繞芯軸316的圓周延伸的通道環(huán)326的芯軸316的一部分的視圖。在通道環(huán)326內，通道322從芯軸316的外表面延伸到芯軸316的內部。在通道環(huán)326的兩個側面上，凹進部分324在芯軸316上形成。凹進部分324允許加熱電纜、諸如加熱電纜214圍繞芯軸316的卷繞。由于加熱電纜從芯軸316的一個端部到芯軸316的另一個端部卷繞，加熱電纜通過通道環(huán)326中的凹槽328。凹槽、諸如凹槽328允許單個加熱電纜穿過多個凹進部分324跨越芯軸316的長度圍繞芯軸316卷繞。

與圖3A中描述的實施例相比，圖3B示出具有通道支柱330的芯軸316的一部分的視圖，所述通道支柱330圍繞通道322從芯軸316的表面延伸。通道322從芯軸316的外表面延伸通過通道支柱330到芯軸316的內部。凹進部分324沿芯軸316的長度連續(xù)地延伸，從而允許單個加熱電纜圍繞單個連續(xù)的凹進部分內的芯軸316的長度纏繞。

圖4示出替代的芯軸416，其不具有上面結合圖2A-圖2C和圖3A-圖3B所描述的大的凹進部分。與凹進部分相比，芯軸416具有圍繞芯軸416纏繞的凹槽432，使得在添加涂層施加到凹槽芯軸416之前，加熱電纜可直接地放置在凹槽432中。單個凹槽432的使用可提供對加熱電纜在芯軸416的長度上方的間距的更多控制。

轉向圖2C，在本文所述實施例中，在加熱電纜214圍繞芯軸216卷繞之后，添加涂層218添加到芯軸216的外部。在某些實施方式中，在添加涂層218添加之前，冷卻的芯軸支撐件可制造，以在添加涂層218的添加期間支撐芯軸，從而防止芯軸免受高溫損壞，并且促進添加涂層218的冷卻。添加涂層218通過沉積技術來添加，使得添加材料熔合到用來制造芯軸216的材料，并且圍繞加熱電纜214。加熱電纜214封裝在通過添加涂層218熔合到芯軸216形成的皮托管探針的主體內。此外，添加涂層218可熔合到圍繞加熱電纜214的護套。在一個實施方式中，添加涂層218通過定向能量沉積方法積聚，該定向能量沉積方法使用激光、電子束或等離子弧能量源熔化以粉末或導線形式提供的材料。在替代的實施方式中，添加涂層218通過冷噴涂熔合技術來積聚。此外，在添加涂層218積聚之后，添加涂層218可機加工成期望的形狀。

在添加涂層218通過激光粉末熔合技術而積聚的實施方式中，金屬粉末可通過控制很好的熱量輸入熔合到加熱電纜214的外部。例如，激光束用來控制在加熱電纜214和芯軸216的外部的組合上的位置上形成的金屬的局部熔池。送粉器將金屬粉末送到熔池中，其中粉末熔化且并入到熔池中，其中金屬熔合到芯軸216的外部和加熱電纜214的外部。由于激光束用來熔化金屬，工藝允許低的熱量輸入和精確的束傳送，這減少部件破裂、變形，以及由熱量影響的區(qū)域。工藝可以是自動化的，并且因此可以潛在地提供比其它技術，諸如釬焊更高的產出。此外，激光粉末熔合工藝允許比其它工藝更高的沉積速率，并且由于工藝的精確性，材料浪費也有減少的可能性。這些因素可允許產品產出的提高和部件成本的減小。

在替代的實施方式中，添加涂層218可通過冷噴涂技術工藝積聚。在冷噴涂技術工藝中，原料顆粒噴射到空氣流中。在某些實施方式中，顆?？梢允墙饘俜勰?，或者陶瓷和金屬的粉末狀的組合物。然后，氣流/原料顆粒組合物被加速，使得其在高的速度下離開噴嘴。在一些示例性實施方式中，噴嘴是超音速噴嘴，其壓縮氣體的流動，使得氣體/顆?；旌衔镌诔羲偎俣认聡娚?。噴嘴目的也在于顆粒在高速度下朝基底移動，其中顆粒碰撞在基底上且熔合到基底。例如，顆粒碰撞在芯軸216和加熱電纜214上，使得顆粒熔合到芯軸215的外表面和加熱電纜214的外護套。然后，顆粒積聚在彼此上，以形成添加涂層218。由于工藝的低溫度，冷噴涂工藝提供益處。特別地，對于噴涂的顆?；驅τ诨?，沒有相變化。而且，低溫限制顆粒和基底的氧化。

圖500示出方法500，其用于使用增材制造工藝制造皮托管探針。例如，方法500在502處前進，其中機加工包括內骨骼芯軸的支撐結構。在至少一個示例性實施方式中，當機加工包括內骨骼芯軸的支撐結構時，芯軸制造成具有從芯軸外表面延伸到內表面中的通道，使得也可測量靜壓力。此外，可機加工芯軸的外表面的部分，以促進加熱電纜圍繞芯軸的卷繞。例如，芯軸的外表面的一個或多個部段可以是凹進的，以促進加熱電纜的卷繞。在某些實施方式中，凹進部分是單個連續(xù)的凹進部分或凹槽，其通過芯軸的外表面卷繞。

此外，方法500在504處前進，其中加熱電纜圍繞內骨骼芯軸的外表面而卷繞。在某些實施方式中，為了將加熱電纜保持在芯軸上的正確位置，加熱電纜可點焊到芯軸。此外，冷卻的芯軸支撐件可制造成在可處于升高的溫度的后續(xù)處理期間支撐和冷卻芯軸。方法500在506處前進，其中添加涂層沿支撐結構的外表面和加熱電纜的外表面的部分積聚。在某些實施方式中，使用定向能量沉積工藝，來積聚添加涂層。替代地，添加涂層可使用冷噴涂技術工藝積聚。在另外的實施方式中，當添加涂層已經添加時，添加涂層可機加工成期望的形狀。

示例性實施例

示例1包括空氣數據感測探針，所述探針包括：支撐結構，其包括用于接納一個或多個流體的一個或多個端口，所述支撐結構包括具有用于接納流體的開口的內骨骼芯軸；加熱電纜，其包圍內骨骼芯軸的外表面；添加涂層，其熔合到內骨骼芯軸的外表面和加熱電纜的外表面；以及支撐結構內側的內部組件，其用于將來自一個或多個端口的壓力運送到響應于一個或多個流體的一個或多個儀器，以提供測量。

示例2包括示例1的探針，其中添加涂層通過下列各項中的至少一個添加：定向能量沉積工藝；以及冷噴涂技術工藝。

示例3包括示例2的探針，其中通過冷噴涂技術工藝添加的添加涂層包括下列各項中的至少一個：金屬；一個或多個金屬的層；以及一個或多個金屬和一個或多個陶瓷的組合物。

示例4包括示例1-3中任何一個的探針，其中內骨骼芯軸包括在內骨骼芯軸的外表面上的一個或多個凹進部分，其中加熱電纜包圍一個或多個凹進部分內的內骨骼芯軸，并且添加涂層添加到凹進部分內和/或上方的內骨骼芯軸。

示例5包括示例4的探針，其中內骨骼芯軸包括從內骨骼芯軸的外表面延伸到內骨骼芯軸的內表面的通道，其中通道允許流體從設備的外表面通過至內骨骼芯軸的內表面。

示例6包括示例5的探針，其中通道環(huán)圍繞內骨骼芯軸的外表面延伸，其中通道環(huán)將一個或多個凹進部分中的第一凹進部分與一個或多個凹進部分中的第二凹進部分分開，其中加熱電纜從第一凹進部分通過通道環(huán)中的凹槽到第二凹進部分。

示例7包括示例5-6中任何一個的探針，其中通道支柱從圍繞通道的內骨骼芯軸的外表面延伸，其中一個或多個凹進部分包括單個連續(xù)的凹進部分。

示例8包括示例1-7中任何一個的探針，其中加熱電纜圍繞通過凹槽的內骨骼芯軸纏繞，所述凹槽圍繞內骨骼芯軸的外表面延伸。

示例9包括一種用于制造空氣數據感測探針的方法，所述方法包括：機加工包括用于接納一個或多個流體的一個或多個端口的支撐結構，所述支撐結構包括內骨骼芯軸，所述內骨骼芯軸具有用于接納流體的開口；將加熱電纜圍繞沿內骨骼芯軸的外表面的區(qū)域中的內骨骼芯軸的外表面卷繞，該區(qū)域設計成接納加熱電纜；以及沿支撐結構的外表面和加熱電纜的外表面的部分積聚添加涂層，其中添加涂層熔合到支撐結構的外表面和加熱電纜的外表面的部分。

示例10包括示例9的方法，其中添加涂層的積聚包括下列各項中的至少一個：通過定向能量沉積工藝積聚添加涂層；以及通過冷噴涂技術工藝積聚添加涂層。

示例11包括示例10的方法，其中通過冷噴涂技術工藝積聚的添加涂層包括下列各項中的至少一個：金屬；一個或多個金屬的層；以及一個或多個金屬和一個或多個陶瓷的組合物。

示例12包括示例9-11中任何一個的方法，其還包括構造冷卻的芯軸支撐件，其中冷卻的芯軸支撐件在添加涂層的積聚期間冷卻內骨骼芯軸。

示例13包括示例9-12中任何一個的方法，其還包括在添加涂層的積聚之前將加熱電纜的一部分點焊到內骨骼芯軸的外表面。

示例14包括示例9-13中任何一個的方法，其還包括將添加涂層機加工成期望的形狀。

示例15包括示例9-14中任何一個的方法，其中機加工內骨骼芯軸還包括在內骨骼芯軸的外表面上形成一個或多個凹進部分，其中加熱電纜圍繞一個或多個凹進部分內的內骨骼芯軸來卷繞，并且添加涂層添加到凹進部分內和/或上方的內骨骼芯軸。

示例16包括示例1-15中任何一個的方法，其中機加工內骨骼芯軸包括形成從內骨骼芯軸的外表面延伸到內骨骼芯軸的內表面的通道。

示例17包括示例9-16中任何一個的方法，其中圍繞內骨骼芯軸的外表面卷繞加熱電纜包括卷繞凹槽內的加熱電纜，所述凹槽圍繞內骨骼芯軸的外表面延伸。

示例18包括一種用于提供空氣數據感測的裝置，所述裝置包括：支撐結構，其包括用于接納一個或多個流體的一個或多個端口，其中支撐結構包括具有在管的第一端部上的進口的管，其中進口是一個或多個端口中的端口；附接設備，其用于將支撐結構安裝到車輛；加熱電纜，其從附接設備延伸通過支撐結構且圍繞管纏繞，其中加熱電纜封裝在熔合到加熱電纜的外表面和支撐結構的外表面的一部分的添加材料內；以及附接設備內側的內部組件，其用于將一個或多個流體的壓力運送到響應于一個或多個流體的一個或多個儀器，以提供測量。

示例19包括示例18的裝置，其中添加涂層通過下列各項中的至少一個添加：定向能量沉積工藝；以及冷噴涂技術工藝。

示例20包括示例18-19中任何一個的裝置，其中內骨骼芯軸包括在內骨骼芯軸的外表面上的一個或多個凹進部分，其中加熱電纜包圍一個或多個凹進部分內的內骨骼芯軸，并且添加涂層熔合到一個或多個凹進部分內和/或上方的內骨骼芯軸。

盡管本文已經說明和描述具體實施例，但是本領域技術人員應當理解，經計算以實現相同目的的任何布置可代替所示具體實施例。因此，很明顯，本發(fā)明旨在僅由權利要求書及其等效方案限定。