專利名稱：低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于低速、低空飛行的航空器空氣靜壓采集的裝置，尤其是適用 于低速浮空器(浮空氣球、飛艇)等飛行器的靜壓采集裝置，屬于流體壓力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飛行器的環(huán)境壓力測(cè)量是飛行器空氣動(dòng)力學(xué)中最重要的問題之一，而對(duì)于低速的軟式 浮空器，靜壓(外壓)作為浮空器內(nèi)壓設(shè)定的基準(zhǔn)，其測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)于浮空器的空氣動(dòng) 力學(xué)性能至關(guān)重要。相對(duì)于高速飛行的飛機(jī)等飛行器而言，低速運(yùn)動(dòng)的浮空器周圍的自由 氣流更容易受到自身運(yùn)動(dòng)的擾動(dòng)。
目前，采用皮托靜壓管測(cè)量飛行器的環(huán)境壓力和其他飛行參數(shù)，對(duì)于飛機(jī)一類速度較 高的飛行器皮托靜壓管的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是這類靜壓管采集的靜壓精確度卻不 能滿足軟式浮空器的要求，特別是在浮空器大攻角工作或者是側(cè)向來流干擾情況下。浮空 器包括系留氣球、飛艇等是一類以輕于空氣的氣體產(chǎn)生的浮力為主要上升力的飛行器，其 相對(duì)地面靜止或者飛行速度較慢，在氣流速度較大情況下，容易出現(xiàn)大攻角或者大側(cè)滑角。 如果采用現(xiàn)有的皮托靜壓管，氣流容易沖入靜壓孔，靜壓管采集的靜壓值偏大，浮空器的 內(nèi)壓就會(huì)相應(yīng)的增加(內(nèi)外壓差保持不變)，極端條件下偏大的內(nèi)壓會(huì)破壞浮空器的軟囊 體，造成浮空器的毀壞。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有靜壓管采集的靜壓精確度不能滿足軟式浮空器要求的的問題，本實(shí)用新 型提供一種低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置。 實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案如下-
低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置包括外護(hù)套管、前向管、引壓管和緩沖儲(chǔ)氣室；緩沖儲(chǔ)氣室 為圓柱筒狀，其軸向的兩端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，其作用以消除殘存氣流的擾動(dòng)，使 壓力變送器采集的靜壓數(shù)據(jù)不受外界氣流擾動(dòng)。
前向管通過同一徑向的兩個(gè)以上螺釘同軸設(shè)于外護(hù)套管內(nèi)，外護(hù)套管迎風(fēng)放置，與外 界自由氣流相通，完成前級(jí)整流作用。外護(hù)套管作為整套裝置的測(cè)量本體，結(jié)構(gòu)型式采用 圓形套管，為了減少自由氣流的擾動(dòng)，設(shè)計(jì)成細(xì)而長(zhǎng)，并通常根據(jù)不同飛行速度來選擇不 同的長(zhǎng)度。前向管的近兩端處的管壁徑向分別設(shè)有兩條前環(huán)切槽和兩條后環(huán)切槽，前環(huán)切
3槽和后環(huán)切槽的作用在于靜壓進(jìn)氣；前向管的前環(huán)切槽和后環(huán)切槽處徑向分別設(shè)有具有氣 孔的前防雨塊和后防雨塊，引壓管同軸設(shè)于前向管內(nèi)，前防雨塊和后防雨塊的作用在于支 撐固定引壓管，并實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步壓縮自由氣流；與引壓管對(duì)應(yīng)的前向管兩端管口處分別設(shè)有 前堵塊和后堵塊；前向管和引壓管均為細(xì)長(zhǎng)的圓管，且引壓管一端外伸；引壓管中部?jī)商?同一徑向上均布設(shè)有兩個(gè)以上的靜壓引氣孔，靜壓引氣孔距離前向管管尾后環(huán)切槽軸心距 離要求不小于50毫米，以保證外界氣流擾動(dòng)干擾消除效果。引壓管的外伸端連接著緩沖 儲(chǔ)氣室的進(jìn)氣口，緩沖儲(chǔ)氣室的出氣口連通著壓力傳送管；壓力傳送管實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)儲(chǔ)氣 室內(nèi)氣體靜壓。
靜壓引氣孔下部的引壓管管尾端設(shè)有電加熱管，用以防止前向管和引壓管結(jié)冰。 所述前向管中部一側(cè)壁上開設(shè)有漏水孔。
本實(shí)用新型外護(hù)套管、前向管和引壓管的最佳內(nèi)徑分別為30毫米、18毫米和4毫米， 長(zhǎng)度分別為140毫米、140毫米和160毫米，所述緩沖儲(chǔ)氣室的體積為40000毫米3。
本實(shí)用新型主體結(jié)構(gòu)采用套管式、變截面的測(cè)壓通道形式，整個(gè)測(cè)量通道由外護(hù)套管 組成的整流段、前向管和引壓管組成的壓縮段、緩沖儲(chǔ)氣室組成的消旋段和壓力傳送管組 成的測(cè)量段依次連接組成，利用連通到大氣的外護(hù)套管、前向管和引氣到壓力變送器的引 壓管、儲(chǔ)氣室的兩級(jí)動(dòng)壓消除裝置改善靜壓測(cè)量精度，消除靜壓源誤差。
本實(shí)用新型的適用場(chǎng)合為低空空氣污染嚴(yán)重的外場(chǎng)環(huán)境，為了防止靜壓引氣小孔在飛 行中被雨水、污垢、冰雪等堵塞，本實(shí)用新型一方面在前向管迎氣氣流和和背氣氣流方向 各設(shè)置一防雨塊，另外在引壓管管尾端上設(shè)置有電加溫裝置。
本實(shí)用新型檢測(cè)大氣靜壓的工作原理為在浮空器飛行過程中，可認(rèn)為流經(jīng)本裝置附 件的外界氣流的流動(dòng)為三維湍流流動(dòng)(回流和強(qiáng)旋流動(dòng))，氣流經(jīng)外護(hù)套管整流、前向管 壓縮后，再經(jīng)防雨塊縫隙流入前向套空腔，根據(jù)粘性流體力學(xué)的連續(xù)性方程， 一維管流截 面積增大，氣流流動(dòng)速度相應(yīng)減小，前向管空腔內(nèi)流體流速減小后，經(jīng)引壓管中部?jī)商幫?一徑向上均布的靜壓引氣孔導(dǎo)入引壓管和儲(chǔ)氣室，流體流速進(jìn)一步減小，相應(yīng)的根據(jù)伯努 利方程，氣體總壓隨之減小，引壓管氣體壓力接近大氣靜壓，感受到的靜壓經(jīng)儲(chǔ)氣室由壓 力傳送管傳送出至壓力變送器。
本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面-
該檢測(cè)裝置采用特殊的取壓方式和驅(qū)垢除冰技術(shù)，有效的避免了標(biāo)準(zhǔn)皮托靜壓管等測(cè) 量所產(chǎn)生的靜壓測(cè)量誤差，保障了以大氣靜壓為氣囊壓差基準(zhǔn)源的浮空器的使用安全。本實(shí)用新型利用外護(hù)套管、前向管、引壓管和緩沖儲(chǔ)氣室組成的三級(jí)減動(dòng)壓結(jié)構(gòu)，外 界紊流經(jīng)多級(jí)整流、消旋后輸出壓力穩(wěn)定的氣流，有效的消除了氣流擾動(dòng)對(duì)靜壓采集的影 響；本實(shí)用新型在引壓管引氣孔下端設(shè)置電加熱金屬管，能夠快速消除靜壓取氣孔被雨水、 冰雪等堵塞危險(xiǎn)。


圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為前向管前環(huán)切槽處橫剖圖，
圖3為前向管在外護(hù)套管上的橫剖安裝示意圖，
圖4為前向管軸向縱剖圖，
圖5為前向管防雨塊處橫剖圖，
圖6為本實(shí)用新型內(nèi)部流場(chǎng)分布示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。 實(shí)施例
參見圖l，低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置包括外護(hù)套管l、前向管2、引壓管3和緩沖儲(chǔ)氣
室5;
緩沖儲(chǔ)氣室5為圓柱筒狀，其軸向的兩端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，其作用以消除殘
存氣流的擾動(dòng)，使壓力變送器不受流體固有性質(zhì)波動(dòng)。
前向管2通過兩處同一徑向的四個(gè)固定螺釘14同軸安裝于外護(hù)套管1內(nèi)，見圖3，前 向管2的近兩端處的管壁徑向分別設(shè)有前環(huán)切槽16和后環(huán)切槽17，見圖2，前環(huán)切槽16 和后環(huán)切槽17的作用在于靜壓進(jìn)氣；前環(huán)切槽16和后環(huán)切槽17處徑向分別安裝有具有 氣孔的前防雨塊7和后防雨塊12，前防雨塊7和后防雨塊12均為環(huán)狀塊，其軸向?qū)ΨQ設(shè) 有弧形氣孔，見圖4和圖5，前向管2中部一側(cè)壁上開有漏水孔15。
引壓管3同軸設(shè)于前向管2內(nèi)，前防雨塊7和后防雨塊12的作用在于支撐固定引壓管3， 引壓管3的作用是進(jìn)一步壓縮自由氣流；與引壓管3對(duì)應(yīng)的前向管2兩端管口處分別安裝有 前堵塊10和后堵塊13;前向管2和引壓管3都采用細(xì)長(zhǎng)的圓管，且引壓管3—端外伸；
引壓管3的外伸端通過過渡連接件11連接著緩沖儲(chǔ)氣室5的進(jìn)氣口4，緩沖儲(chǔ)氣室的出 氣口連通著壓力傳送管6，壓力傳送管6的另一端連通壓力變送器，采集壓力信號(hào)，實(shí)現(xiàn)連 續(xù)檢測(cè)儲(chǔ)氣室內(nèi)氣體靜壓。引壓管3中部?jī)商幫粡较蛏暇荚O(shè)有四個(gè)靜壓引氣孔8，靜壓引氣孔8位置離前向管 后環(huán)切槽17的距離為50毫米，以保證外界氣流擾動(dòng)干擾消除效果。為了防止靜壓引氣孔8 在飛行中遇冷結(jié)冰堵塞，靜壓引氣孔8下部的引壓管3管尾端安裝有電加熱管9;為了保證 引壓管3的加熱均勻性，提高加熱效率和溫度變化的響應(yīng)速度，除冰加熱采用自調(diào)節(jié)電伴 熱管直接接觸引壓管的加熱方式，熱交換以傳導(dǎo)形式為主，引壓管縱向、橫向和垂直方向 的溫度梯度很小，并且可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，即伴熱管的輸出功率隨管道的溫度升高自動(dòng)降 低，使介質(zhì)溫度保持在一定范圍，加熱后形成的水滴通過前向管2上的漏水孔15溢出，防 止出現(xiàn)二次結(jié)冰。
外護(hù)套管、前向管和引壓管的最佳內(nèi)徑分別為30毫米、18毫米和4毫米，長(zhǎng)度分別 為140毫米、140毫米和160毫米，所述緩沖儲(chǔ)氣室的體積為40000毫米3。
參見圖6，外部氣流通過外護(hù)套管l軸向進(jìn)入其內(nèi)，由前向管2的防雨塊7的弧形氣孔進(jìn) 入引壓管3，由引壓管3的靜壓引氣孔8進(jìn)入引壓管3內(nèi)，再經(jīng)過連接接頭管進(jìn)入緩沖儲(chǔ)氣室 5，并進(jìn)入壓力傳送管6，完成外界大氣靜壓采集，抵消湍流等氣流的對(duì)壓力變送器的沖擊。 本實(shí)用新型的兩級(jí)動(dòng)壓消除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善了靜壓測(cè)量精度，消除了靜壓源誤差。
權(quán)利要求1、低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于包括緩沖儲(chǔ)氣室、外護(hù)套管、前向管和引壓管；緩沖儲(chǔ)氣室為圓柱筒狀，其軸向的兩端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口；前向管通過同一徑向的兩個(gè)以上螺釘同軸設(shè)于外護(hù)套管內(nèi)，前向管的近兩端處的管壁徑向分別設(shè)有前環(huán)切槽和后環(huán)切槽，前環(huán)切槽和后環(huán)切槽處徑向分別設(shè)有具有氣孔的前防雨塊和后防雨塊；引壓管同軸設(shè)于前向管內(nèi)，與引壓管對(duì)應(yīng)的前向管兩端管口處分別設(shè)有前堵塊和后堵塊；前向管和引壓管均為細(xì)長(zhǎng)的圓管，且引壓管一端外伸；引壓管中部?jī)商幫粡较蛏暇荚O(shè)有兩個(gè)以上的靜壓引氣孔，引壓管的外伸端連接著緩沖儲(chǔ)氣室的進(jìn)氣口，緩沖儲(chǔ)氣室的出氣口連通著壓力傳送管；靜壓引氣孔下部的引壓管管尾端設(shè)有電加熱管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述引壓管中部 兩處同一徑向上均布設(shè)有四個(gè)靜壓引氣孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述引壓管與緩 沖儲(chǔ)氣室的進(jìn)口之間套設(shè)有傳送管。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述前防雨塊和 后防雨塊均為環(huán)狀塊，其軸向?qū)ΨQ設(shè)有弧形氣孔。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述外護(hù)套管、 前向管和引壓管的最佳內(nèi)徑分別為30毫米、18毫米和4毫米，長(zhǎng)度分別為140毫米、140 毫米和160毫米，所述緩沖儲(chǔ)氣室的體積為40000亳米3。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述靜壓引氣孔 距離前向管管尾后環(huán)切槽軸心距離要求不小于50毫米。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置，其特征在于所述前向管中部 一側(cè)壁上開設(shè)有漏水孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于低速、低空飛行的航空器空氣靜壓采集的低速浮空器靜壓檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型包括外護(hù)套管、前向管、引壓管和緩沖儲(chǔ)氣室；前向管設(shè)于外護(hù)套管內(nèi)，引壓管同軸設(shè)于前向管內(nèi)，且引壓管一端外伸；引壓管中部均布設(shè)有兩個(gè)以上的靜壓引氣孔，引壓管的外伸端連接著緩沖儲(chǔ)氣室的進(jìn)氣口；靜壓引氣孔下部的引壓管管尾端設(shè)有電加熱管。該檢測(cè)裝置采用特殊的取壓方式和驅(qū)垢除冰技術(shù)，有效的避免了標(biāo)準(zhǔn)皮托靜壓管等測(cè)量所產(chǎn)生的靜壓測(cè)量誤差，保障了以大氣靜壓為氣囊壓差基準(zhǔn)源的浮空器的使用安全。
文檔編號(hào)G01L23/00GK201413219SQ20092017218
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者萬小剛, 玲 吳, 彭桂林, 亮 徐, 利 陳 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所