[发明专利]风参数指示

说明书

技术领域

所公开的技术通常涉及风速和风向指示器以及飞行器着陆援助。

背景技术

直升机的主要特点是它的执行在几乎任何地点着陆的能力并且并不一定需要与许多其他类型飞行器一样的专用跑道。典型的飞行器着陆包括飞行员从位于附近的飞行器控制站和/或即将进行着陆的机场的操作员接收必要的着陆信息。如果飞行员在无法从外部来源获取必要着陆信息的远程地点着陆飞行器，则必须通过其它方式获得信息。这种信息的关键组成部分是与所希望的着陆点的风况相关的各种参数，诸如风速和风向。必须获知足够高水平精确度的风参数。着陆点的局部风况和邻近地区的那些风况之间可能有显著差异，即使在相对短的距离之间进行比较时也是如此。因此，飞机着陆周边地点的风参数的整体值对于着陆要求来说可能不够精确。而且，风参数是可变的并且可能会突然改变。各种实体或物品可能会沿风路突然转向某一地点，这可能会改变或影响风参数。在某些情况下，飞行员在实际着陆前并不非常清楚确切的着陆点并且可能被迫根据各种限制和不断变化的条件来确定精确地点或者变先前选择的着陆点。此外，着陆点可能位于偏远地点，只能受限地或不能使用着陆援助个体和/或缺少临近飞行器控制站(例如由于地形因素例如湖泊、高山或其他类型的难以到达的地形)。这种限制使得在足够的时间段内以足够程度的精确度来精确风参数和其他必要着陆信息的能力复杂化。

军事和准军事部队常用的实时着陆区信号发射的一种方法，包括使用烟雾弹。所散发的烟雾可以为飞行员提供着陆点的风向指示。尽管烟雾弹易于布置并且可以同时用于另外的目的，但是它们也因为所包含的化学品而具有潜在的危险，并且因此通常限制于授权的人员。此外，烟雾弹不能在水上使用，并且一旦来自第一弹的烟雾已经完全发散则必须用使用新弹。另一种方法是由地面上的人实时在着陆点安装便携式风标或其他高度可见的风测量仪器。然而，这样的风标相对较大并且需要时间来组装，并且因此需要提前足够的时间通知实际着陆点的必要个体。

有本领域中已知的用于测量风速和风向的各种类型的测量仪器和技术。风向标，也被称为“风标(weather vane)”或“风标(weathercock)”，通常是由在其重心安装在垂直定向的杆上的非对称形状指针来实现，以使得所述指针的一端沿着风的方向定向。风向标还可以包括指南针，诸如四臂交叉表示参考方向(北、东、西、南)，提供用于指针校准的基准轴线。相关类型的仪器是推进器或风车式风速计，其具有沿平行于风向的轴线旋转的许多平的或螺旋的叶片。风速可以用叶片的角旋转的函数计算。

风标，也被称为“风袋”或“圆锥风标”，是由织物制成的锥形中空管，其被安装在自由枢轴上，以使得管指向远离风吹过的方向。风标通常是色彩鲜艳的以提高可见度，并且常用在机场(助理飞行员)、在化工厂(由于气体泄漏的风险)和公路沿途(为车辆司机)。

皮托管是一种压力测量仪器，由定位为平行于流体流的方向放置并连接到压力计(压力表)的管组成，提供对流体流速的测量结果。管式风速计通常通过包含液体压力计的U形管实现，其中所述管的一个末端面向风水平弯折，而另一末端保持竖直平行于风流动。吹入水平管末端的风增加压力计一侧的压力，同时沿垂直竖直管末端流动的风几乎不影响另一侧的压力，以使得所得到管中液体的变化提供对风速的指示。通过测量风压操作的另一种类型的风速计是板式风速计板，其仅仅是竖直悬挂的板，其中板表面的风压由弹簧来平衡。弹簧压缩决定对风对板施加的力。板式风速计对微风和可变的风况产生较差响应而对强风产生不准确性。

声波风速计利用超声波测量风速，基于超声波在一对传感器之间的传播时间。多个超声波传感器可以组合产生风流动的三维模型。声波风速计由于其高的时间分辨率而很好地适用于湍流测量，并且由于缺少运动部件也相对坚固和耐用。然而，声波风速计对降水(例如，阴雨天气)期间的不准确性敏感并且也可能需要补偿支承结构的影响。

激光多普勒风速计通过测量发射的激光束的反射的后向散射和相关的多普勒频移来操作。所测量的多普勒频移被用来计算空气中引起后向散射的粒子的速度，其对应于周围区域的风速。

乒乓球风速计涉及简单的从绳子垂下的乒乓球(或类似的轻量物体)的配置。乒乓球角位移的测量结果提供风速的指示，而位移方向对应于风向。