[发明专利]用于飞行器的大气数据系统

说明书

本发明涉及一种用于飞行器的大气数据系统，尤其是一种用于测量大气数据的电极电弧传感器。该传感器包括一对电极，这一对电极彼此基本上平行布置以在其间形成流体间隙。该流体间隙被布置为接收诸如空气的流体流。电压源在操作上连接到这一对电极以生成电压并在其间诱发电弧。操作上连接到电压源的控制器被配置为命令电压源生成电压，直至诱发电弧。一旦诱发，就基于这一对电极两端的电压传感器来生成电压测量的时间序列。流体流作用于诱发的电弧周围的电离空气。随着电弧行进经过这一对电极，控制器基于电压测量的时间序列来确定流体流的流体速度和流体密度。

技术领域

本公开总体上涉及传感器系统，更具体地，涉及用于飞行器以测量空速和空气密度的大气数据传感器系统。

背景技术

在航空电子系统中，许多传感器系统可用于测量飞行器的操作所需的诸如空速、空气密度、攻角、侧滑角等的本地大气数据。存在许多类型的传感器以用于生成大气数据，但是通常，广泛使用全静压系统来确定飞行器的空速。例如，为了计算空速，基于皮托管压力与通过静压口获得的静压之间的差异来确定动压。尽管广泛使用全静压系统，但是它们遭受诸如阻塞、在较高高度结冰以及在超音速和更快的速度下过热的一些共模故障。已开发出基于光检测和测距(LIDAR)的系统以克服这些共模故障中的许多。基于LIDAR的系统通过测量大气颗粒的激光散射以基于多普勒测量估计空速来操作。然而，在较高的高度(例如超音速或高超音速飞行的那些)，颗粒浓度太低以致无法估计大气数据，因此使得基于LIDAR的系统对于这些应用不可靠。因此，需要在保持不受现有大气数据系统的共模故障影响的同时在较高的速度和/或较高的高度下可靠地监测大气数据。

发明内容

根据本公开的一个方面，描述了一种用于测量流体数据的电极电弧传感器。该电极电弧传感器包括第一电极和第二电极，第二电极与第一电极基本上平行布置并间隔开以在其间形成用于接收流体流的流体间隙，其中，第一电极和第二电极直接接触流体流。电压源在操作上连接到第一和第二电极并且被配置为生成足以在其间诱发电弧的电压；并且电压传感器被配置为检测第一和第二电极两端的电压测量。控制器在操作上连接到电压源和电压传感器并且被配置为使电压源斜升直至诱发电弧。控制器从电压传感器生成电压测量的时间序列，并且基于电压测量的时间序列来确定流体流的流体速度和流体密度。

根据本公开的另一方面，描述了一种载具。该载具包括与流体介质直接接触的外表面。该载具还包括设置在外表面上以确定流体介质的流体数据的电极电弧传感器。该电极电弧传感器包括第一电极、第二电极、电压源、电压传感器和控制器。第二电极与第一电极基本上平行布置并间隔开以在其间形成用于接收流体流的流体间隙。第一和第二电极被布置为直接接触流体流。电压源在操作上连接第一和第二电极并且被配置为生成足以在其间诱发电弧的电压。电压传感器被配置为检测第一和第二电极两端的电压测量。控制器在操作上连接到电压源和电压传感器。控制器被配置为使电压源斜升，直至诱发电弧；从电压传感器生成电压测量的时间序列；基于电压测量的时间序列来确定流体流的流体速度和流体密度；以及将所确定的空速显示在指示器上。

根据本公开的另一方面，描述了一种确定穿过流体介质行进的载具的流体数据的方法。该方法包括控制电压源生成足以在第一电极和第二电极之间诱发电弧的电压，第一电极与第二电极基本上平行并间隔开以在其间形成用于接收流体流的流体间隙，其中，第一和第二电极直接接触流体流。该方法还检测第一电极和第二电极两端的电压测量；使电压源斜升，直至诱发电弧；生成电压测量的时间序列；并且基于电压测量的时间序列来确定流体流的流体速度和流体密度。

附图说明

图1是根据本公开的示例的具有大气数据系统的飞行器的例示；

图2是根据本公开的示例的大气数据传感器的例示；

图3是根据本公开的示例的大气数据传感器的等效电路图；

图4是根据本公开的示例的大气数据系统的示意图；

图5是根据本公开的示例的在多个电弧循环上大气数据传感器的击穿电压的曲线图；