总空气温度传感器的制造方法
【专利说明】总空气温度传感器
[0001]相关申请案的交叉参考
本申请案要求2013年10月15日提交的美国临时专利申请案第61/891，200号的优先权，其全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0002]本公开涉及温度传感器，且更具体地涉及诸如航天航空应用中使用的总空气温度传感器。
【背景技术】
[0003]现代喷气动力飞机需要非常准确的外部空气温度测量以输入至空气数据计算机、发动机推力管理计算机和其他机载系统。对于这些飞机类型，其相关飞行条件和总空气温度传感器的一般使用，空气温度更好地通过下列四种温度定义:(I)静态空气温度(SAT)或(TS)、(2)总空气温度(TAT)或(Tt)、(3)恢复温度(Tr)和(4)测量温度(Tm)。静态空气温度(SAT)或(TS)是飞机将穿过其飞行的未受扰动空气的温度。总空气温度(TAT)或(Tt)是可通过流量动能的100%转换达成的最高空气温度。TAT的测量源自恢复温度(Tr)，其是归因于动能的不完全恢复导致的飞机表面每个部分上的局部空气温度的绝热值。恢复温度(Tr)从测量温度(Tm)获得，其是如测量的实际温度且因为归因于强加环境的热转移效应而可能与恢复温度不同。
[0004]总空气温度传感器的一个现有挑战与噪声发射相关。空气弹性变形形成的气流扰动已被称作咆哮、嘯声、轰鸣和哨声且从机身探测器报告在驾驶舱内达到82 dBA的声压级。在流体流动形成高于大约50的雷诺数时，卡曼涡街出现且涡流从钝机翼后缘或钝体的交替侧溢出。卡曼涡流形成循环力，其主要垂直于气流并且导致空气弹性涡激振动。空气弹性涡激振动发声会影响TAT传感器或任意机翼。涡激振动还可能导致结构损坏。
[0005]这些传统方法和系统已大致被视为满足其期望目的。但是，本领域仍存在对实现改进的总空气温度传感器性能(包括减小的声发射)的系统和方法的需要。本公开提供这些问题的解决方案。
【发明内容】
[0006]一种总空气温度传感器包括探测器头、支柱和紊流诱发表面。所述探测器头具有气流进口和气流出口。所述支柱界定沿着纵轴延伸的前缘和相对后缘，且连接在所述探测器头与相对探测器底座之间。所述紊流诱发表面界定在所述前缘后部的所述支柱中。所述紊流诱发表面被构造来遮断行经所述支柱上方的流体边界层以从层流过渡为紊流用于使流分离朝向所述后缘移动以减小来自所述总空气温度传感器的噪声发射。
[0007]紊流诱发表面可界定为沿着相对于支柱的纵轴在轴向方向上的支柱的表面的条状物。此外，紊流诱发表面可包括界定在支柱的第一表面中的部分和界定在支柱的第二表面中的部分，第二表面与第一表面相对。界定在第一表面中的紊流诱发表面的部分可界定为相对于支柱的纵轴的轴向方向上的第一条状物，且界定在第二表面中的紊流诱发表面的部分可界定为第二条状物，其中第二条状物与第一条状物相对。此外，紊流诱发表面可被界定为与后缘相比更邻近前缘。紊流诱发表面可被构造来减小卡曼涡流相互作用。此外，紊流诱发表面可包括特征部，诸如多个圆形通道、多个线性锯齿、多个内凹、凸缘和/或线性通道。
[0008]在特定实施方案中，总空气温度传感器包括正如上文所述的探测器头和支柱，和锯齿表面，其界定在前缘后部的支柱中，其被构造来遮断行经支柱上方的流体边界层以从层流过渡为紊流以使流分离朝向后缘移动以减小来自总空气温度传感器的噪声发射。锯齿表面包括对角的一系列连接锯齿，其中锯齿具有在整个系列内重复的大致恒定几何形状。
[0009]锯齿表面可包括连接一系列连接锯齿的顶点以界定一系列三角形的线性通道。锯齿表面可包括平行于线性通道的第二系列锯齿。每个第二系列锯齿可切割穿透来自一系列三角形的各自三角形。锯齿表面可包括平行于线性通道的第三系列锯齿，每个第三系列锯齿可在不同于第二系列锯齿的位置上切割穿透来自一系列三角形的各自三角形。此外，锯齿表面可被构造来减小卡曼涡流相互作用。此外，锯齿表面可包括界定在支柱的第一表面中的一部分和界定在支柱的第二表面中的一部分，如上文参考紊流诱发表面描述。此外，锯齿表面可被界定为与后缘相比更邻近前缘。
[0010]本领域技术人员从结合附图进行的优选实施方案的以下详细描述中将变得更易于了解本公开的系统和方法的这些和其他特征。
【附图说明】
[0011]因此，本公开相关领域的技术人员将易于了解如何在无需过度实验的情况下制作和使用本公开的装置和方法，将参考特定图在下文中详细描述其优选实施方案，其中:
图1是根据本公开构造的总空气温度传感器的示例性实施方案的透视图，其将紊流诱发表面示为锯齿表面；
图2是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其示出包括线性凸缘的紊流诱发表面；
图3是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其将紊流诱发表面示为锯齿表面，其中锯齿表面包括对角的线性锯齿；
图4是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其将紊流诱发表面示为锯齿表面，其中锯齿表面包括对角的线性锯齿和连接线性锯齿的顶点的线性通道；
图5是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其示出包括多个线性通道的紊流诱发表面；
图6是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其将紊流诱发表面示为锯齿表面，其中锯齿表面包括对角的重叠线性锯齿；
图7是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其示出包括多个内凹的紊流诱发表面；
图8是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其将紊流诱发表面示为锯齿表面，其中锯齿表面包括对角的重叠线性锯齿； 图9是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其示出包括多个重叠圆形通道的紊流诱发表面；且
图10是根据本公开构造的总空气温度传感器的另一个示例性实施方案的透视图，其示出包括线性通道的紊流诱发表面。
【具体实施方式】
[0012]现将参考附图，其中相同参考数字标注本公开的类似结构特征或方面。为了说明和图解的目的且非限制，根据本公开的总空气温度传感器的示例性实施方案的部分图示于图1中并且大致用参考符号100标注。根据本公开的总空气温度传感器的其他实施方案或其方面提供在如将描述的图2至图10中。本文中描述的系统和方法可用于减小来自总空气温度(TAT)探测器和其他机翼的噪声发射。
[0013]如图1中所示，总空气温度传感器100包括探测器头102和支柱104。探测器头102具有气流进口 106和气流出口 108。支柱界定沿着纵轴A延伸的前缘110和相对后缘112，且连接在探测器头102与相对探测器底座114之间。锯齿表面116(例如，一种类型的紊流诱发表面)界定在前缘110后部的支柱104中。锯齿表面116被构造来遮断行经支柱104上方的流体边界层以从层流过渡为紊流用于例如相对于当流分离另外可能发生的情况而将流分离朝向后缘112移动以减小来自总空气温度传感器100的噪声发射。锯齿表面116包括对角的一系列120连接锯齿118，其中锯齿118具有在系列120内重复的大致恒定几何形状。存在连接一系列120连接锯齿118的顶点124以界定一系列三角形126的线性通道122。锯齿表面116包括平行于线性通道122的第二系列128锯齿118，每个第二系列128锯齿118切割穿透来自一系列三角形126的各自三角形。锯齿表面116包括平行于线性通道122的第三系列130锯齿118，每个第三系列130锯齿118在不同于第二系列128锯齿118的位置上切割穿透来自一系列三角形126的各自三角形。锯齿表面116被构造来减小卡曼涡流相互作用。虽然锯齿表面116在图1中被示为具有两个锯齿(分别切割穿透来自一系列三角形126的三角