利用低熔点金属的空气数据探头加热器制造技术

一种空气数据探头包括探头体。该空气数据探头还包括围绕探头体的外壳，其中探头体和外壳之间定义了腔室。空气数据探头还包括设置在探头体和外壳之间的腔室内的加热器元件。空气数据探头还包括设置在探头体和外壳之间的腔室内的低熔点金属，其中接合加热器元件导致至少部分低熔点金属从固态转变为液态。

Air data probe heater using low melting point metal

An air data probe comprises a probe body. The air data probe also includes a housing surrounding the probe body, wherein a cavity is defined between the probe body and the housing. The air data probe also includes a heater element disposed within the chamber between the probe body and the housing. The air data probe further includes a low melting point metal disposed within the chamber between the probe body and the housing, wherein the engagement heater element causes at least a portion of the low melting point metal to be converted from a solid state to a liquid state.

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
由于环境条件，交通工具上的皮托管，皮托静压管以及其它空气数据探头当在地面上和飞行期间时暴露于冻结温度。暴露于冻结空气温度可以使冰逐渐积累在空气数据探头上，这降低了空气数据探头的性能。为了防止冰逐渐积累，许多空气数据探头包括加热元件。
技术实现思路
在一个实施例中，空气数据探头包括探头体。该空气数据探头还包括围绕探头体的外壳，其中，在探头体和外壳之间定义了腔室。该空气数据探头还包括设置在探头体和外壳之间的腔室内的加热器元件。该空气数据探头还包括设置在探头体和外壳之间的腔室内的低熔点金属，其中接合加热器元件使至少部分低熔点金属从固态转变为液态。附图说明所理解的是附图仅描绘了示例性实施例并且因此不被认为是范围方面的限制，将通过使用附图以附加的特征和细节描述示例性实施例，其中：图1是图示了根据本公开的一个实施例的示例性空气数据探头的横截面视图。图2是图示了根据本公开的一个实施例的示例性空气数据探头组件的部分的横截面视图。图3是图示了根据本公开的一个实施例的示例性空气数据探头组件的横截面视图。图4是图示了根据本公开的一个实施例的示例性空气数据探头组件的横截面视图。图5是图示了根据本公开的一个实施例的示例性空气数据探头组件的横截面视图。图6是图示了根据本公开的一个实施例的制造空气数据探头的方法的流程图。图7是图示了根据本公开的一个实施例的制造空气数据探头的方法的流程图。图8是图示了根据本公开的一个实施例的制造空气数据探头的方法的流程图。根据通常做法，各种所描述的特征没有按照比例绘制，而是为了强调与示例性实施例相关的特定特征而进行绘制。具体实施方式在下面详细的描述中，对形成其一部分的附图进行参考，以及其中通过图示的方式示出了具体的说明性实施例。然而，要理解的是可以利用其它实施例，并且可以进行逻辑、机械以及电学的改变。此外，在附图和说明书中提出的方法不被解释为限制其中执行个体步骤的顺序。下面详细的描述因此不被理解为限制性的含义。传统的结合加热元件的空气数据探头包括铜焊到空气数据探头外壳的内表面的加热器线缆。为了制造具有加热器线缆的空气数据探头，必须首先将加热器线缆缠绕到心轴上，并且然后将心轴插入到外壳中。提取出心轴，并且然后必须将加热器线缆铜焊到外壳上。该方法要求加热器线缆具有非常精确的形状，并且要求加热器线缆被定位为邻近外壳的内表面。即使加热器线缆被适当地形成，对于靠近外壳的内表面的加热器线缆的整个长度来说很难获得高品质的铜焊。结果，传统的空气数据探头无法对整个外壳提供充分的热分布，并且在冰没有熔化的位置形成冷点。此外，如果热没有从加热器线缆适当地分布开来，在加热器线缆上可能形成热点，并且减少加热器线缆的寿命。由于形成加热器线缆以及将其铜焊到外壳上的复杂性和难度，制造结合有加热器的传统空气数据探头花费高、耗时长。由于上述原因以及由于在阅读和理解说明书时对本领域技术人员来说将变得显而易见的下面陈述的其它原因，本领域中存在对改进的用于空气数据探头加热以及制造空气数据探头的系统和方法的需要。本文描述的实施例提供用于加热空气数据探头的系统和方法。本文描述的实施例包括加热元件和低熔点金属，该金属是其熔点低于位于空气数据探头的外壳和探头体之间的腔室内的加热元件的操作温度的金属。当加热元件被接合以对空气数据探头除冰或防止飞行期间结冰，至少部分低熔点金属从固态转变为液态。当处于液态时，低熔点金属可以展示增加的热导率，以及可以对外壳提供更好的热分布，因为相比于传统方法低熔点金属接触外壳内表面的表面积更大。图1是根据本公开的一个实施例的空气数据探头100的横截面视图。空气数据探头100包括探头部分102和将探头部分102连接到交通工具上的支柱部分104。在示例性实施例中，探头部分102为皮托管、皮托静压管等。探头102定位成使得空气通过入口106进入探头部分102。在一个实施方式中，空气数据探头用于确定飞机的空速。图2图示了已经形成探头部分102后，探头部分102的一个侧面的部分横截面。探头部分102包括探头体202和外壳204。探头部分102进一步包括定位在探头体202和外壳204之间定义的腔室210内的加热器元件206和低熔点金属208。在示例性实施例中，可以通过绕着轴212旋转剖面来代表完整的探头部分102。外壳204围绕探头体202，使得腔室210形成于探头体202和外壳204之间。在示例性实施例中，探头体202为心轴。在示例性实施例中，探头体202和外壳204包括具有高热导率的金属或金属合金。外壳204和探头体202通过入口106附接在探头部分102的一端。在示例性实施例中，外壳204和探头体202焊接在一起或使用本领域技术人员已知的适合的方法来进行附接。加热器元件206位于腔室210内。在示例性实施例中，加热器元件206包括加热器线缆。在示例性实施方式中，加热器元件206是同轴线缆，其包括由矿物绝缘体围绕并被金属护套(例如Inconel)覆盖的电阻线。在示例性实施例中，加热器元件206通常具有螺旋形状，使得其缠绕探头体202。加热器元件206不需要具有特定的尺寸，并且不需要定位成邻近外壳204的内表面。此外，加热器元件206不需要铜焊到外壳204上，因为其置于低熔点金属208内。加热器元件206被接合从而或者在起飞前对外壳204除冰或者防止飞行期间结冰。在示例性实施例中，驱动加热器元件206的电能通过支柱部分104和连接器108进行递送。在示例性实施例中，加热器元件206的操作温度遍及整个加热器元件206的所有部分不是均匀的。例如，加热器元件206靠近入口106的部分可以具有比加热器元件206的其它部分更高的操作温度。低熔点金属208设置在探头体202和外壳204之间的腔室内210内。在示例性实施例中，低熔点金属208包括高热导率、低熔点金属或金属合金。例如，低熔点金属208可以是钠、银焊料、铅-锡焊料、锑-锡焊料、铟-银焊料或本领域技术人员已知的其他高热导率、低熔点金属或金属合金。在示例性实施例中，低熔点金属208基本上充满腔室210。也就是说低熔点金属208充满腔室210以基本上消除腔室210内所有的空气缝隙并且与外壳204的整个内表面接触。在示例性实施例中，低熔点金属208围绕加热器元件206。当加热器元件206被接合时，至少部分低熔点金属208从固态转变为液态。在示例性实施例中，低熔点金属208的熔点位于当被提供能量时加热器元件206的最低操作温度和最大操作温度之间。在示例性实施例中，低熔点金属的熔点位于大约94到204摄氏度之间(大约200到400华氏度)。在某些实施例(诸如那些加热器元件206的操作温度遍及整个加热器元件206的所有部分不均匀的实施例)中，当加热器元件206被接合时，只有部分低熔点金属208从固态转变为液态。在另外的实施例中，当加热器元件206被接合时，基本上所有的低熔点金属208从固态转变为液态。当处于液态时，低熔点金属208将热从加热器元件206平均分布到外壳204。特别地，低熔点金属208从加热器元件206传导热并且将热分布到外壳204的基本整个内表面上。当处于其液态时，低熔点金属208可以接触外壳204的部分，其是锐利的或奇形怪状的。特别地，低熔点金属208可以通过入口1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气数据探头(100、300、400、500)包括：探头体(202)；围绕探头体(202)的外壳(204)，其中探头体(202)和外壳(204)之间定义了腔室(210)；加热器元件(206)，其设置在探头体(202)和外壳(204)之间的腔室(210)内；以及低熔点金属(208)，其设置在探头体(202)和外壳(204)之间的腔室(210)内，其中接合加热器元件(206)导致低熔点金属(208)从固态转变为液态。

【技术特征摘要】
2015.10.21 US 14/9190141.一种空气数据探头(100、300、400、500)包括：探头体(202)；围绕探头体(202)的外壳(204)，其中探头体(202)和外壳(204)之间定义了腔室(210)；加热器元件(206)，其设置在探头体(202)和外壳(204)之间的腔室(210)内；以及低熔点金属(208)，其设置在探头体(202)和外壳(204)之间的腔室(210...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·王，G·A·戈登，P·弗林，M·G·安德森，J·B·科克斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US