一种球形头部的多功能探头制造技术

本发明专利技术属于飞行器大气数据测量技术，涉及一种球形头部的多功能探头。本发明专利技术包括球形头部、管体、支臂、气压管路和底板；所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔，用于感受飞行器飞行时的静压。

【技术实现步骤摘要】
一种球形头部的多功能探头
本专利技术属于飞行器大气数据测量技术，涉及一种球形头部的多功能探头。
技术介绍
大气数据探头为飞行器大气数据系统的重要组成部分，传统的大气数据系统需要依靠安装于机头前端或侧面的多个总、静压受感器和攻角、侧滑角传感器感受飞行器飞行剖面的总压、静压、攻角、侧滑角等信号，再通过大气数据计算机综合解算成高度、速度、真攻角、真侧滑角等大气参数。为保证飞行器的安全性和可靠性，飞行器需安装多个余度的大气数据探头，此设计会降低飞行器的可探测性能，同时提高了飞行器重量。现代飞行器对于重量指标、可探测性能、安全性、可靠性等要求越来越高，传统大气数据系统已不能满足新一代飞机的研制要求。空天飞行器能够从地面起飞在大气层内飞行，并能够加速进入地球轨道成为航天飞行器。其在大气内最大飞行速度能够达到25倍音速，这就要求安装于其上的大气数据探头数量少、可靠性高，同时需要具备极强的耐高温烧蚀能力。传统的大气数据探头为保证测量精度，前端为薄壁结构的设计，在高速飞行过程中探头前端会由于热量集中造成烧蚀变形，不能适应空天飞行器的研制要求。因此，需要研制能够满足空天飞行器要求，并能取代传统飞行器大气数据探头的新一代多功能探头。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种球形头部的多功能探头，集成总压、静压、攻角和侧滑角的感受，可将分布于机头部位的多个大气数据探头进行整合，减少机头部位探头数量，避免了不同位置的探头安装误差引起的攻角、侧滑角压力测量误差，同时能够有效降低飞行器的可探测性和重量，而且在飞行器高速飞行时，球形头部的探头可避免出现热量集中造成烧蚀的变形。本专利技术的技术方案是：一种球形头部的多功能探头，包括球形头部1、管体2、支臂4、气压管路5和底板6；所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔9，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔8；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔7；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔3，用于感受飞行器飞行时的静压；所述多功能探头内部设有六路互相气密的气压管路，其中一路与总压孔接通，两路分别与两个攻角压力孔接通，两路分别与两个侧滑角压力孔接通，一路与静压孔接通，从而将气压信号传输到大气数据计算机的相应传感器中；所述底板安装于飞行器外部。本专利技术的有益效果是：与采用传统大气数据探头的飞行器相比，本专利技术采用球形头部五孔多功能探头，集成了总压、静压、攻角和侧滑角压力的感受能力，并具有较高的攻角、侧滑角测量精度，同时可减少飞行器大气数据系统用于感受不同压力的探头数量，有利于降低飞机的可探测性和大气数据系统重量，当用于高空高速飞行时，球面外形可保证探头不被烧蚀变形，提高探头的压力感受精度和可靠性。附图说明图1多功能探头的结构示意图；图2探头的球形头部左视图；图3探头与迎面气流夹角为0°时的球形头部压力感受云图；图4探头与迎面气流夹角为10°时的球形头部压力感受云图；图5探头与迎面气流夹角为20°时的球形头部压力感受云图；图6探头与迎面气流夹角为30°时的球形头部压力感受云图；其中，1：球形头部，2：管体，3：静压孔，4：支臂，5：气压管路，6：底板，7：侧滑角压力孔，8：攻角压力孔，9：总压孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。参见图1、图2，本专利技术为一种球形头部的多功能探头，包括球形头部1、管体2、支臂4、气压管路5和底板6；所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔9，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔8；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔7；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔3，用于感受飞行器飞行时的静压；所述多功能探头内部设有六路互相气密的气压管路，其中一路与总压孔接通，两路分别与两个攻角压力孔接通，两路分别与两个侧滑角压力孔接通，一路与静压孔接通，从而将气压信号传输到大气数据计算机的相应传感器中；所述底板安装于飞行器外部。使用仿真软件(ANSYS)对本专利技术球形头部的多功能探头进行气动仿真，可以得到探头在飞行过程中表面压力感受的云图，参见图3～图6。探头管体与迎面气流在0°、10°、20°、30°不同夹角状态下，球面上对称的两个压力孔处于不同的压力感受区，其压力差具有较高的角度敏感性，因此，球面上设置的压力感受孔能够满足飞行器攻角、侧滑角测量要求。本专利技术多功能探头内部包含六路压力腔而外形尺寸与传统包含三路以下压力腔的探头相同，复杂的腔体结构需要更大的内部空间，其会导致探头内部壁厚变小、强度下降；当飞行器高速飞行时，高速气流会对管路腔体施加更大的压力，但探头结构强度却会由于与空气的摩擦生热而下降，为解决这些问题，需应用具有优良高温强度的高温合金通过3D打印技术进行制造。使用该技术可改变传统总、静压受感器的设计方式，设计探头时，确定受感器外形和开孔位置后，在保证探头内部腔体能够正常传输压力，强度和重量满足要求的情况下，内部气压腔体可进行自由设计，将探头主要结构设计为一个内部拥有复杂腔体的零件后，利用3D打印技术将该零件整体加工而成，再通过后续加工即可制造出可靠性高、一致性良好的多功能探头。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球形头部的多功能探头，包括球形头部(1)、管体(2)、支臂(4)、气压管路(5)和底板(6)；其特征为：所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔(9)，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔(8)；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔(7)；所述两个侧滑角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真侧滑角，所述两个攻角压力孔的压力差用来解算飞行器飞行时的真攻角；所述管体设有静压孔(3)，用于感受飞行器飞行时的静压；所述多功能探头内部设有六路互相气密的气压管路，其中一路与总压孔接通，两路分别与两个攻角压力孔接通，两路分别与两个侧滑角压力孔接通，一路与静压孔接通，从而将气压信号传输到大气数据计算机的相应传感器中；所述底板安装于飞行器外部。

【技术特征摘要】
1.一种球形头部的多功能探头，包括球形头部(1)、管体(2)、支臂(4)、气压管路(5)和底板(6)；其特征为：所述球形头部的球面中心沿管体轴线方向设有一个总压孔(9)，用于感受飞行器飞行时的总压；在所述球形头部的球面上，通过球心沿水平面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个侧滑角压力孔(8)；在所述球形头部的球面上，通过球心沿竖直面与管体轴线成45°角的位置分别设有一个攻角压力孔(7)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜振宇，张丽，张亚军，秦可伟，
申请(专利权)人：太原航空仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14