空气数据探针污染监测器的制造方法
【专利说明】空气数据探针污染监测器
[0001 ]相关申请案的交叉参考
[0002]本国际PCT专利申请依赖于2013年8月8日提交的第61/863,473号美国临时专利申请的优先权，所述申请的全部内容是以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明总的来说涉及一种用于飞机的飞行控制系统，且特定地说涉及一种包括空气数据探针污染监测器的飞机飞行控制系统，所述空气数据探针污染监测器用位于飞机上的所述一个或多个空气数据传感器探针来感测任何污染，其中探针污染在未被监测到的情况下可以导致飞机在飞行中出现问题。
[0004]发明背景
[0005]现代飞机通常具有通常安装在机头部分或飞机的机头部分的后部中的多个(例如，四个)空气数据传感器探针(“ADSP”)(例如，对称地安装在机头部分的尖端或机头部分的后部的每一侧上的两个探针)。这些传感器探针感测飞机经过的气流的各种特性，包括各种压力(例如，静态和动态)和温度。
[0006]此外，现代飞机通常使用ADSP，其包括ADSP的主体或外壳内所包括的计算机或数据处理器。因而，这些“独立式” ADSP是以“分布式”方式连接在飞机内作为总体空气数据系统的部分。ADSP或空气数据系统将指示各种飞机特性的处理信号发送到飞机上的飞行控制计算机和/或航空电子模块以供进一步处理且用于控制飞机的操作。这些处理信号除了其它之外还可以包括飞行中的飞机的攻角和侧滑角连同飞机海拔高度、真实和校准空速以及马赫数。这些处理信号是通过每一 ADSP从由ADSP感测的压力和温度产生，且对于飞行性能来说至关重要。
[0007]独立式ADSP的优点包括不包括计算机或处理器的较旧类型的传感器所需要的气动管的消除。其它优点包括降低重量和功耗、较高可靠性、单独攻角发射器的消除、单独探针加热器电流监测器的消除、对静态测量的集肤效应的消除以及航线上的压力滞后和压力检查的消除。
[0008]然而，这些独立式ADSP不是不具有其缺点。类似于不包括计算机或处理器的较旧类型的传感器，这些较新的独立式ADSP也易于或倾向于探针上的压力端口被各种类型的环境污染物(诸如，例如结冰、灰、昆虫、液体进入、异物损伤等等)阻断。由于其本质，污染物的来源可以影响许多(并非所有)ADSP。这种常见的原因影响可挫败依赖于由不同的空气数据探针或传感器产生的类似信号的比较的现有技术监测策略。尤其难以在污染大多数ADSP时识别端口受阻的探针。具有相对许多污染的ADSP的空气数据系统可以产生未检测错误数据，从而对飞机产生潜在灾难性后果。例如，错误空气数据对飞机-和尤其飞行控制系统-的影响在法国航班447坠毁之后受到更多关注。本质上，这已表明现代飞机对空气数据系统中的某些类型的错误相对极为敏感。
[0009]依赖于探针与探针比较的已知现有空气数据探针污染监测方案不能在每个飞机飞行阶段中检测大多数(或甚至一个以上)的ADSP何时被污染。这尤其适用于现代线传飞控(fly-by-wire)(“FBW”)类型的飞机飞行控制系统。这些FBW系统通常包括空气数据探针信号的比较监测以检测并排除单个ADSP故障，且其还可以给空气数据系统提供通用硬件故障的解决方案。然而，典型的FBW系统不能检测匹配来自三个或四个ADSP的错误输出的存在。
[0010]已知利用基于模型的途径(例如，直列式合理性监测)来对FBW或其它更经典类型的飞机飞行控制系统进行空气数据探针污染监测。然而，这些途径相对复杂、处理强度大且不能覆盖每个飞机飞行阶段。
[0011 ] FBW飞行控制系统通常包括插在以下两者之间的计算机系统:(I)飞行控制输入，其由各种飞机组件传感器和子系统(例如，空气数据系统)自动以及由飞行员经由(例如)压边条或舵柄控制器、开关、杠杆等等手动给出；和(2)飞机飞行控制表面和其它装置，其最终控制飞行中的飞机的操作和方向。即，来自飞行员和传感器的输入不直接连接到飞机飞行控制表面进行控制(例如，副翼、舵、升降舵、扰流器、辅助翼、襟翼等)。相反地，飞行员和传感器输入被路由到包括飞行控制逻辑的计算机系统(例如，为了安全冗余目的通常包括一个以上计算机或数据处理器装置)，所述飞行控制逻辑解译传感器和飞行员输入并输出飞行控制表面位置命令，其根据存储在计算机系统中的控制法则(“CLAW”)移动飞机飞行控制表面以实现飞机的(例如)俯仰、滚动、偏航、海拔高度等等的改变。
[0012]需要具有空气数据探针污染监测器的改善的飞机飞行控制系统，所述空气数据探针污染监测器用位于飞机上的一个或多个空气数据传感器探针感测任何污染并给飞机飞行控制系统或航空电子模块提供污染指示使得可采取校正动作以避免对飞机的潜在危险状况。
[0013]概述
[0014]根据本发明的实施方案，一种用于飞机的空气数据探针污染监测器包括至少两个空气数据传感器探针，所述探针中的第一个位于所述飞机的一侧上，所述探针中的第二个位于所述飞机的相对侧上，所述两个探针中的每一个可操作地由当所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流产生参数值。所述监测器还包括处理器，其可操作地比较来自所述第一探针的已产生参数值与来自所述第二探针的已产生参数值以确定所述第一探针和所述第二探针中的一个是否被污染。
[0015]在本发明的有利实施方案中，通过感测来自所述飞机经过的所述气流的实际压力产生所述参数值。
[0016]在本发明的有利实施方案中，所述已产生参数值是攻角值。
[0017]在本发明的有利实施方案中，所述处理器可操作地比较来自所述第一探针的所述攻角值与来自所述第二探针的所述攻角值。
[0018]在本发明的有利实施方案中，所述已产生参数值是侧滑角值。
[0019]在本发明的有利实施方案中，所述处理器可操作地比较来自所述第一探针的所述侧滑角值与来自所述第二探针的所述侧滑角值。
[0020]在本发明的有利实施方案中，所述空气数据探针污染监测器是用于所述飞机的飞行控制系统的部分。
[0021]在本发明的有利实施方案中，所述飞机飞行控制系统包括线传飞控类型的飞行控制系统。
[0022]在本发明的有利实施方案中，所述空气数据探针污染监测器是用于飞机的飞行控制系统的部分，且如果所述处理器确定所述第一探针和/或所述第二探针中的任一个或两个被污染，那么将已污染的第一探针和/或第二探针通知所述飞行控制系统和/或将所述已污染的第一探针和/或第二探针通知飞行人员。
[0023]在本发明的有利实施方案中，所述空气数据探针污染监测器还包括至少两个叶片，所述叶片中的第一个位于所述飞机的一侧上，所述叶片中的第二个位于所述飞机的相对侧上，所述两个叶片中的每一个可操作地由所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流的方向产生参数值，所述两个叶片中的每一个还可操作地由所述气流的所述方向的已产生参数值计算攻角值。
[0024]在本发明的有利实施方案中，所述第一探针位于所述飞机中与所述第一叶片相同的侧上，且所述第二探针位于所述飞机中与所述第二叶片相同的侧上。
[0025]在本发明的有利实施方案中，所述第一探针可操作地比较来自所述第一探针的所述攻角值与来自所述第一叶片的所述攻角值且提供指示所述第一探针/叶片比较的结果的第一信号，且其中所述第二探针可操作地比较来自所述第二探针的所述攻角值与来自所述第二叶片的所述攻角值且提供指示所述第二探针/叶片比较的结果的第二信号。
[0026]在本发明的有利实施方案中，所述处理器响应于所述第一探针/叶片比较信号且响应于所述第二探针/叶片比较信号以确定所述第一探针和/或所述第二探针中的任一个或两个是否被污染。
[0027]在本发明的有利实施方案中，其还包括至少一个叶片，所述至少一个叶片位于所述飞机上且可操作地由当所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流的方向产生参数值，所述至少一个叶片还可操作地由所述气流的所述方向的已产生参数值计算攻角值。
[0028]在本发明的有利实施方案中，所述至少一个叶片位于所述飞机中与所述第一和第二探针中的一个相同的侧上。
[0029]在本发明的有利实施方案中，所述第一探针或第二探针中的一个可操作地比较来自所述至少一个叶片的所述攻角值且提供指示所述探针/叶片比较的结果的信号。
[0030]在本发明的有利实施方案中，所述处理器响应于所述探针/叶片比较信号以确定所述第一探针和/或所述第二探针中的任一个或两个是否被污染。
[0031]在本发明的有利实施方案中，其还包括至少一个叶片，所述至少一个叶片位于所述飞机上且可操作地由当所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流的方向产生参数值，所述至少一个叶片还可操作地由所述气流的所述方向的所述已产生参数值计算侧滑角值。
[0032]在本发明的有利实施方案中，所述至少一个叶片位于所述飞机的顶侧或底侧上。
[0033]在本发明的有利实施方案中，所述第一探针或第二探针中的一个可操作地比较来自所述至少一个叶片的所述侧滑角值且提供指示所述探针/叶片比较的结果的信号。
[0034]在本发明的有利实施方案中，所述处理器响应于所述探针/叶片比较信号以确定第一探针和/或所述第二探针中的任一个或两个是否被污染。
[0035]在本发明的有利实施方案中，其还包括至少两个叶片，所述叶片中的第一个位于所述飞机的顶侧上，所述叶片中的第二个位于所述飞机的底侧上，所述两个叶片中的每一个可操作地由当所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流的方向产生参数值，所述两个叶片中的每一个还可操作地由所述气流的所述方向的所述已产生参数值计算侧滑角值。
[0036]在本发明的有利实施方案中，所述第一探针可操作地比较来自所述第一探针的所述侧滑角值与来自所述第一叶片的所述侧滑角值且提供指示所述第一探针/叶片比较的结果的第一信号，且其中所述第二探针可操作地比较来自所述第二探针的所述侧滑角值与来自所述第二叶片的所述侧滑角值且提供指示所述第二探针/叶片比较的结果的第二信号。
[0037]在本发明的有利实施方案中，所述处理器响应于所述第一探针/叶片比较信号且响应于所述第二探针/叶片比较信号以确定所述第一探针和/或所述第二探针中的任一个或两个是否被污染。
[0038]在本发明的有利实施方案中，所述空气数据探针污染监测器还包括四个空气数据传感器探针，所述探针中的前两个位于所述飞机的一侧上，所述探针中的后两个位于所述飞机的相对侧上，所述四个探针中的每一个可操作地由当所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流产生参数值，所述四个探针中的每一个还可操作地各自由已产生参数值计算攻角值和侧滑角值中的一个。
[0039]在本发明的有利实施方案中，所述处理器可操作地比较来自所述前两个探针中的每一个的所述攻角值与来自所述后两个探针中的每一个的所述攻角值且比较来自所述前两个探针中的每一个的所述侧滑角值与来自所述后两个探针中的每一个的所述侧滑角值以确定所述前两个探针和/或所述后两个探针中的任一个是否被污染。
[0040]在本发明的有利实施方案中，所述空气数据探针污染监测器还包括至少两个叶片，所述叶片中的第一个位于所述飞机的一侧上，所述叶片中的第二个位于所述飞机的相对侧上，所述两个叶片中的每一个可操作地由所述飞机在飞行中时所述飞机经过的气流的方向产生参数值，所述两个叶片中的每一个还可操作地由所述已产生参数值计算攻角值，其中所述前两个探针位于所述飞机中与所述第一叶片相同的侧上，且其中所述后两个探针位于所述飞机中与所述第二叶片相同的侧上。
[0041]在本发明的有利实施方案中，所述前两个探针中的每一个可操作地比较来自所述前两个探针中的每一个的所述攻角值与来自所述第一叶片的所述攻角值且提供各自指示所述第一探针/叶片比较的结果的一对第一信号，且其中所述后两个探针中的每一个可操作地比较来自所述后两个探针中的每一个的所述攻角值与来自所述第二第一叶片的所述攻角值且提供各自