估算飞行器的马赫数的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种估算飞行器的马赫数的方法和装置。
[0002] 众所周知，飞行器的马赫数被定义为：在飞行器的飞行条件下，该飞行器的速度与 声速之比。热力学定律使得定义气流的马赫数、总压Pt以及静压Ps之间的关系成为可能， 该关系由以下公式表示：
在这个方程中，γ表示绝热指数，该指数对于空气而言等于1.4。利用这个方程，测量 静压Ps以及总压Pt足以计算马赫数Μ。
[0003] 静压Ps对应于大气压，其取决于飞行器的海拔高度以及环境介质的温度。静压可 使用置于飞行器上的探测器测量。
[0004] 此外，总压Pt对应于静压与由飞行器的速度产生的冲击压之和。总压Pt由皮托 管测量。
[0005] 如果误差来自皮托管，则采用上述方程计算出的马赫数可能因此而错误。
【背景技术】
[0006] 专利CA2783222公开了一种采用发动机的水平面处的两个静压的测量值来测量 马赫数的方法。这些测量值可以产生静压Ps的估算值和总压Pt的估算值。通过在上述方 程中代入这些估算的压力值，于是获得马赫数M的估算值。但是，可以产生这样的总压估算 值的静压探测器不是在所有种类的飞行器以及所有种类的发动机上均可用。
[0007] 此外： 文献W02013/017746公开了一种可以测量速度的系统，该系统对冰冻条件和强降雨不 敏感。此系统可以通过测量静压和动压来计算飞行器的速度。该文献没有公开可以仅使用 两个静压测量值确定马赫数的方法；以及 文献GB2 424 957公开了一种使用压力比计算飞行器的参数(包括马赫数)的系统。文 献中指出，可以从飞行器上的不同点处获取的N个静压值推算出马赫数，但没有详细说明 如何进行推算。其中详细说明了，在能够从其中推算出飞行器的参数之前，静压值的数量N 首先被用于推算静压以及总压。
【发明内容】
[0008] 本发明涉及一种估算飞行器的马赫数的方法，使得可以估算马赫数而不使用总压 值，以便可以特别的向飞行员提供关于马赫数的信息，即使飞行器上缺少可用的可靠总压 值时也是如此。
[0009] 为此，用于估算马赫数的所述方法根据本发明包括以下以自动方式构成的连续步 骤： A) 测量位于飞行器上的第一测量区中的环境空气的第一静压Ps ; B) 通过至少一个静压探测器测量位于飞行器上的第二测量区中的环境空气的第二压 力P，所述第二压力P具有小于所述第一静压Ps的值； C) 采用以下表达式估算飞行器的马赫数：
参数k满足表达式
其中，Z是取决于第二测量区在飞行器上的位置的参 数；以及 D) 将及时估算出的马赫数传输至用户系统。
[0010] 依据本发明，可以通过使用仅两个静压测量值来估算马赫数。因此，无需使用总压 值（由皮托管测量)，并且因此可以计算出估算的马赫数，即使在飞行器上缺少可用的可靠 总压值时(数值缺少或数值错误）也是如此。
[0011] 上述文献W02013/017746和GB2 424 957均没有公开以上可以估算马赫数的公 式，并且这些文献均未公开使用仅两个静压测量值推导马赫数的事实。
[0012] 根据本发明可以被一起实施或分别实施的不同实施例： 第二测量区设置于飞行器的机身上，参数Z满足以下关系式
其中Cpo是恒 定的压力系数以及r为空气的绝热指数。
[0013] 第二测量区设置于飞行器的发动机的机舱中，参数Z满足以下关系式Z=( aM + 幻，其中a和b为经验确定的常数以及NI表示发动机的风扇的旋转速度； 步骤A包括子步骤，所述子步骤为： Aa)分别测量所述第一测量区中在第一中间测量点处和第二中间测量点处的第一中间 静压Ps'以及第二中间静压Ps'' ；以及 Ab)通过对上述步骤Aa)中测量的第一和第二中间静压Ps'和Ps''求平均来估算第一 静压Ps; 第一中间测量点和第二中间测量点位于飞行器的机身上，在飞行器的纵轴线的任一 侧。
[0014] 本发明也涉及一种估算飞行器的马赫数的装置。
[0015] 根据本发明，所述估算装置包括： 设置成测量飞行器的第一测量区中的环境空气的第一静压Ps的第一测量单元； 设置成通过至少一个静压探测器测量测量飞行器的第二测量区中的环境空气的第二 压力P的第二测量单元，第二压力P具有低于第一静压Ps的值； 设置成采用以下表达式估算飞行器的马赫数的计算单元：
参数k满足表达式
其中Z是取决于第二测量区在飞行器上的位置的参 数；以及 设置成将估算的马赫数传输至用户系统的数据传输单元。
[0016] 本发明也涉及一种飞行器，特别是运输飞机，该飞行器包括例如之前所述的装置。
[0017] 在一具体实施例中，第一测量单元包括设置成测量第一中间静压Ps'和第二中间 静压Ps' '的第一和第二测量探测器，所述第一测量单元进一步包括计算机，所述计算机被 设置成通过对第一和第二中间静压Ps'和Ps''求平均来确定第一静压Ps。
[0018] 更有利地，第一和第二测量探测器被定位于飞行器的机身上，在飞行器的纵轴线 的任一侧。
【附图说明】
[0019] 图1是示出用于估算飞行器的马赫数的装置的示意图。
[0020] 图2是示出包含图1所示装置的飞行器的示意图。
[0021] 图3是示出图1所示装置的计算单元的计算步骤的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 用于估算飞行器特别是运输飞机的马赫数M的装置1示意地示于图1。
[0023] 这样的估算装置1 (以下记为装置1)根据本发明包括：设置成测量飞行器的第一 测量区中的环境空气的第一静压Ps的第一测量单元2 ;以及，设置成测量飞行器的第二测 量区中的环境空气的第二压力P的第二测量单元3,第二压力P具有小于第一静压Ps的值。 第一测量单元2使用至少一个静压测量探测器，特别是如以下描述的多个测量探测器，来 测量第一静压。
[0024] 类似地，第二测量单元3使用至少一个静压测量探测器，称为静压探测器，来测量 第二压力P。
[0025] 装置1也包括采用以下表达式估算马赫数的计算单元5 :
参数对茜足表达式I
其中Z是取决于第二测量区在飞行器上的位置的参 数。
[0026] 由第一和第二测量单元2和3收集的数据分别通过链接4和6传输至计算单元5。
[0027] 装置1进一步包括数据传输单元(链接8)，该数据传输单元设置成将估算的马赫 数传输至用户系统7,例如传输至显示单元或传输至嵌入式系统(或计算机)。
[0028] 选取可以获得第一静压Ps和第二压力P之间的数值之差的用于测量第一静压Ps 和第二压力P的区域。实际上，第一静压Ps的值与第二压力P的值之间的差越大，马赫数 M的估算越准，从而飞行器的空气速度CAS的估算越准。为此，特别地设置成将第一测量单 元2定位于飞行器上静压不显著依赖于马赫数M的点处，并且与之相反将第二测量单元3 定位于飞行器上与马赫数M密切相关的点处。换言之