使高維護空氣數(shù)據系統(tǒng)部件共同位于一個lru內的制作方法
【專利說明】使高維護空氣數(shù)據系統(tǒng)部件共同位于一個LRU內
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年3月28日提交的美國臨時專利申請序列號61/971，874的優(yōu)先權，通過引用將其合并于此。
【背景技術】
[0003]現(xiàn)今的空氣數(shù)據系統(tǒng)包括一個或多個常規(guī)的探測器(probe)或端口，例如靜壓口(static port)、皮托管(pitot tube)、皮托靜壓管(pitot-static tube)以及迎角(angleof attack，AoA)葉片。一個或多個探測器以及一個或多個端口將飛行器外的空氣輸導(conduit)到線路可替換單元(line-replaceable unit，LRU)，所述線路可替換單元包含一個或多個壓力傳感器以及電子設備二者。LRU然后將氣動壓力(pneumatic pressure)轉換成飛行參數(shù)(諸如高度、空氣速度、AoA、馬赫數(shù)等)以供在飛行器的系統(tǒng)中使用?？商鎿Q地，LRU可使用空氣數(shù)據模塊(ADM)將氣動壓力轉換成溫度校正的數(shù)字表示以供飛行器上的其他系統(tǒng)消耗。
[0004]現(xiàn)今的系統(tǒng)的另一版本是一種包括一個或多個探測器或一個或多個端口、一個或多個壓力傳感器和電子設備的組合以形成一個LRU的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，所有的感測、模數(shù)(A/D)轉換和計算都在單個LRU中執(zhí)行。更具體地，電子設備將一個或多個探測器或一個或多個端口輸導給電子設備的氣壓轉換成飛行參數(shù)，諸如空氣速度和高度。該組合的LRU(其示例在美國專利號8，620，495中描述)感測靜壓、皮托管和AOA的任何組合，并在LRU中計算飛行參數(shù)，所述LRU將那些參數(shù)在飛行器總線上發(fā)送給其他系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0005]公開了用于使高維護空氣數(shù)據系統(tǒng)部件共同位于(co-locat1n) —個LRU內的系統(tǒng)和方法。在至少一個實施例中，空氣數(shù)據感測線路可替換單元(LRU)包括至少一個壓力傳感器以及耦合到至少一個壓力傳感器的至少一個探測器或端口。至少一個探測器或端口將位于空氣數(shù)據感測LRU外的空氣輸導到至少一個壓力傳感器。另外，所述至少一個探測器或端口和所述至少一個壓力傳感器通過永久(permanent)連接而彼此連接。
【附圖說明】
[0006]應當理解，附圖僅描繪示例性實施例，并且不因此被視為在范圍上限制性的，將通過使用附圖用附加的特征和細節(jié)描述示例性實施例，其中:
[0007]圖1是包括使高維護空氣數(shù)據系統(tǒng)部件共同位于一個LRU內的空氣數(shù)據感測LRU的示例系統(tǒng)的框圖。
[0008]圖2A是用于在圖1的系統(tǒng)中使用的示例探測器的圖像。
[0009]圖2B是用于在圖1的系統(tǒng)中使用的示例壓力傳感器的圖像。
[0010]圖2C是用于在圖1的系統(tǒng)中使用的示例空氣數(shù)據模塊(ADM)的圖像。
[0011]圖3是用于創(chuàng)建空氣數(shù)據感測LRU的流程圖的示例。
[0012]根據慣例，各種描述的特征不按比例繪制，而是被繪制以強調與示例性實施例相關的特定特征。
【具體實施方式】
[0013]在下述詳細描述中，對形成其部分且其中通過圖示的方式示出特定說明性實施例的附圖進行參考。然而，應理解的是，可以利用其他實施例，并且可做出邏輯、機械以及電學改變。此外，附圖和說明書中呈現(xiàn)的方法不被解釋為限制可以以其執(zhí)行單獨的步驟的次序。因此，下述詳細描述不在限制的意義上考慮。
[0014]如上所解釋的，在空氣數(shù)據系統(tǒng)的一些常規(guī)實現(xiàn)方式中，探測器或端口與壓力傳感器和電子設備分離。探測器或端口與壓力傳感器之間的連接經由氣動軟管(hose)或管。氣動軟管或管是將探測器或端口連接到壓力傳感器的非永久連接。使用此類非永久連接是因為探測器或端口位于遠離飛行器內的壓力傳感器，和/或因為探測器由與傳感器不同的供應商提供。正因如此，探測器或端口與壓力傳感器分離地安裝且軟管/管用于將探測器或端口連接到壓力傳感器。所有這些都在現(xiàn)場完成，因此探測器或端口與壓力傳感器之間的連接(即軟管/管)是能夠在現(xiàn)場完成的連接。此類非永久連接的示例包括軟管夾、螺旋式(screw type)連接、快速連接、卡銷(bayonet)、接套(swagelok)或者具有或不具有鎖定機構的其他氣動連接器。
[0015]由于這些非永久連接，這些常規(guī)的空氣數(shù)據系統(tǒng)可能更易受壓力泄露，這導致這些連接的安裝和維修包括繁瑣的故障排除(troubleshooting)測試，以確保整體系統(tǒng)完整性。此外，這些連接的安裝和維護可能是時間消耗的，且導致操作者損失收益。
[0016]在其他常規(guī)的實現(xiàn)方式中，如上所討論的，探測器或端口、壓力傳感器和電子設備組合到一個LRU中。這導致當維修任何組成部分(即探測器或端口、壓力傳感器和電子設備)時，必須將探測器或端口、壓力傳感器和電子設備作為一個單元來移除和潛在地替換。這可導致時間和費用浪費，因為探測器或端口和壓力傳感器具有相對低的平均故障間隔時間(MTBF)，而電子部件具有至少更大量級的MTBF。探測器或端口的低MTBF部分地歸因于腐蝕、污垢、損壞(bug)和/或其他阻礙、損害(用梯子或登機道撞擊探測器或端口)和徹底故障。壓力傳感器時常地具有歸因于壓力精度漂移(drift)以及引起錯誤測量的污染的低MTBF。在此類實現(xiàn)方式中，電子設備比所需要的更頻繁地從飛行器斷開，這導致對于操作者額外的時間和費用并且可能導致不必要的停機時間并損失收益。
[0017]在本公開中的實施例通過具有包括高維護項并排除低維護項的單個子組件(sub-assembly)而解決了常規(guī)實現(xiàn)方式的這兩種類型的問題。該子組件在飛行器上容易替換而不需要故障排除。該子組件還包括傳感器和探測器之間的永久連接，其相比于常規(guī)的非永久連接不太容易泄露。
[0018]圖1是示例系統(tǒng)100的框圖，所述示例系統(tǒng)100包括使高維護空氣數(shù)據系統(tǒng)部件共同位于一個LRU 102內的空氣數(shù)據感測LRU 102?？諝鈹?shù)據感測LRU 102在此還將被稱為感測LRU 102或子組件102。感測LRU 102是包括耦合到至少一個壓力傳感器112的至少一個探測器或端口 104的單個LRU，其中探測器或端口 104將位于感測LRU 102外的空氣輸導到至少一個壓力傳感器112。作為該配置的結果，所有高維護項(即一個或多個探測器或一個或多個端口 104、加熱元件110和一個或多個壓力傳感器112)包含在一個LRU中以供容易移除和替換。在示例性實施例中，感測LRU 102可以從飛行器外維修以便大體上減少修理和/或替換時間。此外，在示例性實施例中，感測LRU 102可以在調度的基礎上被替換，從而避免由于停機時間而引起的收益損失。因為許多壓力傳感器112缺乏長期精度穩(wěn)定性，主動替換有效地從產生安全性危害中減少在飛行器上的復制品(replicate)之間未檢測到的共模故障的可能性。在一些其他實施例中，在感測LRU 102中的部件104-113之一故障之后，感測LRU 102可以被替換。
[0019]在一些實施例中，感測LRU 102可以包括一個探測器或端口 104 ;并且在一些實施例中，感測LRU 102可以包括多于一個的探測器或端口 104。術語“探測器或端口”104在此將用于表示探測器、端口或者探測器和端口二者。此外，包括探測器或端口 104的感測LRU102也可以包括其他探測器或端口。在一些實施例中，在感測LRU 102中的探測器或端口104可以包括一個或多個靜壓口 105、皮托管106、皮托靜壓管107和迎角(AoA)葉片108?？梢园ㄟ@些一個或多個探測器或一個或多個端口 104的任何組合。靜壓口 105是本質上與將外氣壓輸導到壓力傳感器112的空氣孔表面(airport skin)齊平的一系列孔口。皮托管106是延伸到氣流中且與機身對準以使得其隨著飛行器穿越大氣而對沖擊壓力進行采樣的管。皮托管106將沖擊壓力輸導給壓力傳感器112。皮托靜壓管107將皮托管106和靜壓口 105組合到一個設備中。AoA葉片108是確定當氣流經過飛行器時的氣流方向的裝置。由于這些部件遭受沙、灰塵、大氣顆粒物和其他環(huán)境條件，例如雨、雪、冰等，它們比將壓力轉換成數(shù)字表示的電子設備更快易受磨損。感測LRU 102中的部件可以具有少于20，000小時的可用壽命，其中將壓力轉換成數(shù)字表示的電子設備具有至少十倍的可用壽命。在圖2A中示出示例皮托管106的圖像。
[0020]感測LRU 102中的探測器或端口 104通過永久連接111連接到壓力傳感器112。通過永久連接111將壓力傳感器112固定(secure)到探測器或端口 104的益處之一是減少的泄露的可能性。此類永久連接111不意圖在現(xiàn)場斷開。永久連接111的示例包括但不限于:焊接(welding)、釬焊(brazing)或粘合(bonding)。粘合的示例包括使用環(huán)氧樹脂來做出永久連接111。通過使用永久連接111將壓力傳感器112連接到探測器或端口 104，減少了執(zhí)行泄露檢查的需求。
[0021]如上所提及的，探測器或端口 104將外部氣壓輸導到壓力傳感器112。在一些實施例中，壓力傳感器112可以包括一個壓力傳感器。在其他實施例中，壓力傳感器112可以包括多于一個壓力傳感器。在示例性實施例中，可以存在針對每一個探測器或端口 104的壓力傳感器112。術語“壓力傳感器”112在此將用于表示一個或多個壓力傳感器。壓力傳感器112包括用來將探測器或端口 104輸導到壓力傳感器112的空氣轉換成電信號的電子設備，所述電信號被發(fā)送給飛行器的電子設備115-116。在一些實施例中，電信號可以是小模擬電壓和/或比較器的輸出，其中比較器的輸出可以用于形成被傳遞到飛行器的電子設備115-116的門信號的基礎。
[0022]此外，壓力傳感器112包括校準存儲器113，其包含與壓力傳感器112的校準有關的信息。在一些實施例中，校準可在工廠中完成；而在一些實施例中，校準可在現(xiàn)場完成。
[0023]雖然壓力傳感器112通常不易受導致磨合探測器或端口 104的元件的影響，其因為趨向漂移而具有比飛行器的電子設備低的MTBF。結果是，F(xiàn)AA學習測高系統(tǒng)誤差并預期改變針對這些產品的周期性精度測試和維護需求，其對于原始設備制造商(OEM)是每兩年。通過將壓力傳感器112集成到感測LRU 102中，在潛在地新FAA規(guī)則下，它們可以容易地替換和維修。在圖2B中示出示例壓力傳感器112的圖像。
[0024]除了探測器或端口 104之外，感測LRU 102還可以包含一個或多個加熱元件110。加熱元件110被配置為保持探測器或端口 104免于積冰和/或被配置為在已經形成冰的情況下對探測器或端口 104除冰。已知加熱元件110具有低MTBF，并且是常見的故障源，且隨后無計劃從飛行器移除。結果是，在一些實施例中，加熱元件可以位于空氣數(shù)據感測LRU102 中。
[0025]如系統(tǒng)100中所示，壓力傳感器112和校準存儲器113可以耦合到飛行器的電子系統(tǒng)11