DE3888698T2

DE3888698T2 - Kompakter sensor für luftdaten.

Info

Publication number: DE3888698T2
Application number: DE3888698T
Authority: DE
Inventors: Richard V Deleo; Floyd W Hagen
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1988-08-15
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2008-08-16
Also published as: WO1989002061A1; DE3888698D1; CA1325733C; IL87495A; EP0395671A1; IL87495A0; EP0395671A4; BR8807670A; EP0395671B1; JPH03500088A; US4836019A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Luftdaten ermittelnde Fühler bzw. Sensoren, die erforderliche Druckinformationen für Hochleistungsluftfahrzeuge über einen kompakten, axial kurzen Fühler liefern.
Allgemein gesagt besitzen Sensoren für Luftdaten Druckmeßöffnungen, die über eine im wesentlichen axiale Länge verteilt sind, um Pitot-Druck-, Statikdruck- und Anstellwinkel- und Driftwinkel-Ausgangssignale in einer zuverlässigen Art und Weise zu erhalten. Zum Beispiel stellen die United States Patente Nr. 4,378,696 und 4,096,774 typische Sensoren nach dem Stand der Technik mit den Öffnungen an dem Trommel- oder Rohrbereich dar, die nach hinten von dem vorderen, spitz verlaufenden Ende beabstandet sind, wobei diese Fühler auch für Oberflächenunregelmäßigkeiten oder Konfigurationen vorgesehen sind, die kontrollierte Druckstörungen für Kompensationszwecke liefern.
Das Patent 4,378,696 ist insbesondere für einen Betrieb unter einem hohen Anstellwinkel geeignet, was für derzeitige Luftfahrzeuge sehr wichtig ist.
Ein Luftdaten ermittelnder Fühler, der fünf Ermittlungs- bzw. Fühlöffnungen an einem halbsphärischen Ende verwendet, ist in dem United States Patent Nr. 3,318,146 dargestellt. Dieser Fühler arbeitet gut bei einem Luftfahrzeug unter mäßig großen Anstellwinkeln. Die Fühlöffnung für den Pitot-Druck in der Mitte des halbspärischen Endes ermittelt bei großen Anstellwinkeln einen Druck, der wesentlich kleiner ist als der wahre Pitot-Druck oder der Staudruck. Es ist erwünscht, ein vorderes Ende an dem Fühler zu haben, das eine Pitot-Öffnung mit einer scharfen Kante bildet, um genau den Pitot- oder Staudruck zu ermitteln, was dazu führt, zuverlässig unter großen Anstellwinkeln zu arbeiten.
Die JP-A-5830673 (Koukuu Uchiyuu Gijutsu Kenkyusho) stellt einen Fühler mit einem vorderen Ende dar, das eine dreiseitige Pyramide mit flachen Flächen unter 45º Winkeln zu der Achse besitzt. Vier nach vorne weisende Öffnungen werden verwendet, wobei eine an einer zentrierten Achse vorhanden ist, und sich jede der verbleibenden drei zu einer der drei pyramidenförmigen Flächen hin öffnet. Eine zentrale Öffnung ermöglicht eine Strömung durch die Pitot-Eingangsöffnung, und dies wird Drücke 2A, 2B und 2C an den Öffnungen auf den pyramidenförmigen Oberflächen beeinflussen. Die Öffnungen 2A, 28 und 2C sind parallel zu der Rohrachse gebohrt dargestellt.
In einer IEEE Abhandlung, Proceedings of the IEEE 1985 National Aerospace and Electronics Conference NAECON 1985, Vol. 1, 20. Mai 1985, Seiten 284-290; Hagen & Deleo: "Wind tunnel calibration of a flow direction sensor and a pitot - static tube to high angles of attack and sideslip", wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Strömungsrichtungssensors und eines Pitot-Staurohrs unter großen Anstell- und Driftwinkeln in einem Windkanal behandelt. Sie behandelt nicht den Aufbau eines kompakten Sensors für Luftdaten.
Das U.S.-Patent 3,482,445 (de Leo et al) offenbart eine an einer Strebe befestigte, duale Staudüse, wobei dort zwei getrennte, statische Druckermittlungskammern vorhanden sind.
Das U.S.-Patent 3,050,996 (Henderson) offenbart eine auf eine Geschwindigkeit ansprechende Anordnung, die eine zentrale Öffnungseinrichtung und eine Anzahl von zweiten Öffnungseinrichtungen und zwei Kammern besitzt, die mit den Öffnungseinrichtungen verbunden sind. Die zwei Kammern sind durch eine Wand voneinander getrennt, die dazu tendiert, sich durch Verringerung des Volumens einer Kammer und Erhöhen des Volumens der anderen Kammer und umgekehrt zu bewegen. Die zentrale Öffnung liefert einen Druck zu der ersten Kammer, während sich die Zahl der zweiten Öffnungen verbindet, und ein Durchschnittsdruck wird der zweiten Kammer zugeführt.
Das U.S.-Patent 4,275,603 (Kalocsay) offenbart ein Gerät, um ein Pitot- Statikdruckrohr zu beheizen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Sensor zum Bestimmen von Luftdaten-Parametern bezüglich der Richtung von sich an dem Sensor vorüberbewegendem Fluid mit einer Sensortrommel, die ein erstes und ein zweites Ende aufweist, eine Einrichtung zum Halten des zweiten Endes der Trommel relativ zu einem Luftfahrzeug in einer gewünschten Orientierung, wobei das erste Ende der Trommel ein vorderes Ende bezüglich der Richtung der Fluidströmung aufweist und eine Pitot-Öffnung bildet, die in Richtung der Fluidströmung ausgerichtet ist und auf einer Längsachse zentriert ist, und mehrere Öffnungseinrichtungen, die durch die Sensortrommel ausgebildet sind, mit Achsen in winkelförmig beabstandeten, radialen Positionen um die Längsachse, angegegeben, gekennzeichnet durch eine drucktragende Verteileranordnung, die innerhalb der Sensortrommel angeordnet ist, wobei die Verteileranordnung ein Zentralrohr und getrennte, sich längs erstreckende Durchgänge bildet, die ringförmig mit der Öffnung des Zentralrohrs zu der Pitot-Öffnung und jeder der Öffnungseinrichtungen ausgerichtet sind, um den durch die entsprechende Pitot-Öffnung und die Öffnungseinrichtung gefühlten Druck an das zweite Ende der Trommel zu tragen, wobei jeder der Durchgänge gegenüber den anderen Durchgängen fluiddicht ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor für Luftdaten, der entweder an einem Baum bzw. Stab vor einem Luftfahrzeug angeordnet werden kann oder der einen "L"-förmigen Fühler aufweist, der an einer Strebe entlang der Seite eines Fahrzeugs befestigt ist.
In einer anderen Ausführungsform umfaßt der Sensor einen herkömmlichen, kreisförmigen Pitot-Durchlaß oder -Öffnung, die an dem Führungsende eines spitz zulaufenden vorderen Abschnitts eines Sensors angeordnet ist. Der vordere Abschnitt läuft von dem Hauptabschnitt der Trommel nach vorne zu der kreisförmigen Pitot-Öffnung spitz zu. Der vordere, spitz zulaufende Führungsabschnitt des Sensors besitzt vorzugsweise vier Fühlöffnungen, die nahe strömungsabwärts von der Pitot-Öffnung beabstandet sind. Die Öffnungen sind in zwei sich gegenüberliegend zugewandten Paaren der Öffnungen angeordnet, wobei es sich um koaxiale und gegenüberliegende Seiten des spitz zulaufenden, vorderen Abschnitts des Sensors handelt. Die Drücke von diesen vier Öffnungen können zusammen verwendet werden, um einen statischen Druck, einen Anstellwinkel, einen Driftwinkel zu bestimmen und auch einen Staudruck zu liefern. Ein Staudruck ist die Differenz zwischen dem Pitot-Druck und dem statischen Druck und wird dazu verwendet, eine kalibrierte Luftgeschwindigkeit zu bestimmen. Das Verhältnis von Staudruck zu statischem Druck wird dazu verwendet, eine MachZahl zu bestimmen. Differenzdrücke zwischen Sätzen von Öffnungen an gegenüberliegenden Seiten des vorderen Endes des Fühlers werden dazu verwendet, einen Anstellwinkel und einen Driftwinkel zu bestimmen.
Mit Fühlern oder Sensoren, die benachbart der Seite eines Luftfahrzeugs befestigt sind, wird ein Driftwinkel nicht gemessen, sofern ein Paar der Öffnungen nicht aktiv für eine Winkelmessung verwendet wird, sondern die Drücke, die an dem Paar der Öffnungen ermittelt werden, werden zur Bestimmung des statischen Drucks verwendet.
Der vorliegende Sensor für Luftdaten arbeitet über einen weiten Bereich von Strömungswinkeln, und es ist nicht notwendig, die Sensorlängsachse zu der vorherrschenden oder Null-Strömungswinkelrichtung des Luftfahrzeugs auszurichten. Der Sensor kann durch herkömmliche Verfahren für einen Allwetterbetrieb elektrisch enteist und gegen Eis geschützt werden.
Ein inneres Verteilungssystem in dem Sensor ermöglicht es, die einzelnen Drücke zu der Basisbefestigungsplatte des Sensors zu führen, wo die einzelnen Drucksignale in Drucksensoren eingekoppelt werden, um das erwünschte, elektrische Ausgangssignal zu erhalten, das direkt als Hinweiskennzeichen eines erwünschten Drucks verwendet werden kann, allerdings allgemeiner gesagt, um die Drucksensor-Ausgangssignale zu einem digitalen Luftdatencomputer zuzuführen, der aus einer Kalibrierung abgeleitete Kompensationsinformationen zur Kompensation der Ausgangssignale unter unterschiedlichen Anstellwinkeln oder Driftwinkeln abgeleitet.
Wenn der Sensor der vorliegenden Erfindung an einer Strebe an der Seite des Rumpfes eines Luftfahrzeugs befestigt ist, wird der Sensor einen örtlichen Anstellwinkel in einer Ebene parallel zu der Rumpfoberfläche messen, und die Messung eines Driftflugs wird allgemein nicht vorgenommen.
Falls es erforderlich ist, können zusätzliche Öffnungen in demselben oder nahe zu dem Querschnitt des Fühlers hinzugefügt werden, um gesonderte, einen statischen Druck und einen Anstellwinkel ermittelnde Öffnungen zu bilden. Die konisch verlaufenden, vorderen Endabschnitte des Luftdaten ermittelnden Fühlers können nicht kreisförmig, kreisförmig oder geradlinig im Querschnitt sein. Einige nicht symmetrische Querschnitte können vorteilhaft dort verwendet werden, wo nicht symmetrische Druckverteilungen brauchbar sind, zum Beispiel wenn der Sensor einen größeren, verwendbaren Anstellwinkelbereich als einen Driftwinkelbereich benötigt. Ein quadratischer, rohrförmiger Fühler kann zum Beispiel mit einem pyramidenförmigen, vorderen Endabschnitt verwendet werden, der ebene Seiten besitzt, die von der Mittenachse des Sensors zwischen 10º und 30º geneigt sind. Das quadratische Hauptrohr, das die Fühlertrommel bildet, kann scharfe Ecken oder abgerundete Ecken besitzen, und natürlich können die Druckkalibrierungskennlinien durch Verwendung unterschiedlicher Pyramidenwinkel des vorderen Endabschnitts des Sensors und einer unterschiedlichen Positionierung der die Druck ermittelnden Öffnungen zu der Pitot-Öffnung verändert werden.
Falls es erwünscht ist, kann die Rohrform des Sensors hinter den oder stromabwärts der den Druck ermittelnden Öffnungen so in ihrer Kontur geformt werden, um aerodynamische Störungen zur Kompensation an einer speziellen Befestigungsstelle zu bilden, wie dies in den vorstehend erwähnten Patenten nach dem Stand der Technik dargestellt ist. Die Größe des Rohrs oder des Fühlers kann gegenüber seiner Standardgröße und an spezifischen Stellen vergrößert werden, um eine Stellungsdruckkompensation oder -abnahme zu erhalten, um eine negative Druckkompensation zu erzielen. Die genaue Form des Rohrs selbst kann vom Kunden für eine spezielle Befestigungsstelle an dem Luftfahrzeug gewählt werden.
Die kompakten Sensoren, die hier dargestellt sind, können zur Messung des lokalen Strömungswinkels verwendet werden, wenn sie an L-Trägern bzw. -Streben befestigt werden, wo sie sich nahe an einer Rumpfoberfläche befinden. Der Sensor arbeitet über einen weiten Bereich von Strömungswinkeln, zum Beispiel arbeiten die Fühler für Anstell- und Driftwinkel gut unter plus oder minus 50º und sie sind unter maximalen Bereichen bis zu plus oder minus 90º oder mehr brauchbar. Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist dasjenige, daß, da die Sensoren über einen weiten Bereich der Strömungswinkel relativ zu der Sensorachse arbeiten, es nicht notwendig ist, daß die Sensorachse genau mit der bevorzugten Strömungswinkelrichtung des Luftfahrzeugs ausgerichtet wird.
Der Sensor, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, liefert Drücke, aus denen viele Luftdatenparameter abgeleitet werden können, einschließlich dem statischen Druck, dem Staudruck, dem Anstellwinkel und dem Driftwinkel. Der Sensor der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Bestimmung aller der benötigten Luftdatenparameter unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Fühlöffnungen in einem sehr kompakten Sensor und die Verwendung eines Bereichs des Sensors, von dem zuvor geglaubt wurde, daß er unzuverlässig ist. Es wird die Verwendung der Drücke von einzelnen Öffnungen in mehr als einer Anwendung, wie dies erforderlich ist, zum Erhalt verschiedener Funktionen angegeben. Die Drücke an den jeweiligen Öffnungen sind unabhängig, und es kann ein iteratives Verfahren verwendet werden, um einen endgültigen, korrigierten Luftdatenparameter zu erhalten, falls der Aufbau des Fühlers und das Luftfahrzeug dies erfordert.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen typischen, an einem Träger befestigten Sensor, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der Schnittlinie 2--2 in Figur 1 vorgenommen ist;
Figur 3 zeigt eine Schnittansicht, die als entlang derselben Schnittlinie wie Figur 2 vorgenommen gezeigt ist, allerdings mit einer unterschiedlichen Querschnittsanordnung, die für den vorderen Endbereich des Sensors dargestellt ist;
Figur 4 zeigt eine Teilseitenansicht eines vorderen Endbereichs einer modifizierten Form der Erfindung, die eine quadratische Fühlertrommel verwendet, sowie einen pyramidenförmigen vorderen Bereich, teilweise geschnitten mit weggelassenen Teilen;
Figur 5 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Schnittlinie 5--5 in Figur 4 vorgenommen ist;
Figur 6 zeigt eine Teilschnittdarstellung eines vorderen Endbereichs des Sensors der Figur 1, die eine äußere Ummantelung mit einer elektrischen Heizeinrichtung darin darstellt;
Figur 7 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der Schnittlinie 7--7 in Figur 6 vorgenommen ist, um eine weitere, modifizierte Form des Innenaufbaus des Sensors darzustellen;
Figur 8 zeigt eine graphische Darstellung des Geschwindigkeitsvektordiagramms für einen typischen Sensor, der gemäß der Erfindung hergestellt ist;
Figur 9 zeigt eine graphische Darstellung des Verhältnisses eines Anstellwinkels und eines Driftwinkels zu dem resultierenden Strömungswinkel und zu dem Drehwinkel des Sensors, und zwar unter Verwendung der trigonometrischen Beziehungen, die in Figur 8 dargestellt sind;
Figur 10 zeigt eine graphische Darstellung einer kombinierten Anstell- und Driftwinkelkalibrierung für einen typischen Sensor unter Verwendung von Windkanaldaten bei Mach 0,3 mit einem Sensor, der so hergestellt ist, wie er in Figur 1 dargestellt ist;
Figur 11 zeigt eine graphische Darstellung eines Quadranten eines kombinierten Anstellwinkels und Driftwinkels ähnlich Figur 10, allerdings bis zu einem resultierenden Strömungswinkel von 50º;
Figur 12 zeigt eine graphische Darstellung einer statischen Druckkalibrierung unter verschiedenen, kombinierten Anstellwinkeln und Driftwinkeln unter Verwendung von Windkanaldaten bei Mach 0,3 eines Sensors, der so hergestellt ist, wie er in Figur 1 dargestellt ist;
Figur 13 zeigt eine graphische Darstellung einer Staudruckkalibrierung unter kombinierten Anstellwinkeln und Driftwinkeln, und zwar unter Verwendung von Windkanaldaten bei Mach 0,3 für einen Sensor, der entsprechend Figur 1 hergestellt ist; und
Figur 14 zeigt eine graphische Darstellung der Kalibrierung für einen am Rumpf befestigten, über einen Träger bzw. eine Strebe getragenen Luftdatensensor, der so hergestellt ist, wie er in Figur 1 dargestellt ist, und zwar unter Verwendung von Windkanaldaten bei Mach 0,3.
Figur 1 stellt eine kompakte Sensoranordnung dar, die allgemein mit 15 bezeichnet ist, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, die dazu geeignet ist, daß sie an einem Stab befestigt wird, der eine Befestigungsbasis 16 umfaßt, die an einer Nase eines Luftfahrzeugs in einer herkömmlichen Art und Weise befestigt ist. Die Basis kann im Querschnitt kreisförmig sein. Die Meßanordnung 15 umfaßt ein Sensorrohr oder eine -trommel 20, die, in der Form, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, einen kreisförmigen Querschnitt besitzt. Die Sensoranordnung 15 umfaßt einen konischen vorderen Endabschnitt 21, der in die Sensortrommel übergeht und vorzugsweise integral mit der Sensortrommel ausgebildet ist. Der Endabschnitt 21 ist entlang der Mittenlängsachse 22 der Trommel 20 in Bezug auf ihren Durchmesser, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verlängert. In einer anderen Ausführung ist der vordere Abschnitt 21 konisch verlaufend von einem runden, vorderen Ende in Form einer scharfkantigen Pitot-Öffnung (Staudüsendurchlaß) 24 zurück zu einer Verbindungslinie 25 ausgebildet, wo der vordere Endabschnitt 21 in den Haupttrommelabschnitt 20 übergeht. Die axiale Länge entlang der Achse 22 des vorderen Endabschnitts 21 ist größer als der Radius der Trommel 20. Die äußere Oberfläche des vorderen Endabschnitts 21 ist leicht konisch. Die äußere Oberfläche ist um die Mittenachse herum so gebildet, daß die gesamten Querschnitte, die durch die Mittenachse verlaufen, flache Krümmungen oder im wesentlichen gerade Linien besitzen, die die Peripherie des vorderen Endabschnitts festlegen.
Die Pitot-Öffnung 24 besitzt, wie dies ausgeführt wurde, eine scharfe Kante und sie besitzt einen zentralen Durchgangsweg 26, der damit derart verbunden ist, daß er sich durch die Trommel 20 erstreckt. Eine Mehrzahl von Druckfühl-Öffnungseinrichtungen öffnet sich durch die Oberfläche des spitz zulaufenden, vorderen Endabschnitts 21, wie dies in Figur 2 und auch in Figur 1 dargestellt ist. Diese umfassen eine Druckfühlöffnung 31 und eine Druckfühlöffnung 32, die sich direkt gegenüberliegend zu dem Durchlaß 31 befindet und auf derselben Mittenachse 31A-32A wie die Öffnung 31 zentriert ist. Der vordere Endabschnitt 21 besitzt auch eine Druckfühlöffnung 33, die eine Mittenachse 33A besitzt, die 90º zu der Achse der Öffnungen 31 und 32 verläuft. Die Druckfühlöffnung 34 besitzt eine Achse 34A, die sich auf derselben Achse befindet und die der Druckfühlöffnung 33 gegenüberliegt. Demzufolge verlaufen die Ebene, die durch die Längsachse 22 des Sensors und die Druckfühlöffnungsachsen 31A und 32A gebildet wird, und die Ebene, die durch die Längsachse 22 und die Druckfühlöffnungsachse 33A-34A gebildet wird, zusammen zueinander rechtwinklig. Die Ebenen bilden die Y-Z-Ebene für eine Messung. Die Achse 31A-32A ist die Z-Achse und die Achse 33A-34A ist die Y-Achse. Die Längsachse 22 ist die X-Achse.
Während einzelne, unabhängige Öffnungen 31-34 dargestellt sind, weisen die Öffnungen Öffnungseinrichtungen auf, die eine Anzahl von kleinen Durchlässen oder Öffnungen besitzen, die um die jeweiligen Achsen zentriert sind und für eine symmetrische Ermittlung orientiert sind, um vier einzelne Drücke, die entlang der entsprechenden Öffnungsachsen zentriert sind, wie dies dargestellt ist, zu liefern.
Jede dieser Öffnungen 31-34 öffnet sich in eine Verteileranordnung, die allgemein mit 35 gekennzeichnet ist, die einzelne Durchgangswege 31B-34B aufweist, die sich zu den entsprechenden Teilen hin öffnen, ebenso wie sie den zentralen Durchgangsweg 26 für den Pitot-Druck besitzt. Diese Durchgangswege enden in ein Ausgangsdrucksignal führenden Rohren, die mit 26C und 31C-34C in Figur 1 angegeben sind. Die einzelnen Drucksignale, die als Pt für den Pitot-Druck und P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4; für die einzelnen Drücke, die an den Öffnungen 31, 32, 33 bzw. 34 jeweils ermittelt werden, angegeben sind, werden dann zu einzelnen Differenzdrucksensoren 36, 37, 38 und 39 jeweils zugeführt. Der Drucksensor 36 liefert ein Ausgangssignal, das gleich zu Pt-P&sub1; ist; der Drucksensor 37 liefert ein Ausgangssignal P&sub1;-P&sub2;; der Drucksensor 38 liefert ein Ausgangssignal P&sub1;-P&sub3; und der Drucksensor 39 liefert ein Ausgangssignal P&sub3;- P&sub4;. Ein Absolutdrucksensor 31F ist vorgesehen, um ein Ausgangssignal proportional zu dem Wert von P&sub1; zu liefern. Diese Ausgangssignale werden entlang der Linien 36A-39A und der Linie 31G als elektrische Signale zu einem bordseitigen Luftdatencomputer, der allgemein mit dem Bezugszeichen 40 angegeben ist, geführt. Der Computer 40 wird Ausgangssignale zu den verschiedenen Steuerfunktionen und -Indikatoren entlang der Ausgangsleitungen liefern, wie dies für die verschiedenen Signale, die gebildet werden, dargestellt ist, wie dies noch ausführlicher besprochen wird. Bei dem Computer 40 handelt es sich um einen Standardcomputer, der so programmiert ist, um verschiedene Kompensationstabellen von den Kurven, die in den Figuren 9-14 dargestellt sind, aufzunehmen. Bei den Kurven handelt es sich um Kalibrierkurven für den bestimmten Sensor und die Sensorlage, der eingesetzt wird, und der Computer wird so programmiert werden, um einen geeigneten Korrekturfaktor zu den Druckausgangssignalen in einer herkömmlichen Art und Weise zu liefern.
Figur 3 stellt einen vorderen Endabschnitt eines modifizierten Sensors in einem Querschnitt 21A dar. Der Haupttrommelbereich würde denselben Querschnitt besitzen. Der vordere Endabschnitt 21A besitzt Drucköffnungen 41, 42, 43 und 44 darin und diese sind in sich einander gegenüberliegenden Paaren angeordnet und jeweils auf entsprechenden Achsen 41A-44A zentriert, wie dies zuvor erläutert ist. Der Verteiler in dieser Form der Erfindung, der allgemein mit 45 bezeichnet ist, besitzt Durchgangswege 41B-44B zur Führung der einzelnen Drücke, ebenso wie den Pitot-Druckdurchgangsweg 26, der sich zu einer Pitot-Öffnung 24 an dem Führungsende des Sensors in derselben Art und Weise öffnen würde, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Die Drücke von diesem Sensor mit dem besonderen Querschnitt würden auch mit P&sub1;-P&sub4; bezeichnet werden und der Numerierung 41-44 entsprechen. Der nicht kreisförmige Querschnitt könnte dort hilfreich sein, wo es erwünscht wäre, daß der vordere Endabschnitt 21 des Sensors so eine unterschiedliche Erhöhung des Drucks in einer Ebene bewirkt. Die Pitot-Drucköffnung würde kreisförmig verbleiben.
Figur 4 stellt eine Fühleranordnung 46 dar, die eine Trommel 47 mit quadratischem Querschnitt und einen pyramidenförmigen, vorderen Endabschnitt 48 besitzt. Dies bedeutet, daß der vordere Endabschnitt vier Seiten besitzt, die zu der vorderen Öffnung 49 hin spitz zulaufen. Die Spitze ist verändert, um eine kreisförmige Drucköffnung 49 zur Ermittlung eines Pitot-Drucks an deren Führungsende zu bilden. Die Pitot-Öffnung 49 führt zu einem zentralen Durchgangsweg 50.
Wie in Figur 5 dargestellt ist, besitzt der vordere Endabschnitt 48 mit pyramidenförmigem Querschnitt Druckfühlöffnungen 51 und 52, die direkt einander gegenüberliegen und Öffnungen 31 und 32 in ihrer Stellung entsprechen, was bedeutet, sie liefern P&sub1; und P&sub2;-Drücke, und er besitzt auch Öffnungen 53 und 54, die einander gegenüberliegend ausgerichtet sind und auf einer gemeinsamen Achse, die rechtwinklig zu den Achsen der Druckfühlöffnungen 51 und 52 verläuft, zentriert sind. Die Öffnungsachsen sind bei 51A-54A dargestellt. Die Öffnungen (Öffnungseinrichtungen), die bei 51-54 dargestellt sind, öffnen sich in eine Verteileranordnung 55, die einen mittigen Durchgangsweg 50 und einzelne, äußere Durchgangswege, die bei 51C-54C zum Führen der einzelnen Drucksignale von den Öffnungen 51-54 angegeben sind, aufweist.
Während der nach vorne spitz zulaufende Abschnitt und die Trommel, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, scharfe Ecken besitzen, können die Ecken, falls dies erwünscht ist, abgerundet werden, um unterschiedliche Strömungscharakteristiken zu erhalten. In ähnlicher Weise kann der Winkel der Pyramide, der durch den vorderen Endabschnitt 48 hinsichtlich der Längsachse 56 des Fühlers gebildet ist, zwischen 10º und 30º variiert werden. Der vordere Endabschnitt 48 besitzt gerade Verjüngungslinien im Querschnitt von der Pitot-Öffnung aus zu der Verbindungsstelle mit dem Haupttrommelbereich 46 hin.
Die einzelnen Öffnungen in der Konfiguration der Figur 4 würden solchen Öffnungen P&sub1;-P&sub4;, die in Figur 1 dargestellt sind, ebenso wie PT für den Pitot-Druck entsprechen. Die kreisförmige Öffnung 49 besitzt wiederum eine herkömmliche, kreisförmige Pitot-Druckfühlöffnung mit scharfer Kante, die zuverlässige Drucksignale unter großen Anstellwinkeln liefert.
In Figur 6 ist ein Querschnitt des gebildeten Endes einer typischen Sensoranordnung gezeigt, die die Installation der Heizeinrichtungen und eine unterschiedliche Verteileranordnung darstellt. In dieser Form besitzt ein Fühler 60 eine äußere, rohrförmige Ummantelung 61, die im Querschnitt kreisförmig ist, und besitzt einen spitz zulaufenden vorderen Endabschnitt 62, der zu einer Pitot-Drucköffnung 63 führt. Der Fühler besitzt eine Haupttrommel 64. Der spitz zulaufende vordere Endabschnitt besitzt eine Mehrzahl von Druck ermittelnden Öffnungen 71-74, die um den vorderen Endabschnitt angeordnet sind, wie dies zuvor dargestellt wurde, und in diesem Zustand weist eine Verteileranordnung einen rohrförmigen Bereich 75 auf, der innerhalb des äußeren Rohrs 64 eingesteckt ist. Die Öffnungen 71-74 öffnen sich zu einzelnen Verteilerkammern hin. Zwischen der äußeren Oberfläche der Verteileranordnung 75 und der inneren Oberfläche der äußeren Ummantelung 64 ist ein Heizdraht, der mit 77 bezeichnet ist, gewickelt. Die Heizeinrichtung wird mit einem Füllmaterial 76 zwischen den Heizdrahtwicklungen ortsfest gehalten. Der Heizeinrichtungsbereich 77A an dem vorderen Endabschnitt 62 ist dichter gewickelt.
Die Verteileranordnung 75 umfaßt ein zentrales Rohr 80, das zu der Pitot- Öffnung 63 führt und damit über einen kleinen Rohrabschnitt 81 verbunden ist, der in das Rohr 80 in einer geeigneten Art und Weise übergeht. Zusätzlich wird das Rohr 80 als Kern auf der Innenseite eines äußeren Verteilersrohrs 83 verwendet, das konzentrisch zu dem Rohr 80 verläuft. Kleine, radiale Wände 85 sind dazu vorgesehen, einzelne Zwischenräume oder Durchgangswege 71C-74C zu bilden, die die Drucksignale von deren entsprechenden Druckfühlöffnungen führen. Die Konfigurationen, die in den Figuren 6 und 7 dargestellt sind, sind für den Typ einer Anordnung erläuternd, der dazu vorgesehen werden kann, Heizeinrichtungen und eine zentrale Verteileranordnung zur Führung der ermittelten Drücke zu schaffen. Der vordere Endabschnitt ist im wesentlichen langgestreckt und die äußere Oberfläche besitzt eine leichte Krümmung (konvex) von der Pitot-Öffnung aus dorthin, wo der vordere Endabschnitt mit der Hauptfühlertrommel zusammentrifft. Die Länge des vorderen Endabschnitts entspricht mindestens gleich eineinhalb Mal dem Radius (die minimale radiale Abmessung, wenn der Fühler im Querschnitt geradlinig ist) des Fühlers an der Öffnungsstelle, um eine ausreichende Konizität für die leicht konvex gekrümmte, äußere Oberfläche und die scharfkantige Pitot-Öffnung zu erhalten.
Im Betrieb kann sich das Fahrzeug in einer Orientierung derart bewegen, daß die Längsachse 22 oder 56 eines typischen Fühlers unter einem Vektor derart verläuft, der sowohl zu einer als Normale angenommenen Z-Ebene gedreht ist, als auch unter einer Betriebsweise mit einem kombinierten Anstellwinkel und Driftwinkel. Figur 8 stellt ein Geschwindigkeitsvektordiagramm dar, das drei Achsenkoordinaten zeigt, einschließlich der X-Achse, die die Achse 22 darstellen würde, der Achse 56 oder der Achse 81; und die Y-Achse, die durch die Achsen 33A-34A; 43A-44A; und 53A-54A dargestellt werden würde. Dies sind die Öffnungsachsen rechtwinklig zu der Längsachse des Sensors. Die Z-Achse wird durch die Achsen 31A-32A; 41A-42A; und 51A-52A dargestellt. Der Geschwindigkeitsvektor V ist der resultierende Geschwindigkeitsströmungsvektor. Die Bezeichnung Vz ist die Geschwindigkeit entlang der Z-Achse und die Bezeichnung Vy ist der Geschwindigkeitsvektor entlang der Y-Achse. Die Geschwindigkeit Vx ist die Geschwindigkeit entlang der X-Achse.
Man kann sehen, daß bei der Bildung des Geschwindigkeitsvektordiagramms ein resultierender Strömungswinkel vorhanden ist, der relativ zu der Fühlerachse ∅ gemessen wird, und auch ein Vektordrehwinkel θ vorhanden ist. Dieser Winkel θ ist die Drehkomponente relativ zu einer Ebene, die durch die X- und Z-Achsen definiert ist.
Der Sensor, der hier beschrieben ist, bildet Drücke, aus denen Luftdatenparameter abgeleitet werden können, einschließlich einem statischen Druck, einem Staudruck, einem Anstellwinkel und einem Driftwinkel. Eine barometrische Höhe wird von dem statischen Druck abgeleitet und eine kalibrierte Luftgeschwindigkeit wird von dem Staudruck abgeleitet. Eine Mach-Zahl wird aus dem Verhältnis von Staudruck und statischem Druck abgeleitet. Der vorliegende Fühler ermöglicht die Bestimmung sämtlicher vorstehender Luftdatenparameter unter Verwendung einer minimalen Anzahl an Fühlöffnungen durch eine gemeinsame Verwendung von Drücken für unterschiedliche Funktionen. Die Drücke sind untereinander abhängig, und ein iteratives Verfahren kann verwendet werden, um die endgültigen, korrigierten Luftdatenparameter zu erhalten.
Anstellwinkel und Driftwinkel werden durch die schematische Darstellung einer Trommel oder eines Rohrs der Figur 8 festgelegt. Für die X-Achse wird angenommen, daß sie entlang der Achse des Sensors liegt, und die resultierende Strömung, der Geschwindigkeitsvektor V, ist als resultierender Strömungswinkel ∅ geneigt, die hinsichtlich der X-Achse gemessen wird. Der Anstellwinkel (α) ist der Winkel des Vektors des Winkel ∅ in der X-Z-Ebene und der Driftwinkel (β) ist der Winkel eines Vektors des Winkels ∅ in der X-Y-Ebene. Eine Drehung des Geschwindigkeitsvektors V um die X-Achse, gemessen relativ zu der X-Z-Ebene, wird als Drehwinkel θ bezeichnet. Anstellwinkel und Driftwinkel werden aus ∅ und θ durch die nachfolgenden Gleichungen abgeleitet: tan α = tan ∅ cos θ und tan β = tan ∅ sin θ. Die Beziehung zwischen α, β, ∅ und θ ist in der Figur 9 für resultierende Winkel von ∅=0º bis ∅=50º und für Drehwinkel von θ=0º bis θ=360º dargestellt.
Windkanaldaten für einen Fühler des Typs, der in Figur 1 mit einem Führungsende (eine konische Verjüngung) mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt ist, wurden in Windkanaltests bei Mach-Zahl 0,3 erhalten. Ergebnisse sind in den Figuren 10-14 dargestellt. Ein gemessenes Drucksignal P&sub1; und vier Druckdifferentiale Pt-P&sub1;; P&sub1;-P&sub2;; P&sub1;-P&sub3;; und P&sub3;-P&sub4; sind die einzigen Messungen, die von dem Sensor benötigt werden.
Der mittlere, gemessene statische Druck wird aus der nachfolgenden Beziehung abgeleitet:
Der mittlere, gemessene Staudruck wird aus der Beziehung abgeleitet:
Der Anstellwinkel wird aus dem Verhältnis (P&sub1;-P&sub2;)/ cm abgeleitet und der Driftwinkel wird aus dem Verhältnis (P&sub3;-P&sub4;) cm abgeleitet. Eine Kalibrierung der Anstellwinkel- und der Driftwinkel-Signale bei Mach-Zahl 0,3 ist in Figur 10 angegeben. Daten sind über den gesamten Drehwinkel (θ) -Bereich von θ=0º bis θ=360º für Strömungswinkel bis zu ∅=30º dargestellt. Wenn die Drucköffnungen symmetrisch verlaufen, wie dies in figur 2 dargestellt ist, sind die Drucksignale alle 45º symmetrisch. Das Vorzeichen von (P&sub1;-P&sub2;) und (P&sub3;-P&sub4;) legt fest, in welchem Quadranten sich die Messung befindet. Eine erweiterte Kalibrierung von α und β -Signalen ist in Figur 11 gegeben, die die Beziehung von (P&sub1;-P&sub2;)/ cm und (P&sub3;-P&sub4;) cm zu ∅ und θ über dem ersten Quadranten darstellt. Kalibrierungsdaten sind bis zu ∅-50º dargestellt. Die Daten werden symmetrisch für die anderen drei Quadranten sein, wobei sich nur das Vorzeichen von (P&sub1;-P&sub2;) und (P&sub3;-P&sub4;) ändert, um den richtigen Quadranten darzustellen.
Figur 11 ist sehr stark für einen Normalflugbetrieb vereinfacht, wenn der Driftwinkel Null ist. Das Druckdifferential (P&sub3;-P&sub4;) ist Null und der Anstellwinkel (α) ist derselbe, wie der resultierende Strömungswinkel (∅), d. h. der Drehwinkel θ ist entweder 0º oder 180º in Abhängigkeit des Vorzeichens von (P&sub1;-P&sub2;).
Kalibrierungsdaten der Figuren 10 und 11 würden dann nur auf eine vertikale Linie fallen.
Eine Kalibrierung des statischen Drucks des Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Figur 12 gegeben. Das Druckverhältnis ( m-PL)/ cm ist als Funktion eines Strömungseinfalls (∅) für Linien konstanter Drehwinkel (θ) ausgedruckt. Aufgrund der Symmetrie des Sensors sind die Daten bei θ=0º ebenfalls dieselben für θ=90º, 180º und 270º. Die Daten bei θ=22,5º sind auch die Daten für θ=67,5º; 112,5º; 157,5º; 202,5º; 247,5º; 292,5º und 337,5º. Die Daten bei θ=45º sind auch die Daten für 135º, 225º und 315º.
Die Kalibrierung des statischen Drucks, die in Figur 12 dargestellt ist, liefert eine Korrektur, um den örtlichen, statischen Druck PL an dem Flugzeug an der Befestigungsstelle des kompakten Sensors der vorliegenden Erfindung zu erhalten. Lokaler, statischer Druck kann auf den wahren statischen Druck durch herkömmliche, aerodynamische Kompensationsverfahren und/oder durch berechnungsmäßige Verfahren unter Verwendung der korrigierten Enddruckausgangssignale von dem kompakten Sensor korrigiert werden, d. h. PL, qcL, αL und βL, wobei das Indexzeichen "L" den lokalen Zustand an der Befestigungsstelle an dem Luftfahrzeug bezeichnet. Eine Staudruckkalibrierung für den kompakten Sensor ist in der Figur 13 angegeben. Der Druckkoeffizient (qcm-qcL)/ cm ist als Funktion des Strömungseinfallswinkels (∅) für Linien von konstanten Drehwinkeln (θ) dargestellt. Die Daten sind ebenfalls alle 45º symmetrisch, wie dies vorstehend für den Staudruck beschrieben ist, und können über den gesamten Drehbereich von θ=0º bis 360º verwendet werden.
Das Verfahren zum Ableiten der Luftdatenparameter ist das folgende:
1. Messe die nachfolgenden Drücke, die durch die Öffnungen an dem Sensor ermittelt werden:
Absoluter Druck: P&sub1; (Sensor 31F)
Differentialdrücke: (Pt-P&sub1;), (P&sub1;-P&sub2;), (P&sub1;-P&sub3;) (P&sub3;-P&sub4;) (von den Sensoren 36-39).
2. Bestimme Druck m, bei dem es sich um den Mittelwert der vier Drücke P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4; aus der Gleichung (1) handelt:
3. Bestimme den mittleren Staudruck cm:
4. Berechne das Anstellwinkelverhältniss:
(P&sub1; - P&sub2;)/ cm
und den Winkel des Driftverhältnisses:
(P&sub3; - P&sub4;)/ cm
Dies wird in dem Luftdatencomputer unter Verwendung normaler, mathematischer Funktionen durchgeführt.
5. Verwende die Kompensationsinformation der Figur 11 aus den Kalibrierungskurven des Computers mit (P&sub1;-P&sub2;)/ cm und (P&sub3;-P&sub4;)/ cm, um ∅ und θ zu finden.
6. Löse den Sensor-Anstellwinkel und Driftwinkel unter Verwendung der Gleichungen, die zuvor besprochen und in Figur 8 dargestellt sind.
α = arc tan (tan 0 cos 0)
β = arc tan (tan 0 sin 0)
7. Löse den örtlichen Staudruck an der Sensorbefestigungsstelle:
wobei
( m - PL)/ cm
aus Figur 12 an bekannten Werten von ∅ und θ erhalten wird.
8. Löse den lokalen Staudruck an der Sensorbefestigungsstelle:
wobei
cm - qcL/ cm
aus der Kalibrierungsinformation erhalten wird, die aus den Kurven der Figur 13 abgeleitet wird, wobei diese Information in dem Computer 40 an bekannten Werten von ∅ und θ gespeichert ist, und der Computer liefert die Kalibrierungsinformation in einem Online-Zustand.
Das vorstehende Verfahren kann vollständig computermäßig durchgeführt werden, um α, β, PL und qcL aus den gemessenen Drücken P&sub1;, (Pt-P&sub1;), (P&sub1;-P&sub2;), (P&sub3;-P&sub4;) und (P&sub1;-P&sub3;) zu lösen. Die Informations- und Kalibrierungsdaten aus den Darstellungen, die in den Figuren 11, 12 und 13 dargestellt sind, können in dem Computer als zweidimensionale Gruppierungen gespeichert werden.
In dem allgemeinen Fall wird eine gewisse sekundäre Abhängigkeit der Mach-Zahl für die Paramter, wie dies in den Figuren 11, 12, 13 dargestellt ist, vorliegen. Falls eine wesentliche Abhängigkeit besteht, werden gesonderte Kalibrierungsdaten aus den Graphen unter angemessenen Zunahmen der Mach-Zahl über den betriebsmäßigen Luftgeschwindigkeitsbereich des Luftfahrzeugs erforderlich werden. Die Kalibrierungsinformation in den Graphen kann auch als dreidimensionale Gruppierung bzw. Matrix in einem Computer für eine vollständige, computermäßige Bestimmung von α, β, PL und qcL gespeichert werden.
Falls die Mach-Zahlabhängigkeit wesentlich ist, kann das nachfolgende, iterative Datenreduktionsverfahren verwendet werden:
(1a) dasselbe wie Verfahrensschritt (1) vorstehend
(2a) dasselbe wie Verfahrensschritt (2) vorstehend
(3a) dasselbe wie Verfahrensschritt (3) vorstehend
(4a) dasselbe wie Verfahrensschritt (4) vorstehend
(5a) verwende die Kalibrierungsdaten der Figur 11 mit (P&sub1;-P&sub2;)/ cm und (P&sub3;-P&sub4;)/ cm, um die erste Annäherung von ∅ und θ, als ∅A und θA bezeichnet, herauszufinden.
(5b) finde Näherungsmachzahl MA aus qcm und Pm und der Gleichung:
(5c) Verwende Näherungswerte von ∅A und θA bei Näherungs-Mach-Zahl MA in Verbindung mit Figuren 12 und 13 an derselben Mach-Zahl, um Näherungswerte von (PL)A und (gcL)A zu finden.
(5d) Lösung für die lokale Näherungs-Mach-Zahl (ML)A aus Werten von (PL)A und (qcL)A
(5e) Bei angenäherter Mach-Zahl (ML)A wähle eine Kalibrierungskurve und die Kalibrierungsinformation ähnlich der Figur 11 aus, die auf dieselbe Mach-Zahl gesetzt ist. Finde die korrekten Werte für ∅ und θ
(6a) dasselbe wie Verfahrensschritt (6) vorstehend
(7a) dasselbe wie Verfahrensschritt (7) vorstehend, verwende Kalibrierungsdaten der Figur 12 an lokaler Näherungs-Mach-Zahl (ML)A, um den korrekten, lokalen statischen Druck PL zu finden
(8a) dasselbe wie Verfahrensschritt (8) vorstehend, verwende die Kalibrierungsdaten der Figur 13 an lokaler Näherungs- Mach-Zahl (ML)A, um den korrekten, lokalen Staudruck qcL zu finden.
(9a) Verwende die korrekten Werte von PL und qcL, um den korrekten Wert der lokalen Mach-Zahl (ML) zu finden:
(10a) In Abhängigkeit der Größe der Mach-Zahlabhängigkeit von den Kalibrierungsdaten, die in den Figuren 11, 12 und 13 dargestellt sind, könnte es notwendig werden, zusätzliche iterative Verfahrensschritte vorzunehmen, um die korrekte, lokale Mach-Zahl ML zu erhalten. Allerdings kann das gesamte Verfahren in dem Computer 40 zur fortlaufenden Aktualisierung der berechneten Luftdatenparameter während der betriebsmäßigen Benutzung bei dem momentanen Flug berechnet werden. Eine Programmierung, die dieselbe Korrektur ausführt, wird nun für bestehende Luftdatensensorfühler durchgeführt.
Es ist auch möglich, zusätzliche Öffnungen in dem vorliegenden Sensor zu verwenden, und zwar zusätzlich zu P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4;, um den statischen Druck Pm zu messen. Diese Hilfs-Öffnungen mussen nicht notwendigerweise denselben Querschnitt wie die Stellen, die dargestellt sind, besitzen, sondern können geringfügig nach vorne und nach hinten entlang der Achse des Sensors verschoben werden. Eine Freifläche kann zwischen der Verteileranordnung und der elektrischen Heizeinrichtung vorgesehen werden, wie dies in Figur 6 dargestellt ist, um die Anordnung einer statischen Druckkammer zu ermöglichen, in der zum Ventilieren statische Öffnungen vorgesehen sind.
In dem speziellen Fall, wo der Sensor symmetrisch aufgebaut ist und ausreichende, statische Öffnungen hinzugefügt sind, um den gemessenen, statischen Druck symmetrisch zu θ zu gestalten, wird nur eine Kalibrierungslinie für alle θ's in Figur 12 für (Pm-PL)/qcm und in Figur 13 für (qcm-PcL)/qcm benötigt. Dies wird das Datenreduktionsverfahren durch die Tatsache, daß Pm und qm direkt gemessen werden, und zwar Gleichungen 1 und 2, vereinfachen und die Eliminierung des Druckdifferentials (P&sub1;-P&sub3;) ermöglichen.
Das vorstehende Datenreduktionsverfahren gilt für den allgemeinen Fall, wo der Sensor an einem Stab befestigt ist und sowohl Anstellwinkel- als auch Driftwinkel-Strömungszuständen unterworfen wird. Für einen vereinfachten Fall, wo der Sensor über eine Strebe an der Seite des Flugzeugrumpfs befestigt ist, ist der Strömungsdrehwinkel θ Null und die Sensorkalibrierung wird den θ=0º -Kurven in den Figuren 11, 12 und 13 folgen. Die Driftwinkel-Drucköffnungen (P&sub3; und P&sub4;) werden nicht benötigt, und der gemessene, statische Druck m würde, falls er nicht verwendet wird, der Mittelwert nur der Drücke P&sub1; und P&sub2; sein.
Die Datenreduktionsverfahrensschritte würden dieselben sein wie für den vorstehenden, allgemeinen Fall mit der Ausnahme, daß die Datenparameter der Figuren 11, 12 und 13 durch Parameter als eine Funktion des lokalen Anstellwinkels αL, wie dies in Figur 14 dargestellt ist, ersetzt werden.
Für den an einer Strebe befestigten Sensor ist es auch möglich, zusätzliche Drucköffnungen zu verwenden, und zwar zusätzlich zu P&sub1; und P&sub2;, um den statischen Druck Pm zu messen. Diese Öffnungen würden nicht notwendigerweise denselben Querschnitt besitzen, könnten allerdings geringfügig nach vorne und nach hinten entlang der Achse des Sensors verschoben werden.
In der bevorzugten Ausführungsform besitzt der vordere Endabschnitt des Sensors eine axiale Länge, die größer als einmal der Radius der Haupttrommel (vorzugsweise mindestens 1 1/2 Mal der Radius) ist, ist aber allgemein nicht mehr als acht äquivalente Radien lang, die an einer Ebene genommen werden, die durch die Winkelfühlöffnungsachsen definiert sind (d.h. an der Winkelfühlöffnungsstelle). Die Fühlöffnungen sind mehr als ein Radius oder weniger als sechs äquivalente Radien an der Winkelfühlöffnungsstellung hinter der Pitot-Spitze positioniert.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in der Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er beansprucht ist, zu verlassen.

Claims

1. Sensor (15, 46, 60) zum Bestimmen von Luftdaten-Parametern bezüglich der Richtung von sich an dem Sensor (15, 46, 60) vorüberbewegendem Fluid mit einer Sensortrommel (20, 47, 64), die ein erstes und ein zweites Ende aufweist, einer Einrichtung (16) zum Halten des zweiten Endes der Trommel relativ zu einem Luftfahrzeug in einer gewünschten Orientierung, wobei das erste Ende der Trommel ein vorderes Ende (21, 21A, 48, 62) bezüglich der Richtung der Fluidströmung aufweist und eine Pitot-Öffnung (24, 26, 49, 63) bildet, die in Richtung der Fluidströmung ausgerichtet ist und auf einer Längsachse (22, 56) zentriert ist, und mehrere Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74), die durch die Sensortrommel (20, 47, 64) ausgebildet sind, mit Achsen in winkelförmig beabstandeten radialen Positionen um die Längsachse (22, 56), gekennzeichnet durch eine drucktragende Verteileranordnung (35, 45, 55, 75), die innerhalb der Sensortrommel (20, 47, 64) angeordnet ist, wobei die Verteileranordnung ein Zentralrohr (26, 50, 80) und getrennte, sich längs erstreckende Durchgänge (31B, 32B, 33B, 34B, 41B, 42B, 43B, 44B, 51C, 52C, 53C, 54C, 71C, 72C, 73C, 74C) bildet, die ringförmig mit der Öffnung des Zentralrohrs zu der Pitot-Öffnung (24, 26, 49, 63) und jeder der Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74) ausgerichtet sind, um den durch die entsprechende Pitot-Öffnung und die Öffnungseinrichtung gefühlten Druck an das zweite Ende der Trommel zu tragen, wobei jeder der Durchgänge gegenüber den anderen Durchgängen fluiddicht ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Pitot-Öffnung (24, 26, 49, 63) durch eine Flächeneinrichtung des vorderen Endes (21, 21A, 48, 62) gebildet wird, die sich in einem Winkel bezüglich der Längsachse (22, 56) erstreckt, um eine scharfe Umfangskante an der Pitot-Öffnung zu bilden, wobei die Flächeneinrichtung des vorderen Endes zur Achse (22, 56) in Abwärtsrichtung der Strömung kegelig verläuft.

3. Sensor nach Anspruch 2, wobei das vordere Ende (21, 21A, 48, 62) eine umschließende Fläche aufweist, die so gebildet ist, daß Querschnitte durch die Längsachse (22, 56) zeigen, daß die umschließende Fläche eine Längsachsenlänge von mindestens eineinhalb mal dem radialen Mindestmaß am Ort der Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74) hat und sich glatt über die Länge des vorderen Endes (21, 21A, 48, 62) aufweitet.

4. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Achsen der Öffnungseinrichtungen (31A, 32A, 33A, 34A, 41A, 42A, 43A, 44A, 51A, 52A, 53A, 54A) auf einer gemeinsamen Ebene liegen, die senkrecht zur Längsachse (22, 56) ist.

5. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74) vier Öffnungseinrichtungen aufweisen, die in sich gegenüberliegenden Paaren (31-32, 33-34; 41-42, 43- 44; 51-52, 53-54; 71-72, 73-74) angeordnet sind, wobei das erste der Paare Zentralachsen hat, die die Längsachse (52, 56) schneiden, und wobei die Öffnungseinrichtungen von jedem Paar sich gegenüberliegender Öffnungseinrichtungen auf einer gemeinsamen Achse zentriert sind, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des anderen Paares der Öffnungseinrichtungen ist.

6. Sensor nach Anspruch 5, wobei der Axialabstand der Achse (31A, 32A, 33A, 34A, 41A, 42A, 43A, 44A, 51A, 52A, 53A, 54A, 71A, 72A, 73A, 74A) der Öffnungseinrichtungen an dem Punkt, wo die Achsen der Öffnungseinrichtungen die Längsachse des Sensors (22, 56) schneiden, mehr als einen Radius und weniger als sechs entsprechende Radii des Sensors vom Ort der Öffnungseinrichtungen hinter der Pitot-Öffnung (24, 26, 49, 63) des Sensors (15, 46, 60) liegt.

7. Sensor nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung zum Bereitstellen von Signalen (26C, 31C, 32C, 33C, 34C, 51C, 52C, 53C, 54C, 71C, 72C, 73C, 74C), die Drücken an der Pitot-Öffnung (24, 26, 49, 63) und jeder der Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74) entsprechen, mit einer Einrichtung zum Bereitstellen eines Signals, das einem Druckdifferential (36, 37, 38, 39) zwischen den gewählten Öffnungseinrichtungen zum Bereitstellen von Ausgangssignalen vom Sensor (15, 46, 60) entspricht.

8. Sensor nach Anspruch 5, wobei die das Druckdifferential fühlende Einrichtung (36, 37, 38, 39) mit den Öffnungseinrichtungen (31, 32, 33, 34, 41, 42, 43, 44, 51, 52, 53, 54, 71, 72, 73, 74) zum Bereitstellen von Ausgangssignalen gekoppelt ist, die im wesentlichen gleich der Werte Pt-P&sub1;, P&sub1;-P&sub2;, P&sub3;-P&sub4; und P&sub1;-P&sub3; sind, wobei Pt der Druck an der Pitot-Öffnung ist, P&sub1; und P&sub2; die Drücke in dem ersten Paar der Öffnungseinrichtungen und P&sub3; und P&sub4; die Drücke in dem zweiten Paar der Öffnungseinrichtungen sind.

9. Sensor nach Anspruch 5, wobei der Abschnitt des vorderen Endes (48) der Trommel (47) im Querschnitt nicht kreisförmig ist und in Richtung entlang eines der Paare von Achsen (51A-52A; 53A-54A) eine größere Breite aufweist als entlang dem anderen Paar von Achsen.

10. Sensor nach Anspruch 1, wobei die Verteileranordnung (75) ein erstes zentrales, sich längs erstreckendes Rohr (81), wobei das Rohr zur Pitot-Öffnung (63) offen ist und auf der Längsachse (22, 56) zentriert ist, und ein zweites äußeres Rohr (83), das das erste Rohr (81) umgibt und einen größeren Durchmesser als das erste Rohr hat, und mehrere sich radial erstreckende Wände (85) aufweist, die mit dem ersten zentralen Rohr (81) und dem zweiten äußeren Rohr (83) verbunden sind, wobei die radialen Wände (85) so angeordnet sind, daß sie die sich längs erstreckenden Durchgänge (71C, 72C, 73C, 74C) zwischen dem ersten zentralen Rohr (81) und dem zweiten äußeren Rohr (83) der Verteileranordnung (75) bereitstellen.

11. Sensor nach Anspruch 1, der ferner einen Enteisungserhitzer (77) zum Enteisen der Trommel (64) aufweist, der von der Verteileranordnung (75) des Sensors gehalten wird.