CN119023994B - 一种水空两用空速测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空速测量装置的技术领域，提供一种水空两用空速测量装置，包括静压通道、与静压通道连通的静压口、动压通道、与动压通道连通的动压口、空速计感测元件、第一闭合组件和第二闭合组件。空速计感测元件设置于静压通道和动压通道，用于感测空速。静压通道和动压通道上均设置第一闭合组件和第二闭合组件，第一闭合组件和第二闭合组件分别位于空速计感测元件的两侧，且第一闭合组件靠近静压口、动压口。其中，水空两用空速测量装置具有测量状态、防护状态和吹扫状态，使得水空两用空速测量装置可在水空环境中使用。

Description

一种水空两用空速测量装置

技术领域

本公开涉及空速测量装置技术领域，具体涉及一种用于水空两用飞行器的空速测量装置。

背景技术

水空两用飞行器是指能够多次跨越水空两项介质界面且能持续航行、重复使用的飞行器。水空两用飞行器兼具水下作业、水空跨越、空中巡航的能力，在海空通信、搜救与水下设备检修等领域具有广阔的应用前景。

空速管作为飞行器上用于测量飞行速度的关键装置，其准确性和可靠性对于飞行安全至关重要。当水空两用飞行器进行水下作业时，空速管会遭遇大量水分的侵蚀，部分水分将进入空速管内部。当水空两用飞行器转至空中作业时，空速管内部积聚的残余水分将导致空速读数不准确。这是因为现有的空速测量依赖于空速管的静压和动压的压力差，积水则会改变这一压力差，从而影响空速的准确测量。不准确的空速读数则会导致无法正确判断飞行器的速度和性能，这将影响飞行器的爬升、下降、转弯等。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供一种水空两用空速测量装置，其具有测量状态、防护状态和吹扫状态，适用于跨界质运行的水空两用飞行器。

本公开提供一种水空两用空速测量装置，包括静压通道、与静压通道连通的静压口、动压通道、与动压通道连通的动压口、空速计感测元件、第一闭合组件和第二闭合组件。空速计感测元件设置于静压通道和动压通道，用于感测空速。静压通道和动压通道上均设置第一闭合组件和第二闭合组件，第一闭合组件和第二闭合组件分别位于空速计感测元件的两侧，且第一闭合组件靠近静压口、动压口。其中，水空两用空速测量装置具有测量状态、防护状态和吹扫状态。当处于测量状态时，第一闭合组件打开，第二闭合组件闭合；当处于防护状态时，第一闭合组件闭合；当处于吹扫状态时，第一闭合组件和第二闭合组件均打开。

可选地，水空两用空速测量装置包括气源，气源与静压通道、动压通道连通，且设置于第二闭合组件远离空速计感测元件的一侧。

优选地，水空两用空速测量装置包括静压管、动压管和空速管，静压通道包括静压管所限定的通道和第一通道，动压通道包括动压管所限定的通道和第二通道；静压口、动压口、第一通道、第二通道均设置于空速管，静压口与第一通道连通，动压口与第二通道连通。其中，第一闭合组件、第二闭合组件及空速计感测元件均设置于静压管及动压管，且气源可分别通过静压管和动压管进入静压通道和动压通道。

具体地，第一闭合组件包括第一电磁阀和第二电磁阀，第二闭合组件包括第三电磁阀和第四电磁阀，第一电磁阀设置于空速管与空速计感测元件之间的静压管管路上，第三电磁阀设置于空速计感测元件与气源之间的静压管管路上，第二电磁阀设置于空速管与空速计感测元件之间的动压管管路上，第四电磁阀设置于空速计感测元件与气源之间的动压管管路上。

可选地，水空两用空速测量装置包括液位传感器和控制组件，控制组件与液位传感器及四个电磁阀电连接，液位传感器用于检测水空两用空速测量装置是否接触水；当控制组件根据液位传感器信息获得水空两用空速测量装置从水中脱离进入空中时，控制组件控制四个电磁阀打开。

可选地，水空两用空速测量装置包括壳体，空速计感测元件、四个电磁阀、控制组件均设置于壳体内，液位传感器固定至壳体。优选地，水空两用空速测量装置包括两个气管快插件，两个气管快插件均固定至壳体；静压管包括第一静压管和第二静压管，第一静压管和第二静压管通过一个气管快插件连接，第一静压管延伸至第一通道，第二静压管延伸至气源；动压管包括第一动压管和第二动压管，第一动压管和第二动压管通过另一个气管快插件连接，第一动压管延伸至第二通道，第二动压管延伸至气源。可选地，水空两用空速测量装置包括三通管，气源通过三通管连接至第二静压管和第二动压管。

具体地，气源由气泵或气瓶提供。优选地，第一通道和第一静压管的最高高度小于等于空速计感测元件的所在高度，且第二通道和第一动压管的最高高度小于等于空速计感测元件的所在高度。

本公开的特点及优点包括：

本公开的水空两用空速测量装置具有多种状态，分别为测量状态、防护状态和吹扫状态。当水空两用飞行器在空中飞行时，水空两用空速测量装置处于测量状态，可测量飞行速度；当水空两用飞行器入水时，水空两用空速测量装置处于防护状态，防止水接触水空两用空速测量装置的精密器件，例如空速计感测元件等，避免精密器件损坏；当水空两用飞行器出水后进入空中时，水空两用空速测量装置先进入吹扫状态，待水空两用空速测量装置内的积水排出后，再重新进入测量状态。本公开的水空两用空速测量装置通过在静压通道和动压通道上设置第一闭合组件和第二闭合组件，从而实现水空两用空速测量装置在不同使用环境下的多种状态。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本公开的一种水空两用空速测量装置的俯视示意图；

图2示出了图1中的水空两用空速测量装置的的立体示意图，其中去除了壳体；

图3示出了本公开的另一种水空两用空速测量装置的俯视示意图；

图4示出了本公开的水空两用空速测量装置处于测量状态的示意图；

图5示出了本公开的水空两用空速测量装置处于防护状态的示意图；

图6示出了本公开的水空两用空速测量装置处于吹扫状态的示意图。

附图标记说明：

100-水空两用空速测量装置，101-空速计感测元件，102-液位传感器，103-控制组件，104-壳体，105-电源；

10-空速管，12-静压口，14-动压口，16-支架，22-静压管，24-动压管，26-三通管，28-气管快插件；

30-第一闭合组件，32-第一电磁阀，34-第二电磁阀；

40-第二闭合组件，42-第三电磁阀，44-第四电磁阀；

50-气泵，52-进气口，54-出气口；

60-气瓶。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本公开提供一种水空两用空速测量装置100，可用于测量水空两用飞行器在空中的飞行速度。该水空两用空速测量装置具有测量状态、防护状态和吹扫状态。当水空两用飞行器在空中飞行时，水空两用空速测量装置处于测量状态，可测量飞行速度；当水空两用飞行器入水时，水空两用空速测量装置处于防护状态，防止水接触水空两用空速测量装置的精密器件，例如空速计感测元件等，避免精密器件损坏；当水空两用飞行器出水后进入空中时，水空两用空速测量装置先进入吹扫状态，待水空两用空速测量装置内的积水排出后，再重新进入测量状态。

水空两用空速测量装置100包括静压通道、动压通道、空速计感测元件101、第一闭合组件30及第二闭合组件40。静压通道的一端设有静压口，静压口与静压通道连通；动压通道的一端设有动压口，动压口与动压通道连通。空速计感测元件101设置于静压通道和动压通道，测量静压通道的静压值和动压通道的动压值，再将动压值和静压值的压差转化为空速，即空速计感测元件101用于感测空速。第一闭合组件30、第二闭合组件40均耦接至静压通道和动压通道，第一闭合组件30和第二闭合组件40分别位于空速计感测元件101的两侧，且第一闭合组件30靠近静压口、动压口。可替代地，空速计感测元件101可以仅包括静压传感器和动压传感器，静压传感器和动压传感器可连接至水空两用飞行器，将检测的静压值和动压值传递至水空两用飞行器后计算获得空速。

当水空两用空速测量装置100处于测量状态时，第一闭合组件30打开，第二闭合组件40闭合，静压口与第二闭合组件40之间的静压通道通畅，动压口与第二闭合组件40之间的动压通道通畅，空速计感测元件101可以测量静压通道和动压通道内的气压。当水空两用空速测量装置100处于防护状态时，第一闭合组件30闭合，动压口与空速计感测元件101之间的动压通道被切断，防止水进入空速计感测元件101。此时，第二闭合组件40可以打开或闭合，此处不做具体限定。在优选的实施例中，第二闭合组件40保持闭合，可减少驱动第二闭合组件40动作，并且也可防止当第一闭合组件30损坏时，水沿静压通道和动压通道继续流动而接触与静压通道或动压通道连通的器件。当处于吹扫状态时，第一闭合组件30和第二闭合组件40均打开，使得静压通道和动压通道保持通畅，这将有利于排出静压通道和动压通道内的积水。此时，静压通道和动压通道可通入从第二闭合组件流向静压口、动压口的吹扫气体，排出静压通道、动压通道内的积水。

在一些实施例中，吹扫气体来源于外部独立的气源，例如该气源来自水空两用飞行器，静压通道和动压通道连接至该气源。在一些实施例中，水空两用空速测量装置还包括气源，气源与静压通道、动压通道连通，且设置于第二闭合组件远离空速计感测元件的一侧。气源可以由气泵提供，也可以由气瓶提供。

具体地，在一些实施例中，第一闭合组件具有两个执行部，两个执行部至少部分分别设置于静压通道和动压通道内部，驱动两个执行部运动，可使静压通道被阻断或保持通畅。例如，第一闭合组件被构造成两个可控阀，例如气控阀或电磁阀等。同样，第二闭合组件也如此。在另一些实施例中，第一闭合组件具有一个执行部，执行部设置于静压通道和动压通道的外侧，驱动执行部运动，可使静压通道和动压通道被压缩而阻断。例如，静压通道和动压通道部分由可被压缩的管道限定，第一闭合组件被构造成一个夹持件，夹持件设置于两个管道的外侧可夹持两个管道。同样，第二闭合组件也如此。可替代地，第一闭合组件可具有两个执行部，例如，第一闭合组件被构造成两个夹持件，每个夹持件分别夹持一个管道。

具体地，参见图1、图2，水空两用空速测量装置100包括空速管10、静压管22、动压管24，空速管10包括静压口12、动压口14、第一通道及第二通道。其中，第一通道与静压口12连通，第二通道与动压口14连通，第一通道与第二通道独立设置。更具体地，静压口12设置于第一通道的一端，第一通道的另一端连接至静压管22，静压通道包括第一通道和静压管22所限定的通道；动压口14设置于第二通道的一端，第二通道的另一端连接至动压管24，动压通道包括第二通道和动压管24所限定的通道。第一闭合组件30、第二闭合组件40及空速计感测元件101均设置于静压管22及动压管24，且气源分别通过静压管22和动压管24进入静压通道和动压通道。可选地，动压口14设置于空速管10的一端，静压口12设置于空速管10的外周。

具体地，在图1、图2所示的实施例中，第一闭合组件30包括第一电磁阀32和第二电磁阀34，第二闭合组件包括第三电磁阀42和第四电磁阀44。其中，第一电磁阀32设置于空速管10与空速计感测元件101之间的静压通道上，在一些实施例中，第一电磁阀32连接在空速管10与空速计感测元件101之间的静压管管路上，第三电磁阀42设置于空速计感测元件101与气源之间的静压通道上，在一些实施例中，第三电磁阀42连接在空速计感测元件101与气源之间的静压管管路上；第二电磁阀34设置于空速管10与空速计感测元件101之间的动压通道上，在一些实施例中，第二电磁阀34连接在空速管10与空速计感测元件101之间的动压管管路上，第四电磁阀44设置于空速计感测元件101与气源之间的动压通道上，在一些实施例中，第四电磁阀44连接在空速计感测元件101与气源之间的动压管管路上。电磁阀包括芯阀（即执行部）和电磁铁，控制电磁铁通电或断电使芯阀移动，从而使电磁阀打开或关闭。当电磁阀打开时，芯阀两侧的通道保持连通；当芯阀关闭时，芯阀两侧的通道被隔断。

可选地，水空两用空速测量装置100可包括控制组件103，控制组件103与四个电磁阀电连接，控制组件103可控制四个电磁阀打开或闭合。在一些实施例中，在水空两用空速测量装置100工作时，控制组件103控制第一电磁阀32和第二电磁阀34同步打开或关闭，控制组件103可控制第三电磁阀42和第四电磁阀44同步打开或关闭。进一步地，水空两用空速测量装置100可包括液位传感器102，控制组件103与液位传感器102电连接。液位传感器102用于感测水空两用空速测量装置100是否入水，控制组件103可根据液位传感器102的信息控制电磁阀打开或关闭。具体地，例如，控制组件103根据液位传感器102的信息判断获得水空两用空速测量装置100离开水中进入空中时，控制组件103控制四个电磁阀打开，以便排出空速管内的积水。可选地，液位传感器102所在的高度低于空速管所在的高度，使得液位传感器102早于空速管接触水。控制组件103检测到液位传感器102入水后，控制第一电磁阀32和第二电磁阀34关闭。

具体地，水空两用空速测量装置100包括壳体104。壳体104可被构造由侧壁和底壁围成的内部具有空腔的结构，此处对壳体104的形状不做限定。空速计感测元件101、四个电磁阀、控制组件103均设置于壳体104内腔，液位传感器102固定至壳体104的侧壁靠近底壁的部位，静压管22和动压管24从壳体104外延伸进入壳体104的内腔。在一些实施例中，壳体104被构造成上方开口的长方形壳体，参见图1。壳体104还包括盖板（图中未示出），盖板可拆卸地连接至具有上方开口的长方形壳体，使壳体104形成一个封闭的长方形壳体，有利于防止水进入壳体104的内部。优选地，壳体104和盖板之间采用迷宫式密封设计，增强两者之间的密封效果。

在一些实施例中，为了增强静压管22和动压管24与壳体104的侧壁之间的密封，水空两用空速测量装置100还包括两个气管快插件28，两个气管快插件28均固定至壳体的侧壁。静压管22包括第一静压管和第二静压管，第一静压管和第二静压管通过一个气管快插件28连接，其中，第一静压管延伸至第一通道，第二静压管延伸至气源。动压管24包括第一动压管和第二动压管，第一动压管和第二动压管通过另一个气管快插件28连接，第一动压管延伸至第二通道，第二动压管延伸至气源。特别地，以空速计感测元件101的所在高度为参考高度，第一通道和第一静压管的最高高度小于等于空速计感测元件101的所在高度，且第二通道和所述第一动压管的最高高度小于等于空速计感测元件101的所在高度。将空速计感测元件101设置得高于第一通道和第一静压管，并且设置得也高于第二通道和第一动压管，使得第一电磁阀32、第二电磁阀34打开时，避免积水沿第二静压管、第二动压管流动接触空速计感测元件101，可避免积水损坏空速计感测元件101。

具体地，在一些实施例中，水空两用空速测量装置100包括气泵50，气泵50设置于壳体的内腔，气泵50用于为静压通道和动压通道提供吹扫气体。气泵50包括进气口52和出气口54，进气口52与大气连通，出气口54连接至第二静压管、第二动压管远离气管快插件28的一端。优选地，水空两用空速测量装置100包括三通管26，气泵50的出气口54通过三通管26连接至第二静压管、第二动压管。

可替代地，参见图3，在一些实施例中，气源可由气体容纳器提供。水空两用空速测量装置100包括气体容纳器，气体容纳器内容纳有压缩气体，气体容纳器用于为静压通道和动压通道提供吹扫气体。具体地，气体容纳器可以是气袋或气瓶60。下面以气体容纳器为气瓶60为例进行详细介绍。气瓶60的瓶口连接至三通管26的一端。在一些实施例中，为节省壳体104的内部空间，气瓶60布置于壳体104的外侧，气瓶60的瓶口被构造成外螺纹管，可拆卸可密封地连接至壳体104的侧壁。为增强密封性能，外螺纹管与侧壁之间还可设置密封圈。气瓶60和两个气管快插件28分别设置于壳体104相对的两侧。

继续参见图3，在一些实施例中，水空两用空速测量装置100还包括电源105，电源105为四个电磁阀、空速计感测元件101、控制组件103等提供电能。具体地，电源105设置于壳体104的内腔。当气源由气泵提供时，电源105还为气泵50提供电能。

需要说明的是，在一些实施例中，第一闭合组件的两个执行部可设置于空速管内，第二闭合组件的两个执行部也可设置于空速管内，在此不做具体限定。空速计感测元件包括静压传感器和动压传感器，静压传感器和动压传感器也设置于空速管内。

水空两用空速测量装置100安装于水空两用飞行器，用于测量空中飞行时的空速。水空两用空速测量装置100在水下具有防水功能、出水后具有排水功能。图4至图6示意性说明了水空两用空速测量装置100的工作原理，其中，图4至图6分别示意了水空两用空速测量装置100处于测量状态、防护状态和吹扫状态。图中的斑点区域表示空气所处范围等信息，波浪区域表示水所处的范围等信息。

参见图4，当水空两用飞行器起飞时，控制组件103控制第一电磁阀32和第二电磁阀34打开，并控制第三电磁阀42和第四电磁阀44关闭，使静压口至第三电磁阀42之间的静压通道保持通畅，动压口至第四电磁阀44之间的动压通道保持通畅。一些空气从静压口进入空速管10的第一通道，继而进入静压管22，形成静压测量环境；一些空气从动压口进入空速管10的第二通道，继而进入动压管24，形成动压测量环境。由于空速计感测元件101处的动压和静压均稳定，空速计感测元件可以捕捉并计算获得空气中的静压与动压的压差值，从而准确测量并反馈出飞行器的实时空速。此时，气源由气泵提供时，气泵处于停止状态。气源由气瓶提供时，气瓶与第三电磁阀和第四电磁阀之间的静压管、动压管连通，第三电磁阀可阻止来自气瓶的气体进入位于第三电磁阀另一侧的静压管，第四电磁阀可阻止来自气瓶的气体进入位于第四电磁阀另一侧的动压管。

参见图5，当水空两用飞行器准备入水工作时，控制组件103可从飞控系统获得即将入水的信息，或者控制组件103从液位传感器获得水空两用空速测量装置正在入水。控制组件103控制第一电磁阀32和第二电磁阀34关闭，第三电磁阀42和第四电磁阀44继续保持关闭。此时，气源由气泵提供时，气泵处于停止状态；气源由气瓶提供时，气瓶与第三电磁阀42和第四电磁阀44之间的静压管、动压管保持连通。水空两用飞行器入水后，水从静压口12进入静压通道，被关闭的第一电磁阀32阻止不能流入第一电磁阀32之后的静压通道。水从动压口14进入动压通道，被关闭的第二电磁阀34阻止不能流入第二电磁阀34之后的动压通道。因此，通过关闭第一电磁阀32、第二电磁阀34可有效隔离水侵入内部，从而实现防水功能。

参见图6，当水空两用飞行器从水中离开进入空中，控制组件103根据飞控系统或液位传感器提供的信息，判断得出静压通道和动压通道位于适宜排水的空中时，控制组件103控制四个电磁阀打开。气源由气泵提供时，控制组件103还控制气泵启动，气泵为水空两用空速测量装置100提供吹扫气流。气流从气泵或气瓶中流出，顺着三通管流向静压通道和动压通道，将空速管中的残余积水吹出，从而实现排水功能。排水完毕后，控制组件103控制第三电磁阀42、第四电磁阀44、气泵关闭，第一电磁阀32、第二电磁阀34保持打开，水空两用空速测量装置100重新进入图4所示的测量状态。

以上所述仅为本公开的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本公开实施例进行各种改动或变型而不脱离本公开的精神和范围。

Claims (9)

1.一种水空两用空速测量装置，其特征在于，包括：

静压口和静压通道，所述静压口与所述静压通道连通；

动压口和动压通道，所述动压口与所述动压通道连通；

空速计感测元件，所述空速计感测元件设置于所述静压通道和所述动压通道，用于感测空速；

第一闭合组件和第二闭合组件，所述静压通道和所述动压通道上均设置第一闭合组件和第二闭合组件，所述第一闭合组件和所述第二闭合组件分别位于所述空速计感测元件的两侧，且所述第一闭合组件靠近所述静压口、所述动压口；以及

气源，所述气源与所述静压通道、所述动压通道连通，且设置于所述第二闭合组件远离所述空速计感测元件的一侧；

其中，所述水空两用空速测量装置具有测量状态、防护状态和吹扫状态；

当处于测量状态时，所述第一闭合组件打开，所述第二闭合组件闭合；当处于防护状态时，所述第一闭合组件闭合；当处于吹扫状态时，所述第一闭合组件和所述第二闭合组件均打开。

2.根据权利要求1所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述水空两用空速测量装置包括：

静压管和动压管，所述静压通道包括所述静压管所限定的通道和第一通道，所述动压通道包括所述动压管所限定的通道和第二通道；

空速管，所述静压口、所述动压口、所述第一通道、所述第二通道均设置于所述空速管，所述静压口与所述第一通道连通，所述动压口与所述第二通道连通；

其中，所述第一闭合组件、第二闭合组件及空速计感测元件均设置于所述静压管及所述动压管，且所述气源分别通过所述静压管和所述动压管进入所述静压通道和所述动压通道。

3.根据权利要求2所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述第一闭合组件包括第一电磁阀和第二电磁阀，所述第二闭合组件包括第三电磁阀和第四电磁阀，所述第一电磁阀设置于所述空速管与所述空速计感测元件之间的静压管管路上，所述第三电磁阀设置于所述空速计感测元件与所述气源之间的静压管管路上，所述第二电磁阀设置于所述空速管与所述空速计感测元件之间的动压管管路上，所述第四电磁阀设置于所述空速计感测元件与所述气源之间的动压管管路上。

4.根据权利要求3所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述水空两用空速测量装置包括液位传感器和控制组件，所述控制组件与所述液位传感器及四个电磁阀电连接，所述液位传感器用于检测所述水空两用空速测量装置是否接触水；当所述控制组件根据所述液位传感器信息获得所述水空两用空速测量装置从水中脱离进入空中时，所述控制组件控制所述四个电磁阀打开。

5.根据权利要求4所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述水空两用空速测量装置包括壳体，所述空速计感测元件、所述四个电磁阀、所述控制组件均设置于所述壳体内，所述液位传感器固定至所述壳体。

6.根据权利要求5所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述水空两用空速测量装置包括两个气管快插件，所述两个气管快插件均固定至所述壳体；

所述静压管包括第一静压管和第二静压管，所述第一静压管和所述第二静压管通过一个气管快插件连接，所述第一静压管延伸至所述第一通道，所述第二静压管延伸至所述气源；

所述动压管包括第一动压管和第二动压管，所述第一动压管和所述第二动压管通过另一个气管快插件连接，所述第一动压管延伸至所述第二通道，所述第二动压管延伸至所述气源。

7.根据权利要求6所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述水空两用空速测量装置包括三通管，所述气源通过所述三通管连接至所述第二静压管和所述第二动压管。

8.根据权利要求6或7所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述气源由气泵或气瓶提供。

9.根据权利要求8所述的水空两用空速测量装置，其特征在于，所述第一通道和所述第一静压管的最高高度小于等于所述空速计感测元件的所在高度，且所述第二通道和所述第一动压管的最高高度小于等于所述空速计感测元件的所在高度。