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ULTRASONIC AIRSPEED SENSOR FOR AIRCRAFT

Patent code P04A006912
File No. KN000484
Posted date Mar 18, 2005
Application number P2000-090200
Publication number P2001-278196A
Patent number P3574814
Date of filing Mar 29, 2000
Date of publication of application Oct 10, 2001
Date of registration Jul 16, 2004
Inventor
  • (In Japanese)井之口 浜木
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
Title ULTRASONIC AIRSPEED SENSOR FOR AIRCRAFT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an airspeed measuring device for an aircraft capable of measuring a low speed area by improving a sensor probe of an ultrasonic anemometer suitable for measuring a gentle wind and having no movable part.
SOLUTION: A plurality of ultrasonic transmitters-receivers are equipped in axially different positions on three support bars mounted to an airframe parallel or having slight open angles so that their axes are positioned on the respective vertexes of a triangle toward the front direction of the aircraft. Plural sets of ultrasonic transmit-receive routes are formed by a combination of the ultrasonic transmitters-receivers on the adjacent support bars, and three- dimensional information on airspeed is obtained from time information of propagation in plural sets of the ultrasonic transmit-receive routes of specified distance.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


通常、航空機で使用されているピトー管は、空気の総圧及び静圧を測定して、その差の動圧から対気速度を求めるものであって、気流方向は矢羽根等により測定される。ところで、ピトー管で測定される動圧は、対気速度の2乗に比例する関係にあるために、低速では測定誤差が大きくなってしまい、ピトー管は低速域の速度計測には適していない。ピトー管が利用できる速度は通常、30~40m/s以上の領域である。それより低速であるとか、気流方向が機体軸線と大きく異なる場合には、速度測定自体が不可能となる。そして、気流方向を測定するための矢羽根は、可動部分があるため矢羽根の質量による応答性の低下や振動が問題となってくる。したがって、対気速度センサとしてピトー管を搭載している一般の航空機は、低速域での対気速度計測値は測定誤差が大きいかあるいは測定が出来ないということになっている。



これに対して気象観測に用いられている超音波風速計は、一定区間を伝搬する超音波の伝搬時間が、風の影響で変化することを利用したもので、全方位的に所定の間隔で配設された複数個(一般には6個)の超音波送受信器は平面上のあらゆる方位の風を測定することが出来る。しかし、超音波送受信機同士の空気力学的干渉により、強風時の測定は困難で、航空機搭載が可能な大きさのものでは20m/s以下、地上設置用の大型装置でも60m/s以下が測定可能領域である。この測定可能領域では航空機に利用するには高速側の計測範囲が充分とはいえず、気象観測用の超音波風速計は、航空機に搭載する対気流速計測器には適していない。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、対気速度計測に関するものであり、特に低速航空機に適した対気速度計測に関するものである。対気速度とは物体に対する3次元的な気流の方向および速さを表す。低速航空機とは、短距離離着陸機、垂直離着陸機、回転翼機、飛行船、気球などである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 軸芯が三角形の各頂点に位置すると共に軸方向が航空機の前後方向に向くように機体に取り付けられた3本の平行若しくは等しい若干の開き角をもった支持棒上に、複数個の超音波送受信機を支持棒上軸方向に位置を異ならせて配備し、隣接する支持棒上の前記超音波送受信機との組合せで複数組の超音波送受信経路が形成されるようにし、3次元情報としての対気速度を得る航空機用超音波対気速度センサ。
【請求項2】
 機体の前後方向に直交する面における支持棒の軸芯位置を結ぶ三角形が正三角形であって、超音波送受信機は前記支持棒の軸方向に直交する2つの面において各支持棒上2個づつ配備し、隣接する支持棒上の前記超音波送受信機のうち一方が前方配置されたものであるとき他方は後方配置されたものとの組合せで3組の超音波送受信経路が形成されるようにした請求項1に記載の航空機用超音波対気速度センサ。
【請求項3】
 請求項1又は2に記載の航空機用超音波対気速度センサと対地速度計測手段とを備え、前記航空機用超音波対気速度センサによって検出した対気速度情報から対地速度情報を減ずることにより該当位置における風速を検知するシステム。
【請求項4】
 成層圏プラットフォーム用飛行船に請求項1又は2に記載の航空機用超音波対気速度センサを搭載し、該飛行船が風によって受ける力を前記航空機用超音波対気速度センサによって検出し、それを消去させるような運転制御を実行して飛行船を一定位置にとどめる飛行船制御システム。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2000090200thum.jpg
State of application right Registered
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