本發(fā)明涉及傳感器，更具體的說，涉及一種總溫傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道位置的總溫傳感器，作為可能遭遇鳥擊的發(fā)動(dòng)機(jī)前部部件，需要特別關(guān)注其抗鳥撞要求。目前，總溫傳感器在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮測(cè)溫功能，但在抗沖擊性能方面還有待提高。

2、為了獲取氣體總溫，現(xiàn)有傳感器設(shè)計(jì)通常會(huì)設(shè)置感測(cè)腔，使氣流在腔內(nèi)受到阻滯從而流速降低到零，氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能。然而，感測(cè)腔一般為空腔，內(nèi)部裝配感溫元件，這部分在受到?jīng)_擊時(shí)往往成為薄弱位置，容易發(fā)生損壞。因此，t12傳感器(用于實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)扇進(jìn)口特定截面的總溫)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步考慮抗鳥撞等沖擊強(qiáng)度和設(shè)計(jì)重量要求。

3、除此之外，傳感器暴露在雨雪冰凍天氣條件下，可能會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。這不僅會(huì)導(dǎo)致測(cè)量溫度不準(zhǔn)確，而且冰塊脫落可能損壞其他關(guān)鍵部件。

4、因此，需要采取措施在一定程度上阻止或者減緩結(jié)冰現(xiàn)象的發(fā)生，或者盡量減小積冰的體積。現(xiàn)有傳感器防冰一般采用電加熱或引氣加熱主動(dòng)的方式，但這些方法使得傳感器設(shè)計(jì)變得復(fù)雜，傳統(tǒng)制造方式難度加大，且控制方式復(fù)雜。

5、圖1揭示了航空發(fā)動(dòng)機(jī)總溫傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)中的位置示意圖，如圖1所示，航空發(fā)動(dòng)機(jī)總溫傳感器11安裝于進(jìn)氣道內(nèi)壁板12上，并伸出暴露在流入風(fēng)扇的空氣中，用于實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)扇進(jìn)口總溫。

6、總溫傳感器11暴露在雨雪冰凍天氣條件下，可能發(fā)生結(jié)冰的現(xiàn)象，且為發(fā)動(dòng)機(jī)前部部件，可能會(huì)受到外物撞擊。

7、圖2a和圖2b分別揭示了現(xiàn)有技術(shù)中的總溫傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖以及剖面示意圖，圖3a和圖3b分別揭示了現(xiàn)有技術(shù)中的總溫傳感器的a-a截面和b-b截面示意圖，如圖2a至圖3b所示，現(xiàn)有技術(shù)中的總溫傳感器，包括蓋14、安裝座15和傳感器外殼16：

8、所述傳感器外殼16，兩側(cè)開有進(jìn)氣孔13；

9、所述傳感器外殼16，內(nèi)部構(gòu)成感測(cè)腔18

10、所述感溫元件17，伸出探入感測(cè)腔18中，感測(cè)腔18暴露在流入風(fēng)扇的空氣中，感測(cè)腔18以上部分在進(jìn)氣道內(nèi)壁板12內(nèi)；

11、氣流通過進(jìn)氣口13以及底部開口進(jìn)入感測(cè)腔18。

12、傳感器外殼16需要承受外物沖擊，傳感器外殼16的迎風(fēng)面易結(jié)冰。

13、由于傳統(tǒng)總溫傳感器感測(cè)腔18為空腔，再加上兩側(cè)開有進(jìn)氣孔13，導(dǎo)致傳感器外殼16在受外物沖擊時(shí)易在空腔區(qū)域損壞。

14、現(xiàn)有傳感器設(shè)計(jì)和加工方式，需要將感測(cè)腔18內(nèi)的感溫元件17與傳感器外殼16焊接裝配，這使得制造過程變得復(fù)雜且可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種總溫傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)的總溫傳感器抗鳥撞的能力差的問題。

2、本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種總溫傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)的總溫傳感器制造過程復(fù)雜，可靠性低的問題。

3、本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種總溫傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)的總溫傳感器防冰設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種總溫傳感器，包括傳感器主體結(jié)構(gòu)和感溫元件：

5、所述傳感器主體結(jié)構(gòu)至少包括安裝座、傳感器外殼；

6、所述傳感器外殼，安裝在安裝座上；

7、所述傳感器外殼，內(nèi)部構(gòu)成感測(cè)腔，感測(cè)腔內(nèi)部填充三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)；

8、所述感溫元件，設(shè)置在感測(cè)腔內(nèi)。

9、在一實(shí)施例中，所述感溫元件為粘貼式熱電阻；

10、所述感測(cè)腔上部區(qū)域設(shè)置密封蓋，密封蓋的上表面設(shè)置粘貼式熱電阻。

11、在一實(shí)施例中，所述傳感器外殼的迎風(fēng)面，設(shè)置防護(hù)層：

12、所述防護(hù)層與傳感器外殼之間，填充三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)。

13、在一實(shí)施例中，所述防護(hù)層為記憶合金防護(hù)層。

14、在一實(shí)施例中，所述防護(hù)層，設(shè)置若干預(yù)制槽：

15、所述若干預(yù)制槽將防護(hù)層表面分割成若干微小碎片式結(jié)構(gòu)。

16、在一實(shí)施例中，所述若干微小碎片式結(jié)構(gòu)為三角形結(jié)構(gòu)或棱形結(jié)構(gòu)或蜂窩形結(jié)構(gòu)。

17、在一實(shí)施例中，所述感測(cè)腔內(nèi)部填充的三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)為gyroid單胞。

18、在一實(shí)施例中，所述防護(hù)層與傳感器外殼之間填充的三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)為iwp單胞。

19、在一實(shí)施例中，所述粘貼式熱電阻為柔性熱電阻。

20、在一實(shí)施例中，所述記憶合金防護(hù)層為鎳鈦形狀記憶合金。

21、在一實(shí)施例中，所述粘貼式熱電阻所測(cè)得的溫度，通過動(dòng)溫恢復(fù)系數(shù)轉(zhuǎn)換為空氣總溫。

22、在一實(shí)施例中，所述動(dòng)溫恢復(fù)系數(shù)，通過風(fēng)洞試驗(yàn)，按照以下表達(dá)式計(jì)算得到：

23、

24、其中，γ為動(dòng)溫恢復(fù)系數(shù)、t0氣流總溫、tg為傳感器測(cè)得溫度、κ為絕熱指數(shù)、ma為氣流馬赫數(shù)。

25、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，包括如上述任一項(xiàng)所述的總溫傳感器。

26、在一實(shí)施例中，所述總溫傳感器安裝于所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道。

27、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種總溫傳感器的制造方法，用于制造如上述任一項(xiàng)所述的總溫傳感器，所述總溫傳感器的傳感器外殼的迎風(fēng)面設(shè)置防護(hù)層，包括以下步驟：

28、采用增材制造工藝將傳感器主體結(jié)構(gòu)一次性制作成型；

29、在已完成的傳感器主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行防護(hù)層的增材制造；

30、將傳感器主體結(jié)構(gòu)和防護(hù)層融合。

31、在一實(shí)施例中，所述傳感器主體結(jié)構(gòu)為不銹鋼，所述防護(hù)層為鎳鈦記憶合金。

32、本發(fā)明提供的一種總溫傳感器及其制造方法，感測(cè)腔采用三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)填充，能夠顯著提高感測(cè)腔的抗沖擊能力，傳感器迎風(fēng)面采用碎片式記憶合金防護(hù)層，具有主動(dòng)防冰和吸收沖擊能量的功能。

技術(shù)特征：

1.一種總溫傳感器，其特征在于，包括傳感器主體結(jié)構(gòu)和感溫元件：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總溫傳感器，其特征在于，所述感溫元件為粘貼式熱電阻；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總溫傳感器，其特征在于，所述傳感器外殼的迎風(fēng)面，設(shè)置防護(hù)層：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的總溫傳感器，其特征在于，所述防護(hù)層為記憶合金防護(hù)層。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的總溫傳感器，其特征在于，所述防護(hù)層，設(shè)置若干預(yù)制槽：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的總溫傳感器，其特征在于，所述若干微小碎片式結(jié)構(gòu)為三角形結(jié)構(gòu)或棱形結(jié)構(gòu)或蜂窩形結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總溫傳感器，其特征在于，所述感測(cè)腔內(nèi)部填充的三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)為gyroid單胞。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的總溫傳感器，其特征在于，所述防護(hù)層與傳感器外殼之間填充的三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)為iwp單胞。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總溫傳感器，其特征在于，所述粘貼式熱電阻為柔性熱電阻。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總溫傳感器，其特征在于，所述記憶合金防護(hù)層為鎳鈦形狀記憶合金。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總溫傳感器，其特征在于，所述粘貼式熱電阻所測(cè)得的溫度，通過動(dòng)溫恢復(fù)系數(shù)轉(zhuǎn)換為空氣總溫。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的總溫傳感器，其特征在于，所述動(dòng)溫恢復(fù)系數(shù)，通過風(fēng)洞試驗(yàn)，按照以下表達(dá)式計(jì)算得到：

13.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)所述的總溫傳感器。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述總溫傳感器安裝于所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道。

15.一種總溫傳感器的制造方法，用于制造如權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)所述的總溫傳感器，所述總溫傳感器的傳感器外殼的迎風(fēng)面設(shè)置防護(hù)層，其特征在于，包括以下步驟：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的總溫傳感器的制造方法，其特征在于，所述除防護(hù)層外的傳感器主體結(jié)構(gòu)為不銹鋼，所述防護(hù)層為鎳鈦記憶合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種總溫傳感器及其制造方法。本發(fā)明提供了一種總溫傳感器，包括傳感器主體結(jié)構(gòu)和感溫元件：所述傳感器主體結(jié)構(gòu)至少包括安裝座、傳感器外殼；所述傳感器外殼，安裝在安裝座上；所述傳感器外殼，內(nèi)部構(gòu)成感測(cè)腔，感測(cè)腔內(nèi)部填充三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)；所述感溫元件，設(shè)置在感測(cè)腔內(nèi)。本發(fā)明提供的一種總溫傳感器及其制造方法，感測(cè)腔采用三周期極小曲面單胞填充結(jié)構(gòu)填充，具有輕質(zhì)高強(qiáng)度、連通性好、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可控的特點(diǎn)，能夠顯著提高感測(cè)腔的抗沖擊能力。

技術(shù)研發(fā)人員：劉傳欣,柴象海,倪曉琴
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28