用于旋翼飞行器前风挡的附接装置及具有该装置的旋翼飞行器 |
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| 申请号 | CN201310051378.X | 申请日 | 2013-02-16 | 公开(公告)号 | CN103241362B | 公开(公告)日 | 2015-09-02 |
| 申请人 | 贝尔直升机德事隆公司; | 发明人 | 威廉·A·阿曼特; 卡尔·A·梅; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于将 风 挡联接至本体的风挡附接装置，所述风挡附接装置包括 紧 固件 部分、 螺栓 和弹性负载隔离件。紧固件部分具有穿过其中的开口。螺栓构造成延伸穿过紧固件部分的开口并且将紧固件部分联接至本体。弹性负载隔离件围绕紧固件部分的至少一部分并且将紧固件部分与风挡分离。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种旋翼飞行器，包括： |
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| 说明书全文 | 用于旋翼飞行器前风挡的附接装置及具有该装置的旋翼飞行器 [0001] 相关申请 [0002] 根据35U.S.C.§119（e），本申请要求于2012年2月10日提交的、题为“HELICOPTER FRONT WINDSHIELDS（直升机前风挡）”、序列号为No.61/633,410的美国临时专利申请的优先权。序列号为No.61/633,410的美国临时专利申请在此以参引的方式并入到本文中。 技术领域[0003] 本发明总体涉及飞行器风挡，并且更具体地，涉及用于旋翼飞行器前风挡的附接装置。 背景技术[0004] 旋翼飞行器可包括一个或多个旋翼系统。旋翼飞行器旋翼系统的一个示例为主旋翼系统。主旋翼系统可产生支撑处于飞行中的旋翼飞行器的重量的气动升力，以及抵抗气动阻力并且使旋翼飞行器移动向前飞行的推力。旋翼飞行器旋翼系统的另一示例为尾旋翼系统。尾旋翼系统可产生沿与主旋翼系统的旋转方向相同的方向的推力以抵抗由主旋翼系统产生的转矩作用。 [0005] 旋翼飞行器可包括多个窗口。这些窗口中的一些窗口可使飞行员看到旋翼飞行器的外部。旋翼飞行器窗口的两个示例可包括前风挡和下置窗口。当在地面附近操作旋翼飞行器时，下置窗口可使飞行员看到地面的临近于旋翼飞行器的一部分。 发明内容[0006] 本发明的特定实施方式可提供一个或多个技术优点。一个实施方式的技术优点可包括从常规旋翼飞行器去除下置窗口的能力。一个实施方式的技术优点可包括提高飞行员可见性的能力。一个实施 方式的技术优点可包括在破碎时提高安全性的能力。一个实施方式的技术优点可包括免受鸟撞的保护能力。 附图说明[0008] 为提供对本发明及其特征和优点的更全面的理解，参照结合附图所做的下列描述，其中： [0009] 图1示出了根据一个示例性实施方式的旋翼飞行器； [0010] 图2A示出了根据一个示例性实施方式的图1的旋翼飞行器的鼻部的立体图； [0011] 图2B示出了图2A的鼻部的侧视图； [0012] 图2C示出了图2A的鼻部的前视图； [0013] 图2D示出了图2A的鼻部的俯视图； [0014] 图3示出了根据一个示例性实施方式的图2A至图2D的风挡的形状的二维直线视场图； [0015] 图4A示出了根据一个示例性实施方式的用于将图3的风挡附接至图1的旋翼飞行器的附接装置的组装侧视图； [0016] 图4B示出了图4A的附接装置400的组装俯视图； [0017] 图4C示出了图4A的附接装置400的横截面侧视图； [0018] 图4D示出了图4A的附接装置400的拆开的侧视图； [0019] 图5A、5B和图5C示出了根据一个示例性实施方式的安装在风挡200的开口500中的附接装置400。图5A示出了风挡200的立体图，图5B示出了安装在开口500中的附接装置400的详细立体图，以及图5C示出了安装在开口500中的图5B的附接装置400的横截面图。 具体实施方式[0020] 图1示出了根据一个示例性实施方式的旋翼飞行器100。旋翼飞行器100的特征在于：旋翼系统110、桨叶120、机身130、起落装置140和尾翼150。旋翼系统110可使桨叶120旋转。旋翼系统110可包括用于选择性地控制每个桨叶120的斜度以便选择性地控制旋翼飞行器100的方向、推力和升力的控制系统。机身130表示旋翼飞行器100的本体并且可联接至旋翼系统110以使得旋翼系统110和桨叶120可通过空气移动机身130。起落装置140在旋翼飞行器100着陆时和/或在旋翼飞行器100静止在地面上时支撑旋翼飞行器 100。尾翼150表示飞行器的尾部部段并且特征为包括旋翼系统110和桨叶120′的部件。 桨叶120′可提供沿与桨叶120的旋转方向相同的方向的推力以抵抗由旋翼系统110和桨叶120产生的转矩作用。某些实施方式的涉及在此所描述的旋翼系统的教示可适用于旋翼系统110和/或其它旋翼系统，例如其它倾斜旋翼系统和直升机旋翼系统。还应当理解的是，旋翼飞行器100的教示可适用于除旋翼飞行器之外的飞行器，例如飞机和无人飞行器，仅举出了几个示例。 [0021] 旋翼飞行器的飞行员可能会被要求在地面或其它障碍物附近执行各种操纵。这种操纵的示例可包括起飞和着陆。在这些示例中，对于飞行员来说重要的是：具有对旋翼飞行器前面的区域以及当在地面附近操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面二者的可见性。 [0022] 通常，旋翼飞行器装备有两个窗口以提供这些视角：提供旋翼飞行器前面的可见性的前风挡，以及当在地面上操作旋翼飞行器时提供临近于旋翼飞行器的地面的可见性的单独的下置窗口。该单独的下置窗口通常设置在飞行员的腿部/脚部附近以提供当在地面上操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面的视角。 [0023] 但是，此单独的下置窗口可引起多个问题。首先，飞行员可能不具有通过下置窗口观望的清晰的视线。例如，脚踏板、仪表板、以及飞行员的腿部和脚部都会妨碍飞行员通过下置窗口观望的能力。另外，如果由于下置窗口的位置导致下置窗口破碎发生时，下 置窗口会引起对安全的关注。特别地，当旋翼飞行器“迫降”在水中时，下置窗口可能会破碎并且造成破碎的玻璃和水以危险的高速度进入驾驶舱。此外，下置窗口会占用飞行器内的宝贵空间，这是因为如果下置窗口要保持其功能，则任何部件都不能遮挡其视野。下置窗口所处的有限空间是非常宝贵的并且可以更好地适用于诸如漂浮装备之类的其它装置。 [0024] 因此，某些实施方式的教示认识到从旋翼飞行器去除下置窗口的能力。特别地，某些实施方式的教示认识到设置一种能够提供如下区域两者的可见性的前风挡的能力：旋翼飞行器前面的区域以及当在地面附近操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面。 [0025] 例如，图1的旋翼飞行器100示出了能够提供如下区域两者的可见性的前风挡：旋翼飞行器前面的区域以及当在地面附近操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面。图2A至图2D示出了图1的旋翼飞行器100的鼻部的详细视图。图2A示出了立体图，图2B示出了侧视图，图2C示出了前视图，以及图2D示出了俯视图。 [0026] 如图2A至图2D所示，旋翼飞行器100的特征在于包括两个前风挡200、200′。每个前风挡200/200′均从本体130的前面包覆到本体130的侧面。在该示例中，每块前风挡的前面部分均能够提供旋翼飞行器前面区域的可见性，并且每块前风挡的侧面部分均能够提供当在地面附近操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面的可见性。 [0027] 另外，去除前风挡200、200′的前面部分与侧面部分之间的任何柱状件可增加前风挡200、200′的柔性并且可提高前风挡200和200′承受鸟撞的能力。例如，前风挡200/200′可承受鸟撞的撞击并进而能够使该能量扩散，而不会由于在风挡附接至结构或柱状件的位置处所产生的大剪应力而使风挡破碎。 [0028] 图3示出了根据一个示例性实施方式的风挡200的形状的二维直线视场图。图3的图表的原点基于设计眼点300。设计眼点可表示代表飞行员的眼睛的设计位置的设计参照点。每个飞行器均可具有一个或多个设计眼点。例如，对于每个飞行员而言都可存在设计眼点，并且每个飞行员可具有多个设计眼点（例如，设计范围或区 域）。 [0029] 可至少部分地相对于这种设计眼点设计诸如风挡和仪表板之类的飞行器部件。例如，在一些实施方式中，该设计眼点可表示用于对驾驶舱内部和/或外部的最佳可见位置，以及用于访问飞行器仪表的最佳位置。一些飞行器制造商可为飞行员提供在对座椅进行调整时使用的参考标记；这些参考标记的意图是使飞行员调整座椅以使得飞行员的眼睛处于设计眼点处或接近设计眼点。尽管图3的示例参照设计眼点，但是某些实施方式的教示认识到可使用其它参照点。另外，尽管图3参照单个的设计眼点300，但是设计眼点300可代表多个设计眼点（例如，设计范围或区域）。 [0030] 在图3的示例中，风挡200、200′是从旋翼飞行器100内部的右侧飞行员座椅观察的。尽管图3示出了二维图示，但是由于设计眼点300的三维位置位于飞行员所处的位置（至少根据设计是这样），设计眼点300的三维位置将在飞行器内部远离风挡200一段距离。 [0031] 可通过参考旋翼飞行器100内的设计眼点300的位置来确定图3中的坐标。因此，例如，设计眼点300的左侧的坐标为飞行员的从飞行员的视角来观察的左侧（图3中的设计眼点300的左侧）的那些坐标。另外，设计眼点300的右侧的坐标为飞行员的从飞行员的视角来观察的右侧（图3中的设计眼点300的右侧）的那些坐标。此外，风挡200′可以是风挡200的镜像。因此，风挡200的设计眼点300的右侧的坐标为风挡200′的设计眼点300′的左侧的坐标。 [0032] 在图3的示例中，风挡200包括位于第一点和第二点的坐标，其中第一点相对于设计眼点300的（右）侧位于二十度以上和四十度，第二点相对于设计眼点300的与第一点相同侧（右侧）位于三十度以下和四十度。如图3中所示，风挡200包括在第一点与第二点之间连续延伸的半透明材料（例如玻璃）。 [0033] 此外，图3的示例性风挡200可包括从第一点和第二点连续延伸到另外的坐标处的半透明材料。例如，在一些实施方式中，半透明材料连续地延伸至相对于设计参照点的与第一点和第二点相反一侧（图3中的左侧）位于二十度以上和四十度的点。根据另一示例，在一些实施方式中，半透明材料连续地延伸至相对于设计参照点的 与第一点和第二点相同侧（图3中的右侧）位于四十度以上和四十度的点。根据又一示例，在一些实施方式中，半透明材料连续地延伸至相对于设计参照点的与第一点和第二点相同一侧（图3中的右侧）位于五十度以下和五十度的点。根据又一示例，在一些实施方式中，半透明材料连续地延伸至相对于设计参照点的与第一点和第二点相反一侧（图3中的左侧）位于三十五度以上和四十度的点。根据又一示例，在一些实施方式中，半透明材料连续地延伸至相对于设计参照点的与第一点和第二点相反一侧（图3中的左侧）位于十度以下和二十度的点。 [0034] 尽管风挡200的不同实施方式可包括不同的坐标，但是某些实施方式的教示认识到风挡200可以具有有限的尺寸，同时仍提供如下区域两者的可见性：旋翼飞行器前面的区域以及当在地面附近操作旋翼飞行器时临近于旋翼飞行器的地面。例如，风挡200不是完全围绕驾驶舱的玻璃罩（例如存在于钟47上）。相反，风挡200由本体130的框架限界并且固定地联接至本体130的框架。 [0035] 因此，在图3的示例中，多个坐标可落在风挡200的边界之外。例如，如图3所示，风挡200不包括连续地延伸至相对于设计参照点的与第一点和第二点相反一侧（图3中的左侧）位于二十度以上和七十度的点的半透明材料。相反，该坐标由将风挡200与风挡200′分离的中央柱状件135占据。 [0036] 如上所述，风挡200和200′联接至本体130。但是，将风挡200、200′联接至本体130会使风挡200、200′遭受破裂的风险。例如，在一些实施方式中，风挡200、200′具有高于本体130的热膨胀系数。在该示例中，温度变化可造成风挡200和/或200′破裂。在另一示例中，风挡200、200′可能遭受外部负载（例如，来自鸟撞），并且当将力传递到本体130时风挡200、200′破裂。因此，某些实施方式的教示认识到，在防止热膨胀以及将本体130与外部负载隔离的同时，将风挡200、200′联接至本体130的能力。 [0037] 图4A至图4D示出了根据一个示例性实施方式的附接装置400。图4A示出了附接装置400的组装侧视图，图4B示出了附接装置400的组装俯视图，图4C示出了附接装置400的横截面侧视图，以及图4D示出了附接装置400的拆开侧视图。如将在下文中更详细 地描述的，在操作中，可使用附接装置400将风挡200、200′附接至本体130。 [0038] 如图4A至图4D所示，附接装置400的特征在于包括三个主要部件：紧固件部分410、弹性负载隔离件420和螺栓430。紧固件部分410具有穿过其中、构造成接纳螺栓430的开口。紧固件部分410可由既包括金属又包括非金属材料的任何合适的材料制成。在一些实施方式中，紧固件部分410为诸如热塑性塑料或热固性塑料之类的塑料。在一个示例性实施方式中，紧固件部分410为碳纤维。在一些实施方式中，紧固件部分410由注塑成型工艺形成。例如，紧固件部分410使用含有40%玻璃纤维的尼龙6-6合成物来注塑成型。 [0039] 如在图4C的示例中所示出的，紧固件部分410可包括头部412和本体部414。在一些实施方式中，头部412可构造成使风挡200与本体130保持抵靠，并且本体部414可构造成容置于风挡200中的开口内。 [0040] 弹性负载隔离件420围绕紧固件部分410并且使紧固件部分410与风挡200分离。弹性负载隔离件420可有助于处理在本体130与风挡200之间传递的力。例如，弹性负载隔离件420可有助于将剪应力分布在较大并较软的区域上。另外，弹性负载隔离件420可有助于防止风挡200遭受本体130的振动或防止风挡200将诸如由于鸟撞或热膨胀产生的力之类的力施加在本体130上。某些实施方式的教示认识到对在本体130与风挡200之间的力的传递进行处理和/或限制可减少风挡200的故障。 [0041] 如图4C的示例中所示出的，弹性负载隔离件420可包括头部422和本体部424。在一些实施方式中，头部422可将头部412与风挡200分离，并且本体部424可将本体部414与风挡200分离。 [0042] 弹性负载隔离件420可由任何合适的材料制成。在一些实施方式中，弹性负载隔离件420由弹性材料形成。弹性材料为具有粘弹性（俗称“弹性”）性能的诸如聚合物之类的材料。弹性材料的一个示例为橡胶。当与其它材料相比时，弹性材料通常具有低的杨氏模量和高的屈服应变。弹性材料通常为具有在固化（即，硫化）期间交联的长聚合物链的热固性材料。弹性材料可在压缩期间吸收能量。 [0043] 螺栓430可延伸穿过紧固件部分410的开口并且将紧固件部分410联接至本体130。将紧固件部分410联接至本体130可限制风挡200抵靠本体130，从而排除了可能使风挡破裂的过大的夹紧力。在一些实施方式中，将螺栓430设置成穿过紧固件部分410中的开口产生施加在紧固件部分410上的转矩。例如，螺栓430可旋入到紧固件部分410中。 作为另一示例，当螺栓430的头部紧靠头部414时，螺栓430可将转矩施加在紧固件部分 410上。 [0044] 图5A、图5B和图5C示出了根据一个示例性实施方式的安装在风挡200的开口500中的附接装置400。图5A示出了风挡200的立体图，图5B示出了安装在开口500中的附接装置400的详细立体图，以及图5C示出了安装在开口500中的图5B的附接装置400的横截面图。 [0045] 在图5A至图5C的示例中，每个开口500均大于弹性负载隔离件420的本体部424。在这些示例中，开口500足以大于附接装置400以使得当附接装置400经由开口500定位时在弹性负载隔离件420与开口500的内表面之间存在有间隙。某些实施方式的教示认识到在弹性负载隔离件420与开口500之间提供空间可有助于防止损坏风挡200。例如，在弹性负载隔离件420与开口500之间提供空间能够使风挡200响应热膨胀和外力（例如，鸟撞）而弯曲并移位。 [0046] 以这种方式，风挡200可固定地联接至本体130而不必刚性地联接至本体130。相反，附接装置400防止风挡200从本体130移除，但风挡200仍然可响应外力而自由移动并弯曲。 [0047] 如图5C所示，弹性负载隔离件420的头部422与风挡200和紧固件部分410的头部412都物理接触。某些实施方式的教示认识到，弹性负载隔离件420的头部422可提供防止碎屑和/或湿气通过开口500的密封。例如，如图5C所示，头部422包括对风挡200以及紧固件部分410的头部412进行密封的材料。 [0048] 在不偏离本发明的范围的情况下，可以对文中所述的系统和装置做出修改、补充、或省略。系统和装置的部件可结合或分离。此外，系统和装置的操作可由更多、更少、或其它部件来执行。所述 方法可包括更多、更少、或其它步骤。另外，步骤可以任何适当的顺序执行。 [0049] 尽管已经详细描述和示出了若干实施方式，但是将会认识到的是，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，是可以进行替代和改型的。 [0050] 为协助专利局以及基于本申请而授权的任何专利的任何读者理解所附权利要求，申请人希望指出的是，申请人不希望所附权利要求书中的任一项从其在申请日存在起援引35U.S.C.§112的第6款，除非在特定的权利要求中明确使用了词语“用于…的装置”或“用于…的步骤”。 |
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