技术领域
[0001] 本公开涉及具有集成
电磁辐射路径的夹层运载工具结构。
背景技术
[0002] 能够通过集成
传感器网络获得关于运载工具(例如
飞行器)的性能的实时运载工具
健康状态信息(health information)是有益的。为此目的存在有线系统,但是这些类型的系统由于需要数以千计的电线和互联元件而增加了重量和成本。为此目的存在开放空间/户外(open air)的无线系统,但是这些类型的系统可能是低效率的,可能需要大于必要的电源/
能量供给,可能增加重量,还可能随着辐射传播至航空
电子设备以及非预期的收发器而产生冲突/干扰和数据碰撞。
[0003] 需要一种以受控方式传播电磁辐射的电磁辐射系统和/或方法,以减少与一个或更多个现有电磁辐射系统和/或方法相关的一个或更多个问题。
发明内容
[0004] 在本公开的一个
实施例中,公开了一种夹层运载工具结构,其用于在夹层运载工具结构内提供受限制的电磁辐射传播。该夹层运载工具结构可包括至少一个上传导板、至少一个下传导板以及在上传导板和下传导板之间延伸的核心。该核心可包括核心介质以及多个间隔开的核心构件,这些核心构件嵌入核心介质内并且在上传导板和下传导板之间延伸。核心介质和核心构件允许在核心内的电磁辐射传播。
[0005] 在本公开的另一实施例中,公开一种传播电磁辐射的方法。在一个步骤中,可以提供夹层运载工具结构,其包括在上传导板和下传导板之间延伸的核心。该核心可包括在核心内延伸的多个集成无线电磁路径。在另一步骤中,可在核心内沿至少一个集成无线电磁路径传播电磁辐射。
[0006] 在本公开的其他实施例中,公开一种包括夹层运载工具结构的运载工具,该夹层运载工具结构用于在夹层运载工具结构内提供受限制的电磁辐射传播。该夹层运载工具结构可包括至少一个上传导板、至少一个下传导板以及在上传导板和下传导板之间延伸的核心。该核心可包括核心介质以及多个间隔开的核心构件,这些核心构件嵌入核心介质内并且在上传导板和下传导板之间延伸。核心介质和核心构件允许在核心内的电磁辐射传播。运载工具可包括飞行器、
航天器、卫星、轮船、潜艇、火箭、导弹、陆路运载工具、军事运载工具以及
机动车辆中的至少一种。夹层运载工具结构可包括飞行器结构、
机身、机翼、飞行器地板、内部飞行器部件、飞行器的前缘、航空器结构、卫星结构、轮船结构、潜艇结构、火箭结构、导弹结构、陆路运载工具结构、军事运载工具结构和机动车辆结构中的至少一种。
[0007] 通过参考以下
附图、
说明书和
权利要求书,本公开的这些和其他特征、方面和优点将被更好地理解。
附图说明
[0008] 图1是运载工具的夹层运载工具结构的示例性实施例的透视图,其用于在夹层运载工具结构内提供受限制的电磁辐射传播;
[0009] 图2是贯穿图1的实施例的线2-2的截面图;
[0010] 图3是图1的实施例的顶视图,其中上传导板被移除;以及
[0011] 图4是传播电磁辐射的方法的一个实施例的
流程图。如在此使用的,术语“示例性”指代一个示例并且不必是理想情况。
具体实施方式
[0012] 以下详细描述属于实施本公开的当前最佳预期模式。本说明书不以限制意义被采用,其目的仅为说明本公开的一般原理,因为本公开的范围由权利要求书最佳限定。
[0013] 图1是运载工具11的夹层运载工具结构10的一个实施例的透视图,其用于在夹层运载工具结构10内提供受限制的电磁辐射传播12。运载工具11可包括任何类型的运载工具,例如飞行器、航天器、卫星、轮船、潜艇、火箭、导弹、陆路运载工具、军事运载工具以及机动车辆和/或其他类型的运载工具。夹层运载工具10可适于无线传播电磁辐射12并且可以不包括任何的有线能量源、有线数据源或
电池。夹层运载工具结构10可包括:飞行器结构,例如机身、机翼、飞行器地板、内部飞行器部件,飞行器的前缘或飞行器的其他部分;航空器结构;卫星结构;轮船结构;潜艇结构;火箭结构;导弹结构;陆路运载工具结构;军事运载工具结构;机动车辆结构;或者其他类型的运载工具结构。
[0014] 图2是贯穿图1中实施例的线2-2的截面图。如图1和图2所示,夹层运载工具结构10可包括至少一个上传导板14、至少一个下传导板16和在上传导板14和下传导板16之间延伸的核心18。图3是图1中的实施例的顶视图,其中上传导板14被移除。如在此使用的,术语例如‘上’和‘下’被用于指示相对
位置,并且在运行中不需要相应的装置或系统保持特殊的配置或者方向。
[0015] 如图2和图3所示,核心18可包括核心介质20以及多个间隔开的核心构件22,这些核心构件22嵌入核心介质20内并且在上传导板14和下传导板16之间延伸。核心介质20和核心构件22可分别具有不同的电磁特性,以允许电磁辐射12在核心18内的传播。核心介质20和核心构件22可分别由介电材料、孔(开口)和/或传导材料中的至少一种制成。在一个实施例中,核心介质20可由介电材料制成,并且核心构件22可由具有比核心介质20的材料更高或更低
介电常数的介电材料制成。在另一实施例中,核心介质20由空气和气体制成,并且核心构件22由介电材料和/或传导材料制成。在另一实施例中,核心介质20可由介电材料制成,并且核心构件22可由传导材料包围的空气或气体制成。核心介质20可包括具有大于1或等于1的介电常数的非传导区域,并且核心构件22可包括传导材料、具有高于和低于核心介质20的介电常数中的至少一种的介电常数的非传导材料和/或由传导材料和非传导材料的组合形成的混合材料。在其他实施例中,核心介质20和核心构件22的组分可改变。
[0016] 如图3所示,核心介质20和核心构件22可分别允许电磁辐射12沿集成的无线电磁路径24传播,路径24被核心构件22限定在核心18内。电磁路径24可被形成穿过核心18。电磁路径24可由多个间隔开的核心构件22形成,并且间隔开的核心构件22的间距可确定电磁辐射12的传播
频率。电磁路径24的方向26可以是随意的,并且可基于间隔开的核心构件22的大小30、形状32、间距34和材料特性36中的至少一种被确定。在这种情况下,通过改变间隔开的核心构件22的大小30、形状32、间距34和材料特性36中的至少一种,可在核心18内和/或穿过核心18形成具有不同方向26的变化的电磁路径24。
[0017] 夹层运载工具结构10还可包括嵌入核心18内的一个或多于一个电磁收发器38、电子装置29、换能器31、能量单元33和/或一个或多于一个传感器40。收发器38可适于在核心18内沿电磁路径24传播电磁辐射12,和/或接收和/或发射数据。电子装置29可适于处理和/或解释命令、
传感器数据和/或其他类型信息中的至少一种。传感器40可以是无线的并且适于检测/感测在核心18内传播的电磁辐射12。换能器31可适于感测核心18内部和/或核心18外部的物理环境。能量单元33可适于在核心18的一个或多于一个通道28中捕获电磁辐射12并且将所捕获的电磁辐射12转换成无线传感器40可利用的能量。
[0018] 电磁路径24可允许电磁辐射12在核心18内传播以便为传感器40和/或收发器38提供动
力。电磁辐射12可以通过一个或多于一个辐射装置沿核心18内的至少一个集成的无线电磁路径24传播,这些辐射装置包括置于核心18的一个或多于一个通道28内的电磁天线、孔、
探头和/或其他类型的辐射装置。一个或多于一个计算机处理装置52和/或一个或多于一个显示设备54可被连接至传感器40和/或收发器38。将传感器40、计算机处理装置52和显示设备54等元件与核心的传播特性组合起来可使得基于传感器的健康状态管理系统可用于任何机载飞行器系统。这些系统可包括配线(wiring)、
燃料、液压、环境
控制器、飞行控制器、
机舱系统或任何其他存在或出现的系统。为了结构上的健康状态监控的目的,收发器38、42可与处理装置52和显示设备54协同工作以限定自监控结构系统,从而指示可能在核心18的特定区域内发生的损害。收发器38、42可沿夹层结构10的周长设置在电磁路径24的任一端,从而允许沿着由栅格限定的排或列发生传播。通过激活任一收发器对,可以询问通道并且可为通道作出健康状态估计。这可允许任意位置的高空间
分辨率估计。可在具有机载处理能力的传感器40的协助下实施该询问。
[0019] 在一个实施例中,夹层运载工具结构10可包括用于在核心18内传播电磁辐射12的至少一个电磁辐射源38’以及用于接收和/或发射在核心18内传播的电磁辐射12的至少一个收发器38。由电磁辐射源38’在核心18内发出并且由收发器38接收和/或发射的被传播电磁辐射源可包括用于能量输送44的至少一种未调制形式和/或可通过数据46被调制。在核心18内传播的电磁辐射12可提供能量至收发器38和/或传感器40。被调制或未调制的电磁辐射可被任意两个收发器38或传感器40使用来估计通道的健康状态性能,这还指示了结构10的健康状态。
[0020] 在另一实施例中,夹层运载工具结构10可包括用于在核心18内传播电磁辐射12的至少一个电磁辐射源38’以及嵌入到核心18内用于感测在核心18内传播的电磁辐射12的至少一个传感器40。可询问由电磁辐射源38’在核心18内发射并且由传感器40感测/检测的被传播电磁辐射12,以检测电磁辐射12的变化,这些变化指示核心18的一个或多于一个区域中的损害。
[0021] 图4是传播电磁辐射12的方法160的一个实施例的流程图。该方法可以不利用任何有线能量源、有线数据源和/或电池。在步骤162中,核心构件22的间距可被预先确定,以便控制电磁辐射12的传播频率。在步骤164中,核心构件22的大小、形状、间距以及材料特性中的至少一个可被预先确定,以便控制电磁路径24的方向。
[0022] 在步骤166中,运载工具11的夹层运载工具结构10可被提供,其包括在上传导板14和下传导板16之间延伸的核心18。运载工具11可包括任何类型的运载工具,例如飞行器、航空器、卫星、轮船、潜艇、火箭、导弹、陆路运载工具、军事运载工具、机动车辆和/或其他类型的运载工具。夹层运载工具结构10可包括:飞行器结构例如机身、机翼、飞行器地板、内部飞行器部件、飞行器的前缘或者飞行器的其他部分;航空器结构;卫星结构;轮船结构;潜艇结构;火箭结构;导弹结构;陆路运载工具结构;军事运载工具结构;机动车辆结构;或其他类型的运载工具结构。核心18可包括核心介质20和多个间隔开的核心构件
22,这些核心构件22被嵌入核心介质20中并且在上传导板14和下传导板16之间延伸。
核心介质20可由介电材料、空气、气体、传导材料和/或其他类型的材料和/或气体制成,并且核心构件22可由介电材料、空气、气体、传导材料和/或其他类型的材料和/或气体制成。核心构件22可具有比核心介质20的介电常数更高或更低的介电常数。核心介质20可包括具有大于1或等于1的介电常数的非传导区域,并且核心构件22可包括传导材料、具有高于和低于核心介质20的介电常数中至少一种的介电常数的非传导材料和/或传导材料和非传导材料组合形成的混合材料。在其他实施例中,可改变核心介质20和核心构件
22的组分。核心18可包括在核心18内和/或穿过核心18延伸的多个集成无线电磁路径
24。电磁路径24可由多个间隔开的核心构件22形成。
[0023] 在步骤168中,电磁辐射12可通过辐射装置沿核心18内的至少一个集成无线电磁路径24传播,辐射装置例如为在核心18的通道28内设置的电磁天线、孔或探头。电磁辐射源38’可沿核心18内和/或穿过核心18的一个或多于一个电磁路径24传播电磁辐射12。被传播的电磁辐射12可以是已调制的数据载波。电磁辐射12还可以是未被调制的并且可提供能量源至专
门设计的传感器40或收发器38,该能量源能够转换电磁辐射12以使用自含/独立(self-contained)或分离的能量单元33来驱动传感器40和/或收发器38。电磁能量还可被用于通过在传感器40和/或收发器38上的数据分析和处理单元的协助下分析通道响应来询问结构响应的路径。
[0024] 在步骤170中,可使用至少一个收发器38接收和/或发射在核心18内传播的电磁辐射12。所接收和/或发射的被传播电磁辐射12可包括未调制形式/能量源44和调制数据46中的至少一种。在步骤172中,可以使用嵌入核心18内的至少一个传感器40检测在核心18内传播的电磁辐射12,以便监控核心18的健康状态。在一个实施例中,核心18内的一个或多于一个电磁路径24和/或通道28可通过电磁辐射12被询问以获得关于核心18的健康状态的信息。在步骤174中,核心18内的路径24和通道28中的至少一个可被用作独立的通信通道以实现改进无线通信系统的性能、增加开放空间无线系统的带宽和数据传输率(data rate)、提供与周围冲突和干扰源中的至少一种的隔离、提供与周围环境的隔离以保证安全的通信以及增强无线系统的鉴定过程(certification process)中的至少一种。在其他实施例中,方法160可通过改变步骤162-174的次序、
修改步骤162-174中的一个或多于一个、不遵循步骤162-174中的一个或多于一个和/或增加一个或多于一个额外的步骤而被改变。
[0025] 本公开的一个或多于一个实施例可通过允许贯穿运载工具的夹层运载工具结构的任意的无线集成电磁路径提供实时、高分辨率、无线状态监控、无线通信和/或无线能量传输来减少一个或多于一个现有系统和/或方法的一个或多于一个问题。
[0026] 当然,应理解以上内容涉及本公开的示例性实施例并且可在不偏离如权利要求书中展示的本公开的精神和范围下做出修改。