灰尘和其它微粒物质可能对旋转翼飞行器的操作人员产生显著的危 险。在该说明书中，“其它微粒物质”包括：砂、雪、水滴、石头、卵石、 草地、树枝、土壤、垃圾和任何其它小且松散的对象。在起飞和降落期间， 以及在靠近地面停悬期间，灰尘或者其它微粒的烟云在直升机周围产生。 这可能导致可视性的丧失，或者在灰尘或者沙石的情况下的“变暗(brown out)”，或者在雪的情况下的“白色黑暗(white out)”。微粒可能堵塞飞 行器的发动机的空气吸入，导致过热，并且被吸入发动机的细微粒可能导 致损坏和机械故障。微粒可能导致转子和转子齿轮的磨损的加剧。更粗糙 的空气承载微粒可能导致眼睛损伤以及对飞行器周围的人员的其它类型 的损害，以及所述区域内其它飞行器、车辆、设备和设施可能受到损坏。
直升机降落垫子典型地从混凝土、柏油、沥青或者另外的固体表面构 造。但是当必须在没有固定降落垫子的位置降落时，经常引起灰尘和其它 微粒的问题。一个解决方案是产生一种便携降落垫子，这样的便携降落垫 子典型地从钢或者其它类型的较强且相对实心和重的材料制造，所述材料 不太可能被直升机的下降气流(downdraft)吹走。但是，这样的降落垫 子在四处移动时非常笨重，并不适于快速展开。
在带有灰尘或者含沙的表面上构造短期直升机降落垫子的一种方式 涉及将所述表面撒水。该技术的有效性依赖于可获得足够的水，一旦水干 化，降落表面停止可用，在一些环境下这只是数分钟的问题。更长时间的 降落垫子可以使用污油、柴油或者另外的非挥发性液体产生，但是有效性 仍然较短，必须可获得油和柴油燃料供给源，且环境伤害是显著的。更为 环境友好的解决方案通过提供一种称为Envirotac II或者“Rhino Snot” 的产品，但是仍然需要在需要时可获得供给源。
由于存在与布挥动并被捕获在直升机的转子中的危险，降落垫子典型 地从例如帆布或者PVC防水油布的布材料形成。即使帆布、防水油布牢固 地在每一侧锚定，仍然可能在重型降落直升机的起落撬(skid)或者轮子 撕裂帆布的危险，尤其是在地面包含一些暴露的石块时，直升机作用在帆 布的撕裂的部分上的下降气流导致空气在帆布之下流动，提升了帆布，导 致对锚定点的额外的张力，并加重撕裂，伴随的危险是帆布的被撕裂部分 将被捕获在直升机的转子中。
在一些军事行动中，降落垫子由铝板(可能是织物状，而不是刚性金 属)制造。铝比帆布危险性小，但是当风在垫子之下或者四处吹动垫子或 者垫子片时存在显著的困难和危险，导致对地面上的人的损伤以及对直升 机产生危险。
与使用柔性降落垫子相关联的另外一个问题从直升机的下降气流在 降落垫子的边上的效应所引起。当直升机的向下气流靠近地面时，其直接 指向外，这样靠近降落垫子的边的气流是迅速的且几乎水平。在降落垫子 的顶侧上的迅速流动的空气具有比降落垫子的下侧上的静止空气具有更 低的压力，这导致降落垫子的边鼓翼而飞起。过去，该问题通过让降落垫 子的边非常重这样它们不能被气流移动来解决，但是这显著地减小了降落 垫子的便携性。可选地，大且重的钉用于固定降落垫子，但是这些让垫子 的便携性变差，且设置或者收藏起来更为耗时。
美军使用了相对轻量的临时公路表面类型的垫子，称为“Mobi-Mat”。 Mobi-Mat主要是允许空气通过其的聚酯网状物。典型地，其储存在较大的 卷中，所述卷非常笨重，且在使用中，垫子通过1米的钉(peg)向下保持。 标准的垫子尺寸是4.2m宽、0.4m厚、8m、12m或者20m长。8m的垫子重56.5kg， 12m的垫子重84kg，20m的垫子重149kg。因此每个垫子需要两个或者更多 的人来运载所述垫子。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于减小由于风所导致的微粒物 质或者液体的干扰的垫子，所述垫子包括：
(a)第一层的粗网孔材料(coarse mesh material)；和
(b)第二层的粗网孔材料；
其中第一层相对第二层被保持在基本上固定的位置中，并且对于在 50km/h上以直角引导到网孔材料上的风，每层网孔材料具有在40％和80％ 之间的风衰减因子。
具有两个或者更多层的网孔材料可以使用套口(looping)、间歇缝纫、 缝合或者编织来构造，这样多层材料看起来是单层。可以理解，这样的材 料被视为具有用于本发明的目的的两层或者更多层。
已经发现，具有两层或者更多层的粗网孔材料可以有效地防止垫子之 下的主要微粒物质逃逸，同时允许一些风通过所述垫子。这减小了垫子的 顶侧和底侧之间的压力差异，让垫子更可能阻止撕裂，并比从非孔形布(例 如帆布)所形成的可比垫子承受更强的风。此外，风击打垫子的表面的偏 离“翻滚(tumbling)”效应看起来是由于粗网孔材料的织物图案所产生， 将垫子推到地面上而不是产生“浮升(uplift)”效应。
网孔材料可以是任何合适类型的材料。优选地，网孔材料是具有在2mm 到6mm之间的平均线迹长度(stitch length)的针织材料，第一和第二层 之间的平均分开是在2mm和10mm之间。
网孔材料可以从任何合适的纤维形成。可以使用例如羊毛和棉线的自 然纤维，但是已经发现，如果网孔材料从塑料纤维形成，那么能够实现特 定的所需结果。
网孔材料的孔隙度(porosity)、或者由孔而不是纤维形成的网状物 的表面面积的比例可以具有任何适当的值。优选地，每层网孔材料具有在 10％和50％之间的孔隙度。
击打垫子的风将部分通过垫子并部分地通过所述垫子而停止，这样垫 子的顺风侧的风速相对逆风侧的风速被削弱。
根据本发明的另外一方面，提供了一种直升机降落垫子，其包括一个 或者更多前述限定类型的垫子。所述直升机降落垫子还包括每单位面积的 质量大于网孔材料的周围区域，第一层在周围区域中连接到第二层。
优选地，直升机降落垫子可以具有超过直升机的转子跨距(rotor span)的长度和宽度。
根据本发明的第二方面，提供了一种减小通过风导致在表面上微粒物 质的干扰的方法，包括下述步骤：
(a)将所述表面用垫子覆盖，所述垫子包括第一层的粗网孔材料和 第二层的粗网孔材料，第一层相对第二层被保持在基本上固定的位置中， 并且对于在50km/h上以直角引导到网孔材料上的风，每层网孔材料具有在 40％和80％之间的风衰减因子；和
(b)将所述垫子在围绕垫子的周围的多个点处固定到所述表面。
附图说明
本发明将参照附图详细说明本发明的示例形式。可以理解，这些附图 中的技术细节不是为了取代本发明的前述说明的一般性。
图1显示了根据本发明的实施例的垫子的部分的拐角部分中的两层针 织网孔材料。
图2显示了适于用在本发明的实施例中的针织网孔材料的试样。
图3以示意的形式显示了结合在一起的多个垫子的可延伸布置，以根 据本发明的实施例形成直升机降落垫子。
图4显示了使用在覆盖沙地的垫子上使用直升机的下降气流模拟的试 验用的配置(set—up)。
图5显示了根据本发明的实施例的垫子。
图6显示了图5的垫子的细节。
图7显示了结合在一起的如图5中所示类型的两个垫子的细节。
图8显示了结合在一起的图5中所示类型的两个垫子的细节。
图9显示了当收藏起来时根据本发明的垫子的布置。
图10显示了直升机没有垫子在灰尘区域降落。
图11显示了在灰尘区域中，图10的直升机降落在从根据本发明的实施 例制造的多个垫子形成的降落场上。
图12显示了图11的直升机在降落场(landing pad)之上停悬在一定 的距离处。
图13显示了根据本发明的垫子中的压痕(indentation)，所述压痕由 于直升机的起落撬(skid)所形成。
图14显示了根据本发明的垫子中的压痕，所述压痕由于直升机的轮子 所形成。

首先参照图1，显示了根据本发明的实施例，用于减小通过风导致的 微粒物质的干扰的垫子1的剖面拐角部分。垫子包括第一层粗网孔材料2和 第二层粗网孔材料3。第一层相对于第二层大体上保持在固定的位置。沿 着边设置强化材料4，尽管试验显示这样强化不是必须的。
图2提供了另外的适当类型的网孔材料的细节。优选类型的网孔材料 是具有平均在2mm到6mm之间的平均线迹长度的针织材料。在所示的实施例 中，平均针迹长度是大约3mm。所需的网孔尺寸在一定程度上依赖于微粒 的尺寸，更细的网孔尺寸适合更细微粒。针织材料比编织材料优选，因为 如果一个针迹被磨破，而不太容易丧失功能，并且也因为其典型地允许更 合适的尺寸和形状的孔。针织结构也大体上减小了一旦垫子受到损坏或者 切割而撕裂以及发展“纵向脱散(runs)”的倾向。
第一层和第二层之间的平均间隔优选地在2mm和10mm之间，这样垫子 主要由三维网形成。所述垫子包括第三和可能的另外的层，但是一方面让 风从顶层通至底层的所需特性、另一方面从垫子之下停止微粒物质通过所 述层的所需特性之间需要权衡。太多的层的存在增加风衰减因子至高的让 网孔不能有效工作的数值。
网孔材料可以从棉线或者另外的自然纤维制造，但是在优选的布置 中，网孔材料从塑料纤维形成。平滑的塑料纤维典型地比自然纤维更光滑， 因此提供了更低程度的风阻，这样风衰减因子被降低。
将燃料或者油或者液压流体洒到围绕直升机的周围的地面并不是不 常见的。因此，优选地，从至少稍微耐燃料泼溅物、油、液压流体、水和 其它类型的沥滤(straining)和污染的材料形成。此外，由于围绕直升 机的部件周围产生的高温的缘故，耐火性和/或者火焰阻碍性能也是非常 需要的。
根据本发明的垫子能够抵制静电的聚集也是有利的。一种避免静电的 方式涉及将垫子电学接地，例如通过将垫子固定到地面的金属钉和/或者 横过垫子的金属线。
根据本发明的垫子可以是任何合适的颜色。在一个优选的布置中，垫 子的颜色与周围的地形相似，例如用于沙漠条件下的沙土色和用于草地的 绿色。在另外的布置中，垫子与地线颜色是成对比色，这样其可以容易地 从空中定位。在另外的布置中，垫子在一侧是一种颜色，在另外一侧是不 同的颜色。
网孔材料的孔隙度，或者由孔而不是纤维形成的网状物的表面面积的 比例优选地在10％和50％之间。在图2中所示的实施例中，孔隙度是大约 30％。
垫子的整体风衰减因子将依赖于多个因素，包括所使用的纤维的光滑 度，单个孔的尺寸(与针织材料中的针迹长度相关)和各层网孔材料的孔 隙度。所述层可以具有不同的风衰减因子，但是优选地对于在直角上以 50km/h在网孔材料上引导的风，各层网孔材料具有在40％和80％之间的风 衰减因子。
本发明的垫子适于在多种情况中使用来减小灰尘或者其它空气承载 微粒的不利效果。垫子可以用于在如前所讨论的灰尘地面、沙地或者雪地 上直升机的降落。也可以在例如军营、难民营、室外比赛地点(音乐会、 运动会等)的较大地面宽阔区域、动物围栏和干燥的灰尘条件盛行(特别 是在干旱中)的其它条件中用于灰尘和空气承载微粒控制。
由于根据本发明的垫子的风孔隙度的程度的缘故，不是在所有的情况 下都必须将垫子固定到地面。在进行模拟的直升机下降气流的混凝土表面 上用垫子进行的试验中，即使在垫子没有被固定到地面和即使在垫子的边 没有通过强化而变得更重的情况下，在边的周围也没有拍动(flapping)。 在大多数情况下，仍然需要让垫子围绕其周边被固定到地面，但是固定的 程度在许多情况下相对来讲是最小的。
图3显示了直升机降落垫子的一个结构，其中多个不同的垫子已经被 结合到一起以形成一个复合垫子。该布置中的各单独的垫子包括每单位面 积的质量大于网孔材料的周围区域，两层网孔材料在周围区域中彼此结 合。相邻的垫子可以以任何合适的方式和任何适当的结构固定在一起。适 当的固定手段包括将垫子用绳子或者线系在一起或者绑在一起、钩和环固 定、金属或者塑料夹子或者结，或者帐篷桩(通常顶部扁平以最小化可能 与降落的直升机干涉的凸起)。有利地，相邻的垫子(例如当通过钩和环 固定结合时)重叠边被安置，这样最靠近直升机降落垫子的中心的边在相 邻的垫子的顶部上重叠，这样从降落垫子的中心朝向所述边移动的向下气 流挤压在接头上。
直升机降落垫子的长度和宽度超过直升机的转子的跨距(rotor span)，理想地超过显著的量，减小了围绕垫子的微粒物质被捕获在尘云 中的可能性。在图3中所示的示例中，复合垫子尺寸是21米x21米，其包括 七个更小的垫子，其中心的一个是7米x7米，另外六个每个尺寸是大约3.5 米x14米。各垫子的边可以被强化以允许垫子被拉紧或者被栓接到地面， 尽管试验显示强化不是必须的。各垫子是便携的，重量大约是20—22kg， 这样总重是大约190kg。当垫子被折叠时，它们占据了总共大约1立方米的 总体积。各垫子可以存储在其自身的包中，所述包可以通过一个或者两个 人舒适地提走。所有的垫子可以被存储在用于储存的单个手提袋(carry bag)中并被传送以保持所述组在一起。可选地，垫子可以在通过带或者 扣固定用于储存和运输之前被折叠和/或者滚动。
垫子可以具有较大的拉伸强度，并直接放在地面上。中心降落垫子可 以额外地强化。垫子可以通过两个人在小于30分钟内放置，并通过两个人 在小于1个小时内收藏起来。这与以前的“便携式”结构化直升机降落场 (landing pad)的需要几天的设置时间形成比较。
各垫子的尺寸和重量尺寸可以根据垫子的尺寸和孔隙度而变化。例 如，单个垫子可以重达25kg或者更多。如图3所示的垫子的尺寸和结构只 是为了显示的目的。多个尺寸和结构可以根据特定的情形和要求而被使 用，例如可获得的设立时间和需要保护的水平。根据本发明的垫子例如可 以小至1mx1m或者大至60m x 60m。对于更大的军用直升机，例如“黑隼 (black hawks)”，整体尺寸大约为40—50m x 40—50m是理想的，重载中 央登陆场为12m x 12m。
一个有用的结构是由25个垫子部分(mat segment)所构成的尺寸为 100英尺x100英尺的复合垫子，每个所述垫子部分的尺寸为6.3m x 6.3m， 重25kg。该复合垫子可以容纳更大的飞行器并对于更高的风速给予更好的 保护。总重大约为625kg，垫子可以被6—8个人在小于1小时之内放置，并 在恰超过1小时而收藏起来。当要求的保护减小时，或者用于铺设垫子而 可获得的时间和人力变得更少时，可以使用不同的结构。
在其它的结构中，所有形成降落场的垫子可以大体上是相同的尺寸和 重量，而不需要任何特定的对中心垫子的强化，这样所有的垫子是可互换 的，垫子的各位置可以被旋转，这样对于垫子的磨损量是均匀的。遭受损 坏的垫子可以与未损坏的垫子互换。
在一些应用中，降落场的方形整体结构是适当的；在其它的结构中， 垫子可以矩形或者任何其它适当的形状安置。
尽管在图3中所示的垫子通过钉(pegs)被固定到地面，但是可以使 用多种其它的方式固定垫子。在沙质和/或者干燥松软的灰尘中，沙包、 水囊和其它手段可以被用于将垫子(典型地它们已经系在一起)固定地到 地面。
模拟试验
对根据本发明的实施例的试样垫子进行了试验。试验的目的是承受与 军用直升机之下意于地面之上可比较的风速来确定在包含的微粒中的垫 子的效率。
直升机的转子尾流的速度依赖于直升机的圆盘载荷(Disc loading)。 圆盘载荷是转子盘面积(πR2)除以直升机的毛重。作为通常的规则，直 升机的下降气流(downwash)随着直升机的尺寸而增加。对于最大毛重为 5,320kg的Sikorsky S—76C直升机，圆盘载荷为37.6kg/m2。这引起在大约 45km/h的转子平面上的下降气流速度。当气流下降到直升机之下，所述气 流加速，在低于转子之下大约一个转子直径的距离处，达到在转子平面上 的速度的大约两倍，或者大约90km/h。因此，试验目的在于达到或者超过 此风速。
微粒被预称重，然后均匀地分布在1.4 x 1.7米的区域之上。然后这 被捆在位(taped in place)的垫子覆盖。垫子然后从80cm高度通过在 145mph的额定风速上传送的鼓风机承受暴风60秒。然后垫子被小心移除， 微粒物质重新获取并称重，来确定已经从垫子之下转移的物质量。
作为控制措施和用于比较估计，在没有垫子的情况下重复试验。对精 细和粗微粒物质都进行了试验。常用的面粉被用作精细微粒，海沙用作粗 微粒。
试验结果显示在下表中：
  沙试验 数量克(Qty Grams) 开始数量 1128.00 风吹之后 1103.00 沙损 25.00 损失百分比 2.22％ 沙控制试验—没有垫子 开始数量 1128.00 风吹之后 231.00
  沙损 897.00 损失百分比 79.52％ 相对效率 97.21％
  灰尘试验 数量克(Qty Grams) 开始数量 282.00 风吹之后 248.00 灰尘损失 34.00 损失百分比 12.06％ 灰尘控制试验—没有垫子 开始数量 282.00 风吹之后 45.00 灰尘损失 237.00 损失百分比 84.04％ 相对效率 85.65％
图4显示了试验的设置(set-up)。试验的结果显示了，垫子对于减小 空气承载的沙和空气承载灰尘的影响范围(incidence)是有效的，垫子 对于减小空气承载的沙的影响范围更为有效。
现场试验
根据本发明的垫子然后使用多个不同类型的直升机来进行试验，包括 Bell 206B“Jetranger”，Eurocopter AS350B“Squirrel”、Bell UH— 1N“Huey”、Sikorsky UH—60L“Black Hawk”和Sikorsky CH—53E“Super Stallion”。
用于垫子的结构的类型被显示在图5—9中。图5显示了通过钩环(hook —and—loop)类型的固定件连接到附近的垫子的垫子1。垫子1的两侧5、 6具有向上朝向突出的环边，而另外两边7、8具有向下朝向的钩边。均匀 地围绕边分开的是D环9，所述D环9可以与相邻的垫子上的带10(参看图6 中的细节)交互以帮助将相邻的垫子固定在一起，它们也可以被用于将垫 子的边钉到地面。带10自身折回，并通过钩环类型的固定布置保持在位。
图7、8显示了结合在一起的两个相邻垫子的细节。图8显示了一个垫 子剥回的拐角。
图9显示了折叠起来并用可调节长度带保持在一起的垫子。
可以理解，所示的垫子的实施例允许垫子以对较宽种类的条件和温度 有效的方式快速展开。在典型的展开中，垫子只需要在彼此的旁边铺开， 匹配的钩和环挤压在一起，外周被钉到地面。如果需要额外的固定，带10 可以与环9结合使用来强化相邻垫子之间的结合，垫子可以从降落场的周 围偏内的点处钉到地面。
与其它类型的直升机降落表面相比，所述垫子相当更加紧凑和轻量。 需要的锚定量也减小，这些因素有助于设置和扯下(tear-down)比其它 类型的降落表面更快。
作为可选特征，垫子可以具有快速释放带，所述快速释放带使得能够 让垫子从用于快速打包的固定器(anchors)卸下。
现场试验用前述的直升机来进行。首先，一些沙被放在根据本发明的 一组降落垫子之下的相对牢固表面上，Jetranger和Squirrel直升机用于 进行降落，转动操纵、从降落垫子起飞。在试验期间，没有沙通过垫子上 升，即使当直升机靠近并围绕垫子的周边移动时垫子中只有最小的运动。
当沙被放在垫子的顶部上时，直升机的尾流(wake)将其向下推动通 过所述垫子，对于剩余的试验，所述沙保持不动。
然后使用Huey，Black Hawk和Super Stallion直升机对于软灰尘环 境进行了进一步的试验。图10显示了没有使用垫子Super Stallion降落在 灰尘区域中。通过直升机的下降气流产生的尘暴让其几乎不可能看到直升 机。
图11显示了相同的直升机降落到相同的位置中，此时具有从根据本发 明的一组垫子形成的降落场。将注意到，在直升机之后可以看到一些灰尘， 当直升机靠近降落场时已经搅动起来；但是，可见性被极大提高，在整个 降落场之上没有灰尘。
图12显示了Super Stallion直升机在降落场之上的一定距离盘旋。空 气承载的灰尘围绕降落场的周围可见，但是没有通过降落场的网孔。讨论 中的降落场被设计用于具有更小的转子跨距的直升机。在当前的情况下， 降落场的尺寸大致等于转子跨距的尺寸，而优选地，降落场的尺寸至少是 转子跨距的尺寸的1.5倍。
图13显示了通过Huey直升机的起落撬在垫子中产生的凹痕。垫子之下 的地面较软且具有灰尘，垫子的柔软的性能允许直升机的起落撬稍微下沉 到地面内而没有导致对垫子的损坏。Huey直升机具有大约4吨的重量。
图14显示了由于Black Hawk直升机的轮子所导致的相似的凹痕。 Black Hawk直升机具有大约6吨的重量。Super Stallion直升机具有大约 20吨的重量。
本发明的垫子的柔性也给予它们对外来物体损坏的一定程度的抵抗。 垫子趋于围绕外来物体屈曲而不是撕裂。有利地，网孔结构减小了撕裂的 危险或者纵向脱散(runs)的形成，这样垫子在被切割或者损坏时仍然被 使用。
当垫子受到损坏时，它们可以通过缝起裂口或者替换破裂的锚定点而 相对容易地修理。垫子可以用现场修复工具一起提供。
进一步的试验揭示了根据本发明的垫子在降落到泥泞的表面上时也 是有用的。试验显示水通过垫子过滤出来，但是泥主要包含在下面。通常 搅动起较深的泥的繁忙交通降落区域大体上可以通过所述垫子得到保护。
可以理解，被不背离本发明的范围的情况下可以对前述进行不同的改 动、增加和/或者修改。