旋翼飛行器前風擋的製作方法
2023-05-11 00:56:36 1
專利名稱：旋翼飛行器前風擋的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及飛行器風擋，並且更具體地，涉及一種旋翼飛行器前風擋。
背景技術：
旋翼飛行器可包括一個或多個旋翼系統。旋翼飛行器旋翼系統的一個不例為主旋翼系統。主旋翼系統可產生支撐處於飛行中的旋翼飛行器的重量的氣動升力，以及抵抗氣動阻力並且可使旋翼飛行器移動向前飛行的推力。旋翼飛行器旋翼系統的另一示例為尾旋翼系統。尾旋翼系統可產生沿與主旋翼系統的旋轉方向相同的方向的推力以抵抗由主旋翼系統產生的轉矩作用。旋翼飛行器可包括多個窗口。這些窗口中的一些窗口可使飛行員看到旋翼飛行器的外部。旋翼飛行器窗口的兩個示例可包括前風擋和下置窗口。當在地面附近操作旋翼飛行器時，下置窗口會使飛行員看到地面的臨近於旋翼飛行器的一部分。
發明內容
本發明的特定實施方式可提供一個或多個技術優點。一個實施方式的技術優點可包括從常規旋翼飛行器去除下置窗口的能力。一個實施方式的技術優點可包括提高飛行員可見性的能力。一個實施方式的技術優點可包括在破碎時提高安全性的能力。一個實施方式的技術優點可包括免受鳥撞的保護能力。本發明的某些實施方式可包括上述優點中的幾個、所有上述優點、或一個上述優點也沒有。通過包括在此的附圖、說明書、以及權利要求，一個或多個其它技術優點對本領域技術人員而言是極其明顯的。
為提供對本發明及其特徵和優點的更全面的理解，參照結合附圖所做的下列描述，其中:圖1示出了根據一個示例性實施方式的旋翼飛行器；圖2A示出了根據一個示例性實施方式的圖1的旋翼飛行器的鼻部的立體圖；圖2B 示出了圖2A的鼻部的側視圖；圖2C示出了圖2A的鼻部的前視圖；圖2D示出了圖2A的鼻部的俯視圖3示出了根據一個示例性實施方式的圖2A至圖2D的風擋的形狀的二維直線視場圖；圖4A示出了根據一個示例性實施方式的用於將圖3的風擋附接至圖1的旋翼飛行器的附接裝置的組裝側視圖；圖4B示出了圖4A的附接裝置400的組裝俯視圖；圖4C示出了圖4A的附接裝置400的橫截面側視圖；圖4D示出了圖4A的附接裝置400的拆開側視圖；圖5A、圖5B和圖5C示出了根據一個示例性實施方式的安裝在風擋200的開口 500中的附接裝置400。圖5A示出了風擋200的立體圖，圖5B示出了安裝在開口 500中的附接裝置400的詳細立體圖，以及圖5C示出了安裝在開口 500中的圖5B的附接裝置400的橫截面圖。
具體實施例方式圖1示出了根據一個示例性實施方式的旋翼飛行器100。旋翼飛行器100的特徵在於包括:旋翼系統110、槳葉120、機身130、起落裝置140和尾翼150。旋翼系統110可使槳葉120旋轉。旋翼系統110可包括用於選擇性地控制每個槳葉120的斜度以便選擇性地控制旋翼飛行器100的方向、推力和升力的控制系統。機身130表不旋翼飛行器100的本體並且可聯接至旋翼系統Iio以使得旋翼系統110和槳葉120可通過空氣移動機身130。起落裝置140在旋翼飛行器100著陸時和/或在旋翼飛行器100靜止在地面上時支撐旋翼飛行器100。尾翼150表示飛行器的尾部部段並且特徵在於包括旋翼系統110和槳葉120'的部件。槳葉120'可提供沿與槳葉120的旋轉方向相同的方向的推力以抵抗由旋翼系統110和槳葉120產生的轉矩作用。某些實施方式的涉及在此所描述的旋翼系統的教示可適用於旋翼系統110和/或其它旋 翼系統，例如其它傾斜旋翼系統和直升機旋翼系統。還應當理解的是，來自旋翼飛行器100的教示可適用於除旋翼飛行器之外的飛行器，例如飛機和無人飛行器，僅舉出了幾個示例。旋翼飛行器的飛行員可能會被要求在地面或其它障礙物附近執行各種操縱。這種操縱的示例可包括起飛和著陸。在這些示例中，對於飛行員來說重要的是:具有對旋翼飛行器前面的區域以及當在地面附近操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面二者的可見性。通常，旋翼飛行器裝備有兩個窗口以提供這些視角:提供旋翼飛行器前面的可見性的前風擋，以及當在地面上操作旋翼飛行器時提供臨近於旋翼飛行器的地面的可見性的單獨的下置窗口。該單獨的下置窗口通常設置在飛行員的腿部/腳部附近以提供當在地面上操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面的視角。但是，這個單獨的下置窗口可引起多個問題。首先，飛行員不可具有通過下置窗口觀望的清晰的視線。例如，腳踏板、儀錶板、以及飛行員的腿部和腳部都會妨礙飛行員通過下置窗口觀望的能力。另外，如果由於下置窗口的位置而導致下置窗口破碎發生時，下置窗口會引起對安全的關注。特別地，當旋翼飛行器「迫降」在水中時，下置窗口可能會破碎並且造成破碎的玻璃和水以危險的高速度進入駕駛艙。此外，下置窗口會在飛行器內佔用寶貴空間，這是因為如果下置窗口要保持其功能，則任何部件都不能遮擋其視野。下置窗口所處的有限空間是非常寶貴的並且可以更好地適用於諸如漂浮裝備之類的其它裝置。因此，某些實施方式的教示認識到從旋翼飛行器去除下置窗口的能力。特別地，某些實施方式的教示認識到設置能夠提供如下區域二者的可見性的前風擋的能力:旋翼飛行器前面的區域以及當在地面附近操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面。例如，圖1的旋翼飛行器100示出了能夠提供如下區域二者的可見性的前風擋:旋翼飛行器前面的區域以及當在地面附近操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面。圖2A至圖2D示出了圖1的旋翼飛行器100的鼻部的詳細視圖。圖2A示出了立體圖，圖2B示出了側視圖，圖2C示出了前視圖，以及圖2D示出了俯視圖。如圖2A至圖2D所示，旋翼飛行器100的特徵在於包括兩塊前風擋200、200'。每個前風擋200/20(V均從本體130的前麵包覆到本體130的側面。在該示例中，每個前風擋的前面部分均能夠提供旋翼飛行器前面區域的可見性，並且每個前風擋的側面部分均能夠提供當在地面附近操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面的可見性。另外，去除前風擋200、20(V的前面部分與側面部分之間的任何柱狀件可增加前風擋200、20(V的柔性並且可提高前風擋200和20(V承受鳥撞的能力。例如，前風擋200/200'可承受鳥撞的撞擊並進而能夠使該能量擴散，而不會由於在風擋附接至結構或柱狀件的位置處所產生的大剪應力而使風擋破碎。圖3示出了根據一個示例性實施方式的風擋200的形狀的二維直線視場圖。圖3的圖表的原點基於設計眼點300。設計眼點可表示代表飛行員的眼睛的設計位置的設計參照點。每個飛行器均可具有一個或多個設計眼點。例如，對於每個飛行員而言都可存在設計眼點，並且每個飛行員可具有多個設計眼點(例如，設計範圍或區域)。可至少部分地相對於這種設計眼點設計諸如風擋和儀錶板之類的飛行器部件。例如，在一些實施方式中，該設計眼點可表示用於對駕駛艙內部和/或外部的最佳可見位置，以及用於訪問飛行器儀表的最佳位置。一些飛行器製造商可為飛行員提供在對座椅進行調整時使用的參考標記；這 些參考標記的意圖是使飛行員調整座椅以使得飛行員的眼睛處於設計眼點處或接近設計眼點。儘管圖3的示例參照設計眼點，但是某些實施方式的教示認識到可使用其它參照點。另外，儘管圖3參照單個的設計眼點300，但是設計眼點300可代表多個設計眼點(例如，設計範圍或區域)。在圖3的示例中，風擋200、20(V是從旋翼飛行器100內部的右側飛行員座椅觀察的。儘管圖3示出了二維圖示，但是由於設計眼點300的三維位置位於飛行員所處的位置(至少根據設計是這樣)，設計眼點300的三維位置將在飛行器內部遠離風擋200 —段距離。可通過參考旋翼飛行器100內的設計眼點300的位置來確定圖3中的坐標。因此，例如，設計眼點300的左側的坐標為飛行員的從飛行員的視角來觀察的左側(圖3中的設計眼點300的左側)的那些坐標。另外，設計眼點300的右側的坐標為飛行員的從飛行員的視角來觀察的右側(圖3中的設計眼點300的右側)的那些坐標。此外，風擋200'可以是風擋200的鏡像。因此，風擋200的設計眼點300的右側的坐標為風擋200'的設計眼點300'的左側的坐標。在圖3的示例中，風擋200包括位於第一點和第二點的坐標，其中第一點相對於設計眼點300的(右)側位於二十度以上和四十度，第二點相對於設計眼點300的與第一點相同側(右側)位於三十度以下和四十度。如圖3中所示，風擋200包括在第一點與第二點之間連續延伸的半透明材料(例如玻璃)。此外，圖3的示例性風擋200可包括從第一點和第二點連續延伸到另外的坐標處的半透明材料。例如，在一些實施方式中，半透明材料連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相反一側(圖3中的左側)位於二十度以上和四十度的點。根據另一示例，在一些實施方式中，半透明材料連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相同偵U(圖3中的右側)位於四十度以上和四十度的點。根據又一示例，在一些實施方式中，半透明材料連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相同一側(圖3中的右側)位於五十度以下和五十度的點。根據又一示例，在一些實施方式中，半透明材料連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相反一側(圖3中的左側)位於三十五度以上和四十度的點。根據又一示例，在一些實施方式中，半透明材料連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相反一側(圖3中的左側)位於十度以下和二十度的點。儘管風擋200的不同實施方式可包括不同的坐標，但是某些實施方式的教示認識到風擋200可以具有有限的尺寸，同時仍提供如下區域二者的可見性:旋翼飛行器前面的區域以及當在地面附近操作旋翼飛行器時臨近於旋翼飛行器的地面。例如，風擋200不是完全圍繞駕駛艙的玻璃罩(例如存在於鍾47上)。相反，風擋200由本體130的框架限界並且固定地聯接至本體130的框架。因此，在圖3的示例中，多個坐標可落在風擋200的邊界之外。例如，如圖3所示，風擋200不包括連續地延伸至相對於設計參照點的與第一點和第二點相反一側(圖3中的左側)位於二十度以上和七十度的點的半透明材料。相反，該坐標由將風擋200與風擋200;分離的中央柱狀件135佔據。如上所述，風擋200和200'聯接至本體130。但是，將風擋200、200'聯接至本體130會使風擋200、200'遭受 破裂的風險。例如，在一些實施方式中，風擋200、200'具有高於本體130的熱膨脹係數。在該示例中，溫度變化可造成風擋200和/或200'破裂。在另一示例中，風擋200、200'可能遭受外部負載(例如，來自鳥撞)，並且當將力傳遞到本體130時風擋200、200'破裂。因此，某些實施方式的教示認識到，在防止熱膨脹以及將本體130與外部負載隔離的同時，將風擋200、200'聯接至本體130的能力。圖4A至圖4D示出了根據一個示例性實施方式的附接裝置400。圖4A示出了附接裝置400的組裝側視圖，圖4B示出了附接裝置400的組裝俯視圖，圖4C示出了附接裝置400的橫截面側視圖，以及圖4D示出了附接裝置400的拆開側視圖。如將在下文中更詳細地描述的，在操作中，可使用附接裝置400將風擋200、200'附接至本體130。如圖4A至圖4D所示，附接裝置400的特徵在於包括三個主要部件:緊固件部分410、彈性負載隔離件420和螺栓430。緊固件部分410具有穿過其中、構造成接納螺栓430的開口。緊固件部分410可由既包括金屬又包括非金屬材料的任何合適的材料製成。在一些實施方式中，緊固件部分410為諸如熱塑性塑料或熱固性塑料之類的塑料。在一個示例性實施方式中，緊固件部分410為碳纖維。在一些實施方式中，緊固件部分410由注塑成型工藝形成。例如，緊固件部分410使用含有40%玻璃纖維的尼龍6-6合成物來注塑成型。如在圖4C的示例中所示出的，緊固件部分410可包括頭部412和本體部414。在一些實施方式中，頭部412可構造成使風擋200與本體130保持抵靠，並且本體部414可構造成容置於風擋200中的開口內。
彈性負載隔離件420圍繞緊固件部分410並且使緊固件部分410與風擋200分離。彈性負載隔離件420可有助於處理在本體130與風擋200之間傳遞的力。例如，彈性負載隔離件420可有助於將剪應力分布在較大並較軟的區域上。另外，彈性負載隔離件420可有助於防止風擋200遭受本體130的振動或防止風擋200將諸如由於鳥撞或熱膨脹產生的力之類的力施加在本體130上。某些實施方式的教示認識到對在本體130與風擋200之間的力的傳遞進行處理和/或限制可減少風擋200的故障。如圖4C的示例中所示出的，彈性負載隔離件420可包括頭部422和本體部424。在一些實施方式中，頭部422可將頭部412與風擋200分離，並且本體部424可將本體部414與風擋200分離。彈性負載隔離件420可由任何合適的材料製成。在一些實施方式中，彈性負載隔離件420由彈性材料形成。彈性材料為具有粘彈性(俗稱「彈性」)性能的諸如聚合物之類的材料。彈性材料的一個示例為橡膠。當與其它材料相比時，彈性材料通常具有低的楊氏模量和高的屈服應變。彈性材料通常為具有在固化(即，硫化)期間交聯的長聚合物鏈的熱固性材料。彈性材料可在壓縮期間吸收能量。螺栓430可延伸穿過緊固件部分410的開口並且將緊固件部分410聯接至本體130。將緊固件部分410聯接至本體130可限制風擋200抵靠本體130，從而排除了可能使風擋破裂的過大的夾緊力。在一些實施方式中，將螺栓430設置成穿過緊固件部分410中的開口產生施加在緊固件部分410上的轉矩。例如，螺栓430可旋入到緊固件部分410中。作為另一示例，當螺栓430的頭部緊靠頭部414時，螺栓430可將轉矩施加在緊固件部分410 上。圖5A、圖5B和圖5C示出了根據一個示例性實施方式的安裝在風擋200的開口 500中的附接裝置400。圖5A示出了風擋200的立體圖，圖5B示出了安裝在開口 500中的附接裝置400的詳細立體圖，以及圖5C示出了安裝在開口 500中的圖5B的附接裝置400的橫截面圖。
在圖5A至圖5C的示例中，每個開口 500均大於彈性負載隔離件420的本體部424。在這些示例中，開口 500足以大於附接裝置400以使得當附接裝置400經由開口 500定位時在彈性負載隔離件420與開口 500的內表面之間存在有間隙。某些實施方式的教示認識到在彈性負載隔離件420與開口 500之間提供空間可有助於防止損壞風擋200。例如，在彈性負載隔離件420與開口 500之間提供空間能夠使風擋200響應熱膨脹和外力(例如，鳥撞)而彎曲並移位。以這種方式，風擋200可固定地聯接至本體130而不必剛性地聯接至本體130。相反，附接裝置400防止風擋200從本體130移除，但風擋200仍然可響應外力而自由移動並彎曲。如圖5C所示，彈性負載隔離件420的頭部422與風擋200和緊固件部分410的頭部412都物理接觸。某些實施方式的教示認識到彈性負載隔離件420的頭部422可設置能夠防止碎片和/或水分通過開口 500的密封。例如，如圖5C所示，頭部422包括對風擋200以及緊固件部分410的頭部412進行密封的材料。在不偏離本發明的範圍的情況下，可以對文中所述的系統和裝置做出修改、補充、或省略。系統和裝置的部件可結合或分離。此外，系統和裝置的操作可由更多、更少、或其它部件來執行。所述方法可包括更多、更少、或其它步驟。另外，步驟可以任何適當的順序執行。儘管已經詳細描述和示出了若干實施方式，但是將會認識到的是，在不偏離由所附權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，是可以進行替代和改型的。為協助專利局以及基於本申請而授權的任何專利的任何讀者理解所附權利要求，申請人希望指出的是，申請人不希望所附權利要求書中的任一項從其在申請日存在起援引35U.S.C.§ 112的·第6款，除非在特定的權利要求中明確使用了詞語「用於…的裝置」或「用於…的步驟」。
權利要求
1.一種旋翼飛行器，包括: 本體； 動力傳動系統，所述動力傳動系統聯接至所述本體並且包括動力源以及聯接至所述動力源的驅動軸； 轂部； 旋翼槳葉，所述旋翼槳葉聯接至所述轂部；以及 前風擋，所述前風擋聯接至所述本體，所述前風擋包括在第一點與第二點之間無障礙地連續地延伸的半透明材料，其中所述第一點相對於設計參照點的一側位於二十度以上和四十度處，所述第二點相對於設計參照點的與第一點相同一側位於三十度以下和四十度處。
2.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述設計參照點為代表飛行員的眼睛的設計位置的設計眼參照點。
3.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述設計參照點定位成遠離所述半透明材料一段距離。
4.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述前風擋固定地聯接至所述本體。
5.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料不是連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於二十度以上和七十度的點。
6.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於二十度以上和四十度的點。
7.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相同一側位於四十度以上和四十度的點。
8.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相同一側位於五十度以下和五十度的點。
9.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於三十五度以上和四十度的點。
10.根據權利要求1所述的旋翼飛行器，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於十度以下和二十度的點。
11.一種風擋，包括在以下兩點之間連續地延伸的半透明材料: 相對於設計參照點一側位於二十度以上和四十度的點；以及 相對於設計參照點的與第一點相同一側位於三十度以下和四十度的點。
12.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述設計參照點為代表飛行員的眼睛的設計位置的設計眼參照點。
13.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述設計參照點定位成遠離所述半透明材料一段距離。
14.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述前風擋構造成固定地聯接至旋翼飛行器的本體。
15.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料不是連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於二十度以上和七十度的點。
16.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於二十度以上和四十度的點。
17.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相同一側位於四十度以上和四十度的點。
18.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相同一側位於五十度以下和五十度的點。
19.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於三十五度以上和四十度的點。
20.根據權利要求11所述的風擋，其中，所述半透明材料連續地延伸至相對於所述設計參照點的與所述第一點和所述第二點相反一側位於十度以下和二十度的點。
全文摘要
本發明涉及一種旋翼飛行器前風擋，其包括在以下點之間連續地延伸的半透明材料相對於設計參照點一側位於二十度以上和四十度的點與相對於設計參照點的與第一點相同的一側位於三十度以下和四十度的點。
文檔編號B64C1/14GK103241361SQ20131005137
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月16日 優先權日2012年2月10日
發明者威廉·A·阿曼特 申請人:貝爾直升機德事隆公司