用于外部碰撞衰減氣囊的恒定面積排氣口的制作方法
【專利摘要】外部碰撞衰減氣囊包括可充氣囊袋，其在飛機(jī)外部可充氣，以使得可充氣囊袋在充氣時(shí)大致位于飛機(jī)和碰撞表面之間。氣囊包括配置成在預(yù)定破裂壓力下破裂的排氣口，排氣口設(shè)置在可充氣囊袋的側(cè)面部分。氣囊還包括鄰近于排氣口設(shè)置的排氣口支架，排氣口支架配置成防止變形并且由此維持排氣口的排氣面積的有效性。
【專利說明】用于外部碰撞衰減氣囊的恒定面積排氣口
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請的系統(tǒng)涉及交通工具的外部安全氣囊。尤其是，本申請的系統(tǒng)涉及用于飛機(jī)的外部氣囊的恒定面積排氣口。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的氣囊制造成具有多種形狀和尺寸。傳統(tǒng)的氣囊具有彈性的排氣口，其在碰撞衰減過程中易于塌縮。盡管氣囊系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著的改進(jìn)，仍然存在許多缺點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]被認(rèn)為是本申請?zhí)赜械男路f性特征在所附的權(quán)利要求中提出。然而，系統(tǒng)本身及其優(yōu)選的應(yīng)用方式，以及進(jìn)一步的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將在參考下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖而獲得最好的理解，其中參考標(biāo)記數(shù)字最左側(cè)的標(biāo)記數(shù)字表示各個(gè)參考標(biāo)記數(shù)字首次出現(xiàn)的附圖，其中:
[0004]圖1為裝備有根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的外部氣囊組件的旋翼飛機(jī)的透視圖；
[0005]圖2為圖1所示的飛機(jī)的程式化立體圖；
[0006]圖3為處于壓縮中的外部氣囊的示意圖；
[0007]圖4為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的外部氣囊組件的透視圖；
[0008]圖5為圖4的外部氣囊組件的側(cè)視圖；
[0009]圖6為圖5的排氣口組件的詳細(xì)視圖；
[0010]圖7為圖6的排氣口組件的部分詳細(xì)視圖；
[0011]圖8為根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施例的排氣口支架的詳細(xì)視圖；
[0012]圖9為根據(jù)本申請的替代實(shí)施例的排氣口支架的詳細(xì)視圖；
[0013]圖10為根據(jù)本申請的替代實(shí)施例的排氣口支架的詳細(xì)視圖；并且
[0014]圖11為根據(jù)本申請的替代實(shí)施例的排氣口支架的詳細(xì)視圖。
[0015]盡管本申請的系統(tǒng)和方法易受各種修改和替代形式的影響，其具體的實(shí)施方式通過圖中的例子被示出并且在這里進(jìn)行詳細(xì)的描述。然而應(yīng)當(dāng)理解的是這里對【具體實(shí)施方式】的描述并不是為了將本發(fā)明限定到公開的特定實(shí)施方式，而恰好相反，本發(fā)明如所附的權(quán)利要求所限定的旨在覆蓋落在本申請的精神和范圍內(nèi)的全部修改，等同，以及替代的方案。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本申請的系統(tǒng)和方法的說明性實(shí)施方式將在下面進(jìn)行說明?？梢砸庾R到的是在任何實(shí)際實(shí)施方式的發(fā)展中，為了實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的具體目標(biāo)，將作出多種具體實(shí)施決定，例如服從組件相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束條件，其將從一種實(shí)施方式變化到另一種。更多的，可以意識到這種發(fā)展效果可能是復(fù)雜和耗時(shí)的，但是仍然是享有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所必須經(jīng)歷的常規(guī)程序。
[0017]在說明書中，如在附圖中描繪的，參考標(biāo)記用于標(biāo)示各種組件之間的空間關(guān)系以及組件的各種方位的空間指向。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員在完整地閱讀了本申請之后能夠認(rèn)識到的，這里描述的裝置，元件，設(shè)備，等等可以設(shè)置成任何期望的指向。由此，諸如“內(nèi)偵f’，“外側(cè)”，“上方”，“下方”，“上部”，“下部”或者其它類似的用于描述各種組件之間的空間關(guān)系或者用于描述這些組件的方位的空間指向的術(shù)語的使用應(yīng)當(dāng)理解為描述組件之間的相對關(guān)系或這些組件的方位的空間指向，因?yàn)檫@里描述的裝置可以指向任何期望的方向。
[0018]圖1示出根據(jù)本申請的包含有碰撞衰減系統(tǒng)的旋翼飛機(jī)101。旋翼飛機(jī)101包括機(jī)身107和尾梁109。旋翼系統(tǒng)103為旋翼飛機(jī)101的飛行提供提升和推進(jìn)力。飛行員坐在位于機(jī)身107的前方部分的座艙113中。起落裝置111從機(jī)身107的下部延伸用于將旋翼飛機(jī)101支撐在硬的表面上，例如地面。至少一個(gè)氣囊組件105設(shè)置成接近于機(jī)身107的下部。每個(gè)氣囊組件105可以從外部安裝，如圖1所示?？商娲兀總€(gè)氣囊組件105可以采用有形的蓋從內(nèi)部安裝以使得氣囊可以展開到飛機(jī)101的外部。應(yīng)該意識到即使起落裝置111被描述為滑動(dòng)齒輪，本申請的系統(tǒng)可以應(yīng)用在具有其它類型的起落裝置(例如伸縮起落架)的旋翼飛機(jī)中。
[0019]旋翼系統(tǒng)103，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，或其它任何飛行關(guān)鍵部件的故障可能迫使飛機(jī)從處于比期望值更高的速度的高度下降。如果旋翼飛機(jī)以過高的速度碰撞撞擊表面，旋翼飛機(jī)101的使用者可能由于突然的減速力而嚴(yán)重受傷。進(jìn)而，這種碰撞可能使旋翼飛機(jī)101由于施加在旋翼飛機(jī)101上的減速力而嚴(yán)重?fù)p壞。為了減小這些力，碰撞衰減系統(tǒng)包括至少一個(gè)氣囊組件105。每個(gè)氣囊組件105包括在碰撞前進(jìn)行充氣的可充氣的氣囊囊袋121。每個(gè)氣囊在碰撞過程中排氣用于能量衰減，部分地防止不期望的反彈/ 二次碰撞以及避免發(fā)生翻滾和傾翻。在圖1中，每個(gè)氣囊組件105被示出處于未充氣的收起狀態(tài)。旋翼飛機(jī)101優(yōu)選地包括成兩排排列的六個(gè)氣囊組件105，每排具有三個(gè)氣囊組件。然而，應(yīng)該意識到每個(gè)氣囊組件105的數(shù)量，尺寸，以及其它特征可以根據(jù)特定的飛機(jī)而變化。每個(gè)氣囊組件105在碰撞衰減過程中吸收和耗散特定數(shù)量的動(dòng)能；如此，氣囊組件105的結(jié)構(gòu)和數(shù)量至少部分地由飛機(jī)的質(zhì)量驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)能夠用在多種不同類型的飛機(jī)上，例如，直升機(jī)，固定翼飛機(jī)，以及其它飛機(jī)，并且尤其是旋翼飛機(jī)。
[0020]現(xiàn)在參照圖2，氣囊組件105被示出與旋翼飛機(jī)101示意性地結(jié)合。每個(gè)氣囊組件105被示出完全充氣并且安裝到機(jī)身107的下部。圖2還示意性示出根據(jù)本申請的碰撞衰減系統(tǒng)的其它部件。被示出安裝在機(jī)身107內(nèi)部的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)115控制與每個(gè)氣囊組件105相關(guān)聯(lián)的部件的運(yùn)行。氣體調(diào)節(jié)器119與每個(gè)氣囊組件105可操作關(guān)聯(lián)，用于控制一個(gè)或多個(gè)為每個(gè)氣囊囊袋充氣的氣體發(fā)生器。此外，碰撞衰減系統(tǒng)具有傳感器系統(tǒng)117，用于探測碰撞條件，例如下降速度和/或接近地面。傳感器系統(tǒng)117還具有水探測系統(tǒng)(未示出)，其可以具有安裝在機(jī)身107上用于探測迫近的水中碰撞的傳感器。氣體調(diào)節(jié)器119、每個(gè)氣囊組件105的各部件，以及傳感器系統(tǒng)117與控制系統(tǒng)115相通訊，允許控制系統(tǒng)115與監(jiān)視器通訊，并且控制這些附加部件的運(yùn)行。此外，控制系統(tǒng)115可以與飛行計(jì)算機(jī)或其它系統(tǒng)相通訊，使飛行員能夠控制碰撞衰減系統(tǒng)的操作。例如，飛行員可以裝配有撤銷，解除，或裝備碰撞衰減系統(tǒng)的裝置。
[0021]圖2所示的傳感器系統(tǒng)117為了方便起見作為一個(gè)分立元件。然而，應(yīng)該注意到傳感器系統(tǒng)117的實(shí)際實(shí)施形式可以包括位于旋翼飛機(jī)101的各個(gè)位置處的多個(gè)部件。傳感器系統(tǒng)117例如可以包括，用于探測俯仰和滾動(dòng)姿態(tài)，俯仰和滾動(dòng)速度，空氣速度，高度，下降速度，碰撞表面的流體，以及碰撞表面的傾斜的傳感器。
[0022]對于每個(gè)氣囊組件105來說所期望的是，在碰撞過程中盡可能有效地衰減能量。由于每個(gè)氣囊組件105被飛機(jī)所承載，每個(gè)氣囊組件105理想地在提供最大化的能量衰減的同時(shí)為飛機(jī)增加的重量最小化。此外，不必要的沉重氣囊組件105提高了支撐重量所需要的機(jī)身結(jié)構(gòu)，并且降低了旋翼飛機(jī)101的有效載荷能力。再者，有效的外部氣囊比效率較低的氣囊具有更低的剖面，由此在收起位置和充氣位置都可以減小氣動(dòng)阻力。
[0023]本申請包括特定的氣囊排氣系統(tǒng)，其能夠比其它排氣系統(tǒng)提供更好的能量衰減，以及翻滾和傾翻穩(wěn)定性。更具體地，在碰撞著陸的過程中從氣囊內(nèi)部排放加壓氣體是提供最佳的能量衰減和飛機(jī)穩(wěn)定性中重要的一部分。而且，正確的排氣降低了在排氣口塌縮時(shí)可能發(fā)生的高峰值加速度，這將在碰撞衰減過程中導(dǎo)致堵塞并且降低排氣口自身的效率。
[0024]參照圖3，氣囊301被描繪用于例示可塌縮氣囊排氣口 303。特定的氣囊形狀，例如圓柱形氣囊301，易于圍繞氣囊在圓周方向上施加壓力。在碰撞過程中，飛機(jī)表面305和地面表面307快速地壓縮氣囊301致使氣囊301沿著方向311進(jìn)行壓縮。在氣囊301的壓縮過程中，壓力增加直到排氣口 303達(dá)到破裂壓力。排氣口 303配置成釋放壓縮氣體以耗散能量。然而，排氣口 303的開口產(chǎn)生前面提到的圓周壓力，并且導(dǎo)致圓周變形309。變形309致使在氣囊301沿著方向311壓縮的過程中排氣口 303趨于塌縮。排氣口 303的塌縮阻止了所期望的加壓氣體的釋放，由此導(dǎo)致在碰撞過程中影響飛機(jī)的減速。高峰值加速度導(dǎo)致在碰撞過程中的生存性更小。如此，對排氣口 303來說，期望其保持在打開位置。更具體地，希望開口 303的面積在氣囊301的壓縮過程中保持不變，由此在發(fā)生碰撞的情況下提供可預(yù)見并且有效的能量衰減。
[0025]現(xiàn)在參照圖4，示出氣囊組件105。氣囊組件105被描繪成具有雙圓柱結(jié)構(gòu)。圓柱形狀氣囊為外部氣囊有效的形狀，因?yàn)閳A柱形能夠促進(jìn)沿著垂直圓柱的中心縱向軸線的壓縮，其通常垂直于飛機(jī)。這種圓柱形狀通過為飛機(jī)提供近似于直線減速度而提供一種有效的能量衰減形狀。氣囊組件105為雙圓柱結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種形狀為飛機(jī)底部提供最佳的覆蓋，同時(shí)還能獲得圓柱形氣囊的效率。然而，應(yīng)該意識到氣囊組件105可以是任意的形狀。
[0026]仍然參照圖4，氣囊組件105包括氣囊囊袋121，其由相對無孔的彈性材料制作而成。在優(yōu)選的實(shí)施例中，氣囊囊袋121由包括彈性材料,例如凱夫拉(Kevlar)和/或維克特拉(Vectran)的織物形成。氣囊組件105包括配置成將氣囊囊袋121連接在機(jī)身107下方的基板127。更具地體，基板127連接到氣囊囊袋121的頂面部分129?；?27優(yōu)選地為剛性結(jié)構(gòu)，其還作用為至少部分地限定頂面部分129。橫向面板基本上將氣囊囊袋121分隔成兩個(gè)圓柱形部分，第一圓柱形部分125a和第二圓柱形部分125b。
[0027]現(xiàn)在參照圖5和6，對氣囊組件105進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。氣囊組件105包括至少一個(gè)排氣口組件123。如圖1所示，在運(yùn)行中，每個(gè)氣囊組件105以未充氣狀態(tài)存儲于旋翼飛機(jī)101的機(jī)身107下方。當(dāng)探測到緊急碰撞情況時(shí)，每個(gè)氣囊囊袋121在碰撞前被完全充氣。在優(yōu)選的實(shí)施例中，氣囊囊袋121被充氣到某一初始壓力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)排氣口組件123配置成在某一壓力下在排氣口破裂部分605破裂，由此在碰撞循環(huán)中從氣囊囊袋121內(nèi)部釋放氣體。應(yīng)該意識到也可以使用替代的破裂壓力。氣囊囊袋121的壓縮是在旋翼飛機(jī)101和碰撞表面之間實(shí)現(xiàn)的，碰撞表面例如是硬的表面，軟土，水，僅舉幾例。
[0028]排氣口組件123包括用于在氣囊囊袋121的壓縮過程中維持排氣開口 803的面積不變的排氣口支架601。更具體地，排氣口支架601通過阻止排氣開口 603由于圓周應(yīng)力發(fā)生變形，而將排氣開口 603的開口面積保持不變。排氣口支架601優(yōu)選地為剛性材料，例如復(fù)合材料，塑料，以及金屬，僅舉幾例。排氣口支架601可以以多種方式連接到氣囊囊袋121。例如，圖7示出將排氣口支架601連接到氣囊囊袋121的典型結(jié)構(gòu)。氣囊囊袋121的材料被建造成使支撐部分607設(shè)置成穿過排氣口支架601的內(nèi)部，接著折疊排氣口支撐，并且連接到氣囊囊袋121。如圖7所示，排氣口支架601的六邊形形狀提供六個(gè)支撐部分607，每個(gè)支撐部分與排氣口支架601的每個(gè)邊緣對齊。此外，多個(gè)縫合部分609用于將每個(gè)支撐部分607連接到氣囊囊袋121，由此限定排氣口支架601。應(yīng)該意識到排氣口支架601可以以多種方式和結(jié)構(gòu)連接到氣囊囊袋。此外，圖8詳細(xì)示出排氣口支架601。
[0029]圖9-11示出排氣口支架601的替代實(shí)施形式。例如，排氣口支架901為環(huán)形形狀。排氣口支架1001為環(huán)孔形狀。應(yīng)該意識到排氣口支架可以是多種形狀，同時(shí)還可以提供足夠的剛性，以保持排氣開口 603使其避免塌縮。
[0030]圖11示出排氣口支架601的另一個(gè)替代實(shí)施形式。排氣口 1001包括上部和下部，它們在每個(gè)側(cè)面上通過鉸鏈1003連接。如圖1所示，鉸鏈1003允許排氣口支架1001在氣囊組件105封裝處于未充氣狀態(tài)時(shí)發(fā)生塌縮。一旦氣囊充氣，每個(gè)鉸鏈1003允許排氣口支架1001的上部和下部打開。此外，每個(gè)鉸鏈1003包括鎖閉機(jī)構(gòu)以使得排氣口支架1001鎖閉在打開狀態(tài)，使得其不能返回到折疊位置。
[0031]本申請的氣囊組件具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括提供具有排氣口支架的排氣口組件，排氣口支架在氣囊囊袋壓縮的過程中保持排氣口面積不變。
[0032]上面公開的具體實(shí)施例僅僅是示意性的，本申請可以以對享有這里的教導(dǎo)的利益的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說現(xiàn)已建的不同但是等效的方式進(jìn)行修改和實(shí)施。此外，除了下面在權(quán)利要求中描述的，這里示出的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)并不是限制性的。因此顯而易見的是上面描述的具體實(shí)施例可以被改變和修改并且全部的修改都被認(rèn)為位于本申請的范圍和精神之內(nèi)。相應(yīng)地，這里尋求的保護(hù)在下面的權(quán)利要求中提出。顯而易見的是描述和示出的系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。盡管本申請的系統(tǒng)以有限數(shù)量的形式被示出，其并不限于這些形式，而是可修改的具有各種改變和修改而不會(huì)脫離本申請的精神。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛機(jī)的外部氣囊，該外部氣囊包括: 配置成在飛機(jī)外部充氣的可充氣囊袋； 集成在可充氣囊袋上的排氣口； 設(shè)置在排氣口附近的排氣口支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架為六邊形形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架為環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架為鉸接式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中可充氣囊袋為圓柱形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中可充氣囊袋具有第一圓柱體和第二圓柱體，第一圓柱體和第二圓柱體連接形成雙圓柱體形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架為金屬的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架為剛性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，進(jìn)一步排氣口支架通過織物連接到可充氣囊袋，連接到可充氣囊袋的織物由此限定排氣口支架。
10.根據(jù)權(quán) 利要求9所述的外部氣囊，其中排氣口支架通過縫合方式連接到可充氣囊袋。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外部氣囊，其中排氣口支架通過熱粘合方式連接到可充氣
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外部氣囊，其中排氣口支架采用粘結(jié)劑連接到可充氣氣囊。
13.一種用于飛機(jī)的外部氣囊，該外部氣囊包括: 可充氣囊袋，其在飛機(jī)外部可充氣，以使得在充氣時(shí)可充氣囊袋大致位于飛機(jī)和碰撞表面之間； 配置成在預(yù)定破裂壓力下破裂的排氣口，該排氣口位于可充氣囊袋的側(cè)面部分； 鄰近于排氣口的排氣口支架，該排氣口支架配置成防止排氣口的排氣區(qū)域發(fā)生變形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外部氣囊，其中可充氣囊袋為圓柱形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外部氣囊，其中可充氣囊袋在碰撞前被加壓到Ipsi到15psi。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外部氣囊，其中排氣口包括破裂部分，預(yù)定破裂壓力位于3psi 到 25psi 之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外部氣囊，其中排氣口支架為剛性結(jié)構(gòu)，其配置成提供圍繞排氣口的結(jié)構(gòu)整體性。
18.一種具有碰撞裳減系統(tǒng)的飛機(jī)，包括: 機(jī)身； 旋翼系統(tǒng)； 設(shè)置成鄰近于機(jī)身的下部的氣囊組件，該氣囊組件包括: 在機(jī)身外部可充氣的氣囊囊袋； 位于氣囊囊袋中的排氣口，排氣口配置成在預(yù)定壓力下破裂； 鄰近于排氣口設(shè)置的排氣口支架，排氣口支架配置成在氣囊囊袋壓縮的過程中阻止排氣口發(fā)生變形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的飛機(jī)，其中排氣口支架為剛性結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18 所述的飛機(jī),其中氣囊囊袋至少部分為圓柱形狀。
【文檔編號】B60R21/239GK103442955SQ201180069535
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】Z·陸, C-H·泰, M·R·史密斯, A·T·希爾, S·拉詹 申請人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司