專利名稱：飛機(jī)的保護(hù)蒙皮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛機(jī)蒙皮。具體地說，本發(fā)明涉及用于保護(hù)飛機(jī)不受撞擊損傷的蒙皮。
背景技術(shù)：
近代飛機(jī)是用廣為多樣的材料制成的，包括鋼、鋁以及多種多樣的復(fù)合材料。大多部結(jié)構(gòu)部件由強(qiáng)固、剛硬的材料制成。不過，為了節(jié)省重量，飛機(jī)蒙皮往往由金屬或復(fù)合材料薄板制成。由于這些蒙皮是如此之薄，所以機(jī)翼和尾翼的前緣通常用保護(hù)材料層面或帶條予以增強(qiáng)。
即使采用增強(qiáng)材料的保護(hù)層面或帶條，機(jī)翼和尾翼的前緣也容易受到飛行物體或飛鳥的撞擊損傷。比如，當(dāng)一只飛鳥撞擊飛機(jī)機(jī)翼或鉛直尾翼的前緣時(shí)，他可以完全穿過蒙皮和保護(hù)層面而達(dá)到肋板、翼梁和控制部件的內(nèi)部基體結(jié)構(gòu)。對(duì)于前緣和基體結(jié)構(gòu)的這種損傷可能導(dǎo)致飛機(jī)的災(zāi)難性事故。如果飛機(jī)可以安全著陸，修復(fù)損傷的唯一途徑是完全更換機(jī)翼或尾翼。完全更換機(jī)翼和尾翼是很花時(shí)間和成本很高的。
保護(hù)基體結(jié)構(gòu)不受嚴(yán)重?fù)p傷的唯一途徑是添加附加部件和額外基體結(jié)構(gòu)。這是成本很高的并對(duì)飛機(jī)增加了額外的重量。在許多情況下，空間限制可妨礙增加適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以防止這種撞擊損傷。
需要一種飛機(jī)保護(hù)蒙皮，可以減緩與飛行物體和飛鳥的沖撞撞擊力并盡量減小來自這種沖撞的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以吸收與飛行物體和飛鳥的沖撞撞擊并盡量減少來自這種沖撞的損傷的飛機(jī)保護(hù)蒙皮。
這一目的是以如下方式實(shí)現(xiàn)的，即提供一種用于機(jī)翼、水平尾翼和鉛直舵板的前緣的保護(hù)蒙皮，其中一部分蒙皮材料以某一選定的圖案從蒙皮的內(nèi)部表皮上除去。在優(yōu)選實(shí)施例中，蒙皮的內(nèi)部表面依照橢圓和矩形圖案以化學(xué)方式予以蝕刻，從而形成各折皺區(qū)域并形成金屬的逐漸損壞。這樣可使前緣吸收來自與飛鳥或其他物體沖撞的撞擊能量，并防止飛鳥或其他物體穿過前緣而進(jìn)入基體結(jié)構(gòu)。在前緣的曲率半徑較大的應(yīng)用場(chǎng)合，或者在有適當(dāng)空間的地方，工字梁形狀的加強(qiáng)件可以添加在蒙皮后面以提供附加的剛度。
本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括(1)可以吸收來自飛鳥和其他物體的撞擊而不影響飛機(jī)基體結(jié)構(gòu)；(2)可以消除或顯著減少飛鳥或其他物體對(duì)前緣的滲透；(3)不增加任何重量前緣可以得到加強(qiáng)；以及(4)可以通過有選擇地在蒙皮內(nèi)部表面上加工成形、確定尺寸和定向各個(gè)凹坑而局部調(diào)整前緣的失效反應(yīng)。


為了更加完整地理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中不同附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的零部件，其中圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)蒙皮的飛機(jī)的透視圖；圖2是構(gòu)成圖1飛機(jī)水平尾翼前緣的蒙皮的示意圖；圖3是在圖2中III-III處所取的圖2蒙皮的橫截面視圖；圖4是在圖2中IV-IV處所取的圖2蒙皮的橫截面視圖；圖5是構(gòu)成圖1飛機(jī)鉛直尾部舵板前緣的蒙皮的示意圖；圖6是在圖5中VI-VI處所取的圖5蒙皮的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)飛機(jī)基體結(jié)構(gòu)不受由于前緣與諸如飛鳥的飛行物體的撞擊而導(dǎo)致的損傷。雖然本發(fā)明將參照傾斜旋翼飛機(jī)予以說明，但可以理解，本發(fā)明可以用在希望提供這種保護(hù)的任何類型的飛機(jī)。
參照附圖中的圖1，示出具有根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)蒙皮的傾斜旋翼飛機(jī)111。傾斜旋翼飛機(jī)是獨(dú)特的旋翼飛機(jī)，具有各傾斜旋翼組件，它們運(yùn)轉(zhuǎn)在直升機(jī)模式與航行飛機(jī)模式之間，在前一模式中，各傾斜旋翼組件轉(zhuǎn)動(dòng)向上而允許傾斜旋翼飛機(jī)像通常的直升飛機(jī)那樣起飛、空懸、飛行和著陸，而在后一模式中，各傾斜旋翼組件傾斜向前而允許傾斜旋翼飛機(jī)像通常的固定機(jī)翼螺推進(jìn)驅(qū)動(dòng)式飛機(jī)那樣飛行。第一批傾斜旋翼飛機(jī)設(shè)計(jì)得嚴(yán)格地用于軍事目的，但現(xiàn)在正在作出努力以制造民用型傾斜旋翼飛機(jī)，以及具有兩組機(jī)翼組件和四部?jī)A斜旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件的“四艙式”傾斜旋翼飛機(jī)。在圖1中，傾斜旋翼飛機(jī)111是處于航行飛機(jī)模式中的民用型傾斜旋翼飛機(jī)。
傾斜旋翼飛機(jī)111包括機(jī)身120、一個(gè)或多個(gè)聯(lián)接于機(jī)身120的機(jī)翼117a和117b、至少一個(gè)連接于機(jī)身120的垂直尾翼113，以及一個(gè)或多個(gè)連接于垂直尾翼113的水平尾翼116a和116b。一對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件115a和115b分別由機(jī)翼117a和117b托持并通常設(shè)置在機(jī)翼117a和117b的端部119a和119b。傾斜旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件115a和115b包括發(fā)動(dòng)機(jī)艙121a和121b，發(fā)動(dòng)機(jī)艙121a和121b裝放著發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)螺旋槳123a和123b的螺旋槳齒輪箱。螺旋槳123a和123b設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙121a和121b的前端125a和125b上，并分別包括輪轂124a和124b以及螺旋槳槳片127a和127b。在傾斜旋翼飛機(jī)的情況下，通常是，螺旋槳123a和123b彼此相對(duì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，亦即，在傾斜旋翼飛機(jī)111處在航行飛機(jī)模式中時(shí)，如果從向后方向上看，螺旋槳123a反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而螺旋槳123b順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
傾斜旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件115a和115b相對(duì)于機(jī)翼117a和117b在直升飛機(jī)模式與航行飛機(jī)模式之間轉(zhuǎn)動(dòng)，在前一模式中，傾斜旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件115a和115b向上傾斜，以致傾斜旋翼飛機(jī)111可以像通常的直升飛機(jī)那樣起飛、空懸、飛行和著陸；在后一模式中，傾斜旋翼發(fā)動(dòng)機(jī)艙組件115a和115b向前傾斜，以致傾斜旋翼飛機(jī)111像通常的固定機(jī)翼驅(qū)動(dòng)式飛機(jī)那樣飛行。
機(jī)翼117a和117b具有前緣131a和131b；水平尾翼116a和116b具有前緣133a和133b；以及垂直尾翼113具有前緣135。按照本發(fā)明，前緣131a和131b分別是由防撞蒙皮141a和141b形成的；前緣133a和133b分別是由防撞蒙皮143a和143b形成的；以及前緣135是由防撞蒙皮145形成的。防撞蒙皮141a、141b、143a、143b和145最好是由金屬材料制成并設(shè)計(jì)得可在傾斜旋翼飛機(jī)111運(yùn)行期間防護(hù)飛鳥沖撞和其他物體的撞擊。
現(xiàn)在參照附圖中的圖2，防撞蒙皮143a和143b是以示意透視圖示出的。將會(huì)理解，以下關(guān)于防撞蒙皮143a和143b的說明也適用于防撞蒙皮141a、141b和145。
防撞蒙皮143a構(gòu)成彎曲的機(jī)翼表面，其相對(duì)于水線軸線147a對(duì)稱，以致防撞表面143a具有上部機(jī)翼表面151a和下部機(jī)翼表面153a。同樣，防撞蒙皮143b構(gòu)成彎曲的機(jī)翼表面，關(guān)于水線軸線147b對(duì)稱，以致防撞表面143b具有上部機(jī)翼表面151b和下部機(jī)翼表面153b。
按照本發(fā)明，許多凹坑155a和157a制成在上部機(jī)翼表面151a的內(nèi)部，以及許多凹坑159a和161a制成在下部機(jī)翼表面153a的內(nèi)部。以同樣方式，許多凹坑155b和157b制成在上部機(jī)翼表面151b的內(nèi)部，以及許多凹坑159b和161b制成在下部機(jī)翼表面153b的內(nèi)部。凹坑155a、157a、161a、155b、157b、159b和161b被選擇地確定尺寸、加工成形、制作凹槽、排列布置和輪廓制成以造成各折皺區(qū)域和形成防撞表面143a和143b的逐漸破壞，在此優(yōu)選實(shí)施例中，凹坑155a、157a、159a、161a、155b、157b、159b和161b在防撞表面143a和143b中形成交替的強(qiáng)固和軟弱區(qū)域。這樣可使防撞表面143a和143b吸收來自飛鳥或其他物體的沖撞的撞擊能量，并防止飛鳥或其他物體穿過防撞表面143a和143b而進(jìn)入傾斜旋翼飛機(jī)111的基體結(jié)構(gòu)。
應(yīng)當(dāng)理解，凹坑155a、157a、159a、161a、155b、157b、159b和141b的尺寸、形狀、深度、排列和輪廓都可以有選擇地予以改變以產(chǎn)生不同的各種防撞和折皺特性。在此優(yōu)先實(shí)施例中，凹坑155a和159a，一般位于內(nèi)側(cè)位置上，是橢圓形和圓形的；而凹坑157a和159a，一般位于外側(cè)位置上，具有矩形形狀。將會(huì)理解，在一些應(yīng)用場(chǎng)合下，希望制成較少的凹坑或?qū)⒁恍┌伎舆B接起來以形成較長(zhǎng)的形狀和圖型。比如，可以采用以正弦形狀伸展在水線軸線147a和147b兩個(gè)方向上的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)凹坑。
在此優(yōu)選實(shí)施例中，防撞蒙皮143a和143b是由諸如鋁的金屬材料制成的，而凹坑155a、157a、159a、161a、155b、157b、159b和161b是經(jīng)過化學(xué)刻蝕和/或機(jī)械銑入上部和下部機(jī)翼表面151a、151b、153a和153b的內(nèi)部而制成的。由于沿著基準(zhǔn)軸線147a和147b的尖銳彎曲，防撞蒙皮143a和143b在正常工作下足夠強(qiáng)勁而不需要另外的加強(qiáng)件。
防撞蒙皮143a和143b最好是包括一個(gè)或多個(gè)局部肋板171以易于裝接于水平尾翼116a和116b的基體結(jié)構(gòu)。局部肋板171最好是借助鉚釘或其他適當(dāng)?shù)难b置連接于水平尾翼116a和116b的基體結(jié)構(gòu)，并支承和保護(hù)防撞蒙皮143a和143b的形狀。
現(xiàn)在參照附圖中的圖3和4，防撞蒙皮143a和143b分別以在III-III和IV-IV處所取的橫截面示出。水平尾翼116a和116b的水線軸線175和前方外側(cè)翼梁平面177已經(jīng)包含在圖內(nèi)從而示出防撞蒙皮143a和143b的最佳相對(duì)位置和取向。如圖所示，在此優(yōu)選實(shí)施例中，上部和下部機(jī)翼表面的大約一半厚度用化學(xué)蝕刻和/或機(jī)械銑削方法予以除去以制成凹坑155a、159a、157b和161b。
每一凹坑的尺寸、形狀、外廓和相對(duì)位置是按照該凹坑沿著基準(zhǔn)軸線147a和147b位于何處而選擇的。比如，在沿著水平尾翼116a和116b的內(nèi)側(cè)各處，防撞蒙皮143a的曲率半徑較大(見圖4)，凹坑155a和159a可以位于上部和下部機(jī)翼表面151a和153a上的更靠后面之處；而在外側(cè)各處，防撞蒙皮143b的曲率半徑較大(見圖3)，凹坑157b和161b可以位于上部和下部機(jī)翼表面151a和153a上的更靠前面之處。
現(xiàn)在參照附圖中的圖5和6，其中示出構(gòu)成垂直尾翼113前緣的防撞蒙皮145。防撞蒙皮145關(guān)于接合軸線201是對(duì)稱的，以致防撞表面145具有右機(jī)翼表面203和左機(jī)翼表面205。按照本發(fā)明，許多凹坑207形成在右機(jī)翼表面203的內(nèi)部，而許多凹坑209制成在左機(jī)翼表面205的內(nèi)部。至于防撞蒙皮143a和143b，優(yōu)選的是，防撞蒙皮145由金屬材料制成，諸如鋁材，而凹坑207和209都由化學(xué)蝕刻和/或機(jī)械銑削于右和左機(jī)翼表面203和205的內(nèi)部。這樣，凹坑207和209可實(shí)現(xiàn)與凹坑155a、157a、159a、161a、155b、157b、159b和161b相同的功能。
防撞蒙皮145在形式和功能上類似于防撞蒙皮143a和143b并最好是用鉚釘或其他適當(dāng)?shù)氖侄窝b接于垂直尾翼113的基體結(jié)構(gòu)。不過，由于沿著接合軸線201曲率半徑較大和由于在垂直尾翼113之內(nèi)具有可供使用的空間所致，最好是，防撞蒙皮145包括另外的加強(qiáng)裝置，諸如沿著垂直尾翼113接合軸線203伸展的I字梁形狀的加強(qiáng)件211。加強(qiáng)件211連接于防撞蒙皮145的內(nèi)部以對(duì)蒙皮145提供附加的剛性和支承。不需要加強(qiáng)件211直接連接于垂直尾翼113的基體結(jié)構(gòu)。
凹坑207和209被有選擇地確定尺寸、加工成形、制作凹槽、排列布置和輪廓制成以造成各折皺區(qū)域和形成防撞蒙皮145的逐漸破壞。凹坑207和209在防撞蒙皮145中形成許多交替的強(qiáng)固和軟弱區(qū)域。這使得防撞蒙皮145能夠吸收來自與飛鳥或其他物體沖撞所產(chǎn)生的撞擊能量，并防止飛鳥或其他物體穿過防撞蒙皮145而進(jìn)入傾斜旋翼飛機(jī)111的基體結(jié)構(gòu)。
應(yīng)當(dāng)理解，凹坑207和209的尺寸、形狀、深度、排列和外廓可以有選擇地改變以產(chǎn)生不同的防撞和折皺特性。比如，一般位于較高位置上的凹坑207和209具有圓形；而一般位于較低位置上的凹坑207和209具有橢圓形。將會(huì)理解，在一些應(yīng)用場(chǎng)合，可能希望制成較少的凹坑或?qū)⒏靼伎舆B接在一起以形成較長(zhǎng)的形狀或圖型。比如，可以采用以正弦形狀在接合軸線201各方向上伸展的一個(gè)或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)凹坑。
在運(yùn)行中，如果飛鳥或其他飛行物體沖撞防撞蒙皮145，則凹坑207和209由于凹坑207和209的厚度減小而向內(nèi)外變形，從而吸收飛鳥的撞擊能量并防止飛鳥穿過防撞蒙皮145而進(jìn)入飛機(jī)111的基體結(jié)構(gòu)。這種擴(kuò)張式變形可造成各折皺區(qū)域并形成防撞蒙皮145的逐漸破壞，從而保護(hù)飛機(jī)111的基體結(jié)構(gòu)。
顯而易見的是，對(duì)具有顯著優(yōu)點(diǎn)的本發(fā)明已經(jīng)做出了說明和圖示。雖然本發(fā)明是以有限數(shù)量的形式予以表明的，但并不局限于這些形式，而是可以在不偏離本發(fā)明精神的情況下做出多種改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)防護(hù)蒙皮，包括前緣件，構(gòu)成具有外部表面和對(duì)置內(nèi)里表面的機(jī)翼表面；至少一個(gè)凹進(jìn)內(nèi)里表面的凹坑，每一凹坑具有的厚度小于前緣件的厚度，每一凹坑被配置成可響應(yīng)于來自某一物體與前緣件的撞擊而變形。
2.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中前緣件構(gòu)成機(jī)翼的前緣。
3.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中前緣件構(gòu)成水平尾翼的前緣。
4.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中前緣件構(gòu)成垂直尾翼的前緣。
5.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中各凹坑是由化學(xué)蝕刻方法制成的。
6.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中各凹坑是用機(jī)械銑削方法制成的。
7.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，其中前緣件圍繞縱向軸線彎曲從而形成上部機(jī)翼表面和下部機(jī)翼表面。
8.按照權(quán)利要求7所述的防護(hù)蒙皮，其中至少一個(gè)凹坑包括許多凹坑，以選定的圖型排列在上部機(jī)翼表面和下部機(jī)翼表面的各內(nèi)里表面上。
9.按照權(quán)利要求8所述的防護(hù)蒙皮，其中每一凹坑形成為以下各幾何形狀之一圓形、橢圓形、矩形、正方形。
10.按照權(quán)利要求8所述的防護(hù)蒙皮，其中上部機(jī)翼表面的內(nèi)里表面上各凹坑的圖型是下部機(jī)翼表面內(nèi)里表面上各凹坑的圖型之鏡像。
11.按照權(quán)利要求8所述的防護(hù)蒙皮，其中上部機(jī)翼表面內(nèi)里表面上各凹坑的圖型不是下部機(jī)翼表面內(nèi)里表面上各凹坑的圖型之鏡像。
12.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，還包括至少一個(gè)肋板，其連接于前緣件的內(nèi)里表面，用于將前緣件裝接于飛機(jī)的基體結(jié)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1所述的防護(hù)蒙皮，還包括加強(qiáng)裝置，連接于前緣體的內(nèi)里表面，用于給前緣件提供局部剛性。
14.按照權(quán)利要求13所述的防護(hù)蒙皮，其中加強(qiáng)裝置是細(xì)長(zhǎng)的工字形梁。
15.按照權(quán)利要求13所述的防護(hù)蒙皮，其中加強(qiáng)裝置不連接于飛機(jī)的基體結(jié)構(gòu)。
16.按照權(quán)利要求13所述的防護(hù)蒙皮，其中加強(qiáng)裝置也連接于飛機(jī)的基體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于飛機(jī)的防護(hù)蒙皮(143a、143b)。防護(hù)蒙皮(143a、143b)構(gòu)成機(jī)翼、水平尾翼和垂直尾翼的各自前緣。部分蒙皮材料(143a、143b)以某一選定的圖型(155a、157a、159a、161a、155b、157b、159b、161b)從蒙皮(143a、143b)的內(nèi)里表面上除去。在優(yōu)選實(shí)施例中，蒙皮的內(nèi)里表面經(jīng)過化學(xué)蝕刻和/或機(jī)械銑削而成橢圓和矩形圖型，從而形成折皺區(qū)域(155a、157a、159a、155b、157b、159b、161b)并產(chǎn)生金屬的逐漸破壞。這樣可使前緣能夠吸收來自與飛鳥或其他物體沖撞而產(chǎn)生的撞擊能量，并防止飛鳥或其他物體穿過前緣而進(jìn)入基體結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B64C3/28GK1835866SQ03826974
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者胡薩姆·R·阿拉法特, 奧爾多·維拉 申請(qǐng)人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司