飞行器坠落衰减系统技术方案

一种飞行器坠落衰减系统，所述系统具有由飞行器承载并且基本上能在飞行器外部附近充气的气囊。所述气囊具有至少一个从所述气囊内部释放气体的排气口。气源与所述气囊内部流体连通，利用第一气源提供的产生气体使得气囊充气。排气阀用于控制通过每个排气口的气流，每个排气阀有选择地配置在开放状态、任意数目的中间状态和闭合状态之间，其中在所述开放状态，气体可以从所述气囊内部通过相关排气口，在所述中间状态，所述排气口部分打开，而在所述闭合状态，气体保持在所述气囊内部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及坠落衰减系统，特别涉及用在飞行器中的坠落衰减系统。
技术介绍
目前，内部气囊在汽车工业中用于乘坐空间内部，以缓解乘客受伤。同样，外部气 囊已经用来衰减航空和航天工具诸如逃生模块与地面或水面撞击时的减速载荷。例子包括 NASA Mars Rovers 以及 General Dynamics/GrummanF-111 的机组模块。在撞击过程中，气囊中的气体必须排出，以房子防止加压以及随后的二次膨胀，二 次膨胀可能导致乘客向后加速。这种效果一般称为反弹。此外，必须将气体排出，以防止过 度加压，过度加压可能导致气囊失效。排气例如可以通过离散排气口或者通过形成气囊表 皮一部分的带孔膜来实现。现有外部气囊系统的一个缺点是它们不能阻止与硬质表面撞击时具有前向和侧 向速度的飞行器在撞击后发生前后滚动，或者说“翻滚”。例如，参照图1A-1E，示出了装备了 现有外部气囊系统12的飞行器10处于从(A)到(E)的撞击序列过程中的不同点。撞击序 列涉及在(A)和(B)处具有向前和向下速度的飞行器10。气囊系统12在(B)点正确地展 开其气囊14，但是仍然因飞行器10前后滚动而遭受严重损坏，如(D)和(E)点所示。因此， 仍然需要对外部气囊系统进行改进，特别是改进装备有外部气囊系统的飞行器的前后滚动 稳定性。附图说明为了更为完整地理解本专利技术，包括其特征和优势，现在结合附图参照本专利技术的详 细说明，在附图中图1A-1E示出了装备现有外部气囊系统的直升机的撞击序列；图2是装备外部气囊系统的直升机的透视图；图3是用于如图2所示外部气囊系统的气囊的透视图；图4A-4C是排气阀处于全开、局部打开和闭合状态的截面图；图5是图4A-4C所示排气板的示意图；图6是图2所示直升机的方块图；图7是图2所示直升机的坠落衰减系统的操作方块图；图8示出了表示直升机空速与开放排气面积之间关系的示例数据的图表；图9A-9D示出了装备本专利技术外部气囊系统的直升机的坠落序列；图10示出了本专利技术的外部气囊系统的气囊的截面图；和图11是装备替代外部气囊系统的直升机的透视图。具体实施例方式本专利技术提供一种用于飞行器的可充气坠落衰减系统。 该系统包括坠落前充气并且在撞击过程中受控排气的气囊，从而防止飞行器前后滚动(pitch-over)本专利技术可以用在 所有类型的飞行器上，例如直升机、固定翼飞行器和其他飞行器，特别是那些旋翼飞行器。 根据感知到的坠落条件，通过自动控制排气阀，本专利技术改进了现有技术，从而有效地偏移坠 落压力中心并防止飞行器前后滚动。图2示出了包含本专利技术的坠落衰减系统的直升机100。直升机100包括机身102 和尾桁104。旋翼106为直升机100飞行提供提升力和推进力。飞行员坐在位于机身102 前部的驾驶舱108中，而着陆橇110从机身102下部延伸，用来将直升机100支撑在刚性表 面诸如地面上。旋翼106或者旋翼106的驱动系统的问题在于，较之理想情况而言，高度下降的速 度比较快。如果与地面或水面撞击时，速率值过高，则直升机100的乘客可能受伤，而且直 升机100可能因施加在直升机100上的减速力严重损坏。为了减少这种力，在机身102下方 安装了包括可充气的无孔气囊112、114的气囊组件111。虽然图中未示出，但是气囊112、 114以未充气状态存放，并且在坠落衰减控制系统(以下说明)的控制下充气。图3是气囊112的放大视图，该气囊具有无孔球胆116，球胆密封到具有多个离散 排气口 118的壳体117。气囊112在图3中示出，但是应该注意，气囊112和114可以具有 基本上相同的配置。在优选实施方式中，球胆116以包括Kevlar和/或Vectran的织物形 成。排气口 118与球胆116内部连通，允许气体从气囊112内排出。在图中所示实施方式 中，排气口 118向环境空气开放，通过排气口 118可以连接到闭合体积，诸如另一个气囊或 者储气室(未示出)。同样，虽然在图3所示实施方式中示出了多个排气口，但是替代实施 方式可以只包括一个排气口 118。参照图4A-4C，每个排气口 118具有排气阀120，用来控制经过排气口 118的气流。 排气口 118和排气阀120—起形成排气通道122，用来管送流出气囊112的气体。每个排气 阀120密封安装在壳体117中(或者在一些实施方式中，安装在球胆116中)，以防止排气 口 118周围发生气体泄漏，所述阀迫使排出气体流经通道122。排气板124配置成在例如在 图4A所示的打开位置、例如图4B所示的至少一个中间位置和例如图4C所示的闭合位置之 间移动。图4A示出了排气板124处于打开位置，或者开放状态，此时允许最大量的气体从 气囊112流经通道122。图4B示出了排气板124处于中间位置，或者中间状态，此时允许少 于最大量的选定量气体从气囊112流经通道122。图4C示出了排气板123处于闭合位置， 或者闭合状态，此时阻止气体从气囊112经过通道122流出。虽然仅示出了单一中间位置， 但是应该理解可以选择多个额外的中间位置，以控制允许通过排气口 118从气囊112排出 的气体量。而且，虽然排气阀120示出为滑阀，但是本领域技术人员应该理解排气阀120可 以替代地采用其他适当类型的阀。可以通过任意数量的装置包括例如电流制冰装置来实现 对排气阀120的控制。在一些实施方式中，排气口 118可以利用任选的溢流(POP-OFF)压 力释放机构来密封，优选以压力敏感织物125来密封。在这种实施方式中，一旦织物125溢 流，则排气阀120控制释放气囊112、114内的加压空气。接下来参照图5，正如以下将要更为详细地解释，每个排气板124可以有选择地定 位在全开位置和全闭位置之间的任何位置。在图5所示内容中，剖面线区域127表示开放 排气面积，气体可以通过该开放排气面积从气囊11 2或114经过通道122排出。排气板可以 根据开放排气面积127的期望量而移动距离A。开放排气面积127为总开放排气面积“S”，如果只有一个排气口 118的话，否则，每个排气口 118的开放排气面积127加和，以获得总 排气面积“S”。总排气面积S是坠落条件的函数<formula>formula see original document page 6</formula>其中χ表示前飞速度，ζ表示下降或坠落速度，θ表示俯仰角、φ表示滚转角J表 示俯仰速率，而6表示滚转速率。图6示出了安装在机身102下部的气囊112和114，并且示出了符合本专利技术的坠落 衰减系统其他部件。基于计算机的控制系统126示出安装在机身102内，该控制系统用于控 制与气囊112、114相关的部件的操作。每个气囊112、114具有气源128，诸如气体发生器， 用来使气囊112、114充气。在一些实施方式中，辅助气源，诸如压缩气罐(未示出)，可以用 于在坠落后再次为气囊112、114充气，以便气囊112、114可以用作水上着陆情形下的漂浮 设备。气源128可以具备各种形式，诸如产生气体的化学设备或者压缩空气，用来提供气体 以使气囊112、114充气。此外，每个坠落衰减系统具有传感器系统130，用来检测确定总排 气面积S所需的坠落本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器坠落衰减系统，所述系统包括：由飞行器承载并且基本上能在飞行器外部附近充气的气囊组件，所述气囊组件包括：第一气囊；第二气囊；包括可调节的第一排气面积的第一排气系统，气体经过所述可调节的第一排气面积从第一气囊排出；和包括可调节的第二排气面积的第二排气系统，气体可以经过所述可调节的第二排气面积从第二气囊排出，与第一气囊内部和第二气囊内部流体连通的气源系统，利用至少一个气源提供的气体使得第一和第二气囊充气；用于检测选定坠落条件的传感器系统；用来根据检测到的坠落条件彼此独立地控制第一排气系统和第二排气系统的控制系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂清河，迈克尔R史密斯，
申请(专利权)人：贝尔直升机泰克斯特龙公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]