Деформируемое окно летательного аппарата
Изобретение относится к авиации и касается деформируемых окон салона летательного аппарата (ЛА). Узел деформируемого окна ЛА содержит первую панель и вторую панель, расположенную на расстоянии от первой. Первая панель имеет первую поверхность и вторую поверхность. Причем в первом состоянии, при котором перепад давлений между первой поверхностью и второй поверхностью отсутствует, первая панель имеет первую форму в поперечном сечении. Во втором состоянии, при котором между первой поверхностью и второй поверхностью существует перепад давлений, первая панель имеет выгнутую наружу форму. При этом на поверхности первой панели расположено градиентное покрытие, толщина которого на периферии больше, чем в центре. Причем первая форма в поперечном сечении первой панели является плоской, или выгнутой наружу, или выгнутой внутрь. Достигается улучшение аэродинамики и уменьшение аэродинамического сопротивления. 37 з.п. ф-лы, 22 ил.
Область техники
Изобретение, в целом, относится к окнам летательных аппаратов и, в частности, к деформируемым окнам салона летательного аппарата, обладающим улучшенной аэродинамикой и уменьшенным аэродинамическим сопротивлением.
Предшествующий уровень техники
Окна салона летательного аппарата обычно изготавливают из ориентированного акрилового пластика. Окна салона устанавливают в раму, прикрепленную к фюзеляжу летательного аппарата. Известные окна салона обычно имеют полуцилиндрическую форму в поперечном сечении, изогнутая внешняя поверхность которой соответствует внешней кривизне фюзеляжа летательного аппарата для обеспечения плавной внешней поверхности летательного аппарата. Это уменьшает аэродинамическое сопротивление и, в целом, улучшает аэродинамику летательного аппарата.
На низких высотах, например при взлете и посадке, разница между давлением внутри салона летательного аппарата (давлением внутри летательного аппарата) и давлением снаружи летательного аппарата (наружным или атмосферным давлением) незначительна. Поэтому окно салона сохраняет свою аэродинамическую, полуцилиндрическую кривизну, соответствующую кривизне фюзеляжа. Однако когда летательный аппарат находится на большой высоте и давление внутри салона является относительно высоким по сравнению с давлением снаружи летательного аппарата, вследствие разницы давлений окно салона может становиться выпуклым или выгнутым наружу. Вследствие этого кривизна внешней поверхности окна салона начинает превышать кривизну фюзеляжа летательного аппарата, в результате чего возникает нежелательное аэродинамическое сопротивление летательного аппарата. Подобное повышенное аэродинамическое сопротивление увеличивает расход топлива и снижает крейсерскую скорость.
Эту выпуклость окна салона можно уменьшить либо посредством использования относительно тяжелых и жестких стеклянных окон, которые являются более прочными и менее подвержены образованию выпуклости по сравнению с более тонкими акриловыми окнами, либо посредством увеличения толщины акриловых окон, позволяющих увеличить их прочность и уменьшить выпуклость. Между тем, оба указанных решения приводят к увеличению веса, ухудшающего топливную экономичность.
Поэтому желательно создать окно кабины летательного аппарата, позволяющее ограничить или устранить, по меньшей мере, некоторые из проблем, связанных с эксплуатацией известных окон салона летательного аппарата. Например, желательно создать окно салона летательного аппарата, которое имеет такой же небольшой вес, как и известные окна салона летательного аппарата из ориентированного акрилового пластика, но которому в меньшей мере присущи проблемы с аэродинамикой, возникающие при использовании известных окон салона летательного аппарата.
Раскрытие изобретения
Узел деформируемого окна летательного аппарата содержит первую панель, имеющую первую поверхность и вторую поверхность. В первом состоянии, при котором перепад давлений между первой поверхностью и второй поверхностью отсутствует, первая панель имеет первую форму в поперечном сечении. Во втором состоянии, при котором между первой поверхностью и второй поверхностью существует перепад давлений, первая панель имеет выгнутую наружу форму в поперечном сечении. Первая форма в поперечном сечении первой панели является плоской, или выгнутой наружу, или выгнутой внутрь.
Вторая панель может быть расположена на расстоянии от первой панели.
Первая панель может быть отлитой по форме полиуретановой панелью.
Первая панель может содержать луковицеобразный периферийный край, выполненный с возможностью зацепления с гнездом в крепежной раме.
Первая панель может иметь периферийный край, по существу, прямоугольного поперечного сечения и зацепляется с рамой таким образом, что внешняя поверхность первой панели оказывается смещенной относительно внешнего контура фюзеляжа летательного аппарата.
Первая панель может иметь ступенчатый периферийный край, выполненный с возможностью зацепления с крепежной рамой таким образом, что внешняя поверхность первой панели оказывается смещенной относительно внешнего контура фюзеляжа летательного аппарата.
Первая панель и/или вторая панель может включать в себя по меньшей мере одно сквозное отверстие.
Первая панель может включать в себя по меньшей мере одно отлитое крепежное отверстие, расположенное вблизи периферийного края первой панели.
Первая панель может содержать наклоненный периферийный край, который зацепляется с уплотнением, которое может быть адгезивно прикреплено к раме. В уплотнение может быть заделана гибкая проволока.
Узел окна может включать в себя периферийную прокладку. Внутренняя краевая часть периферийной прокладки может быть заделана в первую панель, а внешняя периферийная краевая часть прокладки выступает за пределы периферийного края первой панели.
Прокладка может включать в себя по меньшей мере одно отверстие или сквозное отверстие во внутренней краевой части прокладки, заделанной в первую панель.
Прокладка может включать в себя по меньшей мере одно крепежное отверстие, выполненное во внешней краевой части прокладки, выступающей за пределы периферийного края первой панели.
В первую панель может быть заделана проволочная решетка. Проволочная решетка может содержать нанопроволоку.
Первая панель может быть внешней панелью, а вторая панель может быть внутренней панелью.
На по меньшей мере одной из первой и/или второй панелей может быть расположено функциональное покрытие.
Функциональное покрытие может быть солнцезащитным покрытием.
Поверх функционального покрытия может быть расположено защитное покрытие.
Узел окна может включать в себя прозрачный, сжимаемый материал, расположенный между первой панелью и второй панелью.
Сжимаемый материал может соприкасаться с первой панелью и второй панелью таким образом, что воздушный зазор между первой панелью и второй панелью отсутствует.
Вторая панель может включать в себя, по существу, плоскую внешнюю поверхность или часть внешней поверхности. На внешней поверхности или части внешней поверхности второй панели может быть расположен электрохромный узел.
Толщина первой панели может изменяться по ширине первой панели.
Узел окна может включать в себя градиентное покрытие, расположенное на по меньшей мере одной поверхности первой панели.
Толщина второй панели может изменяться по ширине второй панели.
Узел окна может включать в себя градиентное покрытие, расположенное на по меньшей мере одной поверхности второй панели.
Согласно одному варианту первая панель имеет плоскую первую форму в поперечном сечении.
Согласно другому варианту первая панель имеет выгнутую наружу первую форму в поперечном сечении.
Согласно еще одному варианту первая панель имеет выгнутую внутрь форму в поперечном сечении.
Согласно одному варианту вторая панель имеет плоскую первую форму в поперечном сечении.
Согласно другому варианту вторая панель имеет выгнутую наружу первую форму в поперечном сечении.
Согласно еще одному варианту вторая панель имеет выгнутую внутрь форму в поперечном сечении.
Далее изобретение будет раскрыто со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы указаны одинаковыми ссылочными обозначениями.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан узел окна летательного аппарата согласно изобретению в первом состоянии, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 2 - узел окна на фиг. 1 во втором состоянии, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 3 - литейная форма для изготовления панели окна летательного аппарата согласно изобретению, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 4 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению, установленный в раму, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 5 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению, установленный в раму со смещенным установочным расположением, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 6 - нижняя часть узла окна летательного аппарата на фиг. 5, подробный вид;
на фиг. 7 - нижняя часть узла окна летательного аппарата, аналогичная той, что показана на фиг. 6, но с альтернативным смещенным установочным расположением, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 8 - другой вариант узла окна летательного аппарата согласно изобретению, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 9 - окно летательного аппарата согласно изобретению, вид в плане;
на фиг. 10 - периферийный край окна летательного аппарата на фиг. 9, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 11 - окно летательного аппарата согласно изобретению, имеющее наружное уплотнение, вид в плане;
на фиг. 12 - часть окна летательного аппарата на фиг. 11, установленного на летательный аппарат, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 13 - окно летательного аппарата согласно изобретению, включающее в себя периферийную прокладку, вид в плане;
на фиг. 14 - периферийный край окна на фиг. 13, прикрепленного к раме, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 15 - окно летательного аппарата согласно изобретению, включающее в себя проволочную решетку, вид в плане;
на фиг. 16 - окно летательного аппарата на фиг. 15, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 17 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению (рама не показана), включающий в себя внешнее покрытие, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 18 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению (рама не показана), включающий в себя внутреннее покрытие, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 19 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению (рама не показана), включающий в себя промежуточный сжимаемый материал, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 20 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению (рама не показана), включающий в себя электрохромный узел, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 21 - окно летательного аппарата согласно изобретению, толщина которого изменяется по ширине окна, вид сбоку в разрезе; и
на фиг. 22 - узел окна летательного аппарата согласно изобретению, включающий в себя градиентное покрытие, вид сбоку в разрезе.
Варианты осуществления изобретения
Используемые понятия пространства или направления, такие как «левый», «правый», «внутренний», «внешний», «сверху», «снизу» и т.п. использованы в соответствии с фигурами, показанными на чертежах. Следует понимать, что изобретение может допускать различные альтернативные расположения, а следовательно, подобные понятия не должны рассматриваться в качестве ограничительных. Следует понимать, что в описании и в формуле изобретения понятие «около» во всех случаях изменяет все цифровые значения, выражающие размеры, физические характеристики, параметры обработки, количество ингредиентов, условия реакции и т.п. Следует понимать, что все указанные диапазоны включают в себя начальные и конечные значения диапазонов и все подразумеваемые под-диапазоны. Любые упоминаемые документы, включая, но не ограничиваясь, патенты и патентные заявки, следует считать «включенными по ссылке» в полном объеме. Понятие «пленка» относится к области покрытия, имеющего требуемый или заданный состав. Понятие «слой» включает в себя одну или более пленок. «Покрытие» или «ряд покрытий» содержит один или более «слоев». Понятие «поверх» означает «над или сверху». Например, слой покрытия «образованный поверх» подложки не исключает наличия одного или нескольких других слоев, расположенных между образованным слоем покрытия и подложкой. Понятия «полимер» или «полимерный» включают в себя олигомеры, гомополимеры, сополимеры и терполимеры, например, полимеры, состоящие из двух или нескольких видов мономеров или полимеров. Понятия «видимая область» или «видимый свет» относятся к электромагнитному излучению с длиной волн в диапазоне от 380 нанометров (нм) до 780 нм. Понятия «инфракрасная область» или «инфракрасное излучение» относятся к электромагнитному излучению с длиной волн в диапазоне от свыше 780 нм до 100,000 нм. Понятия «ультрафиолетовая область» или «ультрафиолетовое излучение» означают электромагнитную энергию с длиной волн в диапазоне от 100 нм до менее 380 нм.
Изобретение относится к окнам салона летательного аппарата (оконным узлам) такого типа, которые обычно используют на коммерческих летательного аппаратах. Изобретение имеет или фактически имеет следующие особенности, в любой комбинации.
Как показано на фиг. 1, узел 10 окна летательного аппарата содержит прозрачную первую панель 12 (внешнюю панель), имеющую первую поверхность 14 (внешнюю поверхность) и вторую поверхность 16 (внутреннюю поверхность). Узел 10 может включать в себя дополнительную вторую панель 18 (внутреннюю панель), расположенную на расстоянии от первой панели 12 и имеющую третью поверхность 20 (внешнюю поверхность) и четвертую поверхность 22 (внутреннюю поверхность). Согласно варианту, показанному на фиг. 1, между первой панелью 12 и второй панелью 18 существует воздушный зазор 24. Первая панель 12 и вторая панель 18 по периферии вставлены в крепежную конструкцию, например, раму 26. По периферии узла 10 уложено эластомерное уплотнение 28. Узел 10 установлен на летательный аппарат, фюзеляж 30 которого имеет внешнюю поверхность 32, определяющую внешний контур 34 фюзеляжа (показан на фиг. 1 пунктиром).
Когда летательный аппарат эксплуатируется и находится на крейсерской высоте, салон 36 летательного аппарата герметизирован. Первая панель 12 способна выдерживать перепад давлений, возникающий на больших высотах, между относительно высоким давлением внутри салона 36 летательного аппарата и более низким давлением снаружи летательного аппарата. Согласно варианту, показанному на фигурах 1 и 2, для того, чтобы первая панель 12, а не вторая панель 18, справлялась с подобным перепадом давлений, во второй панели 18 выполнено одно или более небольших отверстий 38, выравнивающих давление между воздушным зазором 24 и салоном 36 летательного аппарата.
Согласно варианту, показанному на фиг. 1, когда перепад между давлением в салоне 36 летательного аппарата и давлением снаружи летательного аппарата отсутствует или отсутствует по существу (т.е. в негерметизированном или «первом» состоянии), первая панель 12 оконного узла 10 имеет плоскую конфигурацию (т.е. плоскую или, по существу, плоскую форму в поперечном сечении). Под «плоской» в поперечном сечении понимается то, что при виде в поперечном разрезе панель 12 находится в единственной плоскости. В этом первом состоянии первая панель 12 находится ближе ко второй панели 18 или ближе к центральной области (срединной области) узла 10, чем к периферийным краям узла 10. Внешняя поверхность 14 первой панели 12 расположена на расстоянии или смещена от образуемого контура 34 фюзеляжа, причем данное смещение в центральной области первой панели 12 больше, чем на периферии первой панели 12.
Как вариант, в первом состоянии первая панель 12 может иметь в поперечном сечении выгнутую наружу форму. Под «выгнутой наружу» понимается, что срединная часть первой панели 12 выступает наружу больше, чем периферия первой панели 12.
Как другой вариант, в первом состоянии первая панель 12 может иметь в поперечном сечении выгнутую внутрь форму. Под «выгнутой внутрь» понимается, что срединный участок первой панели выступает внутрь больше, чем периферия первой панели 12.
В первом состоянии вторая панель 18 может также иметь плоскую или, по существу, плоскую форму (подобно первой панели 12) в поперечном сечении. Как вариант, как показано на фиг. 1, в первом состоянии вторая панель 18 может иметь выгнутую наружу форму в поперечном сечении. Как другой вариант, в первом состоянии вторая панель 18 может иметь выгнутую внутрь форму в поперечном сечении.
Как показано на фиг. 2, по мере того как летательный аппарат набирает высоту и давление внутри салона 36 увеличивается по сравнению с давлением снаружи летательного аппарата (переход из первого состояния во второе состояние), первая панель 12 отклоняется наружу таким образом, что контур внешней поверхности 14 первой панели 12 меняется от плоского первого профиля по фиг. 1 к изогнутому наружу второму профилю по фиг. 2. Второй профиль внешней поверхности 14 первой панели 12, в целом, приближается или соответствует образуемому контуру 34 внешней поверхности 32 фюзеляжа 30.
Как вариант, в негерметизированном состоянии внешняя панель 12 может иметь выгнутый наружу контур, т.е. контур поверхности, промежуточный между плоским внешним контуром и изогнутым контуром (выгнутой наружу формы) по фиг. 2. При таком втором профиле первая панель 12 и вторая панель 18 могут иметь одинаковую или по существу одинаковую кривизну в поперечном сечении.
Во всех описанных выше случаях, после того как салон 36 летательного аппарата полностью герметизирован и летательный аппарат набрал полетную высоту, внешняя поверхность 14 первой панели 12 соответствует или, по существу, соответствует контуру 34 фюзеляжа летательного аппарата. Это улучшает аэродинамику летательного аппарата и повышает топливную экономичность.
Первая панель 12 и/или вторая панель 18 узла 10 окна салона могут быть получены с использованием различных процессов и могут быть изготовлены из различных материалов. Например, первая панель 12 и/или вторая панель 18 могут быть выполнены из первоначально плоской заготовки, требуемая форма которой придается посредством сочетания процессов прессования, нагрева и/или растяжения. Также допустимо, чтобы первая панель 12 и/или вторая панель 18 имели форму с запасом, из которой вырезают и получают необходимую окончательную периферийную форму. Первая панель 12 и/или вторая панель 18 также могут быть отлиты по форме таким образом, чтобы исключить или свести к минимуму последующую обработку. Под «отливкой по форме» понимается, что материал для изготовления панели заливают или инжектируют в пресс-форму таким образом, чтобы после вулканизации или охлаждения отлитая панель уже обладала необходимыми свойствами (например, имела определенную форму краев или отверстий) такими, чтобы дополнительные этапы обработки (такие как фрезеровка, шлифовка, резка или высверливание) не требовались или требовались в минимальном объеме. Отлитая панель фактически имеет необходимую конечную форму для использования в оконном узле.
В качестве материалов для первой панели 12 и/или второй панели 18 пригодны, но не ограничительно, пластмассы (например, акриловые полимеры, такие как полиакрилаты; полиалкилметакрилаты, такие как полиметилметакрилаты, полиэтилметакрилаты, полипропилметакрилаты, ориентированный акриловый пластик и т.п.; полиуретаны; поликарбонаты; полиалкилтерефталаты, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ), полипропилентерефталаты, полибутилентерефталаты и т.п.; полисилоксан-содержащие полимеры; или сополимеры любых мономеров для их получения, либо любые смеси из них); стекло, такое как известное известково-натриевое стекло (стекло может быть подвержено отжигу, термообработке или химической закалке); или любые комбинации из перечисленного. Первая панель 12 и вторая панель 18 предпочтительно прозрачные для видимого света. Под «прозрачными» понимается, что их пропускная способность для видимого света составляет от свыше 0% до 100%. Как вариант, одна или обе панели 12, 18 могут быть свегопрозрачными. Под «светопрозрачными» понимается способность пропускать электромагнитную энергию (например, видимый свет), но рассеивать эту энергию таким образом, что объекты, находящиеся на противоположной от наблюдателя стороне, были плохо различимы.
Предпочтительно первая панель 12 и/или вторая панель 18 изготовлены из прозрачного материала, который может быть отлит и/или сформован до конечной требуемой формы, такого как, включая, но не ограничиваясь, стекло, акрил, поликарбонат, полиуретан или другие пластмассы, например, из материала, выпускаемого фирмой PPG Industries, Inc. под торговой маркой OPTICOR, который является пригодным к литью полиуретаном (описан в патентном документе US 2013/0095311 А1). Согласно одному из предпочтительных вариантов первая панель 12 изготовлена из пригодного к литью полиуретана. Согласно более предпочтительному варианту обе панели, первая панель 12 и вторая панель 18, изготовлены из пригодного к литью полиуретана.
Первая панель 12 предпочтительно имеет коэффициент пропускания видимого света по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%).
Вторая панель 18 предпочтительно имеет коэффициент пропускания видимого света по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%.
Оконный узел 10 предпочтительно имеет коэффициент пропускания видимого света по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 80%.
Один из способов конфигурирования первой панели 12 таким образом, чтобы она была выгнута наружу на заданную величину для соответствия ее внешней поверхности 14 внешнему профилю 34 фюзеляжа, после того как салон 36 летательного аппарата герметизирован, заключается в изменении толщины первой панели 12 для придания ей необходимой жесткости. Между тем, считается, что изменение толщины может приводить к оптическим искажениям при просмотре через первую панель 12. Поэтому, согласно другому варианту, вне зависимости от того была ли первая панель 12 изначально выгнутой внутрь (т.е. вогнутой наружу), плоской или выгнутой наружу (т.е. вогнутой внутрь), толщина первой панели 12 остается, по существу, неизменной на всей смотровой области первой панели 12.
В варианте, показанном на фиг. 1 и 2, периферия первой панели 12 имеет сконфигурированный край, например, фальцованный край 40, который входит в канал или канавку 42 соответствующей формы в уплотнении 28. После придания формы первой панели 12, например, изгиба и, при необходимости, обрезания по форме, такой фальцованный край 40 может быть подвергнут машинной обработке по периферии первой панели 12.
В качестве альтернативного варианта, как уже отмечалось выше, согласно одному из вариантов осуществления изобретения первую панель 12 отливают по форме. В этом случае также допустимо, чтобы при отливке первой панели 12 фальцованный край 40 отливался по нужной форме, таким образом, чтобы свести к минимуму последующую обработку первой панели 12. Например, со ссылкой на фиг. 3, верхняя и нижняя части 44, 46 пресс-формы, соответственно, вместе с краевыми блоками 48, 50 образуют полость, в которую жидкий полимерный материал 52 заливают, инжектируют или подают иным образом для придания окончательной формы первой панели 12. Обращенные внутрь стороны 54, 58 литьевых пресс-форм 44, 46 могут быть выполнены из металла, стекла или любого иного материала, позволяющего создавать гладкие, ровные поверхности на противоположных поверхностях первой панели 12. Краевые блоки 48, 50 могут быть изготовлены из металла или эластомера. Согласно одному из вариантов изобретения, как показано с левой стороны фиг. 3, краевой блок 48 образует прямой край по периферии отлитой панели, которая затем может быть подвергнута машинной обработке для получения необходимой формы (например, показанной пунктиром 58). В качестве альтернативного варианта, как показано с правой стороны на фиг. 3, краевой блок 50 может иметь такую форму или конфигурацию, которая позволяет придавать периферийному краю необходимую окончательную форму во время отливки первой панели 12.
Вторая панель 18 может быть изготовлена тем же или иным способом, что и первая панель 12.
Варианты согласно изобретению, раскрытые выше и показанные на фиг. 1-3, поясняют, что первая панель 12 является монолитным слоем, т.е. однослойной структурой. Следует понимать, что первая панель 12 также может быть многослойной структурой, т.е. состоять из двух или более слоев. Согласно одному из вариантов изобретения первая панель 12 является ламинированной структурой, содержащей два слоя, скрепленных между собой термопластичным клеевым слоем, например, поливинилбутиралем.
Также допустимо, чтобы первая панель 12 согласно изобретению включала в себя один или более слоев покрытия (как раскрыто далее) для придания дополнительной функциональности оконному узлу 10. Например, внешняя поверхность 14 и/или внутренняя поверхность 16 первой панели 12 могут включать в себя износостойкое покрытие или покрытие, отражающее ультрафиолетовое и/или инфракрасное излучение.
Как показано на фиг. 4, первая панель 12 может включать в себя периферийный край 58 особой, изогнутой формы, выполненный с возможностью введения в контакт с гнездом 60 комплементарной формы, выполненным в раме 26. Например, периферийный край 58 может содержать луковицеобразный выступ, имеющий дугообразную или частично сферическую форму в поперечном сечении. Гнездо 60 может быть изогнутой канавкой или каналом, выполненным с возможностью приема или зацепления с луковицеобразным выступом для захвата периферийного края 58 первой панели 12 в неподвижной раме 26 и удержания первой панели 12 на месте. В гнезде 60 может быть расположена прокладка 64 из сжимаемого материала. Форма периферийного края 58 определяет выемку или канавку 66. Гнездо 60 имеет внешнюю законцовку или выступ 68, выполненный с возможностью зацепления с канавкой 66. Периферийный край 58 и гнездо 60 выполняют функцию известного шарового шарнирного соединения, удерживающего первую панель 12 на месте. На фиг. 4 показано, что в первом состоянии, первая панель 12 имеет в поперечном сечении выгнутую наружу форму.
После герметизации салона 36 первая панель 12 начинает выгибаться наружу. В отличие от других монтажных конструкций, в которых периферийный край панели может скользить внутри периферийной прокладки, в монтажной и опорной конструкции на фиг. 4 периферия первой панели 12 неподвижно закреплена на месте в раме 26. Это приводит к натяжению первой панели 12 по мере ее отклонения и выгибания наружу внешней поверхности 14. Эта сила натяжения, возникающая за счет неподвижного положения периферийного края 58, уменьшает выгибание первой панели 12 в направлении внешнего профиля 34 летательного аппарата. При необходимости первую панель 12 и ее материал можно подбирать таким образом, чтобы максимальное выгибание наружу первой панели 12, в целом, соответствовало, а согласно одному из вариантов было фактически копланарно внешнему профилю 34 фюзеляжа 30 летательного аппарата.
Как показано на фиг. 4, по мере выгибания первой панели 12 наружу, луковицеобразный периферийный край 58 может подвергаться кручению в гнезде 60. Однако посредством зацепления выступа 68 в канавке 66 первая панель 12 продолжает оставаться соединенной с рамой 26.
В соответствии с вариантом изобретения, как показано на фиг. 5 и 6, первая панель 12 изготовлена без формованного периферийного края (т.е. фальцованного края 40 или изогнутого периферийного края 58, описанных выше). Рама 26 выполнена, а первая панель 12 установлена в летательный аппарат таким образом, что внешняя поверхность 14 первой панели 12 не является копланарной с внешним профилем 34 фюзеляжа 30 летательного аппарата, когда летательный аппарат не герметизирован (в первом состоянии). Периферийный край первой панели 12 смещен относительно внешнего профиля 34 фюзеляжа 32 летательного аппарата на расстояние «X». Когда летательный аппарат находится на крейсерской высоте и салон 36 герметизирован, первая панель 12 выгибается наружу, а центральная часть, в целом, выровнена и фактически копланарна внешнему профилю 34 летательного аппарата, уменьшая ветровое сопротивление летательного аппарата. Внешняя поверхность 14 периферии первой панели 12 продолжает оставаться смещенной относительно внешнего профиля 34 вблизи или рядом с периферией первой панели 12.
Следует понимать, что посредством смещения первой панели 12 на расстояние X вблизи и рядом с периферией, которое сохраняется во время выгибания первой панели 12, в данной периферийной области первой панели 12 создаются вихревые потоки. Для уменьшения ветрового сопротивления в результате таких потоков, со ссылкой на фиг. 7, согласно одному из альтернативных вариантов первая панель 12 может иметь ступенчатый или фальцованный край 70. Такая форма края позволяет устанавливать первую панель 12 по периферии на летательный аппарат со смещением «Y», которое меньше смещения «X» по фиг. 6. Как отмечалось ранее, внешняя поверхность 14 первой панели 12 выполнена, а первая панель 12 установлена в летательном аппарате таким образом, что внешняя поверхность 14 не является копланарной внешнему профилю 34 фюзеляжа 32 летательного аппарата, когда летательный аппарат не герметизирован, при этом периферийный край первой панели 12 смещен относительно внешнего профиля 34 фюзеляжа 32 на расстояние Y. Во время эксплуатации летательного аппарата, после того как салон 36 летательного аппарата герметизирован, центральная часть первой панели 12 выгибается наружу до положения, при котором она, в целом, выровнена и фактически копланарна внешнему профилю 34 фюзеляжа. За счет фальцованного края 70 периферия первой панели 12 продолжает оставаться смещенной относительно внешнего профиля 34 фюзеляжа летательного аппарата. Между тем, смещение периферии первой панели 12 по фиг. 7 уменьшено по сравнению с фиг. 6, что позволяет уменьшить вихревые потоки, возникающие в этой периферийной области первой панели 12, уменьшив тем самым связанное с этим ветровое сопротивление летательного аппарата.
На фиг. 8 раскрыт один из вариантов узла 10 окна летательного аппарата согласно изобретению (для упрощения восприятия рама 26 не показана), в котором в первой панели 12 выполнено одно или более отверстий 72, а отверстия 38 во второй панели 18, раскрытые согласно вышеуказанным вариантам, отсутствуют. Следует понимать, что согласно этому варианту отверстия 72 обеспечивают выравнивание между давлением в воздушным зазоре 24 и давлением снаружи летательного аппарата. Поэтому именно вторая панель 18, а не первая панель 12 является основным функциональным барьером между салоном 36 и окружающей средой снаружи летательного аппарата. В герметизированном состоянии (втором состоянии), показанном пунктиром 74 на фиг. 8, за счет перепада давлений внутри и снаружи летательного аппарата вторая панель 18 выгибается наружу, в сторону первой панели 12.
Согласно варианту, показанному на фиг. 8, первая панель 12 может быть жесткой панелью, например, из стекла, ориентированного акрилового пластика или литого полиуретана. Вторая панель 18 является гибкой панелью, например, из литого полиуретана, которая в свободном или негерметизированном состоянии может быть плоской или, по существу, плоской в поперечном сечении, либо может иметь выгнутый наружу контур или выгнутый внутрь контур.
Согласно варианту, показанному на фигурах 9 и 10, первая панель 12 является панелью из литого полиуретана, имеющей множество литых крепежных отверстий 76, расположенных по периферии панели. Крепежные отверстия 76 могут быть использованы для прикрепления первой панели 12 к раме 26, например, посредством продевания болтов 78 или других крепежных элементов через крепежные отверстия 76 для прикрепления первой панели 12 к раме 26.
Согласно варианту, показанному на фиг. 11 и 12, первая панель 12 включает в себя наклоненный периферийный край, образующий наклоненный выступ 82, который зацепляется с канавкой или каналом 84 в гибком уплотнительном элементе 86, расположенном вдоль внешней периферии первой панели 12. Уплотнительный элемент 86 может быть выполнен из любого известного гибкого материала, такого как полимер или резина. На фиг. 12 первая панель 12 показана прикрепленной к раме 26 посредством адгезивного слоя 88, такого как обычный клей или другой соответствующий адгезив, адгезивно прикрепляющего уплотнительный элемент 86 к летательному аппарату или раме 26 летательного аппарата. Уплотнительный элемент 86 может включать в себя гибкую металлическую проволоку 90, заделанную в уплотнительный материал, для упрощения извлечения первой панели 12 из рамы 26. Например, конец проволоки 90 может выступать из уплотнительного элемента 86. При извлечении первой панели 12 из рамы 26 ее можно вытягивать за этот внешний конец проволоки 90. По мере вытягивания проволоки 90 происходит разлом уплотнительного элемента 86, что упрощает извлечение первой панели 12.
Согласно варианту, показанному на фиг. 13 и 14, прокладка 92 прикреплена к первой панели 12 или заделана в первую панель 12, например, по внешней периферии первой панели 12. Например, если первая панель 12 изготовлена из литого полиуретана, то при отливке панели внутренняя краевая часть 94 прокладки 92 может быть расположена таким образом, чтобы полиуретан наносился вокруг и поверх указанной внутренней краевой части 94. Таким образом, внутреннюю краевую часть 94 прокладки 92 заделывают в первую панель 12. Внутренняя краевая часть 94 может включать в себя множество отверстий или сквозных отверстий 96 таким образом, чтобы при отливке панели полиуретан протекал и проходил через сквозные отверстия 96, отверждаясь в указанных сквозных отверстиях 96 и анкерируя внутреннюю краевую часть 94 прокладки 92 в первой панели 12, дополнительно препятствуя извлечению или вытягиванию прокладки 92 из первой панели 12. Внешняя периферийная часть 98 прокладки может включать в себя множество крепежных отверстий 100, таким образом, чтобы как показано на фиг. 14, первую панель 12 можно было присоединить к летательному аппарату или раме 26 посредством продевания крепежных элементов, таких как болты 78, через крепежные отверстия 100 для прикрепления прокладки 92 к раме 26 и удержания первой панели 12 на месте.
Как показано на фиг. 15 и 16, первая панель 12 также может включать в себя проволочную решетку 102, размещенную внутри первой панели 12. Это может быть осуществлено посредством заливки полиуретана вокруг проволочной решетки 102 таким образом, чтобы проволочная решетка 102 оказалась, по меньшей меньше мере, частично заделана в первую панель 12. Проволочная решетка 102 может быть изготовлена, например, из нанопроволоки, используемой для защиты от электромагнитных импульсов.
Согласно варианту, показанному на фиг. 17, первая панель 12 может включать в себя по меньшей мере одно функциональное покрытие 104, нанесенное на внешнюю поверхность 14 и/или на внутреннюю поверхность 16. Функциональное покрытие 104 может быть, например, электропроводящим покрытием; солнцезащитным покрытием, состоящим из одного или более металлизированных слоев, отражающих инфракрасное излучение; защитным покрытием, состоящим из одного или более слоев из оксида металла, обеспечивающих механическую и/или химическую защиту; либо «emp»-покрытием, обеспечивающим защиту от повреждений в результате воздействия электромагнитных импульсов.
Поверх функционального покрытия 104 может быть нанесено защитное покрытие 106 для защиты функционального покрытия 104 от химических и/или механических повреждений во время полета. К числу подходящих защитных покрытий 106 относятся покрытия из оксида металла или полимерные покрытия. Одним из наиболее предпочтительных является покрытие из материала SOLGARD (производства фирмы PPG Industries, Inc.). Как вариант или как дополнение, функциональное покрытие 104 (или иное функциональное покрытие) может быть нанесено на внутреннюю поверхность 16 первой панели.
На фиг. 18 показан один из вариантов оконного узла 10 согласно изобретению с функциональным покрытием 104, нанесенным на вторую панель 18. Функциональное покрытие 104 может быть аналогично описанному выше.
На фиг. 19 показан узел 10 окна летательного аппарата согласно изобретению, в котором между первой панелью 12 и второй панелью 18 находится сжимаемый материал 108. Это исключает наличие воздушного зазора 24 между первой панелью 12 и второй панелью 18. После герметизации салона 36 летательного аппарата вторая панель 18 выгибается наружу и прижимается к сжимаемому материалу 108. Сжимаемый материал 108, по меньшей мере, частично амортизирует подобное выгибание наружу второй панели 18, что позволяет уменьшить выгибание наружу первой панели 12.
Сжимаемый материал 108 предпочтительно является прозрачным материалом. В качестве подходящего сжимаемого материала 108 можно использовать прозрачные, сжимаемые полимеры. В частности, можно использовать пластмассы, такие как акриловые полимеры, уретановые полимеры и виниловые полимеры. Одним из наиболее предпочтительных материалов является поливинилбутираль.
На фиг. 20 показан узел 10 окна летательного аппарата согласно изобретению с электрохромным узлом 110. В показанном варианте электрохромный узел 110 расположен на второй панели 18. В этом варианте вторая панель 18 или, по меньшей мере, часть второй панели может иметь плоскую форму в поперечном сечении, таким образом, чтобы центральная или срединная часть второй панели 18 имела плоскую поверхность, на которой может быть размещен электрохромный узел 110. Электрохромный узел 110 может быть любым известным электрохромным устройством из материала, который реверсивно меняет цвет (например, становится более светлым или более темным) при подаче или прекращении подачи электрического напряжения.
На фиг. 21 показан узел 10 окна летательного аппарата согласно изобретению, в котором толщина первой панели 12 изменяется по длине или по ширине панели. Считается, что подобное изменение толщины препятствует возникновению линзового эффекта в результате выгибания панели(ей) 12, 18 узла 10 окна летательного аппарата. В показанном варианте толщина первой панели 12 больше на периферии и меньше по направлению к центру. Как вариант, толщина первой панели 12 может быть меньше на периферии и больше по направлению к центру.
Согласно дополнительному варианту толщина второй панели 18 может изменяться по длине или по ширине панели, как раскрыто применительно к первой панели 12. Например, толщина второй панели 18 может быть больше на периферии и меньше по направлению к центру. Как вариант, толщина второй панели 18 может быть меньше на периферии и больше по направлению к центру.
На фиг. 22 показан узел 10 окна летательного аппарата согласно изобретению с градиентным покрытием 112, расположенным на первой панели 12. В показанном варианте градиентное покрытие 112 расположено на внешней поверхности 14 первой панели 12. Как вариант, указанное градиентное покрытие 112 (или иное градиентное покрытие) может быть расположено на внутренней поверхности 16. Толщина градиентного покрытия 112 изменяется по длине или по ширине градиентного покрытия 112. В показанном варианте толщина градиентного покрытия 112 может быть больше на периферии и меньше по направлению к центру. Как вариант, толщина градиентного покрытия 112 может меньше на периферии и больше по направлению к центру. Градиентное покрытие 112 препятствует возникновению линзового эффекта в результате выгибания панели(ей) узла 10 окна летательного аппарата.
Согласно другому варианту градиентное покрытие 112 может быть расположено на третьей поверхности 20 и/или на четвертой поверхности 22 второй панели 18. Толщина градиентного покрытия 112 может изменяться по длине или по ширине градиентного покрытия 112. Толщина градиентного покрытия 112 может быть больше на периферии и меньше по направлению к центру. Как вариант, толщина градиентного покрытия 112 может быть меньше на периферии и больше по направлению к центру.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение допускает изменения, не выходящие за раскрытые выше концепции. Поэтому, подробно рассмотренные конкретные варианты являются лишь поясняющими и не ограничивают, изобретение, которое в полной мере определено формулой изобретения и любыми ее эквивалентами.
1. Узел (10) деформируемого окна летательного аппарата, содержащий первую панель (12), имеющую первую поверхность (14) и вторую поверхность (16), причем в первом состоянии, при котором перепад давлений между первой поверхностью (14) и второй поверхностью (16) отсутствует, первая панель (12) имеет первую форму в поперечном сечении, а во втором состоянии, при котором между первой поверхностью (14) и второй поверхностью (16) существует перепад давлений, первая панель (12) имеет выгнутую наружу форму, и на поверхности первой панели (12) расположено градиентное покрытие (112), толщина которого на периферии больше, чем в центре, причем первая форма в поперечном сечении первой панели (12) является плоской, или выгнутой наружу, или выгнутой внутрь.
2. Узел (10) по п.1, включающий в себя вторую панель (18), расположенную на расстоянии от первой панели (12).
3. Узел (10) по п.1 или 2, в котором первая панель (12) является отлитой по форме полиуретановой панелью.
4. Узел (10) по п.2, в котором вторая панель (18) выполнена из полиуретана, отлитого по форме.
5. Узел (10) по п.1, в котором первая панель (12) содержит луковицеобразный периферийный край (58), выполненный с возможностью зацепления с гнездом (60) в крепежной раме (26).
6. Узел (10) по п.1, в котором первая панель (12) имеет периферийный край, по существу, прямоугольного поперечного сечения и зацепляется с рамой (26) таким образом, что внешняя поверхность (14) первой панели (12) оказывается смещенной относительно внешнего контура (34) фюзеляжа (32) летательного аппарата.
7. Узел (10) по п.1, в котором первая панель (12) имеет ступенчатый периферийный край (40), выполненный с возможностью зацепления с крепежной рамой (26) таким образом, что внешняя поверхность (14) первой панели (12) оказывается смещенной относительно внешнего контура (34) фюзеляжа (32) летательного аппарата.
8. Узел (10) по п.2, в котором по меньшей мере одна из первой (12) или второй (18) панелей включает в себя по меньшей мере одно отверстие (38, 72).
9. Узел (10) по п.1, в котором первая панель (12) включает в себя множество крепежных отверстий (76), расположенных вблизи периферийного края первой панели (12).
10. Узел (10) по п.1, в котором первая панель (12) содержит наклоненный периферийный край (82), который зацепляется с уплотнением (86), адгезивно прикрепленным к раме (26).
11. Узел (10) по п.10, дополнительно включающий в себя гибкую проволоку (90), заделанную в уплотнение (86).
12. Узел (10) по п.1, дополнительно включающий в себя периферийную прокладку (92), внутренняя краевая часть (94) которой заделана в первую панель (12), а внешняя периферийная краевая часть (98) прокладки (92) выступает за пределы периферийного края первой панели (12).
13. Узел (10) по п.12, в котором прокладка (92) включает в себя множество сквозных отверстий (96) во внутренней краевой части (94) прокладки (92), заделанной в первую панель (12).
14. Узел (10) по п.12, в котором прокладка (92) включает в себя множество крепежных отверстий (100), выполненных во внешней краевой части (98) прокладки (92), выступающей за пределы периферийного края первой панели (12).
15. Узел (10) по п.1, включающий в себя проволочную решетку (102), заделанную в первую панель (12).
16. Узел (10) по п.15, в котором проволочная решетка (102) содержит нанопроволоку.
17. Узел (10) по п.2, включающий в себя функциональное покрытие (104), расположенное на по меньшей мере одной из первой (12) или второй (18) панелей.
18. Узел (10) по п.17, в котором функциональное покрытие (104) является солнцезащитным покрытием (104), расположенным на второй поверхности (16) первой панели (12).
19. Узел (10) по п.17, включающий в себя защитное покрытие (106), расположенное поверх функционального покрытия (104).
20. Узел (10) по п.2, включающий в себя солнцезащитное покрытие (104), расположенное на внешней поверхности (20) второй панели (18).
21. Узел (10) по п.2, включающий в себя прозрачный, сжимаемый материал (108), расположенный между первой панелью (12) и второй панелью (18).
22. Узел (10) по п.21, в котором сжимаемый материал (108) соприкасается с первой панелью (12) и второй панелью (18) таким образом, что воздушный зазор между первой панелью (12) и второй панелью (18) отсутствует.
23. Узел (10) по п.2, в котором, по меньшей мере, часть второй панели (18) включает в себя плоскую внешнюю поверхность (20), причем на плоской внешней поверхности (20) второй панели (18) расположен электрохромный узел (110).
24. Узел (10) по п.1, в котором толщина первой панели (12) изменяется по ширине первой панели (12).
25. Узел (10) по п.1, в котором толщина первой панели (12) на периферии первой панели (12) больше толщины в центре первой панели (12).
26. Узел (10) по п.1, в котором толщина первой панели (12) на периферии первой панели (12) меньше толщины в центре первой панели (12).
27. Узел (10) по п.1, в котором толщина второй панели (18) изменяется по ширине второй панели (18).
28. Узел (10) по п.1, в котором толщина второй панели (18) на периферии больше толщины в центре второй панели (18).
29. Узел (10) по п.1, в котором толщина второй панели (18) на периферии меньше толщины в центре второй панели (18).
30. Узел (10) по п.2, включающий в себя градиентное покрытие (112), расположенное на поверхности второй панели (18).
31. Узел (10) по п.2, включающий в себя градиентное покрытие (112), расположенное на поверхности второй панели (18), причем толщина градиентного покрытия (112) на периферии больше, чем в центре.
32. Узел (10) по п.2, включающий в себя градиентное покрытие (112), расположенное на поверхности второй панели (18), причем толщина градиентного покрытия (112) на периферии меньше, чем в центре.
33. Узел (10) по п.1, в котором первая форма в поперечном сечении первой панели (12) является плоской.
34. Узел (10) по п.1, в котором первая форма в поперечном сечении первой панели (12) является выгнутой внутрь.
35. Узел (10) по п.1, в котором первая форма в поперечном сечении первой панели (12) является выгнутой наружу.
36. Узел (10) по п.2, в котором в первом состоянии вторая панель (18) имеет плоскую форму в поперечном сечении.
37. Узел (10) по п.2, в котором в первом состоянии вторая панель (18) имеет выгнутую внутрь форму в поперечном сечении.
38. Узел (10) по п.2, в котором в первом состоянии вторая панель (18) имеет выгнутую наружу форму в поперечном сечении.
