[发明专利]用于直升飞行器的能量吸收机架

说明书

发明背景

本发明在政府以陆军部授予的合同号为DAAH10-03-02-0003的 合同支持下做出。因此，政府在该发明中拥有一定权利。

本发明涉及一种机架，更具体地涉及一种机架结构，其在较高 下降率冲击事件的过程中衰减能量，并降低高质量构件可能进入乘 务员舱的可能性。

为了抵抗较高下降速率冲击，直升机典型地利用起落架、机身 缓冲以及座位冲撞的组合来衰减能量。虽然在衰减冲击中的能量时 起落架为主要的元件，然而存在起落架失效的情况，比如水中降落、 粗糙地形以及当起落架收回时。在这些情形中，飞机机身为主要的 能量衰减结构。

机身通过多种形式的结构变形来衰减能量，这些形式的结构变 形依靠材料的伸长及延展特性。失效模式比如翘曲、撕裂、压屈、 伸展以及剪切都吸收能量，但是这些模式相对低效，并且难以预测。 直升机的一个特别复杂之处是高质量系统比如发动机、传动装置以 及主旋翼系统等典型地定位于乘务员舱及客舱上方。在冲击事件过 程中的减速力量，可能导致高质量系统从它们的安装点分离并且进 入已占用的机舱内。

历史经验表明，传统的机身具有固有的能量吸收能力。这种能 量吸收能力在整体直升机系统防撞性设计中被开发。然而，在飞机 的使用寿命中，飞机的质量典型地增加，以便容纳升级的系统，从 而使得机身结构得到加固，以便支撑额外的质量。加固结构典型地 变的坚固，从而减小了机身的结构变形，进而在冲击事件过程中可 以引起更高的减速力量。更高的减速力量可以增加高质量系统将从 安装点分离并且进入已占用机舱内的可能性。最终结果是机身防撞 性能的降低。

相应地，需要提供一种机架，其在较高下降率冲击事件过程中 衰减了能量，该机架大体上独立于结构强度，并且降低了高质量系 统可能进入乘务员舱的可能性。

发明概要

根据本发明的机架包括能量吸收结构，该能量吸收结构大体上 定位于已占用机舱的上方。该能量吸收结构大体上包括框架、在转 动接头处安装到框架上的横梁、以及可折叠部件。该横梁大体上平 行于飞机纵轴线而定向，以便至少局部地支撑和/或形成上甲板的一 部分。高质量系统至少部分地被该上甲板支撑着。

每个横梁通过转动接头而安装到框架上。与转动接头相对并且 与乘务员舱的尾部相对，上甲板支撑于可折叠部件上。在正常运行 情况下，该可折叠部件作为机架的一部分而为上甲板提供了结构支 撑，但是该可折叠部件设计成在达到预定的阈值载荷之后，例如发 生在较高下降速率冲击事件过程中的载荷，以受控的方式折叠。

作为在较高下降速率冲击事件过程中对达到预定阈值载荷的响 应，该可折叠部件将在上甲板的尾部区段下折叠，并且转动接头将 作为实质上的铰链而运行，从而使得该上甲板的前部区段以可预测 的方式变形，以便形成转动接头。由于上甲板支撑着高质量系统， 在冲击事件过程中，该高质量系统将随着该上甲板以受控的方式移 动。随着可折叠部件的折叠，高质量构件不太可能从它们的安装处 分离，并且穿透进入乘务员舱内。当上甲板关节式折转(aniculate)时， 该主旋翼系统将也远离乘务员舱倾斜，从而使得主旋翼叶片将更有 可能冲击延伸尾部，并且降低了旋翼叶片可能穿透进入乘务员舱的 可能性。

因此本发明提供一种机架，其在较高下降率冲击事件过程中衰 减能量，并且该机架大体上独立于结构强度，并且降低了高质量构 件可能进入乘务员舱的可能性。

附图简述

根据当前优选实施例的详细描述，本发明的多个特征及优点将 对那些熟悉本领域的人员变得明显。以下简要描述附属于详细描述 的附图：

图1为用于本发明的示例性旋转翼飞机实施例的总体侧视图；

图2A为示例性旋转翼机架的总体侧视图；

图2B为图2A中的示例性旋转翼机架的总体透视图；

图3为用于旋转翼机架的框架的后视图；

图4A为根据本发明的用于能量吸收结构的转动接头的俯视图；

图4B为根据本发明的用于能量吸收结构的转动接头的正视图；

图5为图4中的转动接头的铰链装配件的透视图；

图6为图4中的转动接头横梁腹板加强件的后视图；

图7为用于旋转翼机架的转动失效位置的后面透视图；