專利名稱：有空氣動力性能好，吸收微波能量整流罩的電線切割器系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及飛機用的電線切割器系統，尤其是涉及具有覆蓋住電線切割器的可吸收微波能量的整流罩的電線切割器系統，該整流罩在碰到電線/鋼纜時斷裂，從而允許電線/鋼纜進入切割器。
飛機在接近地面時的飛行操作可能包括許多程序。直升飛機在接近地面時的飛行操作尤其需要一定飛行時間。對于配備了先進的航空控制系統和更為復雜的飛行設備，從而使得超低空飛行象普通的作戰飛行一樣容易的軍用直升飛機而言更是如此。
直升飛機的近地面作業常遇到以下兩種地面威脅地面火災(主動的威脅)和電線/鋼纜的碰撞(被動的威脅)。隨著超低空飛行作業重要性的提高，這種地面威脅越來越成為人們關注的焦點。
越南戰爭期間，許多飛機由于碰到連在樹與樹之間的鋼纜而失去控制或毀壞。這些電纜是有意設置在直升飛機機頭螺旋漿可碰及的地方，以使飛機失靈，或者，當飛機飛行速度足夠高時，鋼纜會切過機身，使飛機完全報廢。為減少直升飛機低空飛行的不利因素，研制了電線切割器系統并安裝于機身的外殼上。這種電線切割器系統可使飛機在夜間低空飛行中碰到的電線折向并進入切割器刀口中。直升飛機的沖量和切割器鋒利的刀片使電線/鋼纜還未來得及對直升飛機本身造成危害，便被切斷了。
電線切割器系統目前應用于從事低空飛行作業的直升飛機，因為在低空飛行中遇到電線/鋼纜的可能性極高。例如，幾乎所有軍用直升飛機都裝有電線切割器系統。此外，聯邦和各州用于國外非法飛行作業的直升飛機一般都配備電線切割器系統。這種直升飛機在超低空飛行作業時經常會碰上大量的電話線和/或電源線。電話線和/或電源線本身并不是主要問題，關鍵是用來支承電話線和電源線，與它們絞在一起的鋼纜才是最危險的。這些鋼纜極象越戰中遇到的那種。
盡管在同電線/電纜相碰的事故中電線切割器系統增加了飛機的安全系數，但是，在直升飛機設計中對隱蔽性能的高要求卻給切割器系統提出了難題。電線切割器系統的鉗口(刀片)主要是由鋼材制成的，而鋼是反射微波能量的，因此增強了雷達對飛機的識別能力。而且，電線切割器系統通常安裝在直升飛機的主氣動整流罩的上方或前方。這樣，就可能改變飛機的氣體動力形態，更增強了飛機反射的雷達信號。人們還發現，由于刀片的強度要求高，不能用復合材料代替鋼制造電線切割器的刀片，以減少反射的雷達能量。現有的切割器系統需要解決的另一個問題，是切斷松弛的電線和電纜的能力，如導彈(例如陶式反坦克導彈)發射完后脫落的電線，這些松脫的電線會纏在螺旋漿驅動桿或螺旋槳本身上而對飛機造成嚴重損害。
本發明的目的是提供一種電線切割器系統以保護飛機同電線/鋼纜相碰時不受損害，且該電線切割器系統不易被雷達識別。
本發明的另一目的是提供一種能切斷松弛電線/鋼纜的電線切割器系統。
本發明進一步的目的是提供能改善氣體動力性能的電線切割器系統。
依據本發明，提供了一種覆蓋住電線切割器的整流罩，該整流罩由可吸收微波能量的材料制成，它減弱了電線切割器的雷達信號，在遇到電線碰擊時，整流罩便破裂，以便讓切割器抓住并切斷電線/鋼纜。
依據本發明進一步的意圖，整流罩至少有一個突起，當松弛的電線/鋼纜滑過整流罩時，它能抓住鋼纜，該突起抓牢電線/鋼纜直到產生能擊碎整流罩的張力，從而讓電線/鋼纜穿過電線切割器，隨后切斷電線/鋼纜。
依據本發明更進一步的意圖，整流罩通過引導圍繞電線切割器和電線切割器附近設備的氣流，最大限度地降低阻力，改善飛機的氣體動力性能。
本發明同現有技術相比有明顯的改進，因為本發明提供了一種電線切割器系統，這種電線切割器系統在飛行正常時有很好的隱蔽性，并且在飛機遇到電線或鋼纜時能有效地把它們切斷。覆蓋切割器的整流罩可以用有預想的吸收微波能量性能的公知的復合材料制成，從而最大限度地降低雷達的反射性能。整流罩設計成在遇到來自電線/鋼纜的張力時極容易斷裂，以便讓電線/鋼纜進入切割器的鉗口，并隨后被切斷。該整流罩還對電線切割器和它附近設備的氣流進行導向，從而降低阻力并改善飛機的空氣動力性能。
本發明的上述特點及其它特點和優點，將在下面結合附圖詳細描述優選實施例時得到更充分的認識。
圖1是裝有本發明電線切割器系統的直升飛機的立體圖；圖2是圖1中電線切割器系統的放大圖，其中的一部分被切掉，表示出電線切割器位于轉向整流罩后面；圖3是圖2中轉向整流罩的俯視圖；圖4a是沿圖3中4—4線的剖視圖，部分被切掉，表示出在處理之前罩在工具(模子)上的突起和外殼；圖4b是沿圖3中4—4線的剖視圖，部分被截掉，表示了在處理之前附在突起和外殼上的蜂窩狀芯體和內殼；圖4C是沿圖3中4—4線的剖視圖，部分被截掉，表示了在處理后的整流罩；圖5表示在整流罩內殼上為引發整流罩破碎而事先切割的損壞部位的俯視平面圖。
參見圖1，本發明的電線切割器系統100安裝在直升飛機110上。本發明所闡述的系統采用一個位于主旋翼吊架112的整流罩前側的電線切割器。但是，本發明的電線切割系統，可使用位于直升飛機機體的各種不同部位的電線切割器，提供預想的切割電線/電纜的能力，防止電線或鋼纜碰撞飛機造成的損害。
現在參見圖2和圖3，電線切割器系統100包含一個牢牢固定的電線切割器120和一個轉向整流罩122。在飛機向前飛行的過程中，在電線/鋼纜損害飛機主旋翼頭112(圖1)之前，上述電線切割器120就開動，切斷突然碰到的電線/鋼纜。本實施例中所描述的電線切割器是通常用于航天器而制造的那種電線切割器，例如，由布里斯托爾航天工廠所生產的那種類型的電線切割器。
電線切割器120包含一支架123，該支架用重量輕而堅固的材料制成，例如鋁。上、下切割刀片124、126安裝在支架123上，上、下切割刀片124、126具有本領域的技術人員知道的長度和角度，以便在飛行作業中切割遇到的電線/鋼纜。切割刀片由高強度材料制成，例如不銹鋼。或者，也可以在刀片124、126上包覆橡膠，以便在最初遇到電線/鋼纜碰撞前保護刀片124、126。上、下刀片124、126合起來構成切割器120的刀口128，它可容下直徑不大于3/8英寸的電線/鋼纜。
電線切割器120固定牢靠，可為飛機碰到電線/鋼纜時提供保護，其方式是在電線/鋼纜碰撞到飛機的螺旋槳112(圖1)之前，把碰到的電線/鋼纜轉折到進入電線切割器120的刀口128中，用上下刀片124、126把它切斷。切割器120還可以借助于一根支柱129而固定得更加牢靠。為加強對切割器120撞到電線/鋼纜的保護能力，支架123的上導向緣130和下導向緣132形成一個小的迎面角度(對所述實施例，抓住滑過飛機機身的電線/鋼纜時的迎面角為30度左右)。使得所碰到的電線/鋼纜折轉，進入切割器120的刀口128，而被切斷。
如圖1所示，在轉向整流罩122上設有主旋翼吊架112的前側整流罩，整流罩122由非結構復合材料制成，它通過消除圍繞主旋翼吊架112的渦流，以及把電線切割器120的上部和位于整流罩后方的裝置隱蔽起來的方式，達到減弱氣流阻力和雷達信號的目的。參見圖3，設置了連接裝置133，以使整流罩能夠移動，從而使電線切割器和其它位于切割器附近的裝置能夠進行工作。
當整流罩受到電線/鋼纜撞擊時，它必須破裂，使得電線/鋼纜能通過，到達切割器120。此外，必須能夾住細的松弛的電線/鋼纜，直到它們產生足夠的張力擊碎整流罩，隨后被電線切割器120切斷。為達到上述目的，整流罩122由典型的吸收雷達的構件組成，即，在不導電的外殼和內殼之間夾著一層吸收微波能量的蜂窩狀芯體。這種結構保證了預想的吸收微波能量的性能，從而減弱了雷達信號。此外，在整流罩122上形成了突起135，用來抓住松弛的電線/鋼纜，從而使電線/鋼纜產生足夠的張力以擊碎整流罩。通過在整流罩的不導電內殼上刻出傷痕而使整流罩122上形成裂痕，以使它在碰到電線/鋼纜的撞擊時很容易就破碎，從而能讓切割器切斷電線/纜鋼。對此下文中將詳細描述。
參見圖4a，一支撐用工具(模子)172用來加固突起135和外殼層165、166。突起135和外殼層165、166由不導電材料制成，如預浸漬過的Kevlar層制成。不導電的殼層材料能讓微波能量通過，然后被芯體材料所吸收。裝配整流罩時，每一次在模子172上鋪一層(片)外殼層材料和突起。然后，用公知的“壓平”方法防止外殼層和突起起皺。例如，用塑料薄板包住整個模子172，薄板的邊沿用膠帶粘貼住，或者用粘結劑把它粘在模子172上。在塑料板薄上設有通氣口，以便把板與外殼層和突起之間的空間抽成真空。當已經抽成真空時，大氣壓力擠壓塑料薄板，塑料薄板又把外殼層和突起壓向模子172。當已經抽成真空時，殼層和突起便處于所謂密封壓平狀態。壓平的目的是把可能夾在殼層之間的氣泡驅除出去。為提高效果，每在模子172內鋪一層殼層之后，都要對裝配好的殼層進行壓平。
然后，外殼和突起在高溫和高壓下進行養護，例如在高壓釜內同時養護外殼和突起。模子172一般由環氧樹脂制成，在模子緊靠最終的整流器形狀的一側形成一個外表面。養護突起和外殼可形成良好絕緣性能的薄外殼層。這樣的工藝過程也保證了外殼表面上的凹坑和氣孔最少。
參見圖4b，接著，把芯體150附著在外殼和突起上。芯體150可以由蜂窩狀結構組成，例如處理過的聚芳酰胺蜂窩芯體。處理后的芯體具有所要求的吸收微波能量的性能。蜂窩狀結構用來增加整流罩的強度和剛度，同時重量又很輕。或者，也可以使用其它類型的合適的芯體材料，諸如用纖維加強的泡沫材料或其它合適的芯體材料。在制造整流罩過程中，首先把芯體150制成整流罩的總體形狀。接著，把經過處理的突起135和外殼層165、166附在芯體150上。為了貼附得牢固并且填滿芯體和外殼層之間的任何空隙，可以在外殼和芯體之間鋪一層薄膜狀粘結劑，例如環氧樹脂薄膜狀粘結劑。接著，內殼160、161的各層(片)用薄膜狀粘結劑貼在芯體150上。在各層都貼到模子上之后，把模子壓平。當整流罩經過高溫高壓的工藝過程處理，例如在高壓釜中處理之后，突起135和殼層160、161、165、166便永久地附著在芯體上。
一旦所有殼層都附在芯上之后，用均衡壓力的覆蓋板170來均勻分配正對著突起的內殼部分152周圍的高壓釜的壓力。均衡壓力的覆蓋板防止了高壓釜壓力引起內殼和芯體材料向突起和芯體之間的空隙處171變形。在整個整流罩在高壓釜內處理的期間，突起和外殼165、166一起粘結在芯體上。通過將突起和外殼165、166一起粘結在芯體上，圍繞突起135的整個外表面就足夠光滑，能滿足空氣動力學的要求，整流罩的整個外表面的表層上覆蓋著絕緣材料，也能滿足對雷達信號和電線碰撞的要求。此外，通過把突起和外殼粘結在一起，突起便牢固地附著在芯體上。
現在參見圖4c和圖5，內殼的兩層160、161在它們附著在芯體150上之前在正對著突起135的部分152的175處預先進行切割(刻劃)，以造成斷裂發源點。內殼160、161僅在突起的正后方部分152處被刻劃。劃痕175以這種方式分布在內殼上，當幫助整流罩在遇到電線時打碎以便電線或鋼纜能送進切割器的刀口中時，仍允許殼體承受一些剪力負荷。換句話說，在內殼160、161附著在芯體上之后，才在突起135的區域上刻劃內殼160、161。
迄今為止，本發明已經描述了諸如有硬的突起135來夾持與整流罩接觸的電線，直至電線產生足夠的張力使整流罩破碎。然而，它也可以設計成在突起和芯體上有小孔，這樣，突起就象放氣孔一樣允許空氣通過，并在整流罩后方循環以冷卻整流罩附近的設備。在突起和芯體上開孔的缺點是空氣動力學性能由于孔使阻力增加而削弱。此外，盡管本發明所描述的是在整流罩上只有一個突起，但實際上可以有多個突起來增加夾持電線的能力。
本發明中所描述的為kevlar外殼，它允許入射的微波能量通過，并被芯體材料所吸收。但任何具有合適的低絕緣性，高強度的機殼材料都可以采用，諸如不導電的玻璃纖維或石英纖維。
盡管只結合本發明的典型實施例對本發明作了描述和說明，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離本發明的原理和范圍的條件下，可對本發明作出各種修改和增刪。
權利要求
1.一種飛機的電線切割器系統，它包括安裝在飛機上用來切割突然撞上的電線和鋼纜，從而解除了來自鋼纜和電線的撞擊飛機的危險而保護飛機安全的電線切割裝置；以及覆蓋在上述電線切割裝置上的整流罩，所述整流罩有一用不導電外殼覆蓋的能吸收微波能量的芯體，上述整流罩在撞上鋼纜或電線時就破碎，以便切斷撞上的鋼纜和電線。
2.如權利要求1所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，它還包含位于上述整流罩上的至少一個突起，用來抓住并夾持鋼纜和電線，使鋼纜和電線產生一定張力，以擊碎上述這整流罩，從而讓鋼纜和電線穿過并進入上述電線切割安置。
3.如權利要求1所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，上述整流罩有良好的空氣動力學形狀，以減少阻力，并對上述電線切割裝置和它附近的設備周圍的氣流進行導向。
4.如權利要求1所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，它還包括在上述不導電外殼上的劃痕，以便在電線或鋼纜撞擊上述整流罩時提供斷裂發生源。
5.如權利要求2所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，它還包括分別設置在上述突起和上述芯體上的孔，從而允許空氣在上述整流罩后方循環。
6.如權利要求2所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，上述整流罩有良好的空動力學的形狀，以減少阻力并對電線切割裝置周圍的氣流進行導向。
7.如權利要求2所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，上述整流罩包含一內表面和一外表面，上述突起安裝在外表面上，上述不導電殼安裝在上述外表面上且在上面有劃痕，以便在電線或鋼纜撞擊上述整流罩時提供斷裂發生源。
8.如權利要求1所述的飛機的電線切割器系統，其特征在于，上述整流罩包含連接裝置，以便把上述整流罩安裝在飛機上，并且能拆卸。
全文摘要
用于覆蓋電線撞擊切割器的整流罩，該整流罩包含被不導電外殼覆蓋的，能吸收微波能量的芯體。整流罩減弱了電線切割器的雷達信號，并能在電線撞擊時破碎，以便切割器捕獲并切斷電纜。在整流罩上至少設置一個突起，用來抓住滑過整流罩的松弛的電纜，突起抓牢電纜直到它產生足夠張力擊碎整流罩，從而允許電纜通過并進入電線切割器而被切斷。整流罩引導圍繞電線切割器和電線切割器近旁設備的氣流，減少了阻力，改善了飛機的空氣動力學性能。
文檔編號B64D47/00GK1130369SQ94193311
公開日1996年9月4日 申請日期1994年8月16日 優先權日1993年9月9日
發明者彼得·利·格蘭特 申請人:聯合技術公司