CN101918272A - 配有露天接触翼板的加压航空器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加压航空器，其使降水进入飞行器内部的风险最小化，同时在门解除锁定之前保证飞行器与露天环境接触。利用露天接触翼板(15)实现本发明的目的，所述翼板由门控制构件(14)控制，并被设计成在控制构件(14)的打开形成期间，翼板(15)相继地占据以下位置：关闭位置，发生在控制构件(14)占据第一终点位置，使得门处于锁定关闭位置时；至少一个部分打开位置，发生在门占据解除锁定关闭位置之前；再次是关闭位置，发生在控制构件(14)占据第二终点位置，使得门处于打开位置时。

Description

配有露天接触翼板的加压航空器

技术领域

本发明涉及被设计成装配在加压飞行器(aircraft)上的门。

根据本发明的飞行器门尤其可以用于装备各种飞行器出口，所述飞行器出口为了乘客出入、以及维护、货物通道等而设计。

背景技术

飞行器门需要满足尤其与其机械强度、密封性和安全性相关的多种要求。这些要求中的一些还由国际性的规定强制性地确定。

例如，当飞行器处于飞行状态，尤其是由于乘客的故意操作时，防止飞行器门意外打开是很必要的。实现该目的的传统方法是使用自动锁定装置，该自动锁定装置由指示飞行器处于飞行状态的多个信号电控制。例如，这些信号可以对应于起落装置(landing gear)的“收回”位置、飞行器内的内部压力值或发动机的运转。这些信号还取决于飞行器内外的压力差、或飞行器速度。然而，在延长的巡航飞行期间，这些锁定装置存在被冻结的严重风险。因此，通常建议：在预定高度以上应该停用(deactivate)这些锁定装置，并在该高度以下保持锁定装置有效。在着陆之间也必须停用这些锁定装置，以确保在紧急情况下门能打开。很容易理解，这种类型装置的操作相对较复杂，并且装置的阻塞(blocking)带来了尤其严重的安全性风险。此外，这种装置仅致力于锁定门，而这产生了不利于飞行器性能的附加质量。

其他问题与飞行器或飞行器舱室的加压有关。

这些问题之一与门打开之前飞行器内部可能余留的剩余压力有关。这些剩余压力可能造成打开门时门突然向外运动，这会导致人员发生意外，尤其是从飞行器外部打开门的情况。

此外，只要门没有完全关闭和锁定，飞行器内的内部压力通常必须限于安全值处。

文献FR2686568公开了一种飞行器门，其配有能够关闭打开的窗口的通风翼板(venting flap，通风瓣)。该门被如此设计：首先，只要翼板保持关闭，门就不能打开。其次，仅在门关闭并锁定之后才可能关闭翼板。于是提供两个控制手柄，一个用于门的打开和关闭控制，而另一个用于操作翼板。这两个手柄如此布置，使得当翼板手柄处于关闭位置时，翼板手柄阻碍处于关闭和锁定位置的门手柄。此外，当门手柄处于其打开位置时，门手柄阻碍处于打开位置的翼板手柄。

然而，提出的该技术方案至今仍未解决一些问题。

这些问题之一与打开通风翼板有关。通常，只要门一解除锁定该翼板就打开，并且只要门打开着该翼板就保持打开。由此，降落物(雨、雪)进入飞行器内部的风险增加了，换句话说，降落物通过当时未被翼板关闭而打开的窗口进入的风险增加了。于是，降落物会冻结在门打开关闭装置中或其上，并因此阻塞飞行器门。这样，不再能确保在可能出现的紧急情况时门会随即打开。

发明内容

本发明的目的是克服上述问题，尤其是提出一种加压飞行器门，其使降落物进入飞行器内部的风险最小化，与此同时在门解除锁定之前使飞行器通风。

为了实现该目的，本发明涉及一种加压飞行器门，包括：至少一个门打开关闭控制构件，被设计成在进行第一终点位置与大致与第一终点位置相对的第二终点位置之间的打开运动期间，使门相继地处于关闭/锁定位置、关闭/解除锁定位置，接着处于打开位置；至少一个打开窗口，通常由一通风翼板关闭，所述控制构件通过一翼板控制构件连接至该翼板。

根据本发明，所述翼板控制构件由所述控制构件控制，并且被设计成在控制构件的打开运动期间，使翼板顺序地占据以下位置：

-所述打开窗口的关闭位置，这发生在控制构件占据其第一终点位置，使得门处于其关闭/锁定位置中时；

-至少一个部分打开位置，这发生在门处于其关闭/解除锁定位置之前；

-接着再次是所述打开窗口的关闭位置，这发生在控制构件占据其第二终点位置，使得门处于其打开位置时。

因此，本发明有效地降低了降落物进入飞行器内部的风险，与此同时在门解除锁定之前对飞行器进行通风。当门处于其打开位置中时，翼板处于所述打开窗口的关闭位置，从而防止任何降落物进入飞行器内部。此外，当门打开且在解除锁定步骤之前，翼板处于使飞行器通风的打开位置。因此避免了任何在剩余压力作用下门突然打开的风险。

优选地，当控制构件处于中间位置，使得门处于其关闭/解除锁定位置时，翼板处于最大打开位置，所述中间位置位于第一终点位置与第二终点位置之间。

优选地，在控制构件进行第一终点位置与中间位置之间的打开运动的期间，翼板逐渐打开。

优选地，在控制构件进行中间位置与第二终点位置之间的打开运动的期间，翼板逐渐关闭。

有利地，在控制构件运动到其第二终点位置，使门处于其打开位置之前，翼板占据所述打开窗口的关闭位置。因此，当控制构件位于其第二终点位置时，向翼板施加趋向于更进一步关闭翼板的关闭力，这增强了翼板对打开窗口的闭合密封。

优选地，翼板控制构件如此设计，当控制构件大致处于其第一终点位置且翼板大致处于其关闭位置时，由于飞行器内的内部压力超过了外部压力而沿翼板关闭方向施加给翼板的压力引起了施加给控制构件的关闭力矩，该控制构件定向成使得控制构件保持处于其第一终点位置中。

因此，当飞行器被加压且飞行器内部的压力大于外部压力时，尤其是飞行时，且尤其是高空飞行时，该压力差在翼板上产生很大的力，该力被直接传递给控制构件，从而使控制构件保持处于其第一终点位置中。因此，该差别压力防止控制构件的任何运动并保持门处于其关闭/锁定位置。这防止在这些飞行情况期间飞行器门的任何故意或意外打开。

本发明还具有其他优点：首先避免使用致力于在飞行中锁定门的锁定装置，其次消除使用特殊设计的手柄来操作翼板的需求。这满足了节约质量的要求，这对于飞行器性能是十分重要的。

优选地，翼板的旋转轴线大致位于翼板的一端，并且施加给翼板的所述压力引起了围绕所述旋转轴线的压力力矩，其中施加给控制构件的所述关闭力矩大于所述压力力矩。因此，由于压力差而作用在翼板上的压力被放大并直接传递给控制构件。

如果控制构件包括一传动装置(gear)以便放大施加给控制构件翼板的压力，将是有利的。

在本发明的一个实施方式中，翼板包含观察窗。

如果门包括多个通常关闭的打开窗口(每个窗口由一个通风翼板关闭)也是有利的。因此，增大了飞行器进行通风的面积。这减少了使内外压力平衡所必需的时间，因此优化了最少的门打开时间。

从以下详细的非限制性描述中，本发明的其他优点和特征将变得显而易见。

附图说明

现在通过非限制性实例并参照附图，来描述本发明的实施方式，附图中：

图1是示意地示出了从飞行器内部看到的根据本发明的加压飞行器门的透视图；

图2是示意地示出图1中门的一部分在一竖直平面上的局部视图；

图3A至3C是示出图2中门的部分的局部视图，其中示出了门控制构件的三个位置。

具体实施方式

图1示意地示出了一飞行器门，该飞行器门更明确地说是供乘客使用而进入加压飞行器的门。然而，如已经提及的，这种类型的门仅是实例，本发明可无差别地应用于所有类型的飞行器入口或出口门，无论这些门是否打算供乘客、服务人员、行李等使用。

图1所示的门包括以标号10表示的单扇门结构和框架结构(未示出)。设置有覆盖门结构10的内覆层11。

门结构10包括在其侧部上的挡块(未示出)，当门处于其关闭和锁定位置时，这些挡块抵靠在连接至框架结构的对面挡块上。该特征将压力载荷从门结构10传递到框架结构，接着传递到飞行器机身。换句话说，在飞行时飞行器内部与外部环境之间的压力差作用下，形成于门结构10侧部上的挡块被朝向飞行器外部推进，从而与装配于框架结构上的挡块接触。

门结构10设有门打开和关闭装置，所述门打开和关闭装置确定门结构10打开和关闭时所遵循的动力学，并且当门关闭时，所述门打开和关闭装置将门锁定在门框架上。这些打开和关闭装置在图1中未示出，因为它们不构成本发明的一部分，并且它们的形式可以根据制造商而变化。

作为非限制性实例，当门结构10打开时其所遵循的动力学采取几个连续的阶段。因此，在装配于门结构10上的挡块与装配于框架结构上的挡块分离的准备阶段中，门结构10朝着飞行器内部稍稍向后运动(例如，大约2mm)。在该初始向后运动之后，门结构10沿着曲线路径向上运动一段距离上，使得门结构挡块能够移动远离框架结构挡块。最后，门结构运动远离其框架结构，并遵循具体由支撑臂12确定的圆形平移运动路径沿着飞行器同时向外且向前运动。

在图中所示的实施方式中，门打开和关闭装置可以使用门的内部控制手柄14从飞行器内部启动，或者使用外部控制手柄(未示出)从飞行器外部启动。外部控制手柄通常容纳于门结构10的外表面中所形成的凹部内。外部控制手柄随之接合在一轴上，该轴通过一传动装置或一组安装在轴上的连杆和操作杆来承载内部控制手柄。在本说明书的后续部分仅考虑内部控制手柄14。然而，本发明不限于由内部控制手柄14来启动翼板15，而是还可用于也能控制翼板控制构件15的任何门打开和关闭控制构件。因此，外部控制手柄也在本发明的范围内，因为它控制翼板控制构件15。

根据本发明，门结构10包括穿过门结构10的整个厚度和内覆层11的至少一个打开窗口13，例如位于靠近内部控制手柄14处。该打开窗口13通常由飞行器通风翼板15关闭并密封。翼板15铰接在门结构10上并朝向飞行器内打开。图1示出了竖直定向的基本上为矩形的翼板15。其他的形式和布置也是可行的，例如位于门结构10上部的基本上矩形形状的水平翼板。翼板15可以包含观察窗，操作人员通过该观察窗能够观察飞行器的外部(例如打开飞行器之前)，以防止任何意外事件。

现在将参照图2详细描述翼板控制构件。门的内部控制手柄14由门结构10支撑，当飞行器配平(trim)处于水平时，内部控制手柄围绕基本上水平的第一轴线A自由转动。内部控制手柄14可以处于彼此相对的两个终点位置、以及可以大致位于两个终点位置之间的中间距离处的中间位置。在第一终点位置，内部控制手柄14大致位于底部，在轴线A高度之下，并且处于飞行器门的关闭/锁定状态中。在第二终点位置，内部控制手柄14大致位于顶部，在轴线A高度之上，并且对应于门打开状态。在轴线A处测得的、由处于第一终点位置的内部控制手柄14和处于其第二终点位置的手柄14形成的角度可以为120度的等级。注意到，在其经过中间位置的第一终点位置和第二终点位置之间的打开运动中，内部控制手柄14使门相继地进入关闭/锁定位置、关闭/解除锁定位置，并随后进入打开位置。更准确地说，如上所述，在关闭/锁定位置，门侧部上的挡块抵靠在固定于框架结构的对面挡块上。在关闭/解除锁定位置，门的结构已朝着飞行器内部稍稍向后移动，从而门挡块不再与框架结构挡块接触。门随后能够沿着一曲线路径向上运动，使得门结构挡块移动远离框架结构挡块。最后，在其打开位置，门已经完成了其向外和向前的运动。此时完全打开，从而人员或设备能够进出。

内部控制手柄14使轴20围绕轴线A转动。轴20支撑与另一齿轮23啮合的齿轮21。该齿轮23由平行于轴线A的轴线B上的铰接轴22支撑，并且安装在门结构10上。轴线B与轴线A基本上处于同样的水平高度，但从轴线A朝向飞行器外部偏置。

操作杆24安装固定于轴22，并且在其与轴22相对的端部连接于控制杆25的一端。控制杆25的另一端连接至固定于翼板15的支承件26。

通风翼板15关闭打开窗口13。该通风翼板可以安装成通过铰链27在门结构10上自由转动，该铰链的轴线C平行于轴线A和B定向。翼板15被设计成使得其占据封闭窗口的关闭位置以及一打开位置。在关闭位置，翼板15关闭并密封门结构10的打开窗口13。通过在翼板15上设置密封条28，使得打开窗口13在关闭时是密封的，密封条28位于翼板15的外缘29上，以使得该密封条与打开窗口13的内缘30接触。更准确地说，翼板15的外部31包括围绕其周缘的凹部31，密封条28装配于该凹部内。限定该凹部沿翼板厚度方向的深度，使得当翼板15处于关闭位置时，翼板15的外侧部31与打开窗口13的外缘32对齐。这确保翼板15处于关闭位置时它是流线型的(aerodynamic，符合空气动力学的)。翼板15可以占据打开位置，在该打开位置，翼板15的外缘29不再与打开窗口13的内缘30接触。翼板15的打开位置允许气流穿过打开窗口13，从而使飞行器内外的压力平衡。

现在将参照图3A至3C描述内部控制手柄14的打开动作。

如图3A所示，初始占据第一终点位置(此时门处于关闭/锁定位置)的内部控制手柄14设置为在轴线A下方非常靠近门结构10。在这种状态，当飞行器内部存在剩余压力时，翼板15关闭打开窗口13，换句话说，飞行器内部的压力大于外部压力，翼板15经受压力，该压力有助于保持翼板关闭并保持内部控制手柄14在第一终点位置。当飞行器内外的压力差不太高时，例如小于0.25psi，施加于翼板15上的压力不会超过不可能将手柄移动到打开位置的值。

在这种情况下，当操作人员启动内部控制手柄14以便打开飞行器门时，他在手柄14上施加一力，从而使手柄14围绕轴线A沿顺时针方向转动，如图3A所示。手柄14离开门处于关闭/锁定位置的第一终点位置，并围绕轴线A朝着中间位置转动。齿轮21围绕轴线A沿顺时针方向转动，如图3A所示，并使齿轮23围绕轴线B沿逆时针方向转动。齿轮23通过操作杆24在控制杆上施加一向上的力，该力有助于通过支承件26使翼板15围绕轴线C转动。随着控制手柄14进行第一终点位置与中间位置之间的打开运动，翼板15逐渐打开。

在图3B中，内部控制手柄14位于中间位置，从而使门处于其关闭/锁定位置。该中间位置可以位于第一终点位置与第二终点位置之间的大约中间距离处。操作杆24大致向上并朝向飞行器的内部定位，从而使翼板15处于最大打开位置。控制手柄14随后离开中间位置并朝向第二终点位置转动。齿轮23旋转，对翼板15传递关闭力。于是翼板逐渐关闭。

在图3C中，内部控制手柄14占据第二终点位置，从而使门处于其打开位置。翼板15随后占据其关于打开窗口13的关闭位置。最后，翼板15可能在手柄14处于第二终点位置之前处于其关闭位置。因此，施加给控制手柄14以使手柄14处于其第二终点位置的力被传递给翼板15，从而提供提高关闭窗口13的密封性的关闭力。

相反地，当操作人员移动控制手柄14以便关闭门时，控制手柄14离开第二终点位置，并经过中间位置到达第一终点位置。手柄14的关闭运动随后进行与其在打开运动期间所进行的相同的旋转运动，除了是沿相反方向之外。类似地，翼板15在相反的方向上进行上面描述过的运动。

然而，注意到，当控制手柄14处于其第一终点位置而使得门处于其关闭/锁定位置时，翼板15仅占据其关于窗口13的关闭位置。当手柄14处于其中间位置与其第一终点位置之间的一位置时，门关闭但未锁定，翼板15保持至少部分地打开。这就避免了飞行器的内部压力过大的风险，只要门没有可靠地关闭和锁定。

在本发明的一个实施方式中，选择内部控制手柄14、翼板控制构件、以及翼板的尺寸，使得翼板15能够在飞行器被加压的情况下用作增大内部门控制手柄14的操纵力的辅助装置。现在将参照图2描述翼板控制构件15的设计的一个非限制性实例。

假设翼板15处于关闭位置，并且内部控制手柄14处于其第一终点位置。假设飞行器内部的压力Pi大于外部压力Pe。齿轮21和23的半径分别以r1和r2表示。将内部控制手柄14连接至轴20的操作力臂的长度以a表示。操作杆24的长度为b。通过将铰链27的轴线与连接于操作杆24的控制杆25的端部分离的距离而形成的操作力臂的长度以c表示。

施加在翼板上的 o 压力为S·ΔP，其中S是翼板的面积，而ΔP＝Pi-Pe是压力差。从铰链27的轴线开始的距离d处施加的该压力产生了将翼板保持在关闭位置的力矩S·ΔP·d。将内部控制手柄14从第一终点位置移动到第二终点位置，引起了操作杆24沿顺时针方向相对于轴线B的旋转运动，如图2所示。操作杆24的旋转通过控制杆25而施加一打开力Fb。该力Fb和操作力臂c形成施加给支承件26且围绕铰链27轴线的翼板打开力矩Fb·a。翼板打开条件写作Fb·c＝S·ΔP·d。该力Fb通过操作杆24在齿轮23上产生打开力矩Me2＝Fb·b。施加在齿轮21上的力矩是Me1＝Fb·b·r1/r2。于是待施加在内部控制手柄14上的启动力ΔL必须是ΔL＝Me1/a。因此，该启动力写作：

ΔL＝S·ΔP·d/c·r1/r2·b/a

该打开启动力ΔL取决于压力差ΔP。如果没有压力差，则将该力添加到与启动内部控制手柄14所需的力对应的启动力L。该力L实质上由于门在框架结构上的摩擦而产生，尤其是与打开窗口13的内缘30接触的密封件28的摩擦，以及门挡块与框架结构挡块之间的摩擦。对于ΔP≈0，该力是180N的等级。总的打开启动力是TL＝L+ΔL。

翼板控制构件15的尺寸首先必须在由内部控制手柄14控制打开时能够使翼板15的转动交替进行，其次必须在存在或不存在压力差的情况下都必须满足与待提供的打开启动力有关的常规要求。

例如，对于以下值：

S＝0.05m²       c＝0.02m    r1＝0.06m

a＝0.36m        d＝0.2m     r2＝0.04m

b＝0.035m

所获得的结果为：

TL≈180+0.073ΔP

于是可遵守一些常规要求。如果没有压力差，则为打开门所施加的力不应该超过200N。当飞行器内的压力差ΔP是0.25psi的等级时，在紧急情况下用334N的最大力打开门必须也是可行的。最后还要求，如果没有专门的装置来锁定门，则应该不能在飞行中打开门。为了实现此目的，对于2psi的压力差，打开力必须是1360N的等级。对于根据本发明的设计实例，打开翼板15的控制手柄14所需的力为：

对于ΔP≈0psi，则TL≈180N

对于ΔP≈0.25psi，则TL≈306N

对于ΔP≈2psi，则TL≈1200N

因此，当打开内部控制手柄时，翼板控制构件要能够实现使翼板15交替转动，并且其次要满足关于内部飞行器门控制手柄的打开力值的常规要求。

在上述本发明的优选实施方式中，翼板控制构件15包括含有两个齿轮21和23的传动装置。然而，在不会超出本发明的构架之外的情况下，也可以使用能够在内部控制手柄14的打开运动期间能使翼板15交替地围绕其轴线C转动的任何其他机械装置。例如，可以使用与引导件相关联的曲柄杆系统，该引导件能够将曲柄的旋转运动转换成交替的前、后平移运动。然而，用于优选实施方式中的齿轮系统21、23无疑是一个可靠的解决方案，因为不会有在中间位置卡住的风险，例如由于机械部件的卡住。

在本发明的未示出的一个实施方式中，设置有多个打开窗口13，并且在门中彼此平行地布置。每个打开窗口13通常由一翼板15关闭，并通过围绕与轴线A和B平行的一轴线的旋转而打开。每个翼板15均连接于控制构件，该控制构件自身通过内部控制手柄直接启动。因此，每个翼板以与本发明优选实施方式中所描述且在图中特别示出的翼板15类似的方式运动。

Claims (10)

1.一种加压飞行器门，包括：

至少一个门打开和关闭控制构件(14)，其被设计成进行在第一终点位置和与所述第一终点位置相对的第二终点位置之间的打开运动期间，使门相继地位于关闭/锁定位置、关闭/解除锁定位置，并接着位于打开位置；

至少一个打开窗口(13)，通常由一通风翼板(15)关闭，所述控制构件(14)通过一翼板控制构件连接至所述翼板(15)，

所述翼板控制构件的特征在于，其由所述控制构件(14)控制，并且被设计成在所述控制构件(14)的打开运动期间，使所述翼板(15)顺序地占据以下位置：

所述打开窗口(13)的关闭位置，这发生在所述控制构件(14)占据其第一终点位置，使得所述门处于其关闭/锁定位置时；

至少一个部分打开位置，这发生在所述门处于其关闭/解除锁定位置之前；

接着再次是所述打开窗口(13)的所述关闭位置，这发生在所述控制构件(14)占据其第二终点位置，使得所述门处于其打开位置时。

2.根据权利要求1所述的加压飞行器门，其特征在于，当所述控制构件(14)处于一中间位置，使得所述门处于其关闭/解除锁定位置时，所述翼板(15)处于最大打开位置，所述中间位置位于所述第一终点位置与所述第二终点位置之间。

3.根据权利要求2所述的加压飞行器门，其特征在于，在所述控制构件(14)进行在所述第一终点位置与所述中间位置之间的打开运动期间，所述翼板(15)逐渐打开。

4.根据权利要求2或3所述的加压飞行器门，其特征在于，在所述控制构件(14)进行在所述中间位置与所述第二终点位置之间的打开运动期间，所述翼板(15)逐渐关闭。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加压飞行器门，其特征在于，在所述控制构件(14)运动到所述第二终点位置使得所述门处于其打开位置之前，所述翼板(15)占据所述打开窗口(13)的关闭位置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的加压飞行器门，其特征在于，所述翼板控制构件如此设计，当所述控制构件(14)大致处于其第一终点位置且所述翼板(15)大致处于其关闭位置时，由于飞行器内的内部压力超过了外部压力而沿所述翼板(15)的关闭方向施加给所述翼板(15)的压力引起了施加给所述控制构件(14)的关闭力矩，该关闭力矩定向成推进所述控制构件(14)处于其第一终点位置。

7.根据权利要求6所述的加压飞行器门，其特征在于，所述翼板(15)的旋转轴线(C)大致位于所述翼板(15)的一端，并且施加给所述翼板(15)的所述压力引起了围绕所述旋转轴线(C)的压力力矩，其中施加给所述控制构件(14)的所述关闭力矩大于所述压力力矩。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的加压飞行器门，其特征在于，所述控制构件(14)包括齿轮(21，23)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的加压飞行器门，其特征在于，所述翼板(15)包含观察窗(16)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的加压飞行器门，其特征在于，所述门包括多个打开窗口(13)，每个打开窗口通常由一通风翼板(15)关闭。

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