CN1060731C - 用于飞机的电线切割器系统 - Google Patents

Abstract

一种用于飞机的电线切割器系统，包括一个整流罩，该整流罩包含被不导电外壳覆盖的、能吸收微波能量的芯体。整流罩减弱了电线切割器的雷达信号，并能在电线撞击时破碎，以便切割器捕获并切断电缆。在整流罩上至少设置一个突起，用来抓住滑过整流罩的松弛的电缆，突起抓牢电缆直到它产生足够张力击碎整流罩，从而允许电缆通过并进入电线切割器而被切断。

Description

用于飞机的电线切割器系统

本发明涉及飞机用的电线切割器系统，尤其是涉及具有覆盖住电线切割器的可吸收微波能量的整流罩的电线切割器系统，该整流罩在碰到电线／钢缆时断裂，从而允许电线／钢缆进入切割器。

飞机在接近地面时的飞行操作可能包括许多程序。直升飞机在接近地面时的飞行操作尤其需要一定飞行时间。对于配备了先进的航空控制系统和更为复杂的飞行设备，从而使得超低空飞行象普通的作战飞行一样容易的军用直升飞机而言更是如此。

直升飞机的近地面作业常遇到以下两种地面威胁：地面火灾(主动的威胁)和电线／钢缆的碰撞(被动的威胁)。随着超低空飞行作业重要性的提高，这种地面威胁越来越成为人们关注的焦点。

越南战争期间，许多飞机由于碰到连在树与树之间的钢缆而失去控制或毁坏。这些电缆是有意设置在直升飞机机头螺旋浆可碰及的地方，以使飞机失灵，或者，当飞机飞行速度足够高时，钢缆会切过机身，使飞机完全报废。为减少直升飞机低空飞行的不利因素，研制了电线切割器系统并安装于机身的外壳上。这种电线切割器系统可使飞机在夜间低空飞行中碰到的电线折向并进入切割器刀口中。直升飞机的冲量和切割器锋利的刀片使电线／钢缆还未来得及对直升飞机本身造成危害，便被切断了。

电线切割器系统目前应用于从事低空飞行作业的直升飞机，因为在低空飞行中遇到电线／钢缆的可能性极高。例如，几乎所有军用直升飞机都装有电线切割器系统。此外，联邦和各州用于国外非法飞行作业的直升飞机一般都配备电线切割器系统。这种直升飞机在超低空飞行作业时经常会碰上大量的电话线和／或电源线。电话线和／或电源线本身并不是主要问题，关键是用来支承电话线和电源线，与它们绞在一起的钢缆才是最危险的。这些钢缆极象越战中遇到的那种。

尽管在同电线／电缆相碰的事故中电线切割器系统增加了飞机的安全系数，但是，在直升飞机设计中对隐蔽性能的高要求却给切割器系统提出了难题。电线切割器系统的钳口(刀片)主要是由钢材制成的，而钢是反射微波能量的，因此增强了雷达对飞机的识别能力。而且，电线切割器系统通常安装在直升飞机的主气动整流罩的上方或前方。这样，就可能改变飞机的气体动力形态，更增强了飞机反射的雷达信号。人们还发现，由于刀片的强度要求高，不能用复合材料代替钢制造电线切割器的刀片，以减少反射的雷达能量。现有的切割器系统需要解决的另一个问题，是切断松弛的电线和电缆的能力，如导弹(例如陶式反坦克导弹)发射完后脱落的电线，这些松脱的电线会缠在螺旋浆驱动杆或螺旋桨本身上而对飞机造成严重损害。

本发明的目的是提供一种电线切割器系统以保护飞机同电线／钢缆相碰时不受损害，且该电线切割器系统不易被雷达识别。

本发明的另一目的是提供一种能切断松弛电线／钢缆的电线切割器系统。

本发明进一步的目的是提供能改善气体动力性能的电线切割器系统。

依据本发明，提供了一种覆盖住电线切割器的整流罩，该整流罩由可吸收微波能量的材料制成，它减弱了电线切割器的雷达信号，在遇到电线碰击时，整流罩便破裂，以便让切割器抓住并切断电线／钢缆。

依据本发明进一步的意图，整流罩至少有一个突起，当松弛的电线／钢缆滑过整流罩时，它能抓住钢缆，该突起抓牢电线／钢缆直到产生能击碎整流罩的张力，从而让电线／钢缆穿过电线切割器，随后切断电线／钢缆。

依据本发明更进一步的意图，整流罩通过引导围绕电线切割器和电线切割器附近设备的气流，最大限度地降低阻力，改善飞机的气体动力性能。

本发明同现有技术相比有明显的改进，因为本发明提供了一种电线切割器系统，这种电线切割器系统在飞行正常时有很好的隐蔽性，并且在飞机遇到电线或钢缆时能有效地把它们切断。覆盖切割器的整流罩可以用有预想的吸收微波能量性能的公知的复合材料制成，从而最大限度地降低雷达的反射性能。整流罩设计成在遇到来自电线／钢缆的张力时极容易断裂，以便让电线／钢缆进入切割器的钳口，并随后被切断。该整流罩还对电线切割器和它附近设备的气流进行导向，从而降低阻力并改善飞机的空气动力性能。

本发明的上述特点及其它特点和优点，将在下面结合附图详细描述优选实施例时得到更充分的认识。

图1是装有本发明电线切割器系统的直升飞机的立体图；

图2是图1中电线切割器系统的放大图，其中的一部分被切掉，表示出电线切割器位于转向整流罩后面；

图3是图2中转向整流罩的俯视图；

图4a是沿图3中4—4线的剖视图，部分被切掉，表示出在处理之前罩在工具(模子)上的突起和外壳；

图4b是沿图3中4—4线的剖视图，部分被截掉，表示了在处理之前附在突起和外壳上的蜂窝状芯体和内壳；

图4C是沿图3中4—4线的剖视图，部分被截掉，表示了在处理后的整流罩；

图5表示在整流罩内壳上为引发整流罩破碎而事先切割的损坏部位的俯视平面图。

参见图1，本发明的电线切割器系统100安装在直升飞机110上。本发明所阐述的系统采用一个位于主旋翼吊架112的整流罩前侧的电线切割器。但是，本发明的电线切割系统，可使用位于直升飞机机体的各种不同部位的电线切割器，提供预想的切割电线／电缆的能力，防止电线或钢缆碰撞飞机造成的损害。

现在参见图2和图3，电线切割器系统100包含一个牢牢固定的电线切割器120和一个转向整流罩122。在飞机向前飞行的过程中，在电线／钢缆损害飞机主旋翼头112(图1)之前，上述电线切割器120就开动，切断突然碰到的电线／钢缆。本实施例中所描述的电线切割器是通常用于航天器而制造的那种电线切割器，例如，由布里斯托尔航天工厂所生产的那种类型的电线切割器。

电线切割器120包含一支架123，该支架用重量轻而坚固的材料制成，例如铝。上、下切割刀片124、126安装在支架123上，上、下切割刀片124、126具有本领域的技术人员知道的长度和角度，以便在飞行作业中切割遇到的电线／钢缆。切割刀片由高强度材料制成，例如不锈钢。或者，也可以在刀片124、126上包覆橡胶，以便在最初遇到电线／钢缆碰撞前保护刀片124、126。上、下刀片124、126合起来构成切割器120的刀口128，它可容下直径不大于0．95cm的电线／钢缆。

电线切割器120固定牢靠，可为飞机碰到电线／钢缆时提供保护，其方式是在电线／钢缆碰撞到飞机的螺旋桨112(图1)之前，把碰到的电线／钢缆转折到进入电线切割器120的刀口128中，用上下刀片124、126把它切断。切割器120还可以借助于一根支柱129而固定得更加牢靠。为加强对切割器120撞到电线／钢缆的保护能力，支架123的上导向缘130和下导向缘132形成一个小的迎面角度(对所述实施例，抓住滑过飞机机身的电线／钢缆时的迎面角为30度左右)。使得所碰到的电线／钢缆折转，进入切割器120的刀口128，而被切断。

如图1所示，在转向整流罩122上设有主旋翼吊架112的前侧整流罩，整流罩122由非结构复合材料制成，它通过消除围绕主旋翼吊架112的涡流，以及把电线切割器120的上部和位于整流罩后方的装置隐蔽起来的方式，达到减弱气流阻力和雷达信号的目的。参见图3，设置了连接装置133，以使整流罩能够移动，从而使电线切割器和其它位于切割器附近的装置能够进行工作。

当整流罩受到电线／钢缆撞击时，它必须破裂，使得电线／钢缆能通过，到达切割器120。此外，必须能夹住细的松弛的电线／钢缆，直到它们产生足够的张力击碎整流罩，随后被电线切割器120切断。为达到上述目的，整流罩122由典型的吸收雷达的构件组成，即，在不导电的外壳和内壳之间夹着一层吸收微波能量的蜂窝状芯体。这种结构保证了预想的吸收微波能量的性能，从而减弱了雷达信号。此外，在整流罩122上形成了突起135，用来抓住松弛的电线／钢缆，从而使电线／钢缆产生足够的张力以击碎整流罩。通过在整流罩的不导电内壳上刻出伤痕而使整流罩122上形成裂痕，以使它在碰到电线／钢缆的撞击时很容易就破碎，从而能让切割器切断电线／缆钢。对此下文中将详细描述。

参见图4a，一支撑用工具(模子)172用来加固突起135和外壳层165、166。突起135和外壳层165、166由不导电材料制成，如预浸渍过的Kevlar层制成。不导电的壳层材料能让微波能量通过，然后被芯体材料所吸收。装配整流罩时，每一次在模子172上铺一层(片)外壳层材料和突起。然后，用公知的“压平”方法防止外壳层和突起起皱。例如，用塑料薄板包住整个模子172，薄板的边沿用胶带粘贴住，或者用粘结剂把它粘在模子172上。在塑料薄板上设有通气口，以便把板与外壳层和突起之间的空间抽成真空。当已经抽成真空时，大气压力挤压塑料薄板，塑料薄板又把外壳层和突起压向模子172。当已经抽成真空时，壳层和突起便处于所谓密封压平状态。压平的目的是把可能夹在壳层之间的气泡驱除出去。为提高效果，每在模子172内铺一层壳层之后，都要对装配好的壳层进行压平。

然后，外壳和突起在高温和高压下进行养护，例如在高压釜内同时养护外壳和突起。模子172一般由环氧树脂制成，在模子紧靠最终的整流器形状的一侧形成一个外表面。养护突起和外壳可形成良好绝缘性能的薄外壳层。这样的工艺过程也保证了外壳表面上的凹坑和气孔最少。

参见图4b，接着，把芯体150附着在外壳和突起上。芯体150可以由蜂窝状结构组成，例如处理过的聚芳酰胺蜂窝芯体。处理后的芯体具有所要求的吸收微波能量的性能。蜂窝状结构用来增加整流罩的强度和刚度，同时重量又很轻。或者，也可以使用其它类型的合适的芯体材料，诸如用纤维加强的泡沫材料或其它合适的芯体材料。在制造整流罩过程中，首先把芯体150制成整流罩的总体形状。接着，把经过处理的突起135和外壳层165、166附在芯体150上。为了贴附得牢固并且填满芯体和外壳层之间的任何空隙，可以在外壳和芯体之间铺一层薄膜状粘结剂，例如环氧树脂薄膜状粘结剂。接着，内壳160、161的各层(片)用薄膜状粘结剂贴在芯体150上。在各层都贴到模子上之后，把模子压平。当整流罩经过高温高压的工艺过程处理，例如在高压釜中处理之后，突起135和壳层160、161、165、166便永久地附着在芯体上。

一旦所有壳层都附在芯上之后，用均衡压力的覆盖板170来均匀分配正对着突起的内壳部分152周围的高压釜的压力。均衡压力的覆盖板防止了高压釜压力引起内壳和芯体材料向突起和芯体之间的空隙处171变形。在整个整流罩在高压釜内处理的期间，突起和外壳165、166一起粘结在芯体上。通过将突起和外壳165、166一起粘结在芯体上，围绕突起135的整个外表面就足够光滑，能满足空气动力学的要求，整流罩的整个外表面的表层上覆盖着绝缘材料，也能满足对雷达信号和电线碰撞的要求。此外，通过把突起和外壳粘结在一起，突起便牢固地附着在芯体上。

现在参见图4c和图5，内壳的两层160、161在它们附着在芯体150上之前在正对着突起135的部分152的175处预先进行切割(刻划)，以造成断裂发源点。内壳160、161仅在突起的正后方部分152处被刻划。划痕175以这种方式分布在内壳上，当帮助整流罩在遇到电线时打碎以便电线或钢缆能送进切割器的刀口中时，仍允许壳体承受一些剪力负荷。换句话说，在内壳160、161附着在芯体上之后，才在突起135的区域上刻划内壳160、161。

迄今为止，本发明已经描述了诸如有硬的突起135来夹持与整流罩接触的电线，直至电线产生足够的张力使整流罩破碎。然而，它也可以设计成在突起和芯体上有小孔，这样，突起就象放气孔一样允许空气通过，并在整流罩后方循环以冷却整流罩附近的设备。在突起和芯体上开孔的缺点是空气动力学性能由于孔使阻力增加而削弱。此外，尽管本发明所描述的是在整流罩上只有一个突起，但实际上可以有多个突起来增加夹持电线的能力。

本发明中所描述的为kevlar外壳，它允许入射的微波能量通过，并被芯体材料所吸收。但任何具有合适的低绝缘性，高强度的机壳材料都可以采用，诸如不导电的玻璃纤维或石英纤维。

尽管只结合本发明的典型实施例对本发明作了描述和说明，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和范围的条件下，可对本发明作出各种修改和增删。

Claims (8)

1．一种飞机的电线切割器系统，它包括：

安装在飞机上用来切割突然撞上的电线和钢缆，从而解除了来自钢缆和电线的撞击飞机的危险而保护飞机安全的电线切割装置；以及

覆盖在上述电线切割装置上的整流罩，所述整流罩有一用不导电外壳覆盖的能吸收微波能量的芯体，上述整流罩在撞上钢缆或电线时就破碎，以便切断撞上的钢缆和电线。

2．如权利要求1所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，它还包含位于上述整流罩上的至少一个突起，用来抓住并夹持钢缆和电线，使钢缆和电线产生一定张力，以击碎上述这整流罩，从而让钢缆和电线穿过并进入上述电线切割安置。

3．如权利要求1所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，上述整流罩有良好的空气动力学形状，以减少阻力，并对上述电线切割装置和它附近的设备周围的气流进行导向。

4．如权利要求1所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，它还包括在上述不导电外壳上的划痕，以便在电线或钢缆撞击上述整流罩时提供断裂发生源。

5．如权利要求2所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，它还包括分别设置在上述突起和上述芯体上的孔，从而允许空气在上述整流罩后方循环。

6．如权利要求2所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，上述整流罩有良好的空气动力学的形状，以减少阻力并对电线切割装置周围的气流进行导向。

7．如权利要求2所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，上述整流罩包含一内表面和一外表面，上述突起安装在外表面上，上述不导电壳安装在上述外表面上且在上面有划痕，以便在电线或钢缆撞击上述整流罩时提供断裂发生源。

8．如权利要求1所述的飞机的电线切割器系统，其特征在于，上述整流罩包含连接装置，以便把上述整流罩安装在飞机上，并且能拆卸。

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