CN107921299A - 用于飞行器飞行员乘员面罩的带具组件 - Google Patents

Abstract

一种用于飞行器氧气乘员面罩的飞行器可充气带具组件，该飞行器可充气带具组件用于在飞行器上为飞行器乘员提供调节的氧气流量。飞行器可充气带具包括至少一个内部可充气管，该至少一个内部可充气管具有正常放气构造和充气构造。内部可充气管具有第一端和第二端，并且被构造成充气以导致带具组件的扩张，以允许带具组件被放置在用户的头部上。内部可充气管包括弹性材料的编织外部套筒。当内部可充气管处于正常放气构造时，外部套筒被构造成具有第一长度，并且当内部可充气管处于充气构造时，外部套筒被构造成纵向扩张到大于第一长度的第二长度，同时在径向方向上保持明显相同的直径。

Description

用于飞行器飞行员乘员面罩的带具组件

技术领域

本发明涉及用于大型飞行器中的乘员面罩，以用于乘员安全和机舱内减压的情况。更具体地，本发明涉及用于将此类面罩固定到合适的位置以供使用的可充气带具(harness)。

背景技术

通常使用的乘员面罩类型包括具有可充气弹性管的可充气头部带具，该可充气弹性管在将带具放置在用户的头部上之前被充气，并且然后被放气以夹紧用户的头部。阀连接到该管，以控制加压气体(诸如来自呼吸面罩上的调节器的供氧源)的充气和放气。

另一种类似类型的供氧系统包括具有面罩和可充气带具的供氧源。多个化学氧气发生器向储存器提供氧气，以便在化学氧气发生器启动期间初始地使气动头部带具充气并提供初始呼吸供应。

现有技术使用具有可充气硅胶内管的带具以及调节器来为飞行员提供氧气。带具的充气特征允许飞行员快速佩戴乘员面罩。

在图1所示的典型的常规乘员面罩中，可充气乘员面罩组件包括连接到口鼻面部密封模制件或面罩部分12的可充气带具10，当可充气带具配合到佩戴者的头部上并适当充气时，该口鼻面部密封模制件或面罩部分12形成为适合佩戴者的面部。面罩部分的下部向前部分包括烟雾护目镜净化流致动杆14、带具充气控制按钮16、可充气带具和供氧调节器组件20之间的连接器18，以及控制旋钮22。调节器通常通过面部密封件的下部向前部分的内部的端口将呼吸用氧气供应到面罩佩戴者，并且还经由包括压力指示器26、联接器28以及麦克风连接电缆30的氧气压力供应软管24将氧气或其它呼吸用气体混合物供应到可充气带具。可充气带具通常包括后部可充气管32或带，该后部可充气管32或带经由连接器34连接到下部可充气管36，该下部可充气管36连接到供氧调节器组件。一旦充气，可充气带具也可针对面罩的尺寸和舒适度进行调整。在按下带具充气按钮后，来自氧气源的氧气流入带具组件中。

现有技术依赖于硅胶内管，该硅胶内管通过加压的氧气充气并被限制成不因多孔外层编织物(porous over-braid)而破裂。具体地，现有技术的可充气带具通常由可充气硅胶管组成，该可充气硅胶管用滑石或滑石粉处理并用编织材料的编织套筒覆盖。编织有助于管承受较高的压力，并且根据编织套筒的长度与管长度的比率，可在纵向方向上控制扩张的长度，而编织套筒的直径则在径向方向上控制管扩张。额定工作压力为70psig至85psig。

如图1所示，在带具组件内存在几个区段，该几个区段具有不同长度的管和相关联的接头，在相关联的接头处这些区段相遇并以各种方式保持到合适的位置。覆盖的硅胶管的端部通过压接套圈连接到面罩上。附件(诸如背垫和头带)附接到覆盖的硅胶管，以形成带具形状。编织物的端部在带具的组装过程中也被捆扎(tape)，以防止端部解开。

在带具组件的循环过程中，当来自乘员面罩的氧气被供应到带具组件时，硅胶管充气，使得压力增加。如上所述，管在纵向方向上的长度增加，而管直径的径向增加由套筒控制。

然而，硅胶内管极易受到穿孔和磨损。现有技术中主要观察到的失效模式之一是由于在反复充气循环之后由应力和疲劳引起的管内撕裂而导致的带具内的泄漏。当带具组件经受反复充气循环时，管的变形导致在管中形成小孔，从而可导致管的显著泄漏。

而且，现有技术未能提供通过套筒控制硅胶管的径向直径的稳健组件。在制造中使编织物打褶既困难又不一致。一旦带具组件被充气几次后，编织褶皱将沿管的长度形成不规则图案。褶皱间距中的这种不规则性造成管直径不均匀的径向增加。直径的这种不均匀的径向增加在管长度内产生直径将膨胀的区域。在这些区域中，管的外表面被侵蚀掉，导致管壁厚度减小并最终导致管失效。

另外，一旦现有技术的带具已经循环大约20,000次循环，则硅胶管在纵向方向上发生变形(take a set)。该变形增加处于非充气状态的带具的长度，这对带具张力以及最终乘员面罩提供足够的面部密封的能力有不利的影响。

因此，希望提供具有能够在用户的头部上充气和扩张的可充气带具的可充气带具乘员面罩，而不需要用滑石或滑石粉处理的硅胶管、不需要被打褶的编织物、也不需要在带具组装期间将编织物的端部捆扎。还希望提供带有具有编织材料的可充气带具的可充气带具乘员面罩，该编织材料允许在纵向方向上拉伸，而轴向直径没有明显的变化。另外需要提供带有具有编织物的可充气带具的可充气带具乘员面罩，该编织物的直径在拉伸的长度上保持相对恒定，使得编织物提供在径向方向上一致的、受控的以及受限的扩张的硅胶管。还希望提供可充气带具乘员面罩，该可充气带具乘员面罩的带具循环次数与现有技术相比可增加50倍，并且可从至少18,250次膨胀达到40,000，而不会失效。另外希望提供可充气带具乘员面罩，该可充气带具乘员面罩在循环之前所测量的带具张力与循环之后所测量的带具张力相比，没有明显的变化。还希望提供可充气带具乘员面罩，该可充气带具乘员面罩比现有技术具有高得多的可靠性，以在乘员面罩的使用寿命期间承受与充气相关的磨损和撕裂，而不增加现有设计的重量。本发明满足这些和其它需要。

发明内容

根据本发明的改进的乘员面罩带具提供现有技术之前没有提供的一个或多个益处和优点，包括但不限于飞行器可充气带具组件，该飞行器可充气带具组件在给定操作压力范围为50psi至125psi以及在乘员面罩的使用寿命期间具有承受与充气相关的磨损和撕裂的显著较高的可靠性，却不增加现有设计的重量。

因此，本发明提供用于飞行器氧气乘员面罩的飞行器可充气带具组件，以便在飞行器上为飞行器乘员提供调节的氧气流量。飞行器可充气带具包括具有正常放气构造和充气构造的至少一个内部可充气管。内部可充气管具有第一端和第二端，并且被构造成被充气以导致带具组件扩张，以允许带具组件被放置在用户的头部上。

内部可充气管包括聚对苯二甲酸乙二醇酯弹性材料的编织外部套筒。当内部可充气管处于正常放气构造时，弹性材料的外部套筒被构造成具有第一长度，并且当内部可充气管处于充气构造时，弹性材料的外部套筒被构造成纵向扩张到大于第一长度的第二长度。至少一个内部可充气管的充气导致弹性材料的外部套筒在纵向方向上扩张到第二长度，这允许飞行器可充气带具组件被放置在用户的头部上。内部可充气管的放气导致弹性材料的外部套筒在相反的纵向方向上缩回到第一长度，从而允许飞行器可充气带具组件以期望的头部张力夹紧用户的头部。

根据目前优选的方面，内部可充气管是硅胶管。在另一个目前优选的方面，内部可充气管是连续的内部可充气管。在另一个目前优选的方面，内部可充气管具有0.250英寸至0.375英寸的内直径。在另一个目前优选的方面，内部可充气管具有0.0625英寸至0.095英寸的壁厚。

在另一个目前优选的方面，提供多个内部可充气管。在另一个目前优选的方面，具有带倒钩端的面罩附接配件通过压接套圈固定到内部可充气管的第一端。面罩附接配件被构造成连接到乘员面罩，以用于控制内部可充气管的充气和放气。在另一个目前优选的方面，面罩附接管通过压接套圈固定到所述至少一个内部可充气管的第二端。在另一个目前优选的方面，弹性头带连接在多个内部可充气管之间，以用于调整带具组件在用户头部上的定位。在另一个目前优选的方面，背垫连接在多个内部可充气管之间，以形成用于带具在用户的头部上的定位的带具组件的轮廓。

在另一个目前优选的方面，弹性材料的外部套筒是热定形的(heat-set)。在另一个目前优选的方面，处于充气构造的弹性材料的外部套筒的第二长度至多是处于放气构造的弹性材料的外部套筒的第一长度的两倍。在另一个目前优选的方面，处于充气构造的弹性材料的外部套筒的第二长度高达处于放气构造的弹性材料的外部套筒的第一长度的两倍。

在另一个目前优选的方面，可充气带具组件的尺寸被设计成使得其性能通过调整与氧气压力要求相关的参数而容易地优化。在另一个目前优选的方面，可充气带具组件被设计成经受所有流动要求以确保安全和可靠的操作。

从以下结合附图对优选的实施例的详细描述中，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，附图通过示例的方式例示本发明的操作。

附图说明

图1是现有技术的乘员面罩的图。

图2是根据本发明的用于飞行器氧气乘员面罩的飞行器可充气带具组件的透视图。

具体实施方式

图2描述根据本发明的飞行器可充气带具组件的优选实施例，其中提供具有内部可充气管110的飞行器可充气带具组件100，该内部可充气管110通常为硅胶并且优选地为连续的，其各自具有第一端112和第二端114。

内部可充气管具有弹性材料的外部套筒116，该弹性材料的外部套筒116优选地由热定形编织聚对苯二甲酸乙二醇酯(PT)制成。优选地，使用由用单丝纤维制造的以商品名CLEAN CUT FR(阻燃剂)获得的编织套筒作为弹性材料的外部套筒116。PT编织外部套筒116的性质允许其在纵向方向上与内部可充气管110一起拉伸，而轴向直径没有明显的变化，编织物的直径在拉伸长度上保持相对恒定。编织物的这种特性提供硅胶管在径向方向上的一致的、受控的以及受限的扩张。通过一致地控制径向方向上的管扩张，使得管110不易受到由于管表面的侵蚀导致的磨损，进而导致管壁厚度的变化。

飞行器可充气带具组件100另外包括通常具有带倒钩端的面罩附接配件118，该面罩附接配件118插入内部可充气管110的第一端112中并且通过压接套圈120保持在合适的位置。面罩附接管122插入内部可充气管110的第二端114中并且也通过压接套圈120保持在合适的位置。弹性头带124连接到内部可充气管以调整带具组件在用户的头部上的定位。背垫126连接到内部可充气管110以形成用于带具在用户的头部上的定位的带具组件的轮廓。

根据优选的方面，PT编织外部套筒116的长度至少是由背垫126和头带124形成的带具的过渡区域之间的内部可充气管110的长度，其中过多的编织物沿内部可充气管的长度压缩，从而促进编织外部套筒116在充气期间在纵向方向上的拉伸。套筒长度与管长度的比率可被优化，并取决于编织外部套筒116的编织织法和编织长丝直径。优选地，内部可充气管和编织外部套筒具有大约2:1或更小的纵向拉伸比，即，覆盖内部可充气管的PT编织物的长度拉伸达到其原始长度的大约两倍。该比率被设定成使得带具可适应各种各样的用户头部尺寸，并且可基于带具构造而变化。在当前优选的方面，覆盖内部可充气管的PT编织物的长度拉伸到其原始长度的至多两倍。测试显示，优选地具有大约2:1或更小的纵向拉伸比允许编织外部套筒116以充气构造纵向扩张，而轴向直径没有明显的变化，因此提供内部充气管在径向方向上的一致的、受控的以及受限的扩张。

以下表格示出使用CLEAN CUT FR编织外部套筒作为弹性材料的外部套筒116的纵向拉伸比和套筒与管长度比的所测试构造的各种非限制性示例：

表1—纵向拉伸比

表2—样品套筒与管长度比

(编织长丝直径：0.085英寸)

带具	可充气管长度	套筒长度	套筒与管长度比
				示例1	7英寸	12.5英寸	1.79
示例2	7英寸	13.75英寸	1.96

表3—示例性套筒与管长度比

内部可充气管110和PT编织外部套筒116正常处于放气构造。当提供50psi至125psi的氧气或空气压力时，内部可充气管110的充气导致编织外部套筒在纵向方向上拉伸和扩张，而在径向方向上保持明显相同的直径，从而允许带具组件被放置在用户的头部上。当带具组件放气时，内部可充气管110的放气导致编织外部套筒在相反的纵向方向上缩回到其原始长度，从而允许带具组件以期望的头部张力夹紧用户的头部。

本发明的测试显示，通过使用PT编织外部套筒，与现有技术相比，带具循环次数可增加50倍，尽管其生命周期目标为18,250次循环，但是可持续多达40,000次循环而没有失效。而且，不同于在反复循环之后在纵向方向上发生变形并且由此导致带具张力减小的编织硅胶管，本发明的测试显示，循环之前所测量的带具张力与循环之后所测量的带具张力相比不存在明显变化。此外，通过提供在反复充气循环之后在径向方向上具有一致的、受控的以及受限的扩张的内部充气管，优选的实施例解决了套筒现有技术的不能提供在控制可充气管的径向直径方面的稳健组件的问题，因此具有在乘员面罩的使用寿命期间承受与充气相关的磨损和撕裂的显著较高的可靠性，而不增加现有技术的现有设计的重量。而且，改进的带具既不需要用滑石或滑石粉处理内部可充气管110，也不需要使编织外部套筒116打褶。另外，由于PT编织物的后热定形，编织外部套筒的端部不会解开，因此消除在带具组装期间对端部进行捆扎的需要。

Claims (15)

1.一种用于飞行器氧气乘员面罩的飞行器可充气带具组件，所述飞行器可充气带具组件在50psi和125psi之间操作以用于在飞行器上为飞行器乘员提供调节的氧气流量，所述飞行器可充气带具组件包括：

至少一个内部可充气管，所述至少一个内部可充气管具有正常放气构造和充气构造，所述至少一个内部可充气管具有第一端和第二端，所述至少一个内部可充气管被构造成被充气以导致所述带具组件的扩张，以允许所述带具组件被放置在用户的头部上，所述至少一个内部可充气管包括弹性材料的编织外部套筒；

其中当所述至少一个内部可充气管处于正常放气构造时，所述弹性材料的外部套筒被构造成具有第一长度，并且其中当所述至少一个内部可充气管处于充气构造时，所述弹性材料的外部套筒被构造成纵向扩张到大于所述第一长度的第二长度；

其中所述至少一个内部可充气管的充气导致所述弹性材料的外部套筒在纵向方向上扩张到所述第二长度，以允许所述飞行器可充气带具组件被放置在所述用户的头部上，并且其中所述至少一个内部可充气管的放气导致所述弹性材料的外部套筒在相反的纵向方向上缩回到所述第一长度，以允许所述飞行器可充气带具组件以期望的头部张力夹紧所述用户的头部。

2.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，其中所述内部可充气管是硅胶管。

3.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，其中所述至少一个内部可充气管是连续的内部可充气管。

4.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，另外包括至少一个面罩附接配件，所述至少一个面罩附接配件具有固定到所述至少一个内部可充气管的所述第一端的带倒钩端，所述面罩附接配件被构造成连接到乘员面罩，以用于控制所述至少一个内部可充气管的充气和放气。

5.根据权利要求4所述的飞行器可充气带具组件，其中所述至少一个面罩附接配件通过压接套圈固定到所述内部可充气管的所述第一端。

6.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，另外包括固定到所述至少一个内部可充气管的所述第二端的面罩附接管。

7.根据权利要求6所述的飞行器可充气带具组件，其中所述至少一个面罩附接管通过压接套圈固定到所述内部可充气管的所述第二端。

8.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，其中所述至少一个内部可充气管包括多个内部可充气管。

9.根据权利要求8所述的飞行器可充气带具组件，另外包括用于调整所述带具组件在所述用户的头部上的定位的弹性头带。

10.根据权利要求8所述的飞行器可充气带具组件，另外包括背垫，其被连接在所述多个内部可充气管之间以形成用于所述带具在所述用户的头部上的定位的所述带具组件的轮廓。

11.根据权利要求1所述的飞行器可充气带具组件，其中处于所述充气构造的所述弹性材料的外部套筒的所述第二长度至多是处于所述放气构造的所述弹性材料的外部套筒的所述第一长度的两倍。

12.一种用于飞行器氧气乘员面罩的飞行器可充气带具组件，所述飞行器可充气带具组件在50psi和125psi之间操作以用于在飞行器上为飞行器乘员提供调节的氧气流量，所述飞行器可充气带具组件包括：

多个内部可充气管，所述多个内部可充气管具有正常放气构造和充气构造，所述多个内部可充气管各自具有第一端和第二端，所述多个内部可充气管被构造成被充气以导致所述带具组件的扩张，以允许所述带具组件被放置在用户的头部上，所述多个内部可充气管包括弹性材料的编织外部套筒；

至少一个面罩附接配件，所述至少一个面罩附接配件具有固定到所述多个内部可充气管的所述第一端的带倒钩端，所述面罩附接配件被构造成连接到乘员面罩，以用于控制所述多个内部可充气管的充气和放气。

面罩附接管，所述面罩附接管固定到所述多个内部可充气管的所述第二端；

弹性头带，所述弹性头带用于调整所述带具组件在所述用户的头部上的定位；

背垫，所述背垫连接在所述多个内部可充气管之间，以形成用于所述带具在所述用户的头部上的定位的所述带具组件的轮廓；

其中当所述多个内部可充气管处于正常放气构造时，所述弹性材料的外部套筒被构造成具有第一长度，其中当所述多个内部可充气管处于充气构造时，所述弹性材料的外部套筒被构造成纵向扩张到大于所述第一长度的第二长度；

其中所述多个内部可充气管的充气导致所述弹性材料的外部套筒在纵向方向上扩张到所述第二长度，以允许所述飞行器可充气带具组件被放置在所述用户的头部上；并且其中所述多个内部可充气管的放气导致所述弹性材料的外部套筒在相反的纵向方向上缩回到所述第一长度，以允许所述飞行器可充气带具组件以期望的头部张力夹紧所述用户的头部。

13.根据权利要求12所述的飞行器可充气带具组件，其中所述多个内部可充气管是硅胶管。

14.根据权利要求12所述的飞行器可充气带具组件，其中所述多个内部可充气管是连续的内部可充气管。

15.根据权利要求12所述的飞行器可充气带具组件，其中处于所述充气构造的所述弹性材料的外部套筒的所述第二长度至多是处于所述放气构造的所述弹性材料的外部套筒的所述第一长度的两倍。