CN118043258A - 具有减轻的重量但刚性相同的航空器窗户 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由内板(1)和外板(2)组成的航空窗户，所述内板(1)和外板(2)通过安装密封件(4)被空气层(3)分隔开，所述窗户的外周部分被设置在所述安装密封件中，所述内板(1)由第一外窗玻璃(11)和第二内窗玻璃(12)组成，每个窗玻璃具有从0.1mm至3mm的厚度，并且其通过具有从50μm至2mm的厚度的第一粘合夹层(13)彼此粘合，和/或所述外板(2)由具有从1.5mm至100mm的厚度的透明结构聚合物材料(21)的第一外片材组成，所述透明结构聚合物材料通过具有从50μm至2mm的厚度的第二粘合夹层(23)被粘合到具有从0.1mm至30mm的厚度的第三内窗玻璃(22)上。
Description
本发明涉及用于固定翼航空器(飞机)或旋转翼航空器(直升机)、或固定翼航空器和旋转翼航空器的玻璃单元。这种通用名称是指如由Bell-Boeing公司以名称V-22Ospey销售的飞行器、或由Agusta Westland公司以名称AW609销售的飞行器。该玻璃单元特别是指通常由两个双轴拉伸的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)板(其被空气层隔开)组成的机舱窗户。这两个板由围绕在两个板边缘进行连接或模制的同时保持界定该空气层的间隙的外围密封件固定。
飞机窗板的尺寸通过外板的耐压差性(偏移和断裂)进行确定。至于内板，其尺寸仅通过其在外板断裂的情况下的机械强度进行确定。该强度与该板因变形或因其组成材料(通常为交联双轴拉伸PMMA)的固有断裂强度而从容纳它的密封件中被移除的风险有关。
本发明人旨在提供一种内板和一种外板，它们是更轻的同时保持它们所需的机械性能。这两个板可以单独替换、彼此独立地替换、或相反地，可以联合替换。本发明人已经设计出用玻璃替换PMMA的至少一部分，该玻璃具有同等的刚性，其是更薄的但也是更轻的。当玻璃的厚度越大，具有同等刚性的质量增加越多。
因此，由PMMA制成的内板可以有利地被层压的薄窗玻璃代替。
出于相同的目的，由PMMA制成的外板可以有利地被具有内玻璃的PMMA层压薄外片材(每个都具有选定的厚度)代替。
现在通过本发明获得了目标结果，因此，本发明涉及一种由内板和外板组成的航空器窗户，内板和外板通过安装密封件被空气层分隔开，所述窗户的外围部分被设置在安装密封件中，该航空器窗户的特征在于，所述内板由第一外窗玻璃和第二内窗玻璃组成，每个窗玻璃具有从0.1mm至3mm、优选从0.5mm至1.2mm的厚度，并且其通过具有从50μm至2mm、优选从250μm至1.3mm的厚度的第一粘合夹层彼此粘合，和/或所述外板由具有从1.5mm至100mm、优选从3mm至12mm的厚度的透明结构聚合物材料的第一外片材组成，所述第一外片材通过具有从50μm至2mm、优选至少等于250μm的厚度的第二粘合夹层被粘合到具有从0.1mm至30mm、优选从0.5mm至2.7mm的厚度的第三内窗玻璃上。
在本发明的含义内，术语“内”和“外”是指航空器的内部体积和外部大气。所述窗户可以是弧形的，并且本领域的任何技术人员都能辨认，至少以安装密封件的形式，意图与外部大气接触的窗户的面和意图与航空器的内部体积接触的窗户的面。
此外，“透明结构聚合物材料片材”被理解为是表示片材本身能够形成整体式玻璃单元，确保其机械强度，特别地，并且能够具有例如至少等于1500MPa的弹性模量，这与例如粘合夹层不同。
根据本发明特别优选地，所述内板由层压玻璃制成，并且外板在其相对于玻璃的内面上由薄层压结构聚合物制成。然而，根据本发明的其它变体，仅仅内板是由层压玻璃制成，或仅仅外板是在其相对于玻璃的内面上由薄层压结构聚合物制成。
因此，根据第一变体，所述外板由具有从3mm至100mm、优选从6mm至15mm的厚度的透明结构聚合物材料单片材组成。
根据第二变体，所述外板由通过第三粘合夹层粘合到第五内窗玻璃(其具有从0.2mm至2.1mm、优选从0.4mm至1.9mm的厚度)的第四外窗玻璃(其具有从0.2mm至2.6mm、优选从1.6mm至2.4mm的厚度)组成。
根据第三变体，所述内板由具有从2-100、优选从2.5-12mm的厚度的透明结构聚合物材料单片材组成，其是透明的或染色的、均匀的或不均匀的。
优选地，所述窗户包含用于防晒、低发射率、WiFi天线、加热/除雾涂层、电磁屏蔽和/或屏幕和/或显示器的层或层堆叠体。
防晒功能在于反射太阳辐射，以限制飞行器内部的加热；可以提及的是银双层或银三层堆叠体。低发射率功能在于反射一定的红外辐射，以将热量保持在飞行器内，特别是在飞行期间，当乘客的头部接近窗户的内面时，限制寒冷的感觉。所述防晒功能和所述低发射率功能是热控制功能。
WiFi天线可以在导电层中进行刻蚀或是导电线，特别是插入到粘合夹层中。
加热/除雾涂层是导电加热涂层，如氧化铟锡(ITO)类型的透明导电氧化物(TCO)或SnO2:F。所述加热/除雾涂层在窗户结构的厚度中必须靠近其内面，在那上面可能形成雾，以便能够通过加热去除该雾。
电磁屏蔽是针对电磁波的屏障，其防止电磁波进入或离开航空器。其也被称为EMP(电磁脉冲)屏蔽。如果构成EMP屏蔽的层位于所述外板的内面或位于所述内板的内面或外面上，所述安装密封件将必须是导电的且与航空器的结构(驾驶舱等)导电接触。
屏幕和显示器在这里指的是与航班相关的信息、或一般信息，或甚至动画图像、视频等的显示。其技术手段和结构可以类似于在汽车挡风玻璃上的抬头显示器(HUD)或电视屏幕。
根据一个有利的特征，所述外板的外面涂覆有疏水层或亲水层，和/或所述内板的内面涂覆有亲水层。表面的疏水功能通过其与液体、特别地与水的高接触角(例如至少等于90°)来实现，其通过水滴形式的水在其自身重量下或在由航空器速度引起的空气动力学效应下的滑动来体现。众所周知的疏水剂是例如氟化硅烷。相反，亲水功能是通过低的水接触角表面(小于90°或甚至不超过20°)来实现的。水不会破碎成水滴，相反是形成均匀的透明膜。这样的表面特别地防止雾(阻碍视线通过玻璃单元)的形成。雾可以在与相对较热的体积(如飞行器内部)接触的玻璃单元的冷表面上形成。已知的亲水剂是二氧化硅、光催化二氧化钛(以金红石形式结晶)、亲水性聚合物如聚(乙烯醇)(PVAL)、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸类如聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。
在第一优选实施方案中，所述第一外窗玻璃和所述第二内窗玻璃中的至少一个的两个面中的至少一个，优选所述第一外窗玻璃的内面和/或所述第二内窗玻璃的外面，和/或透明结构聚合物材料的第一外片材的内面和/或所述第三内窗玻璃的两个面中的至少一个被涂覆有热控制层或热控制层堆叠体。
在第二优选的实施方案中，透明结构聚合物材料片材中的至少一个是由具有热控制性能、特别是太阳能控制性能的材料制成。
在第三优选的实施方案中，所述第一和/或所述第二粘合夹层是由具有热控制性能的材料制成和/或将具有热控制性能的膜插入到所述第一和/或所述第二粘合夹层中。这些膜中的每一个都包含吸收和/或反射红外辐射的分子和/或颗粒和/或构成布拉格(Bragg)反射镜的层的叠加。膜的基底(支持热控制功能的膜的部分)可以由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或等同物组成。透明热控制膜的一个实例是以商品名“Ultra Clear Solarfilm”(UCSF)从3M可商购的，其是反射太阳辐射(能量)而不影响可见光透射的多层膜。这种膜是中性色的，其可以被夹在两个粘合夹层(如PVB、EVA、TPU、离聚物树脂如由Kuraray销售的铸塑夹层树脂)之间。
如果所述层、层堆叠体、热控制材料或膜在内板(第一外窗玻璃、第二内窗玻璃、第一粘合夹层)上，其更确切地说是层、层堆叠体、低发射率材料或膜，特别是当居住者或乘客的头部接近该窗户的内面时限制冷的感觉，而如果所述层、层堆叠体、热控制材料或膜在外板(透明结构聚合物材料的第一外片材、第三内窗玻璃、第二粘合夹层)上，其更确切地说是层、堆叠体、抗太阳能材料或膜。
优选地，每个窗玻璃由钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼硅酸盐或等同物制成，任选地进行硬化、热回火并且优选地化学增强。
优选地，每个透明结构聚合物材料片材包含聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚脲/氨基甲酸酯(如由PPG以商品名或参考号PSS-1000出售的)、或其杨氏模量至少等于1500MPa的任何透明聚合物材料，单独的或作为它们中的多种的混合物或共聚物。
优选地，每个粘合夹层选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(任选地具有声学阻尼性能)、热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、离聚物玻璃或铸塑夹层树脂。
优选地，所述安装密封件由通道刺穿，该通道使航空器的内部大气与空气层连通。这项措施旨在平衡在航空器机舱和该窗的空气层之间的空气压力，特别是当机舱加压时。因为内板是由层压玻璃制成的，所以其优选不刺穿其中的贯穿通道，这与由传统的整体PMMA制成的内板不同。
本发明通过附图进行说明，其中
[图1]是现有技术的窗户的示意性剖视图。
[图2]是本发明的窗户的主要第一实施方案的示意性剖视图。
[图3]、[图4]、[图5]和[图6]描绘了图2的第一主要实施方案的四种变体，其中内板的内窗玻璃被涂覆有热控制层或热控制层堆叠体。
[图7]、[图8]和[图9]描绘了图2的第一主要实施方案的三种变体的示意性剖视图，其中所述热控制功能被包含在内板的粘合夹层中。
[图10]是本发明的窗户的主要第二实施方案的示意性剖视图。
在图1中，传统的窗户包含内板1和由PMMA制成的整体外板2，其外围部分被设置在由硅氧烷或类似物制成的安装密封件4中，所述安装密封件使它们彼此在一定距离下保持平行，从而界定空气层3。
根据本发明，图2的窗户与图1的窗户的不同之处在于，所述内板由通过0.76mm的PVB层13粘合的两个0.55mm厚的窗玻璃11和12组成。这种层压玻璃单元的刚度或硬度M(Nmm)略大于具有4mm厚度的整体PMMA板的刚度或硬度M(Nmm)。每个窗玻璃由钠钙玻璃、铝硅酸盐或硼硅酸盐玻璃制成，并经过化学增强。层压玻璃的内板的面密度是3.6kg/m2，小于具有4mm厚度的整体PMMA板的面密度(4.8kg/m2)。所述安装密封件4包含在层压内板的任一侧上的压力均衡孔(未示出)。
在图3中，低发射率层或低发射率层堆叠体5涂覆所述内板的外窗玻璃11的外面，以便将热量保持在航行器内部。
在图4中，低发射率层或低发射率层堆叠体5涂覆内板的外窗玻璃11的内面。
在图5中，低发射率层或低发射率层堆叠体5涂覆内板的内窗玻璃12的外面。
在图6中，低发射率层或低发射率层堆叠体5涂覆内板的内窗玻璃12的内面。
在图7中，所述低发射率功能由包含红外反射颗粒的粘合层13(PVB等)的物类提供。
在图8中，所述低发射率功能通过在粘合层13(PVB等)中插入PET膜131来提供，该PET膜131在其一个面或两个面上负载低发射率层或低发射率层堆叠体或布拉格反射镜。
图9示出其中图7和图8的低发射率手段累积存在的窗户。
根据在图10中示出的本发明的窗户的第二主要实施方案，所述外板由具有小于12mm至4mm的厚度的薄PMMA片材21组成，该薄PMMA片材21通过具有0.76mm的厚度的层压夹层23(TPU等)被粘合到具有2.7mm的厚度的化学增强窗玻璃22上。对于这个具体实施例，玻璃/PMMA对的其它厚度是可能的，分别为(2.7/4、2/5.75、1.5/7.3、1.2/8.25、1/8.9、0.7/10、0.5:10.7)mm，但是相对于12mm的整体PMMA板，质量增加减少。当玻璃的厚度越大时，具有同等刚度的质量增加越多。所述内板由具有3-6mm厚度的PMMA 1整体片材组成。防晒层或防晒层堆叠体(未示出)能够涂覆PMMA片材21的内面，或窗玻璃22的内面或外面。相反地，防晒功能可以通过TPU层23来实现，如同所述低发射率功能由先前公开的PVB层13来实现(在其中插入颗粒的粘合夹层材料的物类，例如，插入负载太阳能控制层或太阳能控制层堆叠体的PET膜)。
Claims (14)
1.一种航空器窗户，其由内板(1)和外板(2)组成，所述内板(1)和外板(2)借助于安装密封件(4)由空气层(3)分隔开，所述窗户的外围部分被设置在所述安装密封件中，其特征在于：所述内板(1)由第一外窗玻璃(11)和第二内窗玻璃(12)组成，它们中每个具有从0.1mm至3mm、优选从0.5mm至1.2mm的厚度，并且通过具有从50μm至2mm、优选从250μm至1.3mm的厚度的第一粘合夹层(13)彼此粘合，和/或外板(2)由具有从1.5mm至100mm、优选从3mm至12mm的厚度的透明结构聚合物材料(21)的第一外片材组成，第一外片材借助于具有从50μm至2mm、优选至少等于250μm的厚度的第二粘合夹层(23)被粘合到具有从0.1mm至30mm、优选从0.5mm至2.7mm的厚度的第三内窗玻璃(22)上。
2.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述外板(2)由具有从3mm至100mm、优选从6mm至15mm的厚度的透明结构聚合物材料单片材(2)组成。
3.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述外板(2)由具有从0.2mm至2.6mm、优选从1.6mm至2.4mm的厚度的第四外窗玻璃(24)组成，所述外板(2)通过第三粘合夹层(26)被粘合到具有从0.2mm至2.1mm、优选从0.4mm至1.9mm的厚度的第五内窗玻璃(25)上。
4.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述内板(1)由具有2-100、优选2.5-12mm的厚度的透明结构聚合物材料单片材(1)组成，该单片材是透明的或染色的、均匀的或不均匀的。
5.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，其包含用于防晒、低发射率、WiFi天线、加热/除雾涂层、电磁屏蔽和/或屏幕和/或显示器的层或层堆叠体。
6.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述外板(2)的外面被涂覆有疏水层或亲水层，和/或所述内板(1)的内面被涂覆有亲水层。
7.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述第一外窗玻璃(11)和所述第二内窗玻璃(12)中的至少一个的两个面中的至少一个，优选所述第一外窗玻璃(11)的内面和/或所述第二内窗玻璃(12)的外面，和/或透明结构聚合物材料(21)的第一外片材的内面和/或所述第三内窗玻璃(22)的两个面中的至少一个被涂覆有热控制层或热控制层堆叠体(5)。
8.根据权利要求2和4中至少一项所述的窗户，其特征在于，透明结构聚合物材料片材(21、2、1)中的至少一个由具有热控制性能的材料组成。
9.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述第一和/或第二粘合夹层(13、23)由具有热控制性能的材料组成，和/或具有热控制性能的膜(131、231)被插入到所述第一和/或所述第二粘合夹层(13、23)中。
10.根据权利要求9所述的窗户，其特征在于，每个膜(131、231)包含吸收和/或反射红外辐射的分子和/或颗粒和/或构成布拉格反射镜的层的叠加。
11.根据权利要求3所述的窗户，其特征在于，每个窗玻璃(11、12、22、24、25)由钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼硅酸盐或等同物制成，任选地进行硬化、热回火并优选地化学增强。
12.根据权利要求2或4中任一项所述的窗户，其特征在于，每个透明结构聚合物材料片材(21、2、1)包含聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚脲/氨基甲酸酯、或具有至少等于1500MPa的杨氏模量的任何透明聚合物材料，单独的或作为它们中的多种的混合物或共聚物。
13.根据权利要求3所述的窗户，其特征在于，每个粘合夹层(13、23、26)选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，其任选地具有声学阻尼性能，热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，离聚物玻璃或铸塑夹层树脂。
14.根据权利要求1所述的窗户，其特征在于，所述安装密封件(4)被通道刺穿，所述通道使航空器的内部大气与空气层(3)连通。
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Legal Events
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