[发明专利]阻力中性车窗

说明书

相关申请案

这是第一次提交的美国专利申请，其不依赖于任何其它专利的优先权申请。

发明领域

本发明涉及加压车窗。具体来说，本发明涉及一种阻力中性机窗和其构造。

发明背景

机窗的传统制造产生尺寸小的窗。这有几个原因，其中一些原因来自于从一个第一架商用喷气式客机de Havilland DH106Comet学习的经验。

如本领域技术人员所熟悉的，de Havilland DH106Comet在1949年第一次飞行并且配有大窗。

然而，在推出后的几年，Comet机体开始出现灾难性的金属疲劳，这是由于：(1)循环客舱增压，以及(2)喷气式客机展示的大窗的尺寸、放置和构造。由于金属疲劳，据报道两架Comet喷气式客机在飞行中解体。

从这个经验吸取的教训引起商用喷气式客机窗的设计、安装和尺寸的变化。由于Comet和后来的研究经验，重新设计喷气式客机窗的许多工程选择导致公众今天所熟悉的窗设计。

如本领域技术人员应显而易见的，喷气式飞机的标准构造在飞机的每一侧，大约在飞机座位的每一排的位置提供窗。

为了使压力变化不对窗或外模线部分(也被称为安装窗的机身或结构外表面)施加过大的应力，窗被按常规设计成尺寸适中。而且，为了充分包含在飞机处于巡航高度时向窗施加的压力，机窗的设计通常很厚。

另外，窗通常由多个窗格构成，以使得如果外部窗格在飞行期间破裂，那么内部窗格将充当多余的窗格来防止飞机的内部客舱的减压。

如任何乘客应显而易见的，机窗非常小。小的尺寸至少部分地是由于对其施加的工程约束。具体来说，窗越小，窗的强度越大，因此窗抵制故障的能力越大。因此，飞机设计师纳入较小的窗以确保窗提供足够的强度来避免故障。

同使用常规的材料和施工技术的较大的窗相比，较小的窗的重量也更轻且制造成本更低。因此，较小的窗比较大的替代品更强、更轻和更便宜。至少出于这些原因，行业已趋向飞机的较小的窗。

较小的窗的一个缺点是其为飞机中的乘客提供有限的外部能见度。另外，由于其多窗格设计，机窗从飞机的内部到外部创建内窥像。尽管不以任何方式损害能见度，但是这个内窥像倾向于增强窗小而拥挤的感觉。

如本领域技术人员应显而易见的，当材料经受内部压力时，材料像气球一样膨胀。就由铝合金制成的飞机机身而言，膨胀可以忽略不计。就通常由聚合物材料制成的窗而言，膨胀明显更大。

每当飞机的外部形状改变时，形状的变化会改变飞机的空气动力特性。当在某个高度下窗的曲率发生变化时，这些变化会降低飞机的空气动力效率，从而增加阻力。

因此，现有技术包括最小化在飞机外部的窗格的曲率的任何变化的机窗设计的讨论。通过最小化窗的曲率的变化，设计师从整体上施加飞机的空气动力特性的最小的变化。

如飞机设计的本领域技术人员也应显而易见的，重量是放置在飞机上的任何设备的考虑因素。更大的重量需要飞机的更大量的燃料来从其起始点运输到其终点。因此，更大的重量转换为增加的燃料使用，并且因此降低燃料效率。

如本领域技术人员应显而易见的，飞机设计师在设计飞机时寻求平衡竞争因素，例如，抗风性(即，阻力)、重量、燃料使用、窗的尺寸等。经常，与窗的情况一样，在窗的重量与尺寸之间有相当大的取舍。一般来说，窗越大，窗的重量越大。每个窗的重量也对窗的尺寸施加限制。

如上所述，不但把窗的重量因素考虑在飞机的设计内，而且窗可能对飞机的空气动力特性的影响因素也考虑在内。

在此上下文中，美国专利申请公开号2006/0123718(下文称为'718申请)描述一种插入窗孔的窗元件。这个专利申请描述在飞行期间窗的向外弯曲(即，膨胀)是已知的现象。(在'718申请的段落[0003]。)'718申请也讨论在飞行期间窗的变形会增加飞机上的阻力，且因此是不利的。(在'718申请的段落[0003]。)

如'718申请中所述，飞机机身机体的外壳常常在机身的不同的部分中具有材料厚度。(在'718申请的段落[0011]。)因此，在飞机机身的所有部分中，窗元件的外部窗格并不总是与外壳完全齐平。(在'718申请的段落[0011]。)