JP2008126793A - 前縁スキンの段差調整構造および前縁スキンの組付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛行機の翼のスパーに本体スキンおよび前縁スキンを突き合わせて段差が発生しないようにファスナーで固定する際の作業性を高める。
【解決手段】 板材をＪ字状に形成してシム部２５ａおよび弾性支持部２５ｂが相互に対向するように構成された段差調整部材２５を、そのシム部２５ａおよび弾性支持部２５ｂでスパー１４のフランジ１４ｂを弾性的に挟持するように装着し、スパー１４のフランジ１４ｂとの間に段差調整部材２５のシム部２５ａを介在させた状態で前縁スキン１９の後端を前記フランジ１４ｂにファスナー２２で固定するので、アッパースキン１７の前端と前縁スキン１９の後端との間の段差を前記シム部２５ａで調整することができ、しかも多数の段差調整部材２５をスパー１４に支持しても該段差調整部材２５が落下したり位置ずれしたりしないため、前縁スキン１９をスパー１４に固定する際の作業性が向上する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、飛行機の翼のスパーに本体スキンおよび前縁スキンを突き合わせてファスナーで固定する際に、本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を調整すべく、スパーに段差調整部材を介して前縁スキンの後端を固定する前縁スキンの段差調整構造と、その前縁スキンの段差調整構造を用いた前縁スキンの組付方法とに関する。

飛行機の骨格に固定されるスキンの接続部に発生する段差を公差未満に抑制するために、レジンおよびフィラーを混合した流動性を有する接着剤を兼ねるシム材料を骨格に塗布し、そのシム材料を固化させた後に所定の厚さとなるように機械加工することで、機械加工後のシム材料の表面に固定されるスキンの接続部を滑らかにするものが、下記特許文献１により公知である。
特表２００４−５２０２０９号公報

しかしながら、上記従来のものは、流動性を有するシム材料の温度管理や厚さ調整のための機械加工が面倒であり、そのためにコストが上昇する問題がある。

また二つの部材の接合部に所定の厚さのシムを介在させることは従来周知であるが、飛行機の主翼のスパーに長尺の前縁スキンをファスナーで固定するような場合、スパン方向に多数のシムを同時に配置する必要があるため、複数のシムを所定の位置に移動しないように保持することが非常に困難であり、その作業性が悪いという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、飛行機の翼のスパーに本体スキンおよび前縁スキンを突き合わせて段差が発生しないようにファスナーで固定する際の作業性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、飛行機の翼のスパーに本体スキンおよび前縁スキンを突き合わせてファスナーで固定する際に、本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を調整すべく、スパーに段差調整部材を介して前縁スキンの後端を固定する前縁スキンの段差調整構造において、前記段差調整部材は、板材をＪ字状あるいはＵ字状に形成してシム部および弾性支持部が相互に対向するように構成され、シム部および弾性支持部でスパーのフランジを弾性的に挟持するように装着され、フランジとの間にシム部を介在させた状態で前縁スキンがフランジにファスナーで固定されることを特徴とする前縁スキンの段差調整構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、飛行機の翼のスパーに本体スキンおよび前縁スキンを突き合わせてファスナーで固定する際に、本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を調整すべく、スパーに段差調整部材を介して前縁スキンの後端を固定する前縁スキンの段差調整構造において、前記段差調整部材は、スパーのフランジに形成した雌ねじに任意量螺合可能な雄ねじが外周面に形成されて中心をファスナー孔が貫通する円筒状の部材であり、フランジの表面から所定量突出する段差調整部材の端面に前縁スキンを当接させた状態で、ファスナー孔を貫通するファスナーで前縁スキンがフランジに固定されることを特徴とする前縁スキンの段差調整構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１に記載された前縁スキンの段差調整構造を用いた前縁スキンの組付方法であって、本体スキンが固定されたスパーに前縁スキンを仮組みする工程と、翼のスパン方向の複数個所で本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を測定する工程と、前記段差に応じた厚さのシム部を有する段差調整部材を選択する工程と、翼のスパン方向の複数個所で選択した段差調整部材をスパーに仮装着する工程と、仮装着した段差調整部材を介してスパーに前縁スキンを装着してファスナーで本組みする工程とを含むことを特徴とする前縁スキンの組付方法が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項２に記載された前縁スキンの段差調整構造を用いた前縁スキンの組付方法であって、本体スキンが固定されたスパーに前縁スキンを仮組みする工程と、翼のスパン方向の複数個所で本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を測定する工程と、翼のスパン方向の複数個所でスパーに段差調整部材を装着する工程と、スパーの表面からの段差調整部材の端面の突出量を前記段差に応じて調整する工程と、段差調整部材を介してスパーに前縁スキンを装着してファスナーで本組みする工程を含むことを特徴とする前縁スキンの組付方法が提案される。

尚、実施の形態の主翼１２は本発明の翼に対応し、実施の形態のフロントスパー１４は本発明のスパーに対応し、実施の形態の前部フランジ１４ｂは本発明のフランジに対応し、実施の形態のアッパースキン１７およびロアスキン１８は本発明の本体スキンに対応する。

請求項１の構成によれば、板材をＪ字状あるいはＵ字状に形成してシム部および弾性支持部が相互に対向するように構成された段差調整部材を、そのシム部および弾性支持部でスパーのフランジを弾性的に挟持するように装着し、スパーのフランジとの間に段差調整部材のシム部を介在させた状態で前縁スキンをフランジにファスナーで固定するので、本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を前記シム部で調整することができ、しかも多数の段差調整部材をスパーに装着しても該段差調整部材が落下したり位置ずれしたりしないため、前縁スキンをスパーに固定する際の作業性が向上する。

また請求項２の構成によれば、雄ねじが外周面に形成されて中心をファスナー孔が貫通する円筒状の段差調整部材をスパーのフランジに形成した雌ねじに螺合し、フランジの表面から所定量突出する段差調整部材の端面に前縁スキンを当接させた状態で、ファスナー孔を貫通するファスナーで前縁スキンファスナーで固定するので、本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を段差調整部材で調整することができ、しかも多数の段差調整部材をスパーに装着しても該段差調整部材が落下したり位置ずれしたりしないため、前縁スキンをスパーに固定する際の作業性が向上する。また段差調整部材の種類が１種類で済むためにコストアップを抑制でき、しかも段差調整部材の螺合量を無段階に調整することで段差を更に減少させることができる。

また請求項３の構成によれば、本体スキンが固定されたスパーに前縁スキンを仮組みし、翼のスパン方向の複数個所で本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を測定し、前記段差に応じた厚さのシム部を有する段差調整部材を選択し、翼のスパン方向の複数個所で選択した段差調整部材をスパーに仮装着し、仮装着した段差調整部材を介してスパーに前縁スキンを装着してファスナーで本組みするので、翼のスパン方向に長く延びる本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を全長に亘って調整することができ、しかもその作業性が良好である。

また請求項４の構成によれば、本体スキンが固定されたスパーに前縁スキンを仮組みし、翼のスパン方向の複数個所で本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を測定し、翼のスパン方向の複数個所でスパーに段差調整部材を装着し、スパーの表面からの段差調整部材の端面の突出量を前記段差に応じて調整し、段差調整部材を介してスパーに前縁スキンを装着してファスナーで本組みするので、翼のスパン方向に長く延びる本体スキンの前端と前縁スキンの後端との間の段差を全長に亘って調整することができ、しかもその作業性が良好である。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は飛行機の左主翼の上面図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３部拡大図、図４は段差調整部材の斜視図である。

図１および図２に示すように、飛行機の胴体１１に支持された主翼１２は、概ねスパン方向に延びるメインスパー１３と、メインスパー１３の前方に配置されたフロントスパー１４と、メインスパー１３の後方に配置されたリヤスパー１５とを備えており、これら３本のスパー１３，１４，１５にコード方向に延びる多数のリブ１６…が支持される。３本のスパー１３，１４，１５およびリブ１６…の上面および下面は、それぞれアッパースキン１７およびロアスキン１８で被覆される。フロントスパー１４の前部には、Ｕ字状の断面を有する前縁スキン１９が装着され、主翼１２の後縁部のスパン方向内側にフラップ２０が揺動自在に支持され、フラップ２０のスパン方向外側にエルロン２１が揺動自在に支持される。

フロントスパー１４は、翼厚方向に延びるウエブ１４ａと、ウエブ１４ａの上下両端から前方に突出する一対の前部フランジ１４ｂ，１４ｂと、ウエブ１４ａの上下両端から後方に突出する一対の後部フランジ１４ｃ，１４ｃとを備えたＩ型断面を有する部材で構成される。

前縁スキン１９の上下の後端はフロントスパー１４の上下の前部フランジ１４ｂ，１４ｂの上面および下面に重ね合わされ、それぞれファスナー２２，２２で固定される。またアッパースキン１７の前端はフロントスパー１４の上側の後部フランジ１４ｃの上面に重ね合わされてファスナー２３で固定され、ロアスキン１８の前端はフロントスパー１４の下側の後部フランジ１４ｃの下面に重ね合わされてファスナー２４で固定される。前縁スキン１９の板厚は、アッパースキン１７の板厚およびロアスキン１８の板厚よりも薄くなっており、その板厚の差を吸収するために、フロントスパー１４の前部フランジ１４ｂ，１４ｂおよび後部フランジ１４ｃ，１４ｃの表面の高さに段差が設定されている。

前部フランジ１４ｂ，１４ｂと前縁スキン１９の後端との間に段差調整部材２５が介装される。図４に示すように、段差調整部材２５は金属板をＪ字状に屈曲して構成したもので、相互に対向する長い側のシム部２５ａと短い側の弾性支持部２５ｂとが連結部２５ｃで一体に連結されている。シム部２５ａにはファスナー孔２５ｄが貫通し、弾性支持部２５ｂの先端にはシム部２５ａから離反する方向に折り曲げられたガイド部２５ｅが設けられる。連結部２５ｃの高さはフロントスパー１４の前部フランジ１４ｂ，１４ｂの厚さよりも若干大きく設定され、またシム部２５ａおよび弾性支持部２５ｂは自由状態で先端側の間隔が狭まっている。このように構成された段差調整部材２５は、形状が同じで板厚だけが異なる複数種類が予め用意される。

図３には、フロントスパー１４の上側の前部フランジ１４ｂおよび後部フランジ１４ｃに、前縁スキン１９およびアッパースキン１７を固定する部分の構造が示される。

フロントスパー１４の前部フランジ１４ｂには、予め段差調整部材２５が装着される。段差調整部材２５は、シム部２５ａが前部フランジ１４ｂの上面に当接し、弾性支持部２５ｂが前部フランジ１４ｂの下面に当接するように取り付けられ、その際に自由状態から広げられた弾性支持部２５ｂの弾発力で段差調整部材２５は前部フランジ１４から落下しないように保持される。前部フランジ１４ｂの前端から段差調整部材２５を後方に挿入するとき、ガイド部２５ｅにより弾性支持部２５ｂの先端がシム部２５ａから離反する方向に広げられるため、段差調整部材２５の装着が容易になる。

このようにして段差調整部材２５を装着すると、前縁スキン１９のファスナー孔１９ａと前部フランジ１４ｂのファスナー孔１４ｄとに、段差調整部材２５のファスナー孔２５ｄが一致し、それらのファスナー孔１９ａ，２５ｄ，１４ｄを貫通する前記ファスナー２２で前部フランジ１４ｂに前縁スキン１９が固定される。またアッパースキン１７に形成したファスナー孔１７ａとフロントスパー１４の後部フランジ１４ｃに形成したファスナー孔１４ｅとを貫通する前記ファスナー２３により、アッパースキン１７が後部フランジ１４ｃに固定される。

以上のように、フロントスパー１４の前部フランジ１４ｂおよび後部フランジ１４ｃの表面の高さ、アッパースキン１７の板厚、前縁スキン１９の板厚のバラツキ等により、アッパースキン１７の前端と前縁スキン１９の後端との突き当て部（図３のａ部）に段差が発生してしまう場合でも、その段差に応じた厚さを有する段差調整部材２５を前部フランジ１４ｂに装着して前縁スキン１９を固定することで、アッパースキン１７の前端と前縁スキン１９の後端とを滑らかに（例えば、段差が０．５ｍｍ未満）連続させて気流の乱れを最小限に抑えることができる。

しかも前部フランジ１４ｂに装着した段差調整部材２５は自己の弾性で保持されるため、図１に示すようにスパン方向に所定間隔で配置された多数の段差調整部材２５…を用いて前縁スキン１９を固定する際に、段差調整部材２５…が落下したり位置ずれしたりすることが無く、前縁スキン１９をフロントスパー１４の取り付ける作業の作業性が著しく向上する。

尚、フロントスパー１４の下側の前部フランジ１４ｂおよび後部フランジ１４ｃに、前縁スキン１９およびロアスキン１８を固定する部分の構造は、上述したフロントスパー１４の上側の前部フランジ１４ｂおよび後部フランジ１４ｃに、前縁スキン１９およびアッパースキン１７を固定する部分の構造と実質的に同一であるため、その重複する説明を省略する。

次に、フロントスパー１４に段差調整部材２５…を介して前縁スキン１９を組み付ける組付方法の手順について説明する。

メインスパー１３、フロントスパー１４、リヤスパー１５およびリブ１６…を覆うようにアッパースキン１７およびロアスキン１８を固定した組立途中の主翼１２のフロントスパー１４の前部フランジ１４ｂ，１４ｂに、段差調整部材２５…を介さずに前縁スキン１９を直接仮組みする。この状態で、レーザー光を用いた測定装置等により、アッパースキン１７およびロアスキン１８の前端と前縁スキン１９の後端との突き合わせ部の段差を、スパン方向の複数の位置（ファスナー２２により前縁スキン１９を固定する位置）において測定する。

尚、前縁スキン１９の板厚、アッパースキン１７の板厚、ロアスキン１８の板厚、フロントスパー１４の前部フランジ１４ｂ，１４ｂおよび後部フランジ１４ｃ，１４ｃの表面の高さ等は、段差調整部材２５…を使用しない状態で、アッパースキン１７およびロアスキン１８の前端の表面が前縁スキン１９の後端の表面よりも突出するように寸法設定されている。

このようにして、フロントスパー１４のスパン方向の複数の位置での段差を測定した後、厚さが種々に異なる板材で製作された複数種類の段差調整部材２５…のうちから、各位置での段差に最も近い厚さの段差調整部材２５…を、各位置毎に選択する。このとき、段差調整部材２５…の板材の厚さのピッチを細かく設定しておくほど、選択した段差調整部材２５…の厚さと段差との誤差を小さく抑えることができる。

続いて、選択した段差調整部材２５…を対応するフロントスパー１４のスパン方向の各位置に仮装着する。このとき、段差調整部材２５…は自己の弾性で仮装着された位置に保持される。そして段差調整部材２５…が仮装着されたフロントスパー１４に前縁スキン１９を装着し、前縁スキン１９、段差調整部材２５…のシム部２５ａ…およびフロントスパー１４の前部フランジ１４ｂ，１４ｂを貫通するファスナー２２…で前縁スキン１９を本固定する。その結果，アッパースキン１７およびロアスキン１８と前縁スキン１９との突き合わせ部の段差をスパン方向の全域に亘って最小限に抑えることができ、境界層の挙動に大きな影響を与える主翼１２の前部の表面を滑らかにして性能の向上を図ることができる。

次に、図５および図６に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態で用いられる段差調整部材２６は概略円筒状の部材であって、その外周面に雄ねじ２６ａが形成され、その内部を軸方向にファスナー孔２６ｂが貫通し、その軸方向の一方の端面２６ｃには図示せぬマイナスドライバーが係合する一対の切欠き２６ｄ，２６ｄが形成される。一方，フロントスパー１４の前部フランジ１４ｂには、スパン方向の複数の位置（ファスナー２２により前縁スキン１９を固定する位置）に雌ねじ１４ｆ…が形成されており、この雌ねじ１４ｆ…にそれぞれ段差調整部材２６が螺合する。このとき、段差調整部材２６の端面２６ｃに形成した一対の切欠き２６ｄ，２６ｄにマイナスドライバーの先端を係合させて回転させることで、段差調整部材２５…の螺合作業を効率的に行うことができる。

尚、図示せぬが、段差調整部材２６の回転防止を目的に、雌ねじ１４ｆ…と雄ねじ２６ａ…との間に回り止め用接着剤を充填しておくことが望ましい。

段差調整部材２６の雄ねじ２６ａを前部フランジ１４ｂの雌ねじ１４ｆに螺合させたとき、前部フランジ１４ｂの表面からの段差調整部材２６の端面２６ｃの突出量が、レーザー光を用いた測定装置等により測定した段差に一致するように、各段差調整部材２６…の螺合量を個別に調整する。そして段差調整部材２６…が装着されたフロントスパー１４に前縁スキン１９を装着し、前縁スキン１９のファスナー孔１９ａおよび段差調整部材２６…のファスナー孔２６ｂを貫通するファスナー２２…で前縁スキン１９を本固定する。その結果，アッパースキン１７およびロアスキン１８と前縁スキン１９との突き合わせ部の段差をスパン方向の全域に亘って最小限に抑えることができる。

この第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の作用効果に加えて、段差調整部材２６の種類が１種類で済んで部品の種類の増加に伴うコストアップを抑制できること、段差調整部材２６…の螺合量を調整することで、段差を完全に消滅させるように無段階に調整できること、といった更なる作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では飛行機の主翼１２について説明したが、本発明は水平尾翼や垂直尾翼等に対しても適用することができる。

また実施の形態の段差調整部材２５はＪ字状に形成されているが、それをＵ字状に形成しても良い。

飛行機の左主翼の上面図 図１の２−２線拡大断面図 図２の３部拡大図 段差調整部材の斜視図 第２の実施の形態に係る、前記図３に対応する図 段差調整部材の斜視図

符号の説明

１２ 主翼（翼）
１４ フロントスパー（スパー）
１４ｂ 前部フランジ（フランジ）
１４ｆ 雌ねじ
１７ アッパースキン（本体スキン）
１８ ロアスキン（本体スキン）
１９ 前縁スキン
２２ ファスナー
２３ ファスナー
２３ ファスナー
２５ 段差調整部材
２５ａ シム部
２５ｂ 弾性支持部
２６ 段差調整部材
２６ａ 雄ねじ
２６ｂ ファスナー孔
２６ｃ 端面

Claims (4)

1. 飛行機の翼（１２）のスパー（１４）に本体スキン（１７，１８）および前縁スキン（１９）を突き合わせてファスナー（２２，２３，２４）で固定する際に、本体スキン（１７，１８）の前端と前縁スキン（１９）の後端との間の段差を調整すべく、スパー（１４）に段差調整部材（２５）を介して前縁スキン（１９）の後端を固定する前縁スキンの段差調整構造において、
   前記段差調整部材（２５）は、板材をＪ字状あるいはＵ字状に形成してシム部（２５ａ）および弾性支持部（２５ｂ）が相互に対向するように構成され、シム部（２５ａ）および弾性支持部（２５ｂ）でスパー（１４）のフランジ（１４ｂ）を弾性的に挟持するように装着され、フランジ（１４ｂ）との間にシム部（２５ａ）を介在させた状態で前縁スキン（１９）がフランジ（１４ｂ）にファスナー（２２）で固定されることを特徴とする前縁スキンの段差調整構造。
2. 飛行機の翼（１２）のスパー（１４）に本体スキン（１７，１８）および前縁スキン（１９）を突き合わせてファスナー（２２，２３，２４）で固定する際に、本体スキン（１７，１８）の前端と前縁スキン（１９）の後端との間の段差を調整すべく、スパー（１４）に段差調整部材（２６）を介して前縁スキン（１９）の後端を固定する前縁スキンの段差調整構造において、
   前記段差調整部材（２６）は、スパー（１４）のフランジ（１４ｂ）に形成した雌ねじ（１４ｆ）に任意量螺合可能な雄ねじ（２６ａ）が外周面に形成されて中心をファスナー孔（２６ｂ）が貫通する円筒状の部材であり、フランジ（１４ｂ）の表面から所定量突出する段差調整部材（２６）の端面（２６ｃ）に前縁スキン（１９）当接させた状態で、ファスナー孔（２６ｂ）を貫通するファスナー（２２）で前縁スキン（１９）がフランジ（１４ｂ）に固定されることを特徴とする前縁スキンの段差調整構造。
3. 請求項１に記載された前縁スキンの段差調整構造を用いた前縁スキンの組付方法であって、
   本体スキン（１７，１８）が固定されたスパー（１４）に前縁スキン（１９）を仮組みする工程と、
   翼（１２）のスパン方向の複数個所で本体スキン（１７，１８）の前端と前縁スキン（１９）の後端との間の段差を測定する工程と、
   前記段差に応じた厚さのシム部（２５ａ）を有する段差調整部材（２５）を選択する工程と、
   翼（１２）のスパン方向の複数個所で選択した段差調整部材（２５）をスパー（１４）に仮装着する工程と、
   仮装着した段差調整部材（２５）を介してスパー（１４）に前縁スキン（１９）を装着してファスナー（２２）で本組みする工程と、
   を含むことを特徴とする前縁スキンの組付方法。
4. 請求項２に記載された前縁スキンの段差調整構造を用いた前縁スキンの組付方法であって、
   本体スキン（１７，１８）が固定されたスパー（１４）に前縁スキン（１９）を仮組みする工程と、
   翼（１２）のスパン方向の複数個所で本体スキン（１７，１８）の前端と前縁スキン（１９）の後端との間の段差を測定する工程と、
   翼（１２）のスパン方向の複数個所でスパー（１４）に段差調整部材（２６）を装着する工程と、
   スパー（１４）の表面からの段差調整部材（２６）の端面（２６ｃ）の突出量を前記段差に応じて調整する工程と、
   段差調整部材（２６）を介してスパー（１４）に前縁スキン（１９）を装着してファスナー（２２）で本組みする工程と、
   を含むことを特徴とする前縁スキンの組付方法。

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