JP2009542524A - 飛行機の翼の翼カバーパネル組立体と、翼カバーパネル、およびそれらを形成する方法 - Google Patents

Abstract

翼のカバーパネル組立体と翼のカバー、およびそれらを形成する方法は、翼構成要素を翼のカバーパネルに固定するように、縦通材またはスパーのような翼構成要素が収容される位置決め通路(３０２)を伴う翼のカバーパネルの取り付け面(２０５)が設けられることを開示する。

Description

本発明は、飛行機の翼の翼カバーパネル組立体と、翼カバーパネル、およびそれらを形成する方法に関する。

飛行機の翼の工法は、翼の中心を形成する主翼ボックスの作成を伴う。主翼ボックスは、機体へつながっており、付け根から翼の先端まで続く。主翼ボックスは、エンジンパイロン、および補助翼、トリムフラップ、および空気ブレーキなどの操縦翼面のための取り付け点に加え、翼の上部、および下部翼面の中心部を提供する。主翼ボックスの翼面は、翼カバーパネルと呼ばれるパネルにより供給される。主翼ボックスは、主翼ボックス構造内の付け根から先端部まで続くスパー、および縦通材と呼ばれる複数の構造要素を有する。スパーは、前方、および後方燃料境界を形成する主翼ボックスの主構造部品を提供する。縦通材は、翼カバーパネルに構造的安定性、および安全性を提供するように配列される。これらの構造要素はそれゆえに、荷積み操業中に翼に必要な強度を主翼ボックスが提供する可能にする。

主翼ボックスは一般に、主翼ボックスの壁面を形成する一連の不連続のスパー、および翼カバーパネルから構成される。個々の縦通材は翼カバーパネルに固定され、翼カバーパネルは主翼ボックスのコーナーにおいてスパー上でフランジに固定される。この結果、ボルトまたは、びょうを挿入するために多くの固定用穴が、翼カバーパネル、およびスパーと縦通材の両方のフランジにドリルであけられる。これらの穴は潜在的な亀裂発生部位となる。航空機構造を構築する際には、重量と強度間のバランスが多くの検討事項のうちの一つとなる。言い換えれば、荷積み操業中にきちんと機能するように必要な強度、および構造的安全性を提供しながら出来る限り軽量の構造が必要である。しかしながら、これらの重量と強度に関する検討事項は、固定穴から生じるいかなる亀裂の成長から構造を守るために、大いに妥協しなければならない。

本発明の実施形態は、
翼の翼面を設けるように一方に翼面を有し、一以上の翼構造要素の一以上の取り付け点を設けるように、もう一方に取り付け面を有する翼カバーパネルと、
取り付け面に位置決め通路を設けるように取り付け面に形成された一対の対向する突起部と、
翼カバーパネル部品を形成するために翼カバーパネルに翼構造要素を固定し翼カバーパネル部品を形成するために、それぞれの対向する突起部により各々が位置決め通路内に収まるように配置された第一、および第二フランジを有する翼構造要素と、
を有する飛行機の翼の翼カバーパネル組立体を提供する。

前記フランジまたは各フランジは、前記突起部または各突起部に適合することができる。翼構造要素は、通路内の冷やしばめ（freeze fit）でもよい。取り付け面は更に、一般に通路内の突起部の対側に配置された座部を有してもよく、座部は、通路内に収められたフランジの第一部位のための座面として配置され、取り付け面からフランジの残りの第二部位を離して固定するために配置されている。位置決め通路は、第一フランジを配置するための単一の突起部により形成され、他方のフランジは取り付け面に直接固定されてもよい。

接着層が翼構造要素と取り付け面の間に提供されてもよい。前記突起部または各突起部は、対向する溝部を設けることで位置決め通路を形成することができ、前記フランジまたは各フランジへの締め付け効果を提供するために先が細くなった深さを有する。翼構造要素は縦通材でもよい。翼構造要素はスパーでもよい。翼カバーパネルは、位置決め通路と一体的に形成されてもよい。翼カバーパネルは、ひとつ以上のサブパネルから形成されてもよい。

別の実施形態は、
翼のための翼面を設けるように一方に翼面を有し、一以上の翼構造要素のための一以上の取り付け点を設けるようにもう一方に取り付け面を有する翼カバーパネルと、
取り付け面に位置決め通路を設けるように取り付け面に形成された一対の対向する突起部において、位置決め通路が、翼構造要素を翼カバーパネルに取り付けるために翼構造要素の第一フランジおよび第二フランジを捕らえるために配置された突起部と、
を有する飛行機の翼のための翼カバーパネルを提供する。

更に別の実施形態では、
ａ）翼のための翼面を設けるように一方に翼面を有し、一以上の翼構造要素のための一以上の取り付け点を設けるようにもう一方に取り付け面を有する、翼カバーパネルを形成する方法と、
ｂ）取り付け面に位置決め通路を設けるように取り付け面に一対の対向する突起部を形成する方法と、
ｃ）翼カバーパネル部品を形成するために翼構造要素を前記翼カバーパネルに取り付けるためそれぞれの対向する突起部内にフランジを収めることによって位置決め通路内に翼構造要素の第一フランジおよび第二フランジを配置する方法と、
を有する飛行機の翼のための翼カバーパネル組立体を形成する方法を提供する。

本発明の実施形態は、添付図面を参照して、単に例示として説明される。

図１を参照すると、飛行機１０１は、機体１０３に結合された翼１０２を有する。翼１０２は、主翼ボックス形式の中央構造要素を有する。主翼ボックス１０４は、各翼１０２の付け根から先端部、および翼の前縁、および後縁間に続いている。主翼ボックス１０４は、縦通材１０５、およびスパー１０６の形式である、各主翼ボックス１０４の付け根から先端部に続く複数の構造要素を有する。

図２を参照すると、主翼ボックス１０４は、ウエブ２０２で相互接続された二つのスパーキャップ２０１をそれぞれ有する二つのスパー１０６を有する。スパーキャップ２０１、およびウエブ２０２は、翼１０２の前縁、および後縁（表示なし）のための取り付け点を設ける。主翼ボックス１０４の上面、および下面は、翼１０２の上部、および下部翼面を設ける各翼カバーパネル２０３、２０４からそれぞれ形成されている。主翼ボックス１０４の内側である翼カバー２０３、２０４の表面部には、翼構造要素１０５、１０６のための取り付け面２０５を設けられる。スパーキャップ２０２は、主翼ボックス１０４の各角で取り付け面２０５に結合され、縦通材１０５は、スパー１０６間で翼カバーパネル２０３、２０４の取り付け面２０５に沿って、間隔を開けて固定されている。

図３は、縦通材１０５の翼カバーパネル２０３への結合をより詳細に示す。本発明の実施形態において翼カバーは、取り付け面２０５に形成された幅全体（span wise）に続く複数対の対向する突起部３０１を有する。本発明の実施形態において突起部３０１は、取り付け面２０５に機械加工で形成されている。各突起部３０１対は、取り付け面２０５に位置決め通路３０２を設けるように配置されている。各縦通材１０５は、文字Ｊの形の断面を有し、第一、第二フランジ３０３を設ける。第一、第二フランジ３０３は、位置決め通路３０２に収まっており、各突起部３０１によって通路３０２に固定されている。このように縦通材１０５は、翼カバーパネル組立体を設けるように、翼カバーパネル２０３の取り付け面２０５に固定されている。

本発明の実施形態において、縦通材１０５は、通路３０２の冷やしばめである。この組立方では、翼カバーパネル２０３、および各縦通材１０５が、組み立てのために準備される。フランジ３０３、通路３０２、および突起部３０１により提供される溝部の寸法は、冷やしばめであることが可能な許容範囲内で機械加工される。言い換えれば、縦通材を冷凍した時に、通路３０２の所定の位置に移動可能で、運転温度時には、膨張して通路３０２内に固定されて収まるような許容範囲である。−８０℃におけるアルミニウムの収縮率は、直径、または厚さ２５ｍｍにつき約０．１ｍｍであるため、フランジ３０３が８ｍｍの厚さと仮定すると、組立てのために選択されたうごきばめ(clearance fit）に加えて、０．０３ｍｍのすきまの追加が冷凍することにより得られる。縦通材は、ドライアイス（凝固した二酸化炭素）、または、液体窒素により、組立て前に３時間冷やされる。−８０℃あたりまで冷やされると、縦通材１０５は通路３０２に挿入され、徐々に周囲温度に戻ることができる。縦通材１０５が膨張すると、縦通材１０５を通路３０２に収め、翼カバーパネル２０３に縦通材１０５が適合するように、フランジ３０３は突起部３０１によって提供される溝部にしっかりと係合するような公差である。

図４で示されるように別の実施形態においては、翼カバーパネル２０３の取り付け面２０５の突起部３０１によって形成される溝部に、座部４０１が提供される。座部４０１は、位置決め通路３０２内において取り付け面２０５の残り部分にある。取り付け面２０５の反対側にある縦通材１０５の残りの面は、取り付け面と間隔を空け、隙間部４０２を形成しながら、縦通材のフランジ３０３は、突起部３０１によって座部４０１上の適所に保たれている。公差は、通路３０２の全体よりも、座部４０１、および突起部３０１の比較的小さい部位を機械加工する際に必要であるため、座部４０１は、溝部４０２とともに、翼パネル部品の製造と組み立て方法を簡素化する。

別の実施形態においては、通路３０２内に縦通材１０５を接着するために、接着層が溝部４０２に配置される。別の実施形態においては、溝部４０２が換気を提供するための空域として保持され、起こりうる腐食を削減する。

図５に示されるように別の実施形態においては、翼カバー５０３の取り付け面５０２に単一の突起部５０４により、位置決め通路５０１が形成される。溝部５０４は、翼構造部品５０６の第一フランジ５０５が配置され収められる単一の溝部（single span wise groove)を提供する。第二フランジ５０７は、図５の線Ａ−Ａに沿って翼カバーパネル５０２の取り付け面に直接固定されている。第２フランジ５０７は、連続接着または、連続溶接、またはリベット締めまたは、ボルト締め、などの従来の方法により固定されている。加えて、突起部５０４により提供される溝部の内部は、対応してテーパー加工されたフランジ５０５上に締め付け効果を提供するようにテーパー加工されている。

別の実施形態において翼構造要素はさらに、接着、圧接、摩擦かくはん溶接、リベット締め、ボルト締めまたは、ねじ締めなどの従来の方法で位置決め通路内に固定されている。一以上のそのような従来固定方式においては、通路の全長に沿って連続または、断続的な方法のいずれが採用されてもよい。

別の実施形態において、図５に示されるようにスパーキャップは、単一の突起通路を用いて取りつけられているが、縦通材は、図３に示されるように二つの突起位置決め通路を用いて取り付けられている。別の実施形態において、図５に示されるように縦通材は、単一の突起通路を用いて取り付けられているが、スパーキャップは、図３に示されるように二つの突起位置決め通路を用いて取り付けられている。別の実施形態において単一の突起通路が翼構造要素を取り付けるために用いられているが、他のフランジは、それ自体が翼カバーパネルに従来方式により取り付けられているプレートにより翼カバーパネルに取り付けられている。プレートは、位置決め通路内に他のフランジを収めるように第二突起部を効果的に提供し、その結果、二つの部位からなる二つの突出した位置決め通路を提供する。プレートは独立した構造として提供されるまたは、主翼ボックスの他の構造要素の部位として提供される。例えばプレートは、前縁または、後縁構造と一体化してもよく、その結果、スパーキャップのフランジ、および前縁構造を主翼ボックスに固定する。

別の実施形態において翼カバーパネルは、それらの取り付け面に一体化して形成された一以上の位置決め通路と伴に押し出されている。別の実施形態において翼カバーパネルは、押し出され、溶接により結合された多くのサブパネルから構築されている。溶接部を形成するために摩擦かくはん溶接が用いられてもよい。

別の実施形態において位置決め通路は、全長方向(span wise direction)にテーパー加工され、翼構造要素は、翼構造要素の収められたフランジ上の通路の締め付け効果を向上するために相対して形成される。別の実施形態において通路は、全長方向で平行である。

当業者に周知のように、翼構造要素または、主翼カバーパネルの機械加工は、フライス加工、エッチング加工、研磨加工、パンチング加工または、粉砕加工などのいかなる適した処理により実施されてもよい。更に、翼構造要素または、翼カバーパネルは、金属、合金または、他の適した非金属素材などのいかなる適した素材から形成されてもよい。

実施形態を説明することで本発明を説明し、実施形態を非常に詳細に説明したが、出願者には、そのような詳細に添付した請求項の範囲を限縮し制限する意図はない。更なる利点、および修正が、当業者には容易に見出せるであろう。それゆえに、本発明の広範囲な特徴は、代表的な装置と手順の詳細、および示され詳述された説明用の例に限られるものではない。その結果、出願者の一般的な発明の概念の精神と範囲から逸脱することなしにそのような詳細から逸脱してもよい。

飛行機の平面図である。 図１における飛行機の主翼ボックスの断面図である。 図２における主翼ボックスの翼カバーの側面斜視図である。 別の実施形態による主翼カバーへの縦通材付着部の詳細な断面図である。 更に別の実施形態による主翼カバーへの縦通材付着部の断面図である。

Claims (23)

1. 飛行機の翼用の翼カバーパネル組立体であって、
   翼の翼面を設けるように一方の側に翼面を有し、一以上の翼構造要素に一以上の取り付け点を設けるよう、もう一方の側に取り付け面を有する、翼カバーパネルと、
   前記取り付け面に位置決め通路を設けるように前記取り付け面に形成された一対の対向する突起部と、
   前記翼カバーパネルに前記翼構造要素を固定し前記翼カバーパネル組立体を形成するように、各前記対向する突起部により、各々が前記位置決め通路に収まるよう配置された第一、および第二フランジを有する翼構造要素と、
   を有する、翼カバーパネル組立体。
2. 前記フランジまたは各フランジが前記突起部または各突起部に取り付けられている、請求項１に記載の翼カバーパネル組立体。
3. 前記翼構造要素が前記通路内の冷やしばめである、請求項１または２に記載の翼カバーパネル組立体。
4. 前記取り付け面が更に、前記通路内に前記突起部の反対側に通常配置される座部を有し、前記座部は、前記通路に収まっている前記フランジの第一部位の座面として配置され、前記フランジの残りの第二部位を前記取り付け面から離れた位置に固定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
5. 前記位置決め通路が、前記第一フランジを位置決める単一の突起部により形成され、前記他のフランジが前記取り付け面に直接固定されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
6. 前記翼構造要素と前記取り付け面間に接着層を備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
7. 対向する溝部を備えることにより前記位置決め通路を形成する前記突起部または各突起部において、前記溝部は、前記突起部または各フランジに締め付け効果を設けるように先が細くなる深さを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
8. 前記翼構造要素が縦通材である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
9. 前記翼構造要素がスパーである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
10. 前記翼カバーパネルが前記位置決め通路と一体的に形成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
11. 前記翼カバーパネルが一以上のサブパネルから形成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の翼カバーパネル組立体。
12. 飛行機の翼の翼カバーパネルであって、
    翼の翼面を設けるように一方の側に翼面を有し、一以上の翼構造要素の一以上の取り付け点を設けるようにもう一方の側に取り付け面を有する、翼カバーパネルと、
    前記取り付け面に位置決め通路を設けるように前記取り付け面に形成された一対の対向する突起部と、を有し、
    前記位置決め通路が、前記翼構造要素を前記翼カバーパネルに取り付けるように翼構造要素の第一フランジおよび第二フランジを収めるように配置される、飛行機の翼の翼カバーパネル。
13. 飛行機の翼の翼カバーパネル組立体を形成する方法であって、
    ａ）翼の翼面を設けるように一方の側に翼面を有し、一以上の翼構造要素用の一以上の取り付け点を設けるようにもう一方の側に取り付け面を有する、翼カバーパネルを形成する方法と、
    ｂ）前記取り付け面に位置決め通路を設けるように前記取り付け面に一対の対向する突起部を形成する方法と、
    ｃ）前記翼カバーパネル組立体を形成するように前記翼構造要素を前記翼カバーパネルに取り付けるようにそれぞれの前記対向する突起部内に前記フランジを収めることによって前記位置決め通路内に翼構造要素の第一フランジおよび第二フランジを配置する方法と、
    を有する、飛行機の翼の翼カバーパネル組立体を形成する方法。
14. 前記フランジまたは各前記フランジを前記突起部または各前記突起部に固定する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記翼構造要素が前記通路内の冷やしばめである、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記取り付け面が前記通路内で通常、前記突起部の反対側に配置される座部を更に有し、前記座部は前記通路内に収められる前記フランジの第一部位の座面として配置され、前記取り付け面から前記フランジの残りの第二部位を離して固定するように配置される、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記位置決め通路が、前記第一フランジを配置するように単一の突起部によって形成され、前記他のフランジは、前記取り付け面に直接取り付けられる、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記翼構造要素と前記取り付け面間に接着層が設けられる、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記突起部または各突起部が、対向する溝部を設けることにより前記位置決め通路を形成し、前記溝部は前記フランジまたは各フランジに締め付け効果を提供するように先細りになった深さを有する、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記翼構造要素が縦通材である、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記翼構造要素がスパーである、請求項１３〜２０のいずれかに一項に記載の方法。
22. 前記翼カバーパネルが前記位置決め通路と一体的に形成される、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記翼カバーパネルが一以上のサブパネルから形成される、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。

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