JP2010235133A - 複合材タンク、翼、および、複合材タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電および腐食の発生を抑制するとともに、強度劣化を抑制することができる複合材タンク、複合材タンクを備えた翼、および、複合材タンクの製造方法を提供する。
【解決手段】繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部１１，１２、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、少なくとも、タンク本体の内面であって、第１樹脂部１１，１２における金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部２２と、第２樹脂部２２において、可燃物と接する面から第１樹脂部１１，１２に電荷の移動を可能とする複数の導通部２３と、が設けられ、第２樹脂部２２に含まれる繊維は、第１樹脂部１１，１２に含まれる繊維よりも、電気抵抗率が高く、かつ、第２樹脂部２２は第１樹脂部１１，１２および金属部を隔離する層であることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、内部に燃料が蓄えられるタンク、特に、航空機の翼と一体に形成されるタンク（以下、「インテグラルタンク」と表記する。）に適用して好適な複合材タンク、複合材タンクを備えた翼、および、複合材タンクの製造方法に関する。

従来、燃料が蓄えられる燃料タンクは、アルミニウム合金などの金属から形成されたタンクが主体であり、特に、航空機の分野におけるインテグラルタンクは、タンクを構成する部材の一部または全部が、主翼を構成する金属部材と共用されるため、金属から形成されていた。

近年、航空機などの輸送機器の分野では、軽量化や、それによる高性能化を目的として、機体や主翼などの構成要素に強化プラスチックなどの複合材料が用いられ始めている。
すると、主翼と構成する部品が共用されるインテグラルタンクにおいても、タンクの一部または全体を複合材料で形成されることとなり、複合材料で形成された燃料タンクについて種々の提案がなされている（例えば、特許文献１および２参照。）。

特開平０７−１７２３９５号公報 特開平０７−０３３０８９号公報

例えば、燃料タンクを構成する強化プラスチックとして炭素繊維強化プラスチック（以下、「ＣＦＲＰ」と表記する。）を用いる場合には、補強材などとの接合に用いられる貫通孔等を形成するためにＣＦＲＰに切削加工を施すと、切削加工部の周囲にバリが発生する。バリが発生すると、ＣＦＲＰの強度劣化が生じやすいという問題があった。

さらに、上述の接合に用いられ相手方の構造部材が、アルミニウムなどＣＦＲＰと異なる電位を持つ材料から形成されていると、構造部材と燃料タンクとの接触部において局部電池が形成されて、これら電位の異なる材料同士が水等の電解溶液を介して接触すると、電位の卑な金属に腐食が発生するという問題があった。
すなわち、ＣＦＲＰを構成する炭素繊維は貴金属並みに電気的に貴であり、アルミニウムなど、電気的に卑な金属材料と比較して安定性が高いことから、構造部材と燃料タンクとが接触すると、安定性の低い構造部材に腐食が発生するという問題があった。

上述のＣＦＲＰを用いた場合の問題を解決するために、ＣＦＲＰからなる部材の表層に、ガラス繊維強化プラスチック（以下、「ＧＦＲＰ」と表記する。）を設ける方法が知られている。

しかしながら、ＧＦＲＰは絶縁材料であることから、燃料と燃料タンクとの間で起きる流動帯電現象による帯電が発生しやすくなる問題がある。
さらに、このような引火源となるおそれのある帯電は、米国の連邦航空規則（ＦＡＲ２５．９８１）に適合しないことから、航空機の燃料タンクに適用しにくいという問題があった。

なお、従来のアルミニウム合金などの金属から形成された燃料タンクは、アルミニウム合金等の金属は導電率が高いため、燃料と燃料タンクとの間で起きる流動帯電現象による帯電が発生しにくかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、帯電および腐食の発生を抑制するとともに、強度劣化を抑制することができる複合材タンク、複合材タンクを備えた翼、および、複合材タンクの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の複合材タンクは、繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、少なくとも、前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部に電荷の移動を可能とする複数の導通部と、が設けられ、前記第２樹脂部に含まれる繊維は、前記第１樹脂部に含まれる繊維よりも、電気抵抗率が高く、かつ、前記第２樹脂部は前記第１樹脂部および前記金属部を隔離する層であることを特徴とする。

本発明によれば、第２樹脂部に導通部が設けられているため、導通部が設けられていない場合と比較して、第２樹脂部が帯びる電荷量が少なくなる。
例えば、タンク本体に貯蔵される可燃物が燃料などの液体の場合、タンク本体の内面には流動帯電が生じる。第２樹脂部に含まれる繊維は、第１樹脂部に含まれる繊維よりも電気抵抗率が高いため、第２樹脂部は第１樹脂部よりも電荷を帯びやすい。このとき、第２樹脂部における導通部近傍の帯電量が所定の値に達すると、第２樹脂部が帯びた電荷は、導通部を介して第１樹脂部に移動する。

第１樹脂部における金属部と隣接する領域を覆うように第２樹脂部を配置しているため、言い換えると、第１樹脂部と金属部との間に第２樹脂部が配置されているため、金属部の腐食を抑制することができる。
つまり、第２樹脂部は、第１樹脂部と金属部とを隔離する層として機能するため、第１樹脂部と金属部とが直接接触する場合と比較して、金属部を構成する金属材料はイオン化しにくい。そのため、第１樹脂部と金属部とが直接接触する場合と比較して、金属材料の腐食が発生しにくい。

上記発明においては、前記導通部は、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成されたものであることが望ましい。

本発明によれば、例えば、第２樹脂部に貫通孔状の導通部を設けた場合と比較して、金属部における腐食をより抑制できる。
つまり、第１樹脂部は、樹脂のみから形成された導通部により覆われているため、可燃物に含まれる水分等と接触することがない。そのため、金属部は、水分を介して第１樹脂部に含まれる繊維と電気的に接続されることがなく、金属部の腐食が抑制される。

上記発明においては、前記第２樹脂部は、前記繊維を平面状に形成したものに、前記樹脂を含浸させたものであり、前記導通部は、前記繊維を欠如させたものであることが望ましい。
前記繊維を平面状に形成したもの例としては、繊維を交差させた物、好適には平織りや朱子織などの一層の織物として形成したものが挙げられる。その他の例として、繊維が平行な一方向材を用いることも可である。

本発明によれば、複合材タンクの強度劣化の原因となるバリ等を形成することなく、容易に導通部を形成することができる。
具体的には、繊維を平面状に形成したものから、繊維を欠如させた部分を形成し、さらに、樹脂を含浸させることにより、第２樹脂部および導通部を一体に形成する場合と、繊維を平面状に形成したものに樹脂を含浸させた後、繊維を欠如させた部分を形成する場合とを例示することができる。

そのため、第２樹脂部における可燃物と接する面から第１樹脂部まで貫通する樹脂のみから形成された導通部を形成することができる。
なお、繊維を欠如させる方法としては、平面状に形成された繊維の一部を抜き取る方法や、平面状に形成された繊維の一部を切断する方法などを例示することができる。

さらには、繊維を平面状に形成したものに樹脂を含浸させたものを、第一樹脂部、または硬化前の第一樹脂部にレイアップ（積層）し、樹脂を硬化させた後に、物理的に、もしくは、電圧をかけることにより、導通部となるピンホールを形成してもよい。

本発明の翼は、上記本発明の複合材タンクが設けられ、該複合材タンクにおける前記第１樹脂部が、少なくとも翼ボックスの一部を構成することを特徴とする。

本発明によれば、上記本発明の複合材タンクが、一体に設けられているため、帯電および腐食の発生を抑制するとともに、強度劣化を抑制することができる。

ここで、複合材タンクにおける第１樹脂部が適用される翼ボックスとは、翼の主要構造部位であって、翼外板（Ｓｋｉｎ Ｐａｎｅｌ）である上翼外板および下翼外板、前後桁であるスパー（Ｓｐａｒ）、翼小骨であるリブ、縦通材であるストリンガ（Ｓｔｒｉｎｇｅｒ）などを組み合わせたものであり、少なくとも翼ボックスの一部とは、上翼外板、下翼外板、スパー、リブ、および、ストリンガの少なくとも一つのことである。

そして、第１樹脂部と、金属材料から形成された部品との組合せとしては、第１樹脂部から形成された上下の翼外板と、金属材料から形成されたリブとの組み合わせや、第１樹脂部から形成された上下の翼外板と、ファスナやシアタイやシアクリップなどの金属材料から形成された結合部品（以下、「金属部品」と表記する。）との組み合わせや、第１樹脂部から形成されたスパーと、金属材料から形成されたリブとの組み合わせや、第１樹脂部から形成されたスパーと、金属部品との組み合わせや、第１樹脂部から形成されたリブと、金属部品との組み合わせや、第１樹脂部から形成されたストリンガと、金属部品との組み合わせ等を例示することができる。

本発明の複合材タンクの製造方法は、繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、が設けられた複合材タンクの製造方法であって、前記第２樹脂部に係る前記繊維を平面状に形成するとともに、前記繊維を一部欠如させる工程と、平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
前記繊維を平面状に形成する方法の例としては、繊維を交差させて形成する方法、好適には平織りや朱子織などの一層の織物として形成することが挙げられる。

本発明の複合材タンクの製造方法は、繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、が設けられた複合材タンクの製造方法であって、前記第２樹脂部に係る前記繊維を平面状に形成する工程と、平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、前記プリプレグから前記繊維を一部欠如させる工程と、前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、タンク本体の強度劣化の原因となる切削加工を行うことなく、容易に導通部を形成することができる。
具体的には、繊維を平面状に形成したものから、繊維を欠如させた部分を形成し、さらに、樹脂を含浸させることにより、あるいは、繊維を平面状に形成したものに樹脂を含浸させたプリプレグから繊維を欠如させた部分を形成することにより、第２樹脂部および導通部を一体に形成することができる。そのため、切削加工を行うことなく、第２樹脂部における可燃物と接する面から第１樹脂部まで貫通する樹脂のみから形成された導通部を形成することができる。

本発明の複合材タンクの製造方法は、繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、が設けられた複合材タンクの製造方法であって、前記第２樹脂部に係る前記繊維を平面状に形成する工程と、平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、樹脂が硬化された前記第２樹脂部に物理的に、もしくは電圧をかけることにより、前記複数の導通部を形成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、タンク本体の強度を劣化させることなく、容易に導通部を形成することができる。

本発明の複合材タンク、複合材タンクを備えた翼、および、複合材タンクの製造方法によれば、第１樹脂部における金属部と隣接する領域を覆うように第２樹脂部を配置しているとともに、第２樹脂部に導通部が設けられているため、流動帯電および腐食の発生を抑制するとともに、製造性の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態の燃料タンクが設けられた主翼の構成を説明する斜視図である。 図１の燃料タンクの構成を説明するＸ−Ｘ断面視図である。 図２の上外板とリブとの接合部の構成を説明する断面視図である。 図３の内面層に形成された導通部の構成を説明する模式図である。 コロナ帯電装置のコロナ電圧に対する、ＧＦＲＰの初期表面電位を説明するグラフである。

この発明の一実施形態に係る主翼について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の燃料タンクが設けられた主翼の構成を説明する斜視図である。図２は、図１の燃料タンクの構成を説明するＸ−Ｘ断面視図である。
本実施形態では、ＣＦＲＰなどの複合材から構成された航空機の主翼（翼）１であって、内部に燃料タンク（複合材タンク）２０が一体に構成されたものに適用して説明する。

主翼１には、図１および図２に示すように、上翼外板１１と、下翼外板１２と、スパー１３と、リブ１４と、ストリンガ１５と、が主に設けられている。これら上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１３、リブ１４、および、ストリンガ１５は、主翼１の主要構造部位である翼ボックスを構成するものでもある。
さらに、主翼１の内部には、燃料タンク２０が主翼１と一体に設けられている。

上翼外板１１および下翼外板１２は、主翼１の外形を構成する薄板であり、スパー１３、リブ１４、および、ストリンガ１５とともに主翼１に働く引っ張り荷重や、圧縮荷重の一部を受け持つものである。
上翼外板１１は、主翼１の上面を構成する薄板であり、下翼外板１２は、主翼１の下面を構成する薄板である。

スパー１３は、図１および図２に示すように、主翼１の翼幅方向（図２の紙面に垂直方向）に延びる構造部材であって、上翼外板１１および下翼外板１２との間にわたって配置される部材である。
本実施形態では、主翼１の前縁ＬＥ側と、後縁ＴＥ側にそれぞれスパー１３が配置されている例に適用して説明する。

ストリンガ１５は、図１および図２に示すように、一対のスパー１３の間を、主翼１の翼幅方向（図２の紙面に垂直方向）に延びる補助部材であり、上翼外板１１および下翼外板１２との間にわたって配置される部材である。

さらに、スパー１３およびストリンガ１５は、主翼１に作用する前後方向や、上下方向に働く曲げや捩れなどの力を主翼１が取り付けられている航空機の胴体（図示せず）に伝達するものである。

リブ１４は、図１および図２に示すように、主翼１の翼弦方向（図２の左右方向）に延びるとともに、上翼外板１１および下翼外板１２の間にわたって配置される構造部材である。言い換えると、リブ１４は、スパー１３と略直交する方向に延びる構造部材であって、主翼１の断面形状に形成された板状の部材である。

図３は、図２の上外板とリブとの接合部の構成を説明する断面視図である。図３には、組み合わせの一例として、ファスナ部材１６によりリブ１４と上翼外板１１とが締結されている状態が示されている。
スパー１３や、ストリンガ１５や、リブ１４は、上翼外板１１および下翼外板１２とリベットなどの金属から形成されたファスナ部材１６を用いて締結されている。

ファスナ部材１６は、円柱状に延びるシャンク部と、シャンク部よりも径が大きく、シャンク部の一方に配置されたヘッド部と、他方に配置されたカラー等でファスニングするテール部とを有したものである。シャンク部は、上翼外板１１およびリブ１４に形成された貫通孔１７に挿通され、テール部はリブ１４の内面に配置され、ヘッド部は上翼外板１１の外面に配置されている。

燃料タンク２０は、図１および図２に示すように、航空機の燃料（可燃物）が貯蔵されるタンクであって、主翼１の内部に、主翼１と一体に形成されたインテグラルタンクである。
燃料タンク２０には、図１から図３に示すように、タンク本体２１と、内面層（第２樹脂部）２２と、が設けられている。

タンク本体２１は、例えば、ＣＦＲＰから主に構成された上翼外板（第１樹脂部）１１、下翼外板（第１樹脂部）１２、スパー（第１樹脂部）１３、および、ストリンガ（第１樹脂部）１５と、アルミニウム合金から主に構成されたリブ（金属部）１４と、から主に形成された燃料が蓄えられる容器であって、主翼１と一体に構成されたものである。

なお、上述のように、上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１３、および、ストリンガ１５をＣＦＲＰから主に構成してもよいし、上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１３、リブ１４、および、ストリンガ１５の少なくとも一つをＣＦＲＰから主に構成していればよく、特に限定するものではない。

さらに、タンク本体２１は、上述のように上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１３、リブ１４、およびストリンガ１５などの構成要素を組み合わせて主翼１と一体に構成されていてもよいし、これ以外の構成要素を追加して主翼１と別体に構成されていてもよいし、一部の構成要素が他の構成要素に置き換られた構成であってもよく、特に限定するものではない。

上翼外板１１および下翼外板１２は、ＣＦＲＰから構成された板状の部材である。上翼外板１１および下翼外板１２における内側の面、言い換えると、燃料と接する面には、図３に示すように、内面層２２が設けられている。
さらに、上翼外板１１、下翼外板１２および内面層２２には、ファスナ部材１６のシャンク部が挿通される貫通孔１７が形成されている。

内面層２２は、本実施形態の構成では、上翼外板１１および下翼外板１２における内側の面、さらにスパー１３およびストリンガ１５の表面に配置されたものであって、母材としてエポキシ系樹脂を用いるとともに、強化繊維としてガラス繊維を用いたＧＦＲＰから構成されたものである。内面層２２は、図３に示すように、上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１３およびストリンガ１５における少なくとも、リブ１４と接触する領域、さらに、ファスナ部材１６が挿通される貫通孔１７が形成される領域を含む範囲に配置されている。

そのため、内面層２２は、リブ１４と直接接触しているとともに、内面層２２には貫通孔１７が形成されている。

なお、内面層２２は、少なくとも、リブ１４などの金属材料と接触する領域や、貫通孔１７が形成される領域を含む範囲に配置されていればよく、特に、配置される場所を上翼外板１１および下翼外板１２における内側の面や、スパー１３およびストリンガ１５の表面に限定するものではない。

図４は、図３の内面層に形成された導通部の構成を説明する模式図である。
内面層２２には、図４に示すように、複数の導通部２３が設けられている。
導通部２３は、内面層２２における強化繊維であるガラス繊維が欠如した部分であって、母材であるエポキシ樹脂のみから形成された部分である。導通部２３は直径が約１ｍｍまたは約３ｍｍの円状に形成された複数の部分であり、図４に示すように、ピッチが約１０ｍｍのマトリクス状に配置されたものである。

ここで、導通部２３は以下の工程を経て形成されている。
まず、内面層２２を構成するガラス繊維を交差させて平面状とした織物を作り、織物からガラス繊維を一部欠如させて貫通孔を形成したものが形成される。ガラス繊維を一部欠如させる方法としては、ガラス繊維の織物に穴あけパンチなどを用いて円形の孔を形成する方法や、織物からガラス繊維の一部を間引く方法などを挙げることができる。

そして、貫通孔が形成された織物に、母材となるエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグが形成される。

その後、当該プリプレグを、第一樹脂部または硬化前の第一樹脂部にレイアップ（積層）し、樹脂を硬化させることにより、導通部２３が形成される。

なお、導通部２３の大きさや、導通部２３が配置されるピッチについては、上述の値に限られることなく、それ以外の値を用いることができる。

なお、内面層２２を構成する繊維強化プラスチックとしては、母材としてエポキシ樹脂を用いるとともに、強化繊維としてポリエステル繊維や、コットン繊維や、ナイロン繊維を用いた繊維強化プラスチックであってもよいし、母材としてポリイミド樹脂をもちいるとともに、強化繊維としてガラス繊維や、ポリエステル繊維や、コットン繊維や、ナイロン繊維を用いた繊維強化プラスチックであってもよく、特に限定するものではない。

導通部２３を形成する他の工程としては、以下の２つの例を挙げることができる。

１つ目の例では、まず、内面層２２を構成するガラス繊維を交差させて平面状とした織物を作り、織物に母材となるエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグが形成される。
そして、当該プリプレグからガラス繊維を一部欠如させ、導通部２３となる部分を形成する。このとき、ガラス繊維から形成された織物からガラス繊維を一部欠如させる場合と同様に、穴あけパンチなどを用いて円形の孔を形成する方法や、ガラス繊維の一部を間引く方法などを用いることができる。
その後、当該プリプレグを、第一樹脂部、あるいは硬化前の第一樹脂部にレイアップ（積層）し、樹脂を硬化させることにより、導通部２３が形成される。

２つ目の例では、まず、内面層２２を構成するガラス繊維を交差させて平面状とした織物を作り、織物に母材となるエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグが形成される。
そして、当該プリプレグに含浸された樹脂が硬化される。
その後、内面層２２に物理的もしくは電圧をかけることにより、導通部２３となるピンホールが形成される。物理的に導通部２３となるピンホールを形成する手法としては、例えば、針状のものでピンホールをあける方法が例示される。

次に、上記の構成からなる主翼１および燃料タンク２０における作用について説明する。
燃料タンク２０の内部に燃料が蓄えられている状態で燃料が移動等すると、燃料タンク２０を構成するタンク本体２１や、内面層２２に流動帯電が生じる。

タンク本体２１における上翼外板１１および下翼外板１２には、強化繊維として導電性を有する炭素繊維が含まれているＣＦＲＰから形成されているため、上翼外板１１および下翼外板１２における流動帯電による電荷は、燃料タンク２０を構成する部材以外の構成部材や大気中等に伝わっていく。

その一方で、本実施形態では、タンク本体２１におけるリブ１４は、導電性を有するアルミニウム合金から形成されているため、上翼外板１１および下翼外板１２と同様に、流動帯電による電荷は、燃料タンク２０を構成する部材以外の構成部材に伝わっていく。

なお、本実施形態では、導電性を有するアルミニウム合金から形成されたリブ１４と上翼外板１１および下翼外板１２との組み合わせの例に適用して説明しているが、ＣＦＲＰ製のリブ１４と金属部品との組み合わせや、上翼外板１１および下翼外板１２と金属部品との組み合わせや、ＣＦＲＰ製のスパー１３と金属製のリブ１４との組み合わせや、ＣＦＲＰ製のスパー１３と金属部品との組み合わせや、ＣＦＲＰ製のストリンガ１５と金属部品との組み合わせ等に適用してもよく、特に限定するものではない。

内面層２２は、強化繊維としてガラス繊維が用いられたＧＦＲＰから形成され、ガラス繊維は炭素繊維と比較して導電性が低い。そのため、内面層２２には、上翼外板１１および下翼外板１２と比較して帯電されやすい。
しかしながら、内面層２２には、導通部２３が形成されているため、内面層２２に帯電するはずであった電荷の一部は、導通部２３を介して上翼外板１１および下翼外板１２などに伝わり、内面層２２に帯電される電荷は少なくなる。

図５は、コロナ帯電装置のコロナ電圧に対する、ＧＦＲＰの初期表面電位を説明するグラフである。
ここで、内面層２２を構成するＧＦＲＰにおいて、コロナ帯電装置によりＧＦＲＰの表面に電荷を帯電させ、コロナ電圧を変化させた場合のＧＦＲＰの初期表面電位について説明する。

図５におけるグラフＡは、ＧＦＲＰにおける初期表面電位を説明するものであり、グラフＢは、直径が約１ｍｍの導通部２３が形成されたＧＦＲＰにおける初期表面電位を説明するものであり、グラフＣは、直径が約３ｍｍの導通部２３が形成されたＧＦＲＰにおける初期表面電位を説明するものである。

ここで、グラフＢ及びグラフＣの導通部２３間の距離は約１０ｍｍから約１３ｍｍである。また、図５の初期表面電位は５回測定した結果を平均した値である。

ＧＦＲＰへの帯電はコロナ放電により行われ、コロナ放電時の電圧は５ｋＶから２５ｋＶである。
まず、ＧＦＲＰの場合について説明する。グラフＡに示すように、１０ｋＶのコロナ放電により約５．３ｋＶの表面電位が発生する。１０ｋＶより上のコロナ電圧では表面電位が大きくなりすぎて静電気放電を発生するおそれがあるため、実施していない。

次に、直径が約１ｍｍの導通部２３が形成されたＧＦＲＰの場合について説明する。グラフＢに示すように、ＧＦＲＰには１０ｋＶのコロナ放電により約２．０ｋＶの表面電位が発生する。また２５ｋＶのコロナ放電により約２．７ｋＶの表面電位が発生する。

最後に、直径が約３ｍｍの導通部２３が形成されたＧＦＲＰの場合について説明する。グラフＣに示すように、ＧＦＲＰには１０ｋＶのコロナ放電により約１．４ｋＶの表面電位が発生する。また２５ｋＶのコロナ放電により約２．２ｋＶの表面電位が発生する。

上記の構成によれば、内面層２２に導通部２３が設けられているため、導通部２３が設けられていない場合と比較して、内面層２２が帯びる電荷量が少なくなる。
本実施形態の場合では、タンク本体２１に燃料などの液体が貯蔵される場合、タンク本体の内面には流動帯電が生じる。内面層２２を構成するＧＦＲＰに含まれるガラス繊維は、上翼外板１１、下翼外板１２、スパー１４、および、ストリンガ１５（以下、「上翼外板１１等」と表記する。）を構成するＣＦＲＰに含まれる炭素繊維よりも電気抵抗率が高いため、内面層２２はＣＦＲＰから形成された上翼外板１１等よりも電荷を帯びやすい。このとき、内面層２２における導通部近傍の帯電量が所定の値に達すると、内面層２２が帯びた電荷は、導通部２３を介して上翼外板１１等に移動する。そのため、内面層２２における帯電を抑制することができる。

内面層２２は、上翼外板１１等におけるリブ１４と隣接する領域を覆うように配置されているため、言い換えると、上翼外板１１等とリブ１４との間に内面層２２が配置されているため、アルミニウム合金から形成されたリブ１４の腐食を抑制することができる。

つまり、内面層２２は、局部電池を構成して異種金属接触腐食を引き起こす異なる電位を持つ材料同士、つまり、上翼外板１１等と、リブ１４と、を隔離する層として機能している。そのため、上翼外板１１等とリブ１４とが直接接触する場合と比較して、リブ１４を構成するアルミニウム合金などの金属材料はイオン化しにくい。

さらに、内面層２２に含まれるガラス繊維は、電気抵抗率が上翼外板１１等に含まれる炭素繊維よりも高いため、上翼外板１１等とリブ１４とが直接接触する場合と比較して、アルミニウム合金などの金属材料から形成されたリブ１４の腐食が発生しにくい。

さらに、内面層２２により上翼外板１１等を覆っているため、例えば、リブ１４と、上翼外板１１等および内面層２２との締結に用いられる貫通孔１７などを、加工により形成しても、貫通孔１７などの加工部にバリが発生することを抑制することができる。そのため、バリによる燃料タンク２０の強度劣化を抑制することができる。

導通部２３には母材であるエポキシ樹脂が満たされているため、例えば、内面層２２に設けた貫通孔を導通部２３とした場合と比較して、アルミニウム合金などの金属材料から形成されたリブ１４における腐食をより抑制できる。

つまり、上翼外板１１等は、エポキシ樹脂のみから形成された導通部２３により覆われているため、燃料に含まれる水分等と接触することがない。そのため、リブ１４は、水分を介して上翼外板１１等に含まれる炭素繊維と電気的に接続されることがなく、リブ１４の腐食が抑制される。

ガラス繊維を一部欠如させた後にエポキシ樹脂を含浸することにより導通部２３を形成するため、内面層２２に対して切削加工を行うことなく、容易に導通部２３を形成することができる。

具体的には、ガラス繊維を平面状に形成したものから、ガラス繊維を欠如させた部分を形成し、さらに、エポキシ樹脂を含浸させることにより、内面層２２および導通部２３を一体に形成している。そのため、内面層２２における燃料と接する面から上翼外板１１等まで貫通するエポキシ樹脂のみから形成された導通部２３を形成することができる。

あるいは、内面層２２を構成する織物に母材となるエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグからガラス繊維を一部欠如させ、導通部２３となる部分を形成してもよい。このようにすることで、内面層２２に対して切削加工を行うことなく、容易に導通部２３を形成することができる。

具体的には、ガラス繊維を平面状に形成した織物にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを形成し、当該プリプレグからラス繊維を一部欠如させることにより、内面層２２および導通部２３を一体に形成している。そのため、内面層２２における燃料と接する面から上翼外板１１等まで貫通するエポキシ樹脂のみから形成された導通部２３を形成することができる。

さらに、内面層２２を構成する織物に母材となるエポキシ樹脂を含浸させ、当該樹脂を硬化させた後に、内面層２２に物理的に、もしくは、電圧をかけることにより、導通部２３となるピンホールを形成してもよい。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、本願発明の複合材タンクを、主翼１と一体に形成された燃料タンク２０に適用して説明したが、主翼１と一体に形成される燃料タンク２０に限られることなく、その他、可燃物を内部に蓄える各種のタンクに適用することができるものである。

１ 主翼（翼）
１１ 上翼外板（第１樹脂部）
１２ 下翼外板（第１樹脂部）
１３ スパー（第１樹脂部）
１４ リブ（金属部）
１５ ストリンガ（第１樹脂部）
２０ 燃料タンク（複合材タンク）
２１ タンク本体
２２ 内面層（第２樹脂部）
２３ 導通部

Claims (7)

1. 繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、
   少なくとも、前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、
   該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部に電荷の移動を可能とする複数の導通部と、
   が設けられ、
   前記第２樹脂部に含まれる繊維は、前記第１樹脂部に含まれる繊維よりも、電気抵抗率が高く、かつ、前記第２樹脂部は前記第１樹脂部および前記金属部を隔離する層であることを特徴とする複合材タンク。
2. 前記導通部は、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の複合材タンク。
3. 前記第２樹脂部は、前記繊維を平面状に形成したものに、前記樹脂を含浸させたものであり、
   前記導通部は、前記繊維を欠如させたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の複合材タンク。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の複合材タンクが設けられ、
   該複合タンクにおける前記第１樹脂部が、少なくとも翼ボックスの一部を構成することを特徴とする翼。
5. 繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、
   前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、
   該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、
   が設けられた複合材タンクの製造方法であって、
   前記第２樹脂部に係る前記繊維を平面状に形成するとともに、前記繊維を一部欠如させる工程と、
   平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、
   前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする複合材タンクの製造方法。
6. 繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、
   前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、
   該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、
   が設けられた複合材タンクの製造方法であって、
   前記第２樹脂部に係る前記繊維を平面状に形成する工程と、
   平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、
   前記プリプレグから前記繊維を一部欠如させる工程と、
   前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする複合材タンクの製造方法。
7. 繊維により強化された樹脂から形成された第１樹脂部、および、金属材料から形成された金属部を有し、内部に可燃物が貯蔵されるタンク本体と、
   前記タンク本体の内面であって、前記第１樹脂部における前記金属部と隣接する領域を覆い、繊維により強化された樹脂からなる第２樹脂部と、
   該第２樹脂部において、前記可燃物と接する面から前記第１樹脂部まで貫通する前記樹脂のみから形成された複数の導通部と、
   が設けられた複合材タンクの製造方法であって、
   前記第２樹脂部を形成する前記繊維を平面状に形成する工程と、
   平面状に形成された前記繊維に前記樹脂を含浸させてプリプレグを形成する工程と、
   前記プリプレグに含浸された樹脂を硬化させる工程と、
   樹脂が硬化された前記第２樹脂部に物理的に、もしくは電圧をかけることにより、前記複数の導通部を形成する工程と、
   を有することを特徴とする複合材タンクの製造方法。
   

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