JP2011525875A - 航空機の胴体の構成要素 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は航空機の胴体の構成要素に関する。
【解決手段】
本発明によれば、該胴体の構成要素は一体であって、胴体の構成要素は内容積を規定する閉じた壁（１）、前記胴体の外板を形成する壁の外側表面（２）を含み。前記壁は、前記内容積側に平坦な中央部（５）、第１の端部に雄型接続部（７）及び第２の端部に雌型接続部（６）を有する断面を備えており、前記接続部は突設され、前記接続部の各々はこれらの胴体の構成要素を互いに長手方向に接続するために前記胴体の構成要素に相接して設けられた他の胴体の構成要素に対応する接続部に係合するように構成されている。前記接続部の１つは前記胴体のフレームを形成する段差（９）を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は航空機製造技術及び特に航空機の胴体の分野に属する。より詳しくは、本発明は複合材料の一体となった航空機の胴体の構成要素に関するものである。

胴体は特に主翼、着陸装置及び安定装置が搭載された航空機の主要部分である。

胴体は典型的には金属製骨組に載架して固定された金属製パネルから形成された中空体である。金属製パネルは航空機の外板をリベット締めして形成する。

ところで、製造の欠陥は、滑らかでかつ気密な胴体の外側表面を形成することを妨げて、航空機が飛行中であるとき空気力学的抵抗を発生させることが知られている。製造の欠陥はとりわけ航空機の外板を形成するための金属製パネルの組立公差の結果である。単に例示として、隣接したパネル間のパネル面が同一にならないことが挙げられる。

その上、胴体は全体として金属製であるので、胴体は重いという欠点を有している。

その結果、この型の航空機を利用する会社の経済的利益ばかりでなく環境の要求にも反する燃料の過剰消費が生じる。

したがって、航空機メーカーはいくつかの金属製部品を複合材料の部品で取り替えることによって胴体の質量を軽減しようと努めていた。

例示として、複合材料は航空機の胴体の流線形部品の製造で使用されている。

しかしながら、航空機、特に構造部品の製造で、複合材料の使用はまだ非常に限られている。

さらに複合材料の使用はもっぱら簡単な部品の製造に限られている。したがって、円筒状の外板の場合には、内側骨組またはさらに例えば丸窓の枠を形成するために部品または個々の部品の配置と固定を次に行う必要がある。

これらの部品の全体の製造、それにこれらの部品の組立は時間と費用がかかる。

最後に、この組立は航空機の全体の構造を弱めて、人為的ミスにつながる事故の原因になり得る。

したがって、本発明の目的は設計及び加工方法が簡単である航空機の胴体の構成要素で、一体であってフレーム及び場合によっては横部材、丸窓の枠、又はさらに一部の装置用区劃を直接に組み込む胴体の構成要素を提供することにある。

このため、本発明は航空機の胴体の構成要素に関する。
−本発明は、一体となった構成部品であり、内容積を規定する閉じた壁および前記胴体の外板を形成する前記壁の外側表面を含む航空機の胴体の構成要素であって、
−前記壁は、前記内容積側に平坦な中央部、第１の端部に雄型接続部及び第２の端部に雌型接続部を有する断面を備えており、前記接続部は突設され、前記接続部の各々はこれらの胴体の構成要素を互いに長手方向に接続するために前記胴体の構成要素に相接して設けられた他の胴体の構成要素に対応する接続部に係合するように構成されており、
−前記接続部の１つは前記胴体のフレームを形成する段差（９）を含むことを特徴とする構成要素である。

したがって、このように実現される胴体の構成要素は一体でかつ成型で製造されるのであって、この構成要素の外側表面は完全に滑らかでかつ空気力学的抵抗を生じない。好都合にはただ１つの雌型の成形型だけで一定断面の胴体の構成要素全体の製造に十分である。

胴体の構成要素は必ずしも円筒形でなく楕円形または卵形のようなどんな形状も有することができる。

さらに、胴体の構成要素は、製造時に機能化されるとともにフレームとさらに一般的に各フレーム間、すなわち連続する２つのフレーム間の空間に周期的に現われる骨組の横断部材とを直接に組み込むので、組立に関連する問題から免れる。

「一体化」は、胴体の構成要素はただ１つの部品であって、もともとは多種多様な部品の組立の結果でないということを意味する。

「長手方向に接続する」は、上述したように対向する雄型及び雌型接続部の係合により胴体の構成要素を嵌合し、そして円筒状の航空機の胴体を形成するために胴体の構成要素を組立てる目的で胴体の構成要素を相接して設けることを意味する。

「対応する接続部」は、第１の胴体の構成要素の接続部が雄型接続部、あるいは逆に雌型であるとき、第１の胴体の構成要素と第２の胴体の構成要素の組立のために第１の胴体の構成要素と相接して設けられた第２の胴体の構成要素の接続部が雌型接続部、あるいは逆に雄型であることを意味する。
この航空機の胴体の構成要素の特別のさまざまな実施形態において、各実施形態は多くの可能な技術的組合せの余地のある特別の利点を有している。
−胴体の構成要素は複合材料からできており、雄型及び雌型接続部は閉じた壁の周り全体に連続であるかまたは不連続である。
雄型及び雌型接続部が連続であり得る。すなわち雄型接続部及び雌型接続部は閉じた壁の内容積側の周り全体に壁の中央部に対して突設されている。雄型及び雌型接続部は連続するとともに増大した厚さ部分から形成されないことも可能である。
−雌型接続部は壁の中央部に対する壁の段部を含んでおり、雌型接続部は段部に少なくとも部分的に収容されるように増大した厚さを有する。
「壁の中央部に対する壁の段部」は、この部分の壁の外側表面は中央部の壁の外側表面に対して内容積側に変位していることを意味する。単なる例示として、この段部は段差を形成するように中央部に接続され得る、すなわち、段部は中央部を通る平面に直交または略直交する一部の壁によりこの中央部に接続されている。
−この段部は段部と中央部と間の高さの差を補償するような高低差で中央部に接続されている。
この段部は、例えば、樹脂または低密度材料から段を形成するようにして製造され得る。
−胴体の構成要素は壁の中央部に少なくとも設けられた縦通材を有する。
これらの縦通材は内容積側の閉じた壁の周り全体に規則的にまたは非規則的に配置される。

さらに、本発明は航空機の胴体に関する。本発明によれば、胴体は前述したような胴体の構成要素、長手方向に互いに接続された胴体の構成要素を有する。

これらの胴体の構成要素の長手方向軸には一体となった組立公差の誤差が生じ、また胴体の長手方向軸を形成する。

胴体の構成要素の組立は接着、リベット締め、またはさらに同時焼成で実施される。

最後に、本発明は少なくとも前述したような１つの胴体の構成要素を備えた航空機に関する。

本発明は添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。

本発明の第１の実施形態に係る胴体の構成要素の斜視図である。 胴体の構成要素の長手方向軸に沿った図１の胴体の構成要素の断面図である。 航空機の一定断面の円筒状胴体を形成するために胴体の構成要素間で長手方向に組立てられた図１の胴体の構成要素全体を概略的に示す図である。 図３の円筒状胴体の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る胴体の構成要素の拡大斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る胴体の構成要素から製造された前先端部の破断斜視図である。

図１及び２は本発明の特有の実施形態に係る胴体の構成要素を示す。一体でかつ円筒状のこの胴体の構成要素は、複合材料で製造される。

胴体の構成要素は一定でかつ直径Ｄであって、各胴体の構成要素は好ましくは乾燥繊維の予備成形物が沈殿したただ１つの成形型で製造される。次に、樹脂が注入されて、予備成形物が成形型の内側形状に合う合材を成形するように全体が焼成により一体化される。

各胴体の構成要素は内容積を規定する閉じた壁１を備える。したがって、この閉じた壁１は、成形型の表面の状態を利用して、それゆえ滑らかであり得る胴体の外側表面を３６０度にわたって画定する。この外側表面２は航空機の胴体の外板を形成するようになっている。

図２に胴体の構成要素の長手方向軸３、すなわち、中心４を通る主軸３に沿ってこの壁１の断面図を示す。この断面は内容積側に平坦な中央部５、両端の一端に雌型接続部６及び他端に雄型接続部７を備えている。これらの接続部６，７は平坦な中央部５に対して突設されている。

この胴体の構成要素の各接続部６，７は、これらの胴体の構成要素を互いに長手方向に接続するために胴体の構成要素に相接して設けられた他の胴体の構成要素に対応する接続部に接続させるようになっている。このように、２つの胴体の構成要素がこれらの組立のために相接して設けられているので、雌型接続部６は雄型接続部７に係合してこれらの胴体の構成要素の嵌合を確実に行う。

したがって、２つの胴体の構成要素の嵌合による組立は内容積側に実施される。
これは好都合に配置される航空機の胴体の範囲に関係する外力に応じて各胴体の構成要素を最適化できる。

雌型接続部６はここで雌型接続部７の受入れるようにした段部８と胴体のフレームを形成する段差９を備えている。平坦な中央部５に対する壁の段部８はこの中央部５と胴体のフレームを形成する段差９との間に設けられている。したがってまた、フレームを形成する段差９は中央部５に対して変位している。

段部８はフレームを形成する段差９の高さよりもずっと低い高さの第２の段差を形成する。これらの胴体の構成要素を製造する成形型はただ１つであるので、第２の段差８は一定の高さである。したがって、増大した厚さが上述したように組立てられた全ての胴体の構成要素の外板の厚さをカバーするように、図２に示されたとおり、雄型接続部７は一定の高さの増大した厚さである。これらの外板の厚さはこれに関して、ある胴体の構成要素から他の胴体の構成要素に変わることもできる。この増大した厚さで嵌合に適合する精度を確保できる。

接続部６，７は閉じた壁１の周り全体に連続である。

図３及び４は円筒状胴体を形成するために胴体の構成要素間で組立てられた胴体の構成要素全体を示す。これらの胴体の構成要素は接着、リベット締め、またはさらに同時焼成で接続される。その上、上述したように組立てられた連続する２つの胴体の構成要素の接続部６，７の各接続の機密性を確保するために気密性シール１０が配置されている。

段部８の上部は直線かつ水平であって、胴体のフレームを形成する段差９と中央部５との間に設けられており、上部は横部材（図示せず）に結合されている。
したがって、床の横部材は胴体の構成要素の一部をなすと共にフレームを形成する傾斜端部９、すなわち段差に直接に載設されている。

図５は本発明の第２の実施形態に係る胴体の構成要素の拡大斜視図である。図１から４の要素と同一符号を付けた図５の要素は同一物を示す。したがって、同一物に対する説明は省略する。この胴体の構成要素は、これが縦通材１１を組み込んでいるという点で異なっている。縦通材１１は中央部５及び段部８上に延びている。

このように周囲の接続への組立作業が制限されて、これにより安価となる。しかしながら、壁は２つの胴体の構成要素間の接続の領域で応力全体を伝える必要がある。

図６は本発明の第３の実施形態に係る胴体の構成要素から製造された前先端部の破断斜視図である。いくつかの胴体の構成要素は、これらの胴体の構成要素の組立後、前先端部が直接に装置用区劃を有するように、平行部補強材の付いた一部の装置用区劃をそれぞれ組み込む。

１ 壁
２ 外側表面
３ 長手方向軸
４ 中心
５ 中央部
６ 雌型接続部
７ 雄型接続部
８ 段部
９ 段差
１０ 気密性シール

Claims (10)

1. 一体となった構成部品であり、
   −内容積を規定する閉じた壁（１）および前記胴体の外板を形成する前記壁の外側表面（２）を含む航空機の胴体の構成要素であって、
   −前記壁は、前記内容積側に平坦な中央部（５）、第１の端部に雄型接続部（７）及び第２の端部に雌型接続部（６）を有する断面を備え、前記接続部（６，７）は突設され、前記接続部の各々はこれらの胴体の構成要素を互いに長手方向に接続するために前記胴体の構成要素に相接して設けられた他の胴体の構成要素に対応する接続部に係合するように構成され、
   −前記接続部（６，７）の１つは前記胴体のフレームを形成する段差（９）を含むことを特徴とする構成要素。
2. 前記胴体の構成要素は複合材料からでき、前記雄型接続部（７）及び前記雌型接続部（６）は前記閉じた壁（１）の周り全体に連続であるかまたは不連続であることを特徴とする請求項１に記載の構成要素。
3. 前記雌型接続部（６）は前記壁の中央部（５）に対する前記壁の段部（８）を有し、前記雌型接続部（７）は前記段部に少なくとも部分的に収容されるように増大した厚さであること特徴とする請求項１又は２に記載の構成要素。
4. 前記段部（８）は前記内容積に前記胴体のフレームを形成する前記段差（９）より低い高さの第２の段差を形成することを特徴とする請求項３に記載の構成要素。
5. 前記段部（８）は該段部（８）と前記中央部（５）との高さの差を補償するような高低差で前記中央部（５）に接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の構成要素。
6. 前記段部（８）の上部は一直線かつ水平であって、前記胴体のフレームを形成する前記段差（９）と前記中央部（５）との間に設けられ、前記上部は横部材に結合されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の構成要素。
7. 備えている群から選択された対象物、丸窓の枠、一部の装置用区劃、平行部補強材の付いた一部の装置用区劃並びに平行部補強材の付いた一部の装置用区劃及び前記平行部をさらに含み、前記対象物は前記内容積側に突設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の構成要素。
8. 前記壁の中央部（５）に設けられた縦通材（１１）を少なくとも有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の構成要素。
9. 互いに長手方向に接続された請求項１〜８のいずれか１項に記載の胴体の構成要素を有することを特徴とする航空機の胴体。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の胴体の構成要素を少なくとも備えた航空機。

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