JP2012171453A

JP2012171453A - 翼パネル、航空機の主翼

Info

Publication number: JP2012171453A
Application number: JP2011034417A
Authority: JP
Inventors: Hideto Motohashi; 秀人本橋; Sadafumi Hosokawa; 禎史細川; Toshinari Fujii; 俊成藤井
Original assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Current assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-09-10
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: CA2764634C; US20140190231A1; EP2489590B1; US20120211603A1; CA2764634A1; EP2489590A1; JP5535957B2; US9333550B2

Abstract

【課題】ピーニング法において翼パネルを湾曲形成するときの成形性を向上させることのできる翼パネルおよび航空機の主翼を提供することを目的とする。
【解決手段】ストリンガ部材２０においては、ベース部２１が形成され、その断面方向の中立軸位置Ｎが、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃよりも翼パネル１１側に位置するようにした。ストリンガ部材２０の先端部のフランジ部２３付近に金属球を打ち付けることによりピーニングすると、フランジ部２３付近に生じる引張歪は、中立軸位置Ｎを中心としたモーメント長を長く確保した状態で作用し、その結果、これにバランスしようとしてベース部２１および翼パネル１１に生じる圧縮歪は、中立軸位置Ｎを中心としたモーメント長に反比例することから、翼パネル１１を小さな曲率で変形させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、翼パネルおよび航空機の主翼に関する。

航空機の主翼は、骨格をなすフレーム材に、主翼の外表面を形成する翼パネルが取り付けられることで形成されている。そして、翼パネルは、３次元形状に湾曲形成されている。具体的には、例えばエンジンが主翼下に取り付けられるような機体において、主翼の上面を形成する翼パネルは、主翼の外表面側が翼長方向に凸となるよう湾曲形成され、主翼の下面を形成する翼パネルは、主翼の外表面側が翼長方向に凹となる（上方に凸となる）よう湾曲形成されている。

このような翼パネルを湾曲成形するには、ピーニング法（Ｐｅｅｎｆｏｒｍｉｎｇ）をはじめとして、様々な手法が用いられている（例えば、非特許文献１参照。）。
このうち、ピーニング法は、翼パネルや翼パネルに一体に設けられた部材の一方の側から金属球を打ち付けることで、金属球が衝突した部分の表面が伸ばされ、表面が伸ばされていない他方の側との周長差により、翼パネルを湾曲形成させる。

例えば、主翼の上面を形成する翼パネルにおいては、主翼の外表面となる側にストリンガに沿って金属球を打ち付ける。すると、主翼の外表面側が翼長方向に伸ばされる。一方、主翼の内表面側は金属球の衝突により伸ばされていない。その結果、翼パネルにおいて、伸ばされた外表面側と伸ばされていない内表面側の周長差により、主翼の外表面側が翼長方向に凸となるよう湾曲形成される。

図５に示すように、主翼の下面を形成する翼パネル１においては、主翼の内表面となる側に、主翼の翼長方向に連続するリブ状のストリンガ部材２が取り付けられている。ストリンガ部材２の先端部２ａ付近に金属球を打ち付けることにより、ストリンガ部材２は、翼パネル１に固定された基部２ｂ側に対し、先端部２ａ側が伸びる。その結果、翼パネル１が、主翼の内表面側（ストリンガ部材２が設けられた側）が翼長方向に凸となるよう湾曲形成される。

山田毅他「コンチネンタルビジネスジェット主翼インテグラルスキンのショットピーン成形技術開発」三菱重工技報Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１（２００２）ｐ．３６

しかしながら、小型機の主翼をピーニング法により形成する場合、主翼の曲率が小さい。特に、エンジンが主翼下に取り付けられるような機体の場合、主翼の下面を形成する翼パネルにおいて、エンジンとのクリアランスを確保するためにエンジン周囲で翼長方向に上方に凸となるよう湾曲形成された部分において曲率が小さい。
このような場合に、従来のストリンガ部材２の先端部２ａ付近にピーニングを行っていたのみでは、翼パネル１が十分に湾曲せず、成形に時間がかかる等の問題が生じ、成形性の向上が望まれている。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、ピーニング法において翼パネルを湾曲形成するときの成形性を向上させることのできる翼パネルおよび航空機の主翼を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の翼パネルは、翼の外表面を形成する翼パネル本体と、翼の内側に面する内表面に一体に形成され、翼の翼長方向に連続するリブと、を備え、リブは、翼パネル本体側の基端部における厚さが拡大された拡径部が形成され、翼長方向に直交する断面における当該リブの中立軸位置が、リブの翼パネル本体からの高さ方向の中心よりも翼パネル本体側に位置するよう形成されていることを特徴とする。
このようなリブの先端部に金属球を打ちつけてピーニング加工を施すことで、翼パネル本体が湾曲形成される。このとき、リブの中立軸位置が、リブの翼パネル本体からの高さ方向の中心よりも翼パネル本体側に位置することで、金属球が衝突することによってリブの先端部に生じる引張方向の歪によるモーメントが、リブの基端部側に対して大きく作用する。

拡径部は、いかなる形状としても良いが、例えば、翼パネル本体の表面に沿って形成されたプレート状とすることができる。
その場合、先端部側におけるリブの厚さよりも、リブの立ち上がり方向における拡径部の厚さを大きく形成することもできる。

また、リブは、当該リブの先端部から基端部に向けて、その厚さが漸次増大するよう形成され、これによって基端部側に拡径部が形成される構成とすることもできる。

このようなリブは、翼パネル本体と同じ金属母材から削り出して形成される。

また、本発明は、翼の外表面が、上記したような翼パネルにより形成されていることを特徴とする航空機の主翼とすることもできる。

本発明によれば、リブの先端部に金属球を打ちつけてピーニング加工を施すことで、翼パネル本体が湾曲形成される。このとき、リブの中立軸位置が、リブの翼パネル本体からの高さ方向の中心よりも翼パネル本体側に位置することで、金属球が衝突することによってリブの先端部に生じる引張方向の歪によるモーメントが、リブの基端部側に対して大きく作用する。その結果、翼パネルを湾曲形成するときの成形性を向上させることができる。

本実施の形態における主翼を構成する翼パネルを示す斜視図である。翼パネルに設けたストリンガ部材を示す断面図である。ストリンガ部材の他の例を示す断面図である。ストリンガ部材のさらに他の例を示す断面図である。従来のストリンガ部材を備えた翼パネルを示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における航空機の主翼１０の下面を構成する翼パネル１１を示す斜視図である。
この図１に示すように、主翼１０は、その下面側が、翼表面を形成する翼パネル１１と、主翼１０内に設けられたストリンガ部材（リブ）２０とを備えている。
なお、本実施形態において、主翼１０は、その下面側が１枚の翼パネル１１によって形成されているが、これに限るものではなく、２枚以上の翼パネル１１を組み合わせても良い。

ストリンガ部材２０は、主翼１０の翼長方向に沿って連続して設けられており、複数本が互いに平行に複数本設けられている。

図２に示すように、ストリンガ部材２０は、翼パネル１１の内表面１１ａに直交する方向に立ち上がり、主翼１０の翼長方向に沿って連続するリブ状に形成されている。
このストリンガ部材２０は、翼パネル１１の内表面１１ａに沿った板状のベース部２１と、ベース部２１から翼パネル１１の内表面１１ａに直交する方向に立ち上がるウェブ部２２と、ウェブ部２２の先端部において、ウェブ部２２に直交する方向に折曲したフランジ部２３とが一体に形成されている。

ここで、例えば、ベース部２１、ウェブ部２２、フランジ部２３は、その板厚Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を共通とすることができる。
このようなストリンガ部材２０においては、ベース部２１が形成されているため、その断面方向の中立軸位置Ｎは、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃよりも翼パネル１１側に位置する。
なお、ストリンガ部材２０は、翼パネル１１とともに、同一の金属母材から削り出し加工により形成される。

このような構成のストリンガ部材２０を有した翼パネル１１は、ストリンガ部材２０のウェブ部２２の先端部のフランジ部２３付近に金属球を打ち付けることによりピーニングされる。金属球が衝突することにより、フランジ部２３付近が、その連続する方向（翼長方向）に伸びる方向に変形する。これにより、翼パネル１１が、ストリンガ部材２０を有した側である内表面１１ａ側が翼長方向に凸となるように湾曲変形する。
このとき、ストリンガ部材２０の中立軸位置Ｎは、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃよりも翼パネル１１側に位置しているため、フランジ部２３は、中立軸位置Ｎから遠く離れている。すると、金属球が衝突することによりフランジ部２３付近に生じた引張歪にバランスしようとして、ベース部２１および翼パネル１１に生じる圧縮歪は、中立軸位置Ｎを中心としたモーメント長に反比例してベース部２１および翼パネル１１に作用するので、従来よりも成形性を向上させることができる。その結果、翼パネル１１を小さな曲率であっても効率よく変形させることができる。

なお、上記実施形態では、ベース部２１を形成することにより、ストリンガ部材２０の中立軸位置Ｎを、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃよりも翼パネル１１側に位置するようにしたが、これに限るものではない。
例えば、図３（ａ）に示すように、フランジ部２３を形成せず、ストリンガ部材２０をウェブ部２２とベース部２１とからなる構成とすることもできる。
また、ウェブ部２２とベース部２１の厚さを互いに異なるようにしても良い。その場合、ストリンガ部材２０の中立軸位置Ｎを、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃよりもより一層、翼パネル１１側に位置させるため、ベース部２１の厚さＴ１を、ウェブ部２２の厚さＴ２よりも大きくしても良い。
さらに、ストリンガ部材２０の中立軸位置Ｎを、ウェブ部２２の高さ方向の中心位置Ｃから翼パネル１１側にさらに離すため、図３（ｂ）に示すように、ベース部２１の幅をより大きくしても良い。
また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウェブ部２２を、ベース部２１側から離れるに従い、その断面積が漸次小さくなるような形状とすることができる。図４（ａ）の例では、ウェブ部２２が、翼パネル１１側から離れる方向に行くに従いその幅が漸次小さくなるようにしている。図４（ｂ）に示すように二次曲線的に変位するようにしても良いし、図４（ｃ）に示すように、階段状とすることもできる。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、適宜組み合わせたり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…主翼、１１…翼パネル、１１ａ…内表面、２０…ストリンガ部材（リブ）、２１…ベース部、２２…ウェブ部、２３…フランジ部

Claims

翼の外表面を形成する翼パネル本体と、
前記翼の内側に面する内表面に一体に形成され、前記翼の翼長方向に連続するリブと、を備え、
前記リブは、前記翼パネル本体側の基端部における厚さが拡大された拡径部が形成され、前記翼長方向に直交する断面における当該リブの中立軸位置が、前記リブの前記翼パネル本体からの高さ方向の中心よりも前記翼パネル本体側に位置するよう形成されていることを特徴とする翼パネル。
前記リブの先端部にピーニング加工を施すことで、前記翼パネル本体が湾曲形成されることを特徴とする請求項１に記載の翼パネル。
前記拡径部は、前記翼パネル本体の表面に沿って形成されたプレート状であることを特徴とする請求項１または２に記載の翼パネル。
先端部側における前記リブの厚さよりも、前記リブの立ち上がり方向における前記拡径部の厚さが大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の翼パネル。
前記リブは、当該リブの先端部から前記基端部に向けて、その厚さが漸次増大するよう形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の翼パネル。
前記リブは、前記翼パネル本体と同じ金属母材から削り出して形成されることを特徴とする請求項１または５のいずれか一項に記載の翼パネル。
翼の外表面が、請求項１から６のいずれか一項に記載の翼パネルにより形成されていることを特徴とする航空機の主翼。