JP2012520787A - ハイブリッド構造の航空機の機体のセル構造 - Google Patents

Abstract

本発明はハイブリッド構造の航空機の機体のセル構造に関し、この機体のセル構造は、複数枚のスキンパネル（２、３、３０、３１、３２、４２、４３、７０、７１）と、複数本の縦方向延在桁材（５３、８８、８９）と、例えば肋材（１８、５９）などの複数本の横方向延在桁材とを備え、複数本の縦方向延在継ぎ目（１、８３）及び／または複数本の横方向延在継ぎ目（２９、４１、７７）が形成されることにより構成されている。更に、少なくとも１枚のスキンパネル（２、３１、３２、４２、７１）が二重殻型スキンパネルとされており、少なくとも１枚のスキンパネル（３、３０、４３、７０）が単板型スキンパネルとされている。本発明によれば、単板型スキンパネル（３、７０）と二重殻型スキンパネル（２、７１）とを接合している少なくとも１本の縦方向延在継ぎ目（１、８３）の形成領域に、少なくとも１枚の縦方向延在継ぎ目板（１０、８１、８２）を備えており、該縦方向延在継ぎ目板（１０、８１、８２）は第１縦方向延在フランジ部（１１）と第２縦方向延在フランジ部（１２）とを有し、それら縦方向延在フランジ部（１１、１２）は、傾斜したウェブ部（１３）を介して、互いにオフセットした位置関係にあって互いに接続している。また、単板型スキンパネル（４３、７０）と二重殻型スキンパネル（３１、４２、７１）とを接合している少なくとも１本の横方向延在継ぎ目（２９、４１、７７）の形成領域に、単板型スキンパネル（４３、７０）上に設けられている少なくとも１本の縦方向延在桁材（５３、８８、８９）を少なくとも１枚の二重殻型スキンパネル（４２、７１）に接合している少なくとも１つの荷重伝達部材（３４、５６、９０、９１）を備えている。前記縦方向延在継ぎ目板（１０、８２）によって、単板型スキンパネル（３、７０）と二重殻型スキンパネル（２、７１）とがそれらの間の荷重の流れが良好となる接合状態で互いに接合されると共に、二重殻型スキンパネル（２、７１）の芯材（４、７４）の側端面が被覆される。前記横方向延在継ぎ目（２９、４１、７７）の形成領域に備えられている荷重伝達部材（３４、５６、９０、９１）は、縦方向延在桁材（５３、８８、８９）から二重殻型スキンパネル（３１、３２、４２、７１）へ荷重を良好に伝達させることができ、更にオプションとして横方向延在継ぎ目板（３７、４９、８４）を備えるようにすれば、その横方向延在継ぎ目板によって、更に剛性が高められると共に、そのままでは露出してしまう芯材（４４、７４）が被覆されるという効果も得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は航空機の機体のセル構造に関するものであり、この機体のセル構造は、複数枚のスキンパネル（外板）と、複数本の縦方向延在桁材（縦通材）と、例えば肋材などの複数本の横方向延在桁材とを備え、複数本の縦方向延在継ぎ目及び／または複数本の横方向延在継ぎ目が形成されることにより構成されており、更に、少なくとも１枚のスキンパネルが二重殻型（ダブルシェル）スキンパネルとされており、少なくとも１枚のスキンパネルが単板型（モノリシック）スキンパネルとされている機体のセル構造である。

従来公知の航空機の機体のセル構造は、また特に大型旅客機などの機体のセル構造は、多くの場合、単板型スキンパネルで構成されている。またその単板型スキンパネルとしては、金属材料で、及び／または、繊維複合材料で製作されたものが使用されている。更に、単板型スキンパネルに剛性を付与するために、飛行方向に対して平行に延在する複数本の縦通材（縦方向延在桁材）と、飛行方向に対して直交する方向に延在する複数本の横方向延在桁材である肋材とが用いられており、複数本の縦通材は互いの間に間隔を開けて互いに平行に延在するように配設されている。しかるに、縦通材及び肋材を製作し、それらを単板型スキンパネルに取付けるためには、多大の製造コストを要する。

二重殻型スキンパネルで構成される機体のセルは、多くの場合、小型航空機に用いられる。二重殻型スキンパネルを、平板形状の、及び／または、少なくとも部分的に少なくとも一方向に湾曲した湾曲板形状の積層構造体としたものでは、内側面板（内側の面板）と外側面板（外側の面板）との間に芯材が介装されることで、それら面板の間に所定の離隔距離が維持される積層構造体とされており、その芯材としては、例えば、ハニカムコア材、硬質発泡体芯材、或いは、プリーツ型の異形ハニカムコア材などが用いられている。また、面板の製作材料としては、繊維複合材料、金属材料、或いは、ハイブリッド材料などが用いられており、ハイブリッド材料の具体例としては「Ｇｌａｒｅ（登録商標）」などがある。

理想的な二重殻型構造の機体には、その機体の剛性を確保する上で縦方向延在桁材（縦通材）及び横方向延在桁材（肋材）を全く必要としないか、或いは、それら桁材の必要本数が僅かであるという利点があり、それによって機体の製作コストが低減され、機体重量の点でも有利となる。更に加えて、単板型スキンパネルでは得られない利点として、二重殻型スキンパネルを用いることで、場合によっては主断熱材の使用量が低減されるという利点も得られる。

本発明の目的は、平板形状の、及び／または、少なくとも一方向に湾曲した湾曲板形状の、単板型と二重殻型との２種類のスキンパネルが、複数本の縦方向延在継ぎ目及び／または複数本の横方向延在継ぎ目が形成されることによって、荷重の流れを最適化することのできる接合部を介して組合せられた構成とし、もって、軽量化が達成されると共に製作コストも低減されるようにした、ハイブリッド構造の航空機の機体のセル構造を提供することにある。

上記目的は請求項１に記載の特徴を備えた機体のセルによって達成される。

単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとを接合している少なくとも１本の縦方向延在継ぎ目の形成領域に、少なくとも１枚の縦方向延在継ぎ目板を備えており、該縦方向延在継ぎ目板は第１縦方向延在フランジ部と第２縦方向延在フランジ部とを有し、それら縦方向延在フランジ部は、傾斜したウェブ部を介して、互いにオフセットした位置関係にあって互いに接続しているという特徴、及び／または、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとを接合している少なくとも１本の横方向延在継ぎ目の形成領域に、単板型スキンパネル上に設けられている少なくとも１本の縦方向延在桁材を少なくとも１枚の二重殻型スキンパネルに接合している少なくとも１つの荷重伝達部材を備えているという特徴によって、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとを略々任意の配列で組合せて複合構造の機体のセル構造を構成することが可能となっている。また更に、機体のセル構造の夫々の部分ごとに、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとのうちで、静応力の分布状態並びに組立作業の作業性の点でより適切な方のスキンパネルを用いることが可能となっている。

基本的に、ある１つの機体部分の全体を二重殻型スキンパネルで構成し、それに隣接する別の１つの機体部分を単板型スキンパネルだけで構成するという方式が可能である。

縦方向延在継ぎ目の形成領域では、二重殻型スキンパネルと単板型スキンパネルとの接合部に、傾斜した段部を有する縦方向延在継ぎ目板が備えられているために、二重殻型スキンパネルの積層構造を構成している内側面板からの荷重と外側面板からの荷重とがひとつにまとめられた上で、単板型スキンパネルへ伝達されるようになっている。更に、縦方向延在継ぎ目板は、二重殻型スキンパネルの芯材を被覆する機能も果たしている。

横方向延在継ぎ目の形成領域では、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの接合部に、複数の荷重伝達部材が備えられており、それら荷重伝達部材が、単板型スキンパネル上に設けられている縦方向延在桁材と二重殻型スキンパネルの一方の面板との間で荷重を伝達する機能を果たしている。

前記機体のセル構造の特に有利な１つの構成例においては、前記第１縦方向延在フランジ部は前記二重殻型スキンパネルの内側面板に接合されており、前記第２縦方向延在フランジ部は前記二重殻型スキンパネルの外側面板に接合されており、更に、縦方向延在継ぎ目が形成されることにより、前記第２縦方向延在フランジ部が、継ぎ目板を介して、及び／または、例えばＴ形材などの形材を介して、単板型スキンパネルに接合されている。

この構成例によれば、好ましくはＴ形材として形成される形材を備えているために、また適当な継ぎ目板の働きにより、それらの間に挟まれた内部において、前記単板型スキンパネルと前記縦方向延在継ぎ目板の前記第２フランジ部とが、互いに突き合わされて接合されている。またそれに加えて、前記二重殻型スキンパネルの前記外側面板が、前記第２縦方向延在フランジ部と前記単板型スキンパネルとの突き合わせ部の両側に亘って延展してそれらを接合している。また、それら構成要素の間の接合は、公知の接合方法によって行えばよく、例えば、リベット接合、ボルト接合、少なくとも部分的な接着接合、或いはそれら接合方法を任意に組合せた方法などを用いることができる。

また別の特に有利な１つの構成例においては、単板型スキンパネルの少なくとも１本の肋材は、その肋材端部ないしその近傍領域における当該肋材の下側部分に切欠部が形成されていると共に、その肋材端部に少なくとも１つのブラケットが取付けられている。

この構成例によれば、前記ブラケットによって肋材端部を二重殻型スキンパネルに構造的に接合することができ、このようにしているのは、多くの場合、二重殻型スキンパネルの領域には肋材を備える必要がないからである。尚、前記ブラケットを肋材に一体的に形成するようにしてもよい。

二重殻型スキンパネルの領域における肋材の本数が、単板型スキンパネルの領域における肋材の本数より少ない場合には、このように肋材を二重殻型スキンパネルに接合することによって、荷重の流れを最適化することができる。

本発明の更に別の１つの構成例においては、少なくとも１本の横方向延在継ぎ目の形成領域に、第１横方向延在フランジ部と第２横方向延在フランジ部とを有する少なくとも１枚の横方向延在継ぎ目板が配設されており、前記第１横方向延在フランジ部と前記第２横方向延在フランジ部とは、段部により、互いに段違いの位置関係にあって、互いに殆ど平行に接続している。

この構成例によれば、前記横方向延在継ぎ目板は、二重殻型スキンパネルと単板型スキンパネルとの間の荷重伝達のための主部材ではないが、その荷重伝達に参与している。またそれと共に、前記横方向延在継ぎ目板は、二重殻型スキンパネルの芯材を被覆する機能も果たしている。

その他の請求項は、本発明に係る機体のセル構造の特に有利な構成例に関する特徴を記載したものである。

本発明に従って形成された、二重殻型スキンパネルと単板型スキンパネルとの間の縦方向延在継ぎ目の概念的斜視図である。 図１における肋材端部及びその近傍領域を示した横断面図である。 図２の切断線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った横断面図である。 本発明に従って形成された、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの間の、複数の荷重伝達部材を備えた横方向延在継ぎ目の模式的斜視図である。 本発明に従って形成された横方向延在継ぎ目の詳細断面図である。 １つの変更構成例に係る、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの間の横方向延在継ぎ目であって、横方向延在継ぎ目の形成領域に窓が組込まれていることを示す図である。

図１に示したのは、ハイブリッド構造の航空機の機体のセル、即ち、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとが組合わされて構成された航空機の機体のセルにおける、本発明に従って形成された、二重殻型スキンパネル２と単板型スキンパネル３との間の縦方向延在継ぎ目１の斜視図である。

二重殻型スキンパネル２は、内側面板（内側の面板）５と、外側面板（外側の面板）６とを備えた芯材４より形成されている。外側面板６は、オプションとして備えられている裏打ち板７と、外板８とで構成されている。図中のｘ軸９は不図示の航空機の機体用セルの飛行方向を表しており、このｘ軸９は縦方向延在継ぎ目１に対して略々平行に延在している。

縦方向延在継ぎ目１は、その主要な部分が縦方向延在継ぎ目板１０により構成されている。縦方向延在継ぎ目板１０は第１フランジ部１１と第２フランジ部１２とを有しており、それらフランジ部１１、１２は、互いにオフセットして互いに略々平行に延展しており、傾斜したウェブ部１３を介して互いに接続している。尚、本件特許出願に関して「平行である」というとき、それは、平面と平面とが厳密に平行関係にあることを必ずしも意味するものではない。即ち、この「平行」という用語は、平面、及び／または、少なくとも部分的に少なくとも一方向に湾曲している湾曲面である、２つの面が、例えば第１フランジ部１１及び第２フランジ部１２の板面のように、少なくとも部分的に互いの間に略々一定の間隔を保って延展していることを意味するものである。従って、例えば、機体のうちの略々中空円筒形状の部分では、第１フランジ部１１及び第２フランジ部１２の板面形状が、実質的に、一方向にのみ湾曲した板面形状となるのに対して、機体のうちの尾部や操縦室部分では、第１フランジ部１１及び第２フランジ部１２の板面形状が、通常、より複雑度の高い球面的な形状となり、即ち、少なくとも部分的に二方向に湾曲した板面形状となる。また、板面形状が湾曲している場合には、その湾曲度が位置によって異なることもある。一方、機体のうちの平面形状の部分では、それに対応して第１フランジ部１１及び第２フランジ部１２の板面形状も平面形状となる。

ウェブ部１３の傾斜角は４５°以下とすることが好ましい。第１フランジ部１１は縦方向延在継ぎ目１の領域において内側面板５に接合されている。この接合は例えばリベット接合、ボルト接合、及び／または、接着接合などによって行うことができる。縦方向延在継ぎ目板１０の第２フランジ部１２は、その端縁が単板型スキンパネル３の端縁に突き合わされており、それによって実際の縦方向延在継ぎ目１が形成されている。第２フランジ部１２と単板型スキンパネル３とは、図１に示した実施の形態では、ｘ軸９に対して略々直交する方向に延在しているＴ形材１４を介して互いに接合されており、このＴ形材１４は、底部フランジ部１５と、この底部フランジ部１５の中央に立設されたウェブ部１６とを有する。Ｔ形材１４の底部フランジ部１５は、第２フランジ部１２と、単板型スキンパネル３との両方に接合されて固定されている。更に、図中下側では、第２フランジ部１２の端縁と単板型スキンパネル３の端縁とが互いに突き合わされた縦方向延在継ぎ目１の形成領域において、外側面板６が突き合わせ部の両側に亘って延展してそれら端縁どうしを接合している。従って、以上の構成によれば、Ｔ形材１４と、第２フランジ部１２と、単板型スキンパネル３と、二重殻型スキンパネル２の外側面板６とが、互いに構造的に接合されている。また、それら構成要素の間の接合は、リベット接合、ボルト接合、及び／または、少なくとも部分的な接着接合などの公知の接合方法によって行えばよい。図１では、多数の接合要素が用いられており、それらの代表として、それらのうちの１つにだけ参照符号１７を付してある。

縦方向延在継ぎ目１に対して略々直交する方向に肋材１８が延在している。この肋材１８は底部フランジ部１９と頂部フランジ部２０とを有しており、それら２つのフランジ部１９、２０は、それらフランジ部に対して垂直に延展しているウェブ部２１を介して互いに接続している。肋材１８は、その肋材端部２２ないしその近傍領域におけるこの肋材１８の下側部分に切欠部２３が形成されていると共に、その肋材端部２２にブラケット２４が取付けられており、このブラケット２４は肋材端部２２を二重殻型スキンパネル２に接合するためのものである。このブラケット２４は第１取付部２５と第２取付部２６とを有しており、第１取付部２５は肋材端部２２に接合され、第２取付部２６は二重殻型スキンパネル２の内側面板５に接合されている。第１取付部２５と第２取付部２６とが成す角度は約９０°である。このようにブラケット２４を介して接合することにより、肋材端部２２と二重殻型スキンパネル２とを、静応力の分布状態が最適となる接合形態で接合することができる。また、図示例に変更を加えた不図示の変更構成例として、肋材１８のウェブ部２１のブラケット２４の取付面とは反対側の側面に、ブラケット２４とは逆向きのもうひとつの別のブラケットを装備するようにするのもよい。

二重殻型スキンパネル２の芯材４には、ブラケット２４の第２取付部２６の直下に位置する箇所に、ポケットのような切欠部２７を形成するようにしてもよい。この切欠部２７は図示例では直方体の形状に形成されており、図１には示していない補強用の形材部材をこの切欠部２７の中に嵌装することによって、肋材端部２２を二重殻型スキンパネル２の内側面板５に加えて外側面板６にも接合できるようにするものである。肋材端部２２ないしその近傍領域における肋材１８の下側部分に形成されている切欠部２３は、厚さの大きな二重殻型スキンパネル２とそれより薄い単板型スキンパネル３との間の高さの差に対処するためのものである。

図２に示したのは、本発明に係る、二重殻型スキンパネル２と単板型スキンパネル３との間の縦方向延在継ぎ目１の模式的横断面図である。

縦方向延在継ぎ目１は、Ｔ形材１４の底部フランジ部１５と、縦方向延在継ぎ目１の下側を完全に被覆している二重殻型スキンパネル２の外側面板６とが協働して、縦方向延在継ぎ目板１０の第２縦方向延在フランジ部（図中右側の縦方向延在フランジ部）１２と、単板型スキンパネル３とを接合することにより形成されている。内側面板５は、縦方向延在継ぎ目板１０の第１縦方向延在フランジ部（図中左側の縦方向延在フランジ部）１１に接合されている。剛性を有する縦方向延在継ぎ目板１０が外側面板６に接合されていることから、二重殻型スキンパネル２の内側面板５からの荷重と外側面板６からの荷重とがひとつにまとめられた上で、単板型スキンパネル３の上側と下側とへ同時に伝達されるようになっている。

縦方向延在継ぎ目１の曲げ剛性を高めるために、肋材１８の底部フランジ部１９が単板型スキンパネル３に接合された構成とし、且つ、肋材端部２２がブラケット２４を介して少なくとも二重殻型スキンパネル２の内側面板５に接合される構成としている。また、肋材端部２２ないしその近傍領域における肋材１８の下側部分に切欠部２３が形成されていることから、二重殻型スキンパネル２と単板型スキンパネル３との間で、それらの水平位置を揃えられるようになっており、また、その切欠部２３の中を貫通させてＴ形材１４を横方向に延在させることが可能となっている。

芯材４にはオプションとして切欠部２７を形成するようにしてもよく、ここでは直方体形状の収容空間として形成されている。この切欠部２７は、適当な横断面形状を有する非中実材から成る部材、例えばＨ形材２８をその中に嵌装して組込むためのものである。Ｈ形材２８は、図示した多数の接合要素による接合を補助するための部材であり、例えば接着接合などの方法によって、内側面板及び外側面板に対して少なくとも部分的に面接合となるようにして接合される。これによって、肋材端部２２を二重殻型スキンパネル２の外側面板６にも構造的に接合できるようにしている。尚、図１では、縦方向延在継ぎ目１を組立てるために必要な多数の接合要素を円ないし楕円で示したが、図２では、それらを一点鎖線で示している。Ｈ形材２８などの、切欠部２７の中に嵌装して組込む非中実材は、金属材料で、及び／または、繊維複合材料で製作されたものとするとよい。

図３に示したのは、図２の切断線ＩＩＩ‐ＩＩＩに沿った模式的横断面図である。

肋材１８にオプションとして底部フランジ部１９を形成するようにしてもよく、ここでは、この底部フランジ部１９と、縦方向延在継ぎ目板１０の第１フランジ部１１と、内側面板５とが、図には詳細に示していない多数の接合要素によって互いに接合されている。また、肋材１８と二重殻型スキンパネル２とは、ブラケット２４を介して構造的に接合されており、その接合のために、ブラケット２４の第１取付部２５は肋材１８のウェブ部２１に接合されており、ブラケット２４の第２取付部２６は、第１縦方向延在フランジ部１１と、内側面板５と、Ｈ形材２８とに、まとめて接合されている。更に、Ｈ形材２８には二重殻型スキンパネル２の外側面板６も接合されている。ここでは、肋材端部２２を二重殻型スキンパネル２に接合するために、この二重殻型スキンパネル２の芯材４の切欠部２７に組込む形材として、Ｈ形材２８を使用しているが、Ｈ形材に替えて、適宜の横断面形状を有する様々な形材を使用することができ、例えば中空長方形断面形状の形材などを使用してもよい。

従って、Ｈ形材２８を使用することで、肋材端部２２を、ブラケット２４を介して二重殻型スキンパネル２の内側面板５と外側面板６との両方に接合することができ、そのことによって、二重殻型スキンパネル２の端縁と単板型スキンパネル３の端縁とが突き合わされて接合されている縦方向延在継ぎ目１の形成領域において、それら二重殻型スキンパネル２と単板型スキンパネル３との間で荷重の伝達が安定的に且つ効果的に行われるようになっている。

図４に示したのは、本発明に従って形成された、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの間の横方向延在継ぎ目（交差した継ぎ目）の斜視図であり、この横方向延在継ぎ目は複数の荷重伝達部材を備えたものである。

単板型スキンパネル３０と二重殻型スキンパネル３１との間に横方向延在継ぎ目２９が形成されている。二重殻型スキンパネル３１には、二重殻型接合部材３３を介して更に別の二重殻型スキンパネル３２が接合されている。この例では、例えばリベットやボルトなどの接合要素が多数用いられており、それらは図４中に小円で示されている。

図中のｘ軸９の延在方向は飛行方向に対応している。単板型スキンパネル３０上に不図示の複数の縦通材が配設されており、それら縦通材はｘ軸９に対して略々平行に延在しており、複数の荷重伝達部材を介して二重殻型スキンパネル３１に接合されている。図中には、それら複数の荷重伝達部材のうちのひとつにだけ参照符号３４を付してある。荷重伝達部材３４は、その一方の端部に台形フランジ部３５を備えており、この台形フランジ部３５が二重殻型スキンパネル３１に接合されている。荷重伝達部材３４は更に、台形フランジ部３５の下側をｘ軸９に対して平行に延在している横断面形状がＬ字形の形材形状部（形材のごとき形状を有する部分）３６を備えており、この形材形状部３６が単板型スキンパネルに取付けられた縦通材に接合されている。荷重伝達部材３４は、一体部品として製作したものとすることが望ましい。荷重伝達部材３４と二重殻型スキンパネル３１との接合状態を良好にするために、荷重伝達部材３４の下側を延在する横方向延在継ぎ目板３７をオプションとして装備するのもよく、この横方向延在継ぎ目板３７は、第１横方向延在フランジ部３８と第２横方向延在フランジ部３９とを有しており、それら横方向延在フランジ部３８、３９は、それら横方向延在フランジ部に対して略々垂直に延展している段部４０を介して互いに接続している。第１横方向延在フランジ部３８と第２横方向延在フランジ部３９とは、互いに略々平行に延展しており、互いに段違いの位置関係にあり、それら横方向延在フランジ部３８、３９の間の段違いの寸法は、垂直な段部４０の幅寸法に略々等しい。横方向延在継ぎ目板３７は、一体品として製作したものとすることが望ましい。この横方向延在継ぎ目板３７は更に、二重殻型スキンパネル３１の芯材を被覆する機能も果たしている。

単板型スキンパネル３０と、単板型スキンパネル３０の表面に配設された縦通材と、荷重伝達部材３４と、横方向延在継ぎ目板３７と、二重殻型スキンパネル３１とは、図４には不図示の、特に、リベット、ボルト、接着手段、溶接手段、それにそれらの任意の組合せなどの接合要素ないし接合手段によって、まとめて接合されている。

図５に示したのは、本発明に従って形成された、二重殻型スキンパネル４２と単板型スキンパネル４３との間の横方向延在継ぎ目４１の詳細断面図である。

二重殻型スキンパネル４２は、内側面板（内側の面板）４５と、外側面板（外側の面板）４６とを備えた芯材４４より成る。外側面板４６は、裏打ち板４７と、事実上の外板４８とで構成されている。横方向延在継ぎ目の形成領域には、横方向延在継ぎ目板４９が延在している。この横方向延在継ぎ目板４９は第１横方向延在フランジ部５０と第２横方向延在フランジ部５１とを有しており、第２横方向延在フランジ部５１は、第１横方向延在フランジ部５０に対して殆ど平行に、ただし段違いの位置関係をもって延展している。それら横方向延在フランジ部５０、５１は、略々垂直に延展している段部５２を介して互いに接続している。単板型スキンパネル４３の領域には、縦通材５３が延在しており、この縦通材５３の端部５４に、高さの差に対処するために鉛直方向に偏位させたオフセット部５５が形成されている。端部５４は、第２の横方向延在フランジ部５１上の、横方向延在継ぎ目４１の形成領域に位置している。縦通材５３のうちの単板型スキンパネル４３上の部分と、二重殻型スキンパネル４２とは、荷重伝達部材５６を介して互いに構造的に接合されている。荷重伝達部材５６は、その一端に台形フランジ部５７を備え、その他端に横断面形状がＬ字形の形材形状部５８を備えた部材である。

横方向延在継ぎ目４１の全体のうち、二重殻型スキンパネル４２の領域に形成されている部分は、台形フランジ部５７を含んでおり、この台形フランジ部５７は、横方向延在継ぎ目板４９の第１横方向延在フランジ部５０と、二重殻型スキンパネル４２の内側面板４５とに接合されている。また更に、荷重伝達部材５６の形材形状部５８が、横方向延在フランジ部４９の第２横方向延在フランジ部５１と、外側面板４６とに接合されている。一方、横方向延在継ぎ目４１の全体のうち、単板型スキンパネル４３の側に形成されている部分では、縦通材５３と、横方向延在フランジ部４９の第２横方向延在フランジ部５１と、単板型スキンパネル４３とが接合されており、特に、縦通材５３は、その端部５４においてそれらに接合されている。

横方向延在継ぎ目４１の全体を図示するために、図５には更に、肋材５９及び支持ブラケット６０を示した。これら２つの構成部材も、横方向延在継ぎ目４１の形成領域において、縦通材５３の端部５４と、第２の横方向延在フランジ部５１と、単板型スキンパネル４３とに接合されている。

また、芯材４４の切欠部６１の中に、形材から成る部材を組込むようにしてもよく、図示例ではその部材としてＨ形材６２を使用している。この部材を使用することによって特に、荷重伝達部材５６を更に二重殻型スキンパネル４２の外側面板にも接合することができる（図３参照）。Ｈ形材６２は金属材料で、及び／または、繊維強化樹脂材料で製作されたものとするとよい。Ｈ形材６２を、芯材４４、内側面板４５、外側面板４６、及び荷重伝達部材５６に接合するための接合方法としては、例えば、多数の接合要素を使用する方法、及び／または、少なくとも部分的に接着する方法、及び／または、発泡法などを用いることができる。

図５には示していない横方向延在継ぎ目４１の変更構成例として、縦通材５３が横方向延在継ぎ目４１に到達せずに手前で終端している構成としたものがある。この実施の形態では、荷重伝達部材５６を縦通材５３と一体的に形成してもよく、縦通材５３とは別体の部材として形成してもよい。荷重伝達部材５６を縦通材５３と一体的に形成する場合には、台形フランジ部５７と形材形状部５８とを一体的に形成することになる。荷重伝達部材５６を縦通材５３とは別体の部材として形成する場合には、この荷重伝達部材５６を２つ以上の部材に分けて形成してもよく、例えばそれを、台形フランジ部５７と、形材形状部５８と、更に別体の部材とした縦通材５３に連結するための連結部材とで形成してもよい。また、その連結部材は形材から成る部材としてもよく、例えば、横断面形状がＬ字形ないしはその他の適宜の形状の形材から成るものとするのもよい。またその場合に、荷重伝達部材５６を接合する位置は、縦通材５３に直接的に接合する位置としてもよく、或いは、２本の縦通材５３の間に接合する位置としてもよい。後者の場合には、単板型スキンパネル４３と二重殻型スキンパネル４２とを接合している横方向延在継ぎ目板を利用して、その横方向延在継ぎ目板に荷重伝達部材５６を接合するのもよい。

この変更構成例の特に顕著な利点は、縦通材５３の端部に、高さの差に対処するためのオフセット部５５を設けずに済むことにあり、オフセット部５５は、特に繊維複合材料を用いて縦通材５３を製作する場合に、それを形成するために面倒な製作工程を必要とするものである。

以上に言及した構成要素の全てを接合するには、図５に一点鎖線で示したように、ボルト、リベット、止めネジなどの接合要素を用いて行うようにしてもよく、また、溶接による接合や、部分的な接着による接合などを併用するようにしてもよい。

図６に示したのは、変更構成例に係る、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの間の横方向延在継ぎ目を示した概念図であり、全体を図示していない機体のセル構造を機内側から見た図である。

単板型スキンパネル７０は二重殻型スキンパネル７１に接合されている。二重殻型スキンパネル７１は、内側面板７２と、外側面板７３とを備え、それらの間に芯材７４が配設されている。

二重殻型スキンパネル７１のうちの、窓板（窓ガラス）７６が嵌装された単板型窓枠部材７５の配設領域及び横方向延在継ぎ目７７の形成領域では、芯材７４と内側面板７２とが共に切除されており、それによって二重殻型スキンパネル７１に切除部７８が形成されている。この切除部７８の形状は、横方向延在継ぎ目７７に連続するようにして設けられて単板型窓枠部材７５の配設領域である長方形領域の右側部分の境界を画成している略正方形の枠体部材の形状に略々対応している。

横方向延在継ぎ目７７は、図示例では、単板型スキンパネル７０と二重殻型スキンパネル７１の外側面板７３との間に亘って延展するように配設された、ここに図示していない横方向延在継ぎ目板によって構成されている。二重殻型スキンパネル７１の外側面板７３は、横方向延在継ぎ目７７の形成領域では、その機内側の側面が露出しており、横方向延在継ぎ目板はこの露出した外側面板７３の機内側の側面と単板型スキンパネル７０の機内側の側面とに当接するように配設されて固定接合されている。二重殻型スキンパネル７１のうちの、芯材７４が切除されておらず、その芯材７４の両側面に面板７２、７３が存在する領域には、二重殻型スキンパネルに組込むための窓枠部材として構成された、いわゆる二重殻型窓枠部材７９、８０が配設されている。

横方向延在継ぎ目７７の延在方向に対して直交する方向に延展しているそのままでは機内側に露出してしまう芯材７４の側端面は、図６中の局所的断面図Ｉに示したように、水平方向に延在している縦方向延在継ぎ目板８１によって被覆されている。また、図から明らかなように、この縦方向延在継ぎ目板８１を介して内側面板７２と外側面板７３とが結合されている。更にもう１枚の別の縦方向延在継ぎ目板８２が、図示した３つの窓枠部材７５、７９、８０の下側を水平方向に延在している。この縦方向延在継ぎ目板８２を、参照符号を付していない単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネル７１とを接合する縦方向延在継ぎ目８３を形成するための縦方向延在継ぎ目板として利用するようにしてもよい。これら縦方向延在継ぎ目板８１、８２の構成は、図１〜図３を参照して上で詳細に説明した縦方向延在継ぎ目板の構成と同様のものであり、即ち、２つの縦方向延在フランジ部を有しており、それら縦方向延在フランジ部は、傾斜したウェブ部を介して互いに接続している。また、縦方向延在継ぎ目８３の構成も、図１〜図３を参照して上で説明した縦方向延在継ぎ目の構成と同様のものである。

横方向延在継ぎ目７７の延在方向に対して平行に延展している芯材７４の側端面は、図６中の局所的断面図ＩＩＩに示したように、横方向延在継ぎ目板８４によって被覆されている。この横方向延在継ぎ目板８４は、参照符号を付していない２つの横方向延在フランジ部を有しており、それら横方向延在フランジ部は、それら横方向延在フランジ部に対して直交する方向に延展している段部形状のウェブ部を介して互いに接続している。この横方向延在継ぎ目板８４によって、二重殻型スキンパネル７１の内側面板７２と外側面板７３とが互いに接合されると共に、更にそれら面板７２、７３が窓枠部材７５に接続されている。

横方向延在継ぎ目７７の形成領域において、横方向延在継ぎ目板８５とこの横方向延在継ぎ目板８５に接合された台形フランジ部８６、８７とを介して、単板型スキンパネル７０の縦通材８８、８９と二重殻型スキンパネル７１とが結合されている。縦通材８８、８９は、横断面形状がＬ字形の参照符号を付していない夫々の形材形状部（図４の形材形状部３６を参照されたい）を介して台形フランジ部８６、８７に結合されているようにすることが好ましく、それら形材形状部は、台形フランジ部８６、８７と一体に形成したものとすることが好ましい。これとは異なる構成例として、適当な接合要素を用いて形材形状部を台形フランジ部８６、８７に接合するようにしてもよい。図中に２つ示した台形フランジ部８６、８７は、その各々が、２つの形材形状部の各々と組合わされて、単板型スキンパネル７０と二重殻型スキンパネル７１との間で荷重を伝達するための２つの荷重伝達部材９０、９１の各々を形成する。

横方向延在継ぎ目板８４、８５の構成は、図４及び図５に示した、単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとの間の横方向延在継ぎ目を形成するために用いられている横方向延在継ぎ目板の構成と同様のものである。縦方向延在継ぎ目板８１、８２も、横方向延在継ぎ目板８４、８５も、その両端を留め継ぎ状に形成するようにするとよく、そうすることによって、縦方向延在継ぎ目板と横方向延在継ぎ目板とを、理想的な場合にはそれらの間に殆ど隙間のない状態で、互いに高精度で接合することができる。

局所的断面図ＩＩは、二重殻型スキンパネル７１に組込まれている窓枠部材７９、８０の横断面を模式的に示した図であり、また、局所的断面図ＩＶは、単板型窓枠部材７５、二重殻型スキンパネル７１の外側面板７３、及び単板型スキンパネル７０の断面を模式的に示した図である。

図６を参照して以上に説明した変更構成例に係る、単板型スキンパネル７０と二重殻型スキンパネル７１との間の横方向延在継ぎ目７７によれば、横方向延在継ぎ目７７の形成領域に窓枠部材７５を一体に組込めるのみならず、特に静応力の分布状態に関して、横方向延在継ぎ目７７において「応力均一化」が達成されるようにすることができ、それによって、単板型スキンパネル７０から二重殻型スキンパネル７１への荷重の流れも、またそれとは逆方向の、二重殻型スキンパネル７１から単板型スキンパネル７０への荷重の流れも、より好適なものとなる。この応力均一化は、横方向延在継ぎ目７７の形成領域において、二重殻型スキンパネル７１から芯材７４と内側面板７２とを切除することで切除部７８を形成し、その切除部７８の形成領域に窓枠部材７５を配設することによって可能となったものである。即ち、二重殻型スキンパネル７１は、この切除部７８の形成領域においては「疑似」単板型スキンパネルとなっており、そのため、真っ直ぐに延在する横方向延在継ぎ目７７を、二重殻型スキンパネル７１のうちの少なくとも窓枠部材７５の配設領域にまで「入り込ませる」ことが可能となっており、それによって、単板型スキンパネル７０の端縁と二重殻型スキンパネル７１の端縁とを突き合わせて接合した接合部が静応力の分布状態に及ぼす影響が、当該領域において均一化されるようになっている。

本発明に従って形成される縦方向延在継ぎ目及び横方向延在継ぎ目は、部分的に平板形状の、及び／または、部分的に少なくとも１方向に湾曲した湾曲板形状の、任意の単板型スキンパネルと二重殻型スキンパネルとを接合するために用い得るものである。

１ 縦方向延在継ぎ目
２ 二重殻型スキンパネル
３ 単板型スキンパネル
４ 芯材
５ 内側面板
６ 外側面板
７ 裏打ち板
８ 外板
９ ｘ軸
１０ 縦方向延在継ぎ目板
１１ 第１縦方向延在フランジ部
１２ 第２縦方向延在フランジ部
１３ 傾斜したウェブ部
１４ Ｔ形材
１５ Ｔ形材の底部フランジ部
１６ Ｔ形材のウェブ部
１７ 接合要素
１８ 肋材（横方向延在桁材）
１９ 肋材の底部フランジ部
２０ 肋材の頂部フランジ部
２１ 肋材のウェブ部
２２ 肋材端部
２３ 肋材の切欠部
２４ ブラケット
２５ ブラケットの第１取付部
２６ ブラケットの第２取付部
２７ 切欠部（収容空間）
２８ Ｈ形材
２９ 横方向延在継ぎ目
３０ 単板型スキンパネル
３１ 二重殻型スキンパネル
３２ 二重殻型スキンパネル
３３ 二重殻型接合部材
３４ 荷重伝達部材
３５ 台形フランジ部
３６ 形材形状部
３７ 横方向延在継ぎ目板
３８ 第１横方向延在フランジ部
３９ 第２横方向延在フランジ部
４０ 段部
４１ 横方向延在継ぎ目
４２ 二重殻型スキンパネル
４３ 単板型スキンパネル
４４ 芯材
４５ 内側面板
４６ 外側面板
４７ 裏打ち板
４８ 外板
４９ 横方向延在継ぎ目板
５０ 第１横方向延在フランジ部
５１ 第２横方向延在フランジ部
５２ 段部
５３ 縦通材（縦方向延在桁材）
５４ 縦通材の端部
５５ 縦通材のオフセット部
５６ 荷重伝達部材
５７ 荷重伝達部材の台形フランジ部
５８ 荷重伝達部材の形材形状部
５９ 肋材（横方向延在桁材）
６０ 支持ブラケット
６１ 切欠部
６２ Ｈ形材
７０ 単板型スキンパネル
７１ 二重殻型スキンパネル
７２ 内側面板
７３ 外側面板
７４ 芯材
７５ 単板型窓枠部材
７６ 窓板（窓ガラス）
７７ 横方向延在継ぎ目
７８ 二重殻型スキンパネルの切除部
７９ 二重殻型窓枠部材
８０ 二重殻型窓枠部材
８１ 縦方向延在継ぎ目板
８２ 縦方向延在継ぎ目板
８３ 縦方向延在継ぎ目
８４ 横方向延在継ぎ目板
８５ 横方向延在継ぎ目板
８６ 台形フランジ部
８７ 台形フランジ部
８８ 縦通材（縦方向延在桁材）
８９ 縦通材（縦方向延在桁材）
９０ 荷重伝達部材
９１ 荷重伝達部材

Claims (16)

1. 複数枚のスキンパネル（２、３、３０、３１、３２、４２、４３、７０、７１）と、複数本の縦方向延在桁材（５３、８８、８９）と、例えば肋材（１８、５９）などの複数本の横方向延在桁材とを備え、複数本の縦方向延在継ぎ目（１、８３）及び／または複数本の横方向延在継ぎ目（２９、４１、７７）が形成されることにより構成されており、更に、少なくとも１枚のスキンパネル（２、３１、３２、４２、７１）が二重殻型スキンパネルとされており、少なくとも１枚のスキンパネル（３、３０、４３、７０）が単板型スキンパネルとされている、航空機の機体のセル構造において、
   単板型スキンパネル（３、７０）と二重殻型スキンパネル（２、７１）とを接合している少なくとも１本の縦方向延在継ぎ目（１、８３）の形成領域に、少なくとも１枚の縦方向延在継ぎ目板（１０、８２）を備えており、該縦方向延在継ぎ目板（１０、８２）は第１縦方向延在フランジ部（１１）と第２縦方向延在フランジ部（１２）とを有し、それら縦方向延在フランジ部（１１、１２）は、傾斜したウェブ部（１３）を介して、互いにオフセットした位置関係にあって互いに接続していることを特徴とし、及び／または、単板型スキンパネル（３０、４３、７０）と二重殻型スキンパネル（３１、３２、４２、７１）とを接合している少なくとも１本の横方向延在継ぎ目（２９、４１、７７）の形成領域に、単板型スキンパネル（３０、４３、７０）上に設けられている少なくとも１本の縦方向延在桁材（５３、８８、８９）を少なくとも１枚の二重殻型スキンパネル（３１、３２、４２、７１）に接合している少なくとも１つの荷重伝達部材（３４、５６、９０、９１）を備えていることを特徴とする、航空機の機体のセル構造。
2. 前記第１縦方向延在フランジ部（１１）は前記二重殻型スキンパネル（２）の内側面板（５）に接合されており、前記第２縦方向延在フランジ部（１２）は前記二重殻型スキンパネル（２）の外側面板（６）に接合されており、更に、縦方向延在継ぎ目が形成されることにより、前記第２縦方向延在フランジ部（１２）が、継ぎ目板を介して、及び／または、例えばＴ形材（１４）などの形材を介して、単板型スキンパネル（３）に接合されていることを特徴とする請求項１記載の機体のセル構造。
3. 単板型スキンパネル（３）の少なくとも１本の肋材（１８）は、その肋材端部（２２）ないしその近傍領域における当該肋材の下側部分に切欠部（２３）が形成されていると共に、その肋材端部（２２）に少なくとも１つのブラケット（２４）が取付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の機体のセル構造。
4. 前記少なくとも１つのブラケット（２４）は第１取付部（２５）と第２取付部（２６）とを有しており、前記第１取付部（２５）と前記第２取付部（２６）とは９０°の角度を成して互いに接続しており、前記第１取付部（２５）は、前記肋材端部（２２）ないしその近傍領域において、例えばリベット接合及び／または接着接合などによって、前記肋材（１８）に接合されており、前記第２取付部（２６）は、前記第１縦方向延在フランジ部（１１）に接合されていることを特徴とする請求項３記載の機体のセル構造。
5. 前記第２取付部（２６）は、芯材（４）の切欠部（２７）の中に嵌装された例えばＨ形材（２８）などの形材部材を介して前記二重殻型スキンパネル（２）に接合されていることを特徴とする請求項４記載の機体のセル構造。
6. 前記外側面板（６）は少なくとも部分的に裏打ち板（７）を備えた外板（８）から成ることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の機体のセル構造。
7. 少なくとも１本の横方向延在継ぎ目（２９、４１）の形成領域に、第１横方向延在フランジ部（３８、５０）と第２横方向延在フランジ部（３９、５１）とを有する少なくとも１枚の横方向延在継ぎ目板（３７、４９）が配設されており、前記第１横方向延在フランジ部（３８、５０）と前記第２横方向延在フランジ部（３９、５１）とは、段部（４０、５２）により、互いに段違いの位置関係にあって、互いに殆ど平行に接続していることを特徴とする請求項１記載の機体のセル構造。
8. 前記少なくとも１つの荷重伝達部材（３４、５６）は、二重殻型スキンパネル（３１、４２、７１）の内側面板（４５、７２）に接合するための例えば台形フランジ部（３５、５７）などのフランジ部と、前記少なくとも１本の縦方向延在桁材（５３）に接合するための形材形状部（３６、５８）であって前記台形フランジ部（３５、５７）下側を前記台形フランジ部（３５、５７）に対して実質的に平行に延在している横断面形状が例えばＬ字形などの形材形状部（３６、５８）とを備えていることを特徴とする請求項７記載の機体のセル構造。
9. 前記第１横方向延在フランジ部（３８、５０）は、例えばリベット接合及び／または接着接合などによって、少なくとも１つの二重殻型スキンパネル（３１、４２）の内側面板（４５）に接合されており、前記第２横方向延在フランジ部（３９、５１）は、前記二重殻型スキンパネル（３１、４２）の外側面板（４６）と前記単板型スキンパネル（４３、７０）とに接合されていることを特徴とする請求項７又は８記載の機体のセル構造。
10. 前記少なくとも１つの荷重伝達部材（３４、５６）は、一体形成された部材であることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項記載の機体のセル構造。
11. 前記少なくとも１本の縦方向延在桁材（５３）には、その端部（５４）に、高さの差に対処するために鉛直方向に偏位させたオフセット部（５５）が形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項記載の機体のセル構造。
12. 前記横方向延在継ぎ目（２９、４１）の形成領域に、少なくとも１つの支持ブラケット（６０）を備えた肋材（５９）が配設されていることを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項記載の機体のセル構造。
13. 前記横方向延在継ぎ目（７７）の形成領域において、芯材（７４）に、並びに、前記二重殻型スキンパネル（７１）の前記内側面板（７２）に、少なくとも１つの大面積の切除部（７８）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の機体のセル構造。
14. 前記切除部（７８）の形成領域において、前記芯材（７４）の側端面が、縦方向延在継ぎ目板（８１、８２）と横方向延在継ぎ目板（８４、８５）とによって被覆されていることを特徴とする請求項１３記載の機体のセル構造。
15. 前記切除部（７８）の形成領域に、少なくとも１つの単板型窓枠部材（７５）が一体に組込まれていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の機体のセル構造。
16. 前記少なくとも１枚の縦方向延在継ぎ目板（１０、８１、８２）と前記少なくとも１枚の横方向延在継ぎ目板（３７、４９、８３、８４）とが、金属材料で、及び／または、繊維強化熱硬化性樹脂材料で、一体部品として製作されたものであることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項記載の機体のセル構造。

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