JP2013133035A

JP2013133035A - ベント部材、航空機の主翼

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Publication number: JP2013133035A
Application number: JP2011285439A
Authority: JP
Inventors: Ushio Komoda; 潮古茂田; Hideto Motohashi; 秀人本橋
Original assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Current assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: WO2013099110A1; US20140299713A1; JP6100461B2; US9926082B2

Abstract

【課題】ベント部材の開口部が塞がれるのを防ぎ、確実に通気を行う。
【解決手段】一本のベントストリンガ２０に、複数の開口部４０Ａ、４０Ｂが形成され、開口部４０Ａ、４０Ｂの一方が塞がれてしまった場合にも、他方により通気を確保する。
このとき、開口部４０Ａ，４０Ｂは、ベントストリンガ２０において互いに異なる面に形成されているため、開口部４０Ａ，４０Ｂの双方が同時に塞がれてしまう可能性が少ない。
【選択図】図３

Description

本発明は、航空機の主翼に設けられるベント部材、航空機の主翼に関する。

航空機の主翼の内部には燃料タンクが設けられている。また、主翼には、燃料タンク内の燃料が減少したときに、タンク内の圧力が負圧になるのを防ぐため、燃料タンク内に空気を外部から導入するベント部材が設けられている。また、ベント部材は、地上での再給油時にタンク内が過加圧となるのを防ぐ機能も果たしている。ベント部材は、主翼の外部に空気導入ダクトを有し、この空気導入ダクトから取り入れた空気を燃料タンク内に供給する。

ベント部材は、主翼の外表面を形成する翼パネルの内周面側に、主翼の翼長方向に沿って連続するよう設けられている（例えば、非特許文献１参照。）。このようなベント部材には、チューブ状の配管を主翼パネルの内周面に取り付けたベントチューブと、主翼パネルの内周面を流路壁の一部として利用したベントストリンガとがある。

Michael C. Y. Niu 「Airframe Structural Design」 Conmilit Press Ltd. 1988年 p.259, Fig.8.3.7(c)

ところで、このようなベント部材においては、外気を出し入れするため、その一端に開口部が形成されている。主翼の組立作業時や整備作業時に、例えば、ウエス、ビニール袋等を主翼内に残置してしまった場合、この残置物が開口部を塞いでしまう可能性がある。すると、燃料タンク内の圧力が過度に高くなったり、低くなったりすることがある。
したがって、当然のことながら、作業時には不用意に残置物が生じないよう細心の注意を払っているが、それでもヒューマンエラーが生じうる余地が残されている。

これに対し、大型の航空機においては、ベント部材を複数本並設することで、いずれかのベント部材の開口部が閉塞されてしまった場合にも、他のベント部材の開口部により通気性を確保することが行われている。
しかし、規模の小さい航空機においては、主翼内のスペースも狭いことから、ベント部材を複数本設けることができないことがある。
そこでなされた本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、ベント部材の開口部が塞がれるのを防ぎ、確実に通気を行うことのできるベント部材、航空機の主翼を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、翼の外表面を形成する翼パネルにおいて、翼の内側に面する内表面に沿って形成され、翼の長さ方向に連続するベント部材であって、ベント部材の一端に、当該ベント部材において互いに異なる面に、複数の開口部が形成されていることを特徴とする。
このように、複数の開口部を形成することで、開口部が全て塞がれて通気性が確保できなくなるのを塞ぐ。このとき、開口部がベント部材において互いに異なる面に形成されているため、この点においても、開口部が全て塞がれるのを確実に塞ぐことができる。

ここで、翼パネルにおいて、翼の内表面に一体に形成され、翼の翼長方向に連続する一対のリブと、一対のリブの先端部間を塞ぐよう設けられたカバーと、を備えるのが好ましい。
リブとカバーは、どのように締結しても良いが、例えば、リブの先端部に形成されたフランジ部にカバーを突き当て、カバーとフランジ部とを締結部材により一体に締結することができる。
このようにして、リブとカバーは、翼パネルよりも翼の内側で締結することができる。
ここで、リブは、翼パネルと同じ金属母材から削り出して形成するのが好ましい。

開口部は、少なくとも一つが、ベント部材の下面を向くカバーに設けられているのが好ましい。万が一、残置物がこの開口部を塞いでしまっても、重力により自然落下することがあるからである。

また、開口部は、カバーの端部において開放端となるよう形成され、開口部の両側のカバーの断面積が、カバーの終端に向けて漸次縮小するよう形成されたものとすることもできる。
このように、開口部を開放端とすることで、カバーに例えば円形の開口部を形成することによる応力集中を避けることができる。
なお、カバーの終端に近接して、一対のリブの先端部間を塞ぐよう設けられた端板をさらに備えても良い。

また、本発明は、翼の外表面を形成する翼パネルと、上記したようなベント部材と、を備え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、複数の開口部を形成することで、開口部が全て塞がれて通気性が確保できなくなるのを塞ぐことができる。このとき、開口部がベント部材において互いに異なる面に形成することで、開口部が全て塞がれるのを確実に塞ぐことができる。
これにより、ベント部材を１本しか設置できない場合であっても、通気性を確実に確保することができる。

また、開口部は、カバーの端部において開放端となるよう形成することで、飛行時に主翼が変形するにともなってカバーが変形したときにおける、開口部周辺における応力集中を避けることができる。

第一実施の形態における航空機の主翼を構成する翼パネルを示す斜視図である。ベントストリンガを示す断面図である。ベントストリンガに形成した複数の開口部を示す斜視図である。第二の実施形態におけるベントストリンガに形成した複数の開口部を示す斜視図である。第二の実施形態におけるベントストリンガに形成した複数の開口部の変形例を示す斜視図である。

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。
［第一の実施形態］
図１は、本実施の形態における航空機の主翼１０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、その上面側の翼表面を形成する翼パネル１１と、主翼１０内に設けられたベントストリンガ（ベント部材）２０とを備えている。
なお、本実施形態において、主翼１０は、その上面側が１枚の翼パネル１１によって形成されているが、これに限る物ではなく、２枚以上の翼パネル１１を組み合わせても良い。

ベントストリンガ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、ベントストリンガ２０は、翼パネル１１の内表面１１ａに直交する方向に立ち上がる一対のリブ２１、２１と、これらリブ２１、２１の先端部上に設けられたカバー２２とから形成されている。

各リブ２１は、主翼１０の翼長方向に沿って連続するよう形成されている。各リブ２１の先端部には、対向するリブ２１とは反対側に向けて延びるフランジ部２１ａが一体に形成されている。このようなリブ２１は、翼パネル１１と一体に形成されている。すなわち、翼パネル１１およびリブ２１は、金属母材から削り出し加工を行うことで形成される。このリブ２１は、翼パネル１１の面外方向への変形に対する補強要素として機能することができる。

また、カバー２２は、主翼１０の翼長方向に長手方向を有する帯状である。カバー２２は、その両側端部２２ａ、２２ａをリブ２１のフランジ部２１ａ、２１ａに突き当てることで、リブ２１、２１間の空間を塞ぐよう設けられている。
そして、カバー２２の両側端部２２ａ、２２ａとリブ２１のフランジ部２１ａ、２１ａは、所定間隔に配置されたリベット（締結部材）２３により一体に締結されている。

このようなベントストリンガ２０は、リブ２１、２１と、カバー２２と、翼パネル１１の内表面１１ａとによって囲まれた空間を、外部から導入した空気の流路とする。このベントストリンガ２０を通して燃料タンク３０内に空気を外部から導入する。

図３に示すように、ベントストリンガ２０の一端側には、外部から空気を導入するため、複数の開口部４０Ａ、４０Ｂが形成されている。
ここで、一方の開口部４０Ａは、リブ２１、２１とカバー２２と、翼パネル１１の内表面１１ａとによって囲まれた空間の端部、すなわちベントストリンガ２０の終端面２０ｅが開放端とされることで形成されている。
また、他方の開口部４０Ｂは、ベントストリンガ２０の終端の近傍において、カバー２２に形成された、例えば丸型の穴である。

このような構成によれば、一本のベントストリンガ２０に、複数の開口部４０Ａ、４０Ｂが形成されているので、開口部４０Ａ、４０Ｂの一方が塞がれてしまった場合にも、他方により通気を確保することができる。
このとき、開口部４０Ａ，４０Ｂは、ベントストリンガ２０において互いに異なる面に形成されているため、開口部４０Ａ，４０Ｂの双方が同時に塞がれてしまう可能性が少なく、上記効果を確実に発揮することができる。
また、開口部４０Ａは、ベントストリンガ２０の終端面２０ｅを開放端とすることで形成でき、開口部４０Ｂは、カバー２２に穴を形成するのみであるので、それぞれ、容易に形成することができる。

ところで、上記したような構成においては、リベット２３が翼パネル１１の外表面１１ｂに露出していないため、落雷時にリベット２３を通して主翼１０の内部に設けられた燃料タンク３０にスパークが生じるのを防ぐことができる。
また、リブ２１とカバー２２の合わせ面も、翼パネル１１の外表面１１ｂから内側に離間しているため、リブ２１とカバー２２を互いに異なる材料で形成した場合にも、スパークが生じにくい。
このようにして、耐雷性を大幅に高めることができる。

また、リベット２３によるリブ２１とカバー２２の締結作業は、翼パネル１１の内表面１１ａ側で行うことができるので、作業性に優れる。

さらに、リブ２１は、翼パネル１１と一体に削り出して形成されるため、翼パネル１１の湾曲形状に合せて高精度に形成される。一方、カバー２２は、帯状の部材を翼パネル１１およびリブ２１の形状に合わせて湾曲させるのみでよいので、リブ２１の先端部に確実に突き合わせることができる。特に、カバー２２が薄板の場合、リベット２３で締結していくことにより、カバー２２はリブ２１の先端形状に倣って容易に変形するので、作業性が特に高い。

［第二の実施形態］
次に、本発明に係るベント部材、航空機の主翼の第二の実施形態について説明する。以下においては、上記第一の実施形態で示した、カバー２２に形成した開口部４０Ｂの構成を他の構成に代えたのみであり、それ以外のベントストリンガ２０の構成については上記第一の実施形態と共通するので、上記第一の実施形態とは異なる構成のみについて説明を行い、上記第一の実施形態と共通する構成については、図中に同符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、ベントストリンガ２０の一端側には、外部から空気を導入するため、複数の開口部４０Ａ、４０Ｃが形成されている。
開口部４０Ｃは、ベントストリンガ２０の終端の近傍において、カバー２２に形成されている。この開口部４０Ｃは、カバー２２の終端２２ｅにおいて開放端とされている。この開口部４０Ｃは、ベントストリンガ２０の長さ方向中心側から終端面２０ｅに向けて、その幅方向の開口幅が漸次拡大するよう形成されている。このような開口部４０Ｃは、例えば、カバー２２の表面に直交する方向から見たときに、半円形、二字曲線状に形成することができる。また、カバー２２の終端２２ｅに対し、予め定めた角度θで延びる直線部４１、４１と、これら直線部４１、４１どうしを円弧部４２により結んだような形状とすることもできる。
ここで、角度θは、例えば、２０〜３０°とするのが好ましい。

このような構成によれば、一本のベントストリンガ２０に、複数の開口部４０Ａ、４０Ｃが形成されているので、開口部４０Ａ、４０Ｃの一方が塞がれてしまった場合にも、他方により通気を確保することができる。
このとき、開口部４０Ａ，４０Ｃは、ベントストリンガ２０において互いに異なる面に形成されているため、開口部４０Ａ，４０Ｃの双方が同時に塞がれてしまう可能性が少なく、上記効果を確実に発揮することができる。

ここで、上記第一の実施形態では、開口部４０Ｂを円形としたが、そのような構成では、ベントストリンガ２０に荷重が作用したときに、開口部４０Ｂにおいてカバー２２の終端２２ｅ側に応力集中が生じる。これに対し、上記実施形態のごとく、開口部４０Ｃを開放端とすることで、カバー２２は、開口部４０Ｃの両側２２ｓ、２２ｓにおいてその断面積が漸次縮小するようになっている。これにより、ベントストリンガ２０に荷重が作用したときに、カバー２２の終端２２ｅ近傍で応力集中が生じるのを防ぐことができる。

（第二の実施形態の変形例）
なお、上記第二の実施形態で示した構成に対し、終端２２ｅに開放端の開口部４０Ｃを形成したカバー２２に近接して、ベントストリンガ２０の終端側に、端板５０を設けるようにしても良い。この端板５０は、矩形で、カバー２２と同様、その両側端部をリブ２１のフランジ部２１ａ、２１ａに突き当てることで、リブ２１、２１間の空間を塞ぐよう設けられている。

そして、開口部４０Ａは、端板５０と、リブ２１、２１と、翼パネル１１の内表面１１ａとによって囲まれた空間の端部、すなわちベントストリンガ２０の終端面２０ｅが開放端とされることで形成されている。

ここで、開口部４０Ｃにおいて、ベントストリンガ２０の長さ方向における開口長さＬ１と、端板５０において、ベントストリンガ２０の長さ方向における長さＬ２は、ほぼ等しくなるように形成するのが好ましい。

このような構成であっても、開口部４０Ｃは、カバー２２においては開放端とされており、カバー２２は、開口部４０Ｃの両側２２ｓ、２２ｓにおいてその断面積が漸次縮小するようになっている。これにより、ベントストリンガ２０に荷重が作用したときに、カバー２２の終端２２ｅ近傍で応力集中が生じるのを防ぐことができる。
しかも、端板５０が設けられることで、開口部４０Ａと開口部４０Ｃとが確実に区切られ、ベントストリンガ２０において互いに異なる面に形成された開口部４０Ａ，４０Ｃは、双方が同時に塞がれてしまう可能性が少ない。

なお、上記第二の実施形態では、開口部４０Ｃは、カバー２２の終端２２ｅにおいて開放端とするのであれば、その開口幅を漸次大きくするのではなく、開口部４０Ｃの両側におけるカバー２２の厚さを漸次小さくしても良い。

なお、上記第一、第二の実施の形態では、リブ２１のフランジ部２１ａにカバー２２を突き当てる構成としたが、これ以外の形状・構成とすることもできる。例えば、リブ２１にフランジ部２１ａを形成せず、カバー２２を、その両端に、リブ２１の側面に沿う立ち上がり部を形成した断面略Ｕ字状とし、立ち上がり部をリブ２１の側面に締結する構成とすることもできる。

また、本発明においては、翼パネル１１の内表面１１ａに略Ｕ字状の部材を取り付けることによって構成したベントストリンガや、翼パネル１１の内表面１１ａに沿って、円管状のベントチューブを設けたような場合においても、ベントストリンガやベントチューブの端部に、上記と同様にして開口部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを形成する構成としても良い。
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、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ベントストリンガ（ベント部材）
２０ｅ終端面
２１リブ
２１ａフランジ部
２２カバー
２２ａ両側端部
２２ｅ終端
２２ｓ両側
２３リベット
３０燃料タンク
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ開口部
４１直線部
４２円弧部
５０端板

Claims

翼の外表面を形成する翼パネルにおいて、前記翼の内側に面する内表面に沿って形成され、前記翼の長さ方向に連続するベント部材であって、
前記ベント部材の一端に、当該ベント部材において互いに異なる面に、複数の開口部が形成されていることを特徴とするベント部材。
前記翼パネルにおいて、前記翼の前記内表面に一体に形成され、前記翼の翼長方向に連続する一対のリブと、
一対の前記リブの先端部間を塞ぐよう設けられたカバーと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のベント部材。
前記開口部は、少なくとも一つが、前記ベント部材の下面を向く前記カバーに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のベント部材。
前記開口部は、前記カバーの端部において開放端となるよう形成され、前記開口部の両側の前記カバーの断面積が、前記カバーの終端に向けて漸次縮小するよう形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のベント部材。
前記カバーの終端に近接して、一対の前記リブの先端部間を塞ぐよう設けられた端板をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のベント部材。
前記リブは、前記翼パネル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から５のいずれか一項に記載のベント部材。
翼の外表面を形成する翼パネルと、
請求項１から６のいずれか一項に記載のベント部材と、
を備えることを特徴とする航空機の主翼。