JP2013141914A

JP2013141914A - 航空機の窓、航空機、航空機の窓の組立方法。

Info

Publication number: JP2013141914A
Application number: JP2012003147A
Authority: JP
Inventors: Nao Yokoi; 尚横井
Original assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Current assignee: Mitsubishi Aircraft Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP5931447B2; US20140319277A1; WO2013105178A1; US9598166B2

Abstract

【課題】容易かつ低コストに、十分な電磁シールド性能、耐環境シール性能を有した航空機の窓、航空機、航空機の窓の組立方法を提供する。
【解決手段】導電性シール部材６０を、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２との間に挟み込んだ。この導電性シール部材６０は、シリコンゴム等の電気絶縁性と防水性、柔軟性を有した材料からなるシール部材本体６１中に、アルミニウム等の導電性材料からなる細い線状材６２が埋め込まれたものである。この導電性シール部材６０により、電磁シールド効果と、電気絶縁性、防水性、といった耐環境シール性を併せて確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁シールドを有する航空機の窓、航空機等に関する。

航空機は、ラジオ（Radio）、テレビジョン（Television）、レーダー（Radar）、送信機（Emitters）、および他のソースからの電磁環境（Electro-Magnetic Environment）である高放射電界強度(HIRF: High Intensity Radiated Fields)に対し、巡航飛行中或いは離着陸時において、誤作動や不時の挙動(Up-Set)等が発生せず、安全に飛行できるようにしなければならない。このため、FAA（連邦航空局：Federal Aviation Administration）のRegulations（耐審要求）である、(14CFR)§§23.1308, 25.1317, 27.1317及び29.1317, High-intensity Radiated Fields (HIRF) protectionで要求されるHIRF保護対策を施さなければならない。

以下の理由から、近年、航空機の電気／電子システムの保護の重要性は著しく増加している。
１）航空機の継続的な安全な飛行と着陸のために必要な機能を実行する電気／電子システムへの、より大きな依存、
２）航空機の設計で用いられるある種の複合材による電磁遮蔽の低下、
３）データ・バスやプロセッサの動作速度の高速化、より高密度のICやカード、そして電子機器のより高い感度に伴う、電気／電子システムのHIRFに対するサセプティビリティ（感受性）の上昇、
４）使用周波数の特に1GHz以上の高周波帯域への拡大、
５）RF送信器の数と電力の増加に伴う、HIRF環境の苛酷さの上昇、
６）HIRFに曝された時に一部の航空機が受けた悪影響。

一方、航空機内においては、携帯電話やゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータ等の各種電子機器や航空貨物に付けられるアクティブタイプのRFID（Radio Frequency IDentification）タグ等のPED（Personal Electro Device）が発する電波や電磁ノイズ（以下、単に電磁ノイズと称する）により、例えば、管制塔との通信、所定のルートで飛行を行うための航法（Navigation）の通信や制御に悪影響が生じ得る。そこで、機内での各種電子機器の使用を控えることを乗客に求めているのは周知の通りである。

航空機の機体は、一般に金属で形成されているため、キャビン（客席空間）からコックピット（フライトデッキ）や電子機器室（Avionics Bay）へは、主にキャビンの窓、およびコックピットの窓を通して電磁ノイズが出入りする。そこで、障害となり得る電磁ノイズがコックピットや電子機器室に侵入するのを防ぐため、複数枚のアクリル等からなるウインドウパネルを積層してなるキャビンの窓に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）、金、銀等の膜を挟み込んで設けることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

図５に示すように、窓１０１は、窓部１０２と、その外周部の全周を囲うアウターリテーナ１０３とを有している。

窓部１０２は、複数枚、本実施形態では、３枚のウインドウパネル１０４Ａ〜１０４Ｃを積層することで構成されている。
ウインドウパネル１０４Ａ、１０４Ｂの間、およびウインドウパネル１０４Ｂ、１０４Ｃの間には、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等からなる樹脂フィルム１０５Ａ、１０５Ｂが挟み込まれている。

樹脂フィルム１０５Ａとウインドウパネル１０４Ｂとの間には、電磁シールド膜１０６が挟み込まれている。電磁シールド膜１０６は、ＩＴＯ、金、銀等の導電性材料から形成された薄膜である。
電磁シールド膜１０６の外周部には、導電性テープ１０７の一端１０７ａが接着されている。この導電性テープ１０７は、他端１０７ｂが窓部１０２よりも外周側に突出し、窓部１０２の外周端面１０２ａに沿うよう折り曲げられている。

そして、窓部１０２の外周端面１０２ａには、導電性テープ１０７の他端１０７ｂを覆うように第二の導電性テープ１０８が接着されている。第二の導電性テープ１０８は、アウターリテーナ１０３に沿うよう折り曲げられ、アウターリテーナ１０３に形成された接地エリア１０７Ｂに貼り付けられて接地されている。

これにより、電磁シールド膜１０６は、導電性テープ１０７、第二の導電性テープ１０８を、アウターリテーナ１０３、アウターリテーナ１０３を機体１１０に接続するためのピン１１１を介し、機体１１０に電気的に接続されている。このようにして、電磁シールド膜１０６が機体１１０に電気的に接続されることで、電磁シールド効果を発現している。

また、窓部１０２の外周端面１０２ａに設けられた第二の導電性テープ１０８を覆うように、シリコンシーラント等からなるウェザーシール１０９が設けられ、これによって防水・防湿、気密性確保等のための対環境シールがなされている。

特表２００３−５２３９１１

しかしながら、第二の導電性テープ１０８は、内圧と外圧の圧力差による繰返し変形や長期間にわたる使用によって接着が剥離してしまう可能性がある。このため、第二の導電性テープ１０８を定期的に点検して、必要に応じて交換する必要があり、手間とコストがかかる。
また、組立時には、窓部１０２の外周端面１０２ａに第二の導電性テープ１０８を貼り付け、さらにその上にシリコンシーラント等を塗布してウェザーシール１０９を形成しなければならず、手間がかかる。
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、容易かつ低コストに、十分な電磁シールド性能、耐環境シール性能を有した航空機の窓、航空機、航空機の窓の組立方法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の航空機の窓は、透明なウインドウパネルと、ウインドウパネルの外周部に設けられ、ウインドウパネルを挟み込む、内側のインナーリテーナおよび外側のアウターリテーナと、導電性材料からなる電磁シールド膜と、電磁シールド膜の外周部に一端が接続された導電性材料からなる接続フィルムと、接続フィルムの他端とアウターリテーナとの間に挟み込まれた導電性シール部材と、を備え、導電性シール部材は、ウインドウパネルの外周側に臨む部分が電気絶縁性を有したシール部材本体により形成され、ウインドウパネルの外周側に臨む部分以外の部分に、接続フィルムの他端とアウターリテーナとを電気的に接続する導電性部材が設けられていることを特徴とする。
このように、導電性シール部材は、ウインドウパネルの外周側に臨む部分が電気絶縁性を有したシール部材本体により形成されているので、このシール部材本体により、防水・防湿、気密性確保等の耐環境シール性能を確保することができる。また、導電性シール部材は、ウインドウパネルの外周側に臨む部分以外の部分に設けられた導電性部材により、接続フィルムとアウターリテーナとを電気的に接続することができ、これによって、電磁シールド膜が接続フィルム、導電性部材、アウターリテーナを介して機体に電気的に接続され、電磁シールド効果を得ることができる。

ここで、導電性シール部材は、シール部材本体中に、導電性部材として導電性材料からなる線状材が埋め込まれたものとすることができる。このような線状材は、シール部材本体が接続フィルムの他端とアウターリテーナとを結ぶ方向に圧縮されたときに変形可能であることを特徴とすることができる。また、導電性シール部材は、シール部材本体が接続フィルムの他端とアウターリテーナとに挟み込まれて圧縮されたときの厚さに対し、非圧縮状態の厚さが大きく設定されている。
これにより、導電性シール部材をアウターリテーナと接続フィルムの間に挟み込んだ状態で、インナーリテーナとアウターリテーナとを締結部材により締結することで、シール部材本体を圧縮変形させてシール性能を確実に発揮させることができる。

また、本発明は、上記したような航空機の窓を備えた航空機とすることもできる。

さらに、本発明は、上記したような航空機の窓の組み立て方法であって、ウインドウパネルと電磁シールド膜とを積層し、その外周部を、インナーリテーナおよびアウターリテーナで挟み込む工程を有し、この工程では、電磁シールド膜に接続フィルムの一端を接続し、接続フィルムの他端とアウターリテーナとの間に、導電シール部材を挟み込むことを特徴とする航空機の窓の組み立て方法とすることもできる。

本発明によれば、導電性シール部材により、防水・防湿、気密性確保等の耐環境シール性能と、電磁シールド効果を発揮することができる。この導電性シール部材は、アウターリテーナと接続フィルムとの間に挟み込むだけでよいので、取付作業も容易であり、低コストかつ容易に上記効果を得ることができる。

本実施の形態における航空機のコックピット部分を示す図である。コックピット窓の断面構造、および機体への取付構造を示す断面図である。図２の要部拡大図である。導電性シール部材の構成を示す拡大図である。従来のコックピット窓の断面構造、および機体への取付構造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１０の窓２０の構成を説明するための図である。
図１に示すように、窓２０は、航空機１０のコックピットの前方に設けられている。

図２に示すように、窓２０は、航空機１０の機体を構成する外皮１１に形成された窓枠１２に取り付けられている。窓２０は、窓部２１と、その外周部の全周を囲うアウターリテーナ２２とを有している。

窓部２１は、複数枚、本実施形態では、３枚のウインドウパネル２３Ａ〜２３Ｃを積層することで構成されている。ここで、メイン窓としての窓２０においては、ウインドウパネル２３Ａ〜２３Ｃのうち、少なくとも航空機１０の機体の外側に臨む表層のウインドウパネル２３Ａは、ガラス製とされる。さらに、本実施形態においては、ウインドウパネル２３Ａ〜２３Ｃのすべてがガラス製とされている。

ウインドウパネル２３Ａ、２３Ｂの間、およびウインドウパネル２３Ｂ、２３Ｃの間には、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等からなる樹脂フィルム２４Ａ、２４Ｂが挟み込まれている。

樹脂フィルム２４Ａとウインドウパネル２３Ｂとの間には、電磁シールド膜２７が挟み込まれている。電磁シールド膜２７は、ＩＴＯ、金、銀等の導電性材料から形成された薄膜である。

ウインドウパネル２３Ｂ、２３Ｃの外周部には、ウインドウパネル２３Ｂ、２３Ｃと同じ厚さを有したスペーサ２８Ａ、２８Ｂが、その全周を囲って設けられている。スペーサ２８Ａ、２８Ｂは、その表裏に設けられたストラップ２９Ａ、２９Ｂにより、ウインドウパネル２３Ｂ、２３Ｃに締結されている。ここで、スペーサ２８Ａ、２８Ｂおよびストラップ２９Ａ、２９Ｂは、例えばファイバーグラス製とされる。
そしてスペーサ２８Ａ、２８Ｂ、および樹脂フィルム２４Ｂは、ウインドウパネル２３Ａ、樹脂フィルム２４Ａ、電磁シールド膜２７に対し外周側に張り出している。

このような窓部２１の外周部とアウターリテーナ２２との間、具体的には、ウインドウパネル２３Ａの表面の外周部、およびその外周側に張り出すウインドウパネル２３Ｂの表面に沿った部分に、ゴム系材料、樹脂等からなるウェザーシール３１が設けられている。ウェザーシール３１は、窓部２１の外周部の全周を囲うように設けられている。ウェザーシール３１は、スペーサ２８Ａおよびウインドウパネル２３Ｂに沿う部分３１ａと、樹脂フィルム２４Ａおよびウインドウパネル２３Ａの外周面に沿って立ち上がる部分３１ｂと、ウインドウパネル２３Ａの表面に沿う部分３１ｃとからなるクランク状の断面形状を有している。そして、ウェザーシール３１は、同様にクランク状の断面形状を有したＺリテーナ（芯材）３１Ｚを内包している。Ｚリテーナ３１Ｚは、非導電性材料からなり、例えばファイバーグラス製とすることができる。

ウインドウパネル２３Ａよりも外周側に張り出した部分において、ウェザーシール３１、スペーサ２８Ａ、２８Ｂ、樹脂フィルム２４Ｂは、外側に配置される金属（導電性材料）製のアウターリテーナ２２と、内側に配置されるシール材３０およびインナーリテーナ３２とに挟み込まれている。そして、これらアウターリテーナ２２、ウェザーシール３１、スペーサ２８Ａ、樹脂フィルム２４Ｂ、スペーサ２８Ｂ、シール材３０、インナーリテーナ３２には、貫通孔３３が形成されている。貫通孔３３の内周面には、予め定められた長さを有する筒状のスリーブ３４が嵌め込まれ、アウターリテーナ２２とインナーリテーナ３２との間隔を規制している。

そして、貫通孔３３にファスナ（締結部材）３５が挿入され、インナーリテーナ３２から機内側に突出したファスナ３５の先端部にワッシャー３６およびナット３７を装着することで、アウターリテーナ２２とインナーリテーナ３２でウェザーシール３１、ウインドウパネル２３Ｂ、２３Ｃ、樹脂フィルム２４Ｂを締結固定している。

アウターリテーナ２２は、航空機１０の機体を構成する桁材１３に、ボルトやリベット等の締結部材１４により締結されている。この桁材１３は、導電性材料である金属からなり、その一方の側に外皮１１が固定され、他方の側にアウターリテーナ２２がシール材２５を介して固定されるようになっている。

さて、上記したような構成において、電磁シールド膜２７は、アウターリテーナ２２、インナーリテーナ３２によって締結される部分よりも窓部２１の内側（中心側）に形成されている。これは、アウターリテーナ２２、インナーリテーナ３２による締結力によって、電磁シールド膜２７が剥離するのを防ぐためである。電磁シールド膜２７がアウターリテーナ２２、インナーリテーナ３２によって締結される部分よりも内側に設けられていれば、アウターリテーナ２２、インナーリテーナ３２による締結力が電磁シールド膜２７に直接作用しないからである。

図２、図３に示すように、電磁シールド膜２７の外周縁部には、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ等の材料からなる、柔軟性を有した導電性フィルム（接続フィルム）４１が、電磁シールド膜２７の全周を囲うように設けられている。導電性フィルム４１は、一端４１ａが電磁シールド膜２７に電気的に接続されている。さらに、導電性フィルム４１は、ウインドウパネル２３Ｂの表面とウェザーシール３１との間に挟みこまれ、スペーサ２８Ａ、２８Ｂ、ストラップ２９Ａの外周部と同じ位置まで導出されている。

ウェザーシール３１の外周部には、導電性シール部材６０が、窓部２１の外周部全周を囲うように設けられている。この導電性シール部材６０は、導電性フィルム４１の他端４１ｂとアウターリテーナ２２との間に挟み込まれている。
図３、図４に示すように、この導電性シール部材６０は、シリコンゴム等の電気絶縁性と防水性、柔軟性を有した材料からなるシール部材本体６１中に、アルミニウム等の導電性材料からなる細い線状材（導電性部材）６２が埋め込まれたものである。線状材６２は、それぞれが、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２とを結ぶ方向に延びるよう、シール部材本体６１中に埋め込まれている。ここで、線状材６２は、導電性シール部材６０において、窓部２１の外周部に臨む側面６０ａには露出しないよう設けられている。これにより、導電性シール部材６０は、窓部２１の外周部に臨む側面６０ａは、シール部材本体６１により形成されている。
このような線状材６２は、アウターリテーナ２２および導電性フィルム４１を形成する材料と電位差が少ない（例えば電位差０．１５Ｖ以内）材料で形成するのが好ましい。また、線状材６２は、線状材６２が延びる方向において導電性シール部材６０が圧縮されたときに、シール部材本体６１の圧縮変形に伴って軸方向に変形可能な可撓性を有することのできる材質、線径に設定されている。

この導電性シール部材６０は、初期状態における非圧縮状態での厚さが、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２との間隔Ｔ１よりも大きくなるよう形成される。また、線状材６２は、導電性シール部材６０が非圧縮状態にあるときの厚さに相当する長さを有している。
そして、ファスナ３５により窓部２１を締結すると、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２との間で導電性シール部材６０が圧縮される。すると、シール部材本体６１中に埋設されていた線状材６２が、その上下に突出する。そして、上下に突出した線状材６２が、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２に食い込む。
アウターリテーナ２２には、そのほぼ全体が、防食のためにアノダイズ処理が施されており、導電性シール部材６０が接触する部分のみが、アロダインやイリダイト等による導電性表面処理等により接地部８０とされ、この接地部８０に導電性シール部材６０の線状材６２が電気的に接続される。

上述したような構成によれば、電磁シールド膜２７は、導電性フィルム４１、導電性シール部材６０の線状材６２、アウターリテーナ２２、締結部材１４を介し、機体を構成する桁材１３および外皮１１に電気的に接続される。これにより、十分な電磁シールド効果を得ることができる。
また、導電性シール部材６０は、窓部２１の外周部に臨む側面６０ａが、シール部材本体６１により形成されている。これにより、窓部２１の外周部において、シール部材本体６１により、電気絶縁性と防水性、気密性を確保することができる。
このように、導電性シール部材６０により、電磁シールド効果と、電気絶縁性、防水性、といった耐環境シール性を確保することができる。しかも、導電性シール部材６０は、窓２０の組立時に挟み込むだけでよく、従来のような導電性テープ１０８の貼り付け作業や、ウェザーシール１０９を形成するシリコンシーラント等の塗布作業が不要となる。したがって、作業を容易かつ確実に行うことができる。

また、シール部材本体６１内に線状材６２が埋め込まれた導電性シール部材６０は、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２との間に挟み込んでファスナ３５により締結するのみで、シール部材本体６１が圧縮されて線状材６２が露出し、導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２に食い込む。これにより、導電性の確保を容易かつ確実に行える。さらに、多数の線状材６２が導電性フィルム４１とアウターリテーナ２２と導通することで、その接触抵抗を抑えることができ、電気導通性を高めることができる。

なお、上記したような構成は、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。
例えば、上記実施形態において、窓部２１を構成するウインドウパネルの層数、積層構成、材質等は適宜変更することが可能である。また、電磁シールド膜２７を設ける層も、上記以外の層としても良い。
また、上記実施形態では、コクピット窓２０を例にあげたが、これ以外にも、キャビンの窓等、航空機１０の機体の他の部位に設けられた窓においても、本発明を同様に適用することができる。
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、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０航空機
１１外皮
１２窓枠
１３桁材
１４締結部材
２０窓
２１窓部
２２アウターリテーナ
２３Ａ〜２３Ｃウインドウパネル
２４Ａ、２４Ｂ樹脂フィルム
２７電磁シールド膜
３０シール材
３１ウェザーシール
３２インナーリテーナ
３５ファスナ（締結部材)
４１導電性フィルム（接続フィルム）
４１ａ一端
６０導電性シール部材
６０ａ側面
６１シール部材本体
６２線状材（導電性部材）
８０接地部

Claims

透明なウインドウパネルと、
前記ウインドウパネルの外周部に設けられ、前記ウインドウパネルを挟み込む、内側のインナーリテーナおよび外側のアウターリテーナと、
導電性材料からなる電磁シールド膜と、
前記電磁シールド膜の外周部に一端が接続された導電性材料からなる接続フィルムと、
前記接続フィルムの他端と前記アウターリテーナとの間に挟み込まれた導電性シール部材と、を備え、
前記導電性シール部材は、前記ウインドウパネルの外周側に臨む部分が電気絶縁性を有したシール部材本体により形成され、
前記ウインドウパネルの外周側に臨む部分以外の部分に、前記接続フィルムの他端と前記アウターリテーナとを電気的に接続する導電性部材が設けられていることを特徴とする電磁シールドを有する航空機の窓。
前記導電性シール部材は、前記シール部材本体中に、前記導電性部材として導電性材料からなる線状材が埋め込まれていることを特徴とする請求項１に記載の航空機の窓。
前記線状材は、前記シール部材本体が前記接続フィルムの他端と前記アウターリテーナとを結ぶ方向に圧縮されたときに変形可能であることを特徴とする請求項２に記載の航空機の窓。
前記導電性シール部材は、前記シール部材本体が前記接続フィルムの他端と前記アウターリテーナとに挟み込まれて圧縮されたときの厚さに対し、非圧縮状態の厚さが大きく設定されていることを特徴とする請求項請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁シールドを有する航空機の窓。
請求項１から４のいずれか一項に記載の航空機の窓を備えた航空機。
請求項１から４のいずれか一項に記載の航空機の窓の組み立て方法であって、
前記ウインドウパネルと前記電磁シールド膜とを積層し、その外周部を、前記インナーリテーナおよび前記アウターリテーナで挟み込む工程を有し、
前記工程では、前記電磁シールド膜に接続フィルムの一端を接続し、前記接続フィルムの他端と前記アウターリテーナとの間に、前記導電シール部材を挟み込むことを特徴とする航空機の窓の組立方法。