JP2014108782A - 航空機用のエンジンパイロン - Google Patents

Abstract

【課題】重量およびコストが軽減され、組み立てプロセスに多大な時間を要しない航空機のエンジンパイロンを提供する。
【解決手段】エンジンパイロン１０がボックスビーム２０を有するモノリシック支持構造体３２を含み、このモノリシック支持構造体が、複数の離間された隔壁２２と、隔壁を接続して複数のベイ２８を画成する複数の縦通材２４と、複数のベイのうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に取り囲むためにフレームに設けられるスキン３０とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機用のエンジンパイロンに関する。

現在の航空機は、エンジンを航空機の翼に支持するためのパイロン構造体を含む。現在のエンジンパイロンは、少なくとも数百個の高耐性の締結具を使用して互いに組み付けられ得るフレーム、縦通材、および、スキンを含む多くの別個の部品から形成され、そのため、重量およびコストが増大する。部品を互いに結合するための締結具を受け入れる穴を別個の部品に穿孔する必要があるかもしれず、組み立てプロセスに多大な時間を要する。

米国特許出願公開第２０１１／０１５５８４７号明細書

１つの実施形態において、本発明は、航空機用のエンジンパイロンであって、複数の離間された隔壁と、隔壁を接続して複数のベイを有するフレームを画成する複数の縦通材と、複数のベイのうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に取り囲むためにフレームに設けられるスキンとを有するボックスビームを含み、離間された隔壁、複数の縦通材、および、スキンのうちの少なくとも一部がモノリシック構造体である、エンジンパイロンに関する。

他の実施形態において、本発明は、エンジンを航空機に取り付けるためのエンジンパイロンであって、本体を有するモノリシック支持構造体を含み、このモノリシック支持構造体が、第１の側壁と第２の側壁とによって離間される上面および下面と、上面、下面、第１の側壁、および、第２の側壁のうちの少なくとも１つに隣接する入口をそれぞれが有する複数のベイと、上面、下面、第１の側壁、および、第２の側壁のうちの少なくとも２つにあるスキンとを有する、エンジンパイロンに関する。

本発明の一実施形態に係るエンジンおよびパイロンを含む航空機の部分の概略図である。 本発明の一実施形態に係る典型的なエンジンパイロンの斜視図である。 対向部分が分離された状態の図２のエンジンパイロンの斜視図である。 図２のエンジンパイロンの部分断面図である。 他の典型的なエンジンパイロンの斜視図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、従来のパイロンと本発明の一実施形態に係るパイロンとを比較する切断図を示す。 従来のパイロンおよび本発明の一実施形態に係るパイロンのために使用される締結具の数の第２の比較を示す。 従来のパイロンおよび本発明の一実施形態に係るパイロンのために使用される締結具の数の第２の比較を示す。

図１は、エンジン１２を航空機の翼１４に固定するためのエンジンパイロン１０を示している。ナセル１６は、明確にするために、ナセル１６がエンジン１２を取り囲むように部分的に切断して示されている。懸架構造体を含んでもよい搭載システム１８が、エンジン１２と翼１４との間にエンジンパイロン１０を動作可能に結合するために使用されてもよい。民間航空機が図示されているが、本発明の実施形態が任意のタイプの航空機で使用されてもよいと考えられる。また、エンジンパイロン１０は、エンジン１２の上部を翼１４の前縁および下面に結合するように示されているが、他の装着配置および搭載システムが使用されてもよい。

図２は、エンジンパイロン１０が複数の離間された隔壁２２を有する本体またはボックスビーム２０を含むことを更に明確に示す。複数の縦通材２４が、離間された隔壁２２を接続して、複数のベイ２８を有するフレーム２６を画成する。複数のベイ２８のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に取り囲むために、スキン３０がフレーム２６に設けられてもよい。

離間された隔壁２２の一部、複数の縦通材２４、および、スキン３０のうちの少なくとも一部分は、モノリシック支持構造体３２を形成する。図示の例において、モノリシック支持構造体３２は、第１の側壁４４および第２の側壁４６によって離間される上面４０および下面４２を含む。複数のベイ２８はそれぞれ、上面４０に隣接する入口４８を有する。入口４８が上面４０、下面４２、第１の側壁４４、および、第２の側壁４６のうちの任意の少なくとも１つに隣接してもよいことが分かる。ボックスビーム２０は、本体が上面４０から下面４２へ向けて先細ってもよいことを含む任意の適した態様で形成されてもよい。

スキン３０は、上面４０、下面４２、第１の側壁４４、および、第２の側壁４６のうちの少なくとも２つに含まれてもよい。図３において更に容易に分かるように、スキン３０は第１の側壁４４および第２の側壁４６に含まれている。また、更に容易に分かるように、モノリシック支持構造体３２は、構造的な支持をエンジンパイロン１０に与えるための一体の内部支持ウェブ部材５０も含む。内部支持ウェブ部材５０は、ボックスビーム２０内で斜めを含む任意の方向に向けられてもよい。

また、反転位置へおよび反転位置から移動できる少なくとも１つの可動要素を有する逆推力装置が、空気流の方向を変えるためにエンジンに含まれてもよいと考えられる。エンジンアセンブリで逆推力を得る幾つかの方法が存在するが、これらの構成部品は、本発明と密接な関係がなく、本明細書中でこれ以上説明しない。図示のように、一体の逆推力装置トラック５２がボックスビーム２０の側面から延びてもよい。逆推力装置の構成部品のうちの１つ以上は、反転位置へのおよび反転位置からの逆推力装置の移動のために逆推力装置トラック５２を利用してもよい。図４に示される例では、２つの対向部品が締結具５４によって接合される。締結具５４は概略的に示されており、また、任意の適した締結具５４が使用されてもよい。２つの対向するモノリシック構造体が重合接合部を含む任意の適した接合部に沿って互いに接合されてもよい。段付きのラップ接合が示されているが、二面剪断接合や突き合わせ接合などを含む任意の適した接合が使用されてもよいことが分かる。

エンジンパイロン１０のボックスビーム２０は、モノリシック支持構造体３２を形成するために互いに接合され得る２つの対向するモノリシック構造体、すなわち、左右の縦方向半体を含むように示されてきた。モノリシック支持構造体３２が任意の適した材料から形成されてもよいことが分かる。また、モノリシック構造体が任意の適した製造プロセスを使用して形成されてもよい。非限定的な例として、モノリシック支持構造体３２は、１つ以上のアルミニウム片から鍛造されまたは機械加工された後に互いに接合されてもよい。モノリシック支持構造体３２を２つの部分へ分割すると、従来の機械加工作業が容易となる。２つの対向するモノリシック構造体は、締結、溶接、摩擦撹拌溶接などによることを含む任意の適した態様で接合されてもよい。モノリシック支持構造体３２は、離間された隔壁２２、複数の縦通材２４、および、スキン３０の一部が一体形成されてモノリシック構造体３２をもたらすという点において、現在のパイロンと比べて独特である。例えば、先に示したように、離間された隔壁２２、複数の縦通材２４、および、スキン３０を含む対向するモノリシック構造体のそれぞれは、単一の材料片から機械加工されてもよい。モノリシック構造体３２内では、離間された隔壁２２、複数の縦通材２４、および、スキン３０が挙げられてきたが、言うまでもなく、これらの構成部品のそれぞれは、現在のパイロンにおける隔壁、縦通材、および、スキンの典型的なものではない。これは、離間された隔壁２２、複数の縦通材２４、および、スキン３０、ならびに、前述の実施形態の他の特徴が、別個の部品ではなく、互いに一体に形成されるからである。

図２〜図４では、モノリシック支持構造体３２が２つの典型的な対向部品に分けられるように示されてきたが、エンジンパイロン１０のレイアウトおよび製造方法に応じて、モノリシック支持構造体３２を分割する他の方法が更に有利となる場合があることが理解され得る。また、モノリシック支持構造体３２における分割をうまく利用して取付具を挟み込むために、翼接続取付具およびエンジンマウントが製造中に組み込まれてもよい。

図５は、他の典型的なエンジンパイロン１００の斜視図である。エンジンパイロン１００は既に説明されたエンジンパイロン１０に類似しており、したがって、同様の部分は、１００だけ増大された同様の数字によって特定される。この場合、他に言及されなければ、エンジンパイロン１０の同様の部分の説明がエンジンパイロン１００に適用されることは言うまでもない。

１つの相違点は、本体またはボックスビーム１２０が離間された隔壁１２２、縦通材１２４、および、スキン１３０の全てを形成する一体品のモノリシック支持構造体１３２を含むという点である。既に説明したエンジンパイロン１０と同様に、モノリシック支持構造体１３２が任意の適した製造プロセスを使用して任意の適した材料から形成されてもよいことが分かる。例えば、モノリシック支持構造体１３２が一片の機械加工されたアルミニウムから形成されてもよい。非限定的な例として、入口１４８または入口１４８の一部が最初にＥＤＭによって形成されてもよく、また、アルミニウムの最初の部分が除去されてもよい。最初の部分の除去の後、離間された隔壁１２２、複数の縦通材１２４、複数のベイ１２８、および、任意の一体の内部支持ウェブ部材１５０が更なる機械加工によって形成されてもよい。モノリシック支持構造体１３２の厚さにおける別個の段差は、非常に多くの構造体を有することなく、予期される負荷のために必要な適正量の構造体を可能にする。これが重量節減をもたらし、そのため、燃料およびコストが節減される。

前述した実施形態はいずれも、スキン、縦通材、および、隔壁のうちの少なくとも幾つかを組み込むモノリシック構造体を含む。これは、従来のパイロン構成のために使用される歴史的に使用された別個の機械的に取り付けられる部品とは対照的である。図６Ａおよび図６Ｂは、より従来のパイロン２００と本発明の一実施形態に係るパイロン２１０とを比較する切断図を示す。より具体的には、図６Ａに示されるパイロン２００は、別個のスキン、縦通材、および、隔壁を含むとともに構成部品を相互接続するための締結具２０４を使用する、より従来のパイロン構成にしたがった本体２０２を含む。逆に、図６Ｂに示されるパイロン２１０は、前述したようなモノリシック構造体２１２を含む。容易に分かるように、パイロン２１０と共に利用される締結具２１４の数は、より従来のパイロン２００のために使用される締結具の数よりもかなり少ない。

図７Ａおよび図７Ｂは締結具の節減を更に示している。図７Ａは、より従来のパイロンのために使用される締結具２０４の典型的な数を示しており、また、図７Ｂは、本発明の一実施形態に係るパイロンのために使用される締結具２１４の典型的な数を示している。容易に分かるように、本発明の一実施形態に係るパイロンにおける締結具２１４の数は、より従来のパイロンのために使用される締結具の数よりもかなり少ない。前述の実施形態は、より従来のパイロンと比べて約６０パーセントだけパイロンの締結具の数の減少をもたらすと考えられる。これは、約２０パーセントの全重量利益をもたらす。締結具が部品コストの１０パーセントに等しいと仮定すると、これにより、コストを５パーセント減らすことができる。

重量およびコストの節減に加えて、前述した実施形態は、モノリシック構造体が現在のパイロンのように多くの別個の部品から形成されていないことから、疲労亀裂をもたらす可能性が高い多数の締結具穴が排除されることを含む、様々な更なる利点をもたらす。また、より重い構造体をもたらす締結接合が減少される。更にまた、組み立て時間を増大させるとともに締結接合を弱めるシム隙間が排除される。

この文書の説明は、実施例を使用して、最良の形態を含めて本発明を開示するとともに、任意の装置またはシステムを作って使用するとともに任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が発明を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されるとともに、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらの実施例が特許請求の範囲の文字通りの言葉とは異ならない構造要素を有する場合に、または、それらの実施例が特許請求の範囲の文字通りの言葉と実質的に相違しない等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内であるように意図される。

１０、１００、２００、２１０ エンジンパイロン
１２ エンジン
１４ 翼
１６ ナセル
１８ 搭載システム
２０、１２０ ボックスビーム（本体）
２２、１２２ 隔壁
２４、１２４ 縦通材
２６ フレーム
２８、１２８ ベイ
３０、１３０ スキン
３２、１３２、２１２ モノリシック支持構造体
４０ 上面
４２ 下面
４４ 第１の側壁
４６ 第２の側壁
４８、１４８ 入口
５０、１５０ 内部支持ウェブ部材
５２ 逆推力装置トラック
５４、２０４、２１４ 締結具
２０２ 本体

Claims (16)

1. 航空機用のエンジンパイロンであって、
   複数の離間された隔壁と、前記隔壁を接続して複数のベイを有するフレームを画成する複数の縦通材と、前記複数のベイのうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に取り囲むために前記フレームに設けられるスキンとを有するボックスビームを備え、前記離間された隔壁、前記複数の縦通材、および、前記スキンのうちの少なくとも一部がモノリシック構造体である、エンジンパイロン。
2. 前記フレームは、構造的な支持を前記エンジンパイロンに与えるための一体の内部支持ウェブ部材を更に備える請求項１記載のエンジンパイロン。
3. 前記ボックスビームは、前記隔壁、前記縦通材、および、前記スキンの全てを形成する一体品のモノリシック構造体を備える請求項１記載のエンジンパイロン。
4. 前記一体品が一片の機械加工されたアルミニウムを備える請求項３記載のエンジンパイロン。
5. 前記ボックスビームは、互いに接合される２つの対向するモノリシック構造体を備える請求項１記載のエンジンパイロン。
6. 前記２つの対向するモノリシック構造体は、段付きのラップ接合部に沿って互いに接合される請求項５記載のエンジンパイロン。
7. 前記２つの対向するモノリシック構造体が締結具によって接合される請求項５記載のエンジンパイロン。
8. 前記モノリシック構造体は、前記ボックスビームの側面から延びる一体の逆推力装置トラックを更に備える請求項１記載のエンジンパイロン。
9. エンジンを航空機に取り付けるためのエンジンパイロンであって、前記エンジンパイロンは、
   本体を有するモノリシック支持構造体を備え、前記モノリシック支持構造体は、
   第１の側壁と第２の側壁とによって離間される上面および下面と、
   前記上面、前記下面、前記第１の側壁、および、前記第２の側壁のうちの少なくとも１つに隣接する入口をそれぞれが有する複数のベイと、
   前記上面、前記下面、前記第１の側壁、および、前記第２の側壁のうちの少なくとも２つにあるスキンと
   を備える、エンジンパイロン。
10. 前記本体が前記上面から前記下面へと先細る請求項９記載のエンジンパイロン。
11. 前記本体が一体品を更に備える請求項９記載のエンジンパイロン。
12. 前記一体品が一片の機械加工されたアルミニウムを備える請求項１１記載のエンジンパイロン。
13. 前記本体が互いに接合される２つの部品を更に備える請求項９記載のエンジンパイロン。
14. 前記２つの部品が段付きのラップ接合部に沿って互いに接合される請求項１３記載のエンジンパイロン。
15. 前記２つの部品が締結具によって互いに接合される請求項１３記載のエンジンパイロン。
16. 前記本体は、構造的な支持を前記本体に与えるための一体の内部支持ウェブ部材を更に備える請求項９記載のエンジンパイロン。