JP2016137765A - 航空機の主脚ベイの排熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主脚を収納する主脚ベイのスペースや機体重量に制約がある中で、主脚の発熱部から周囲の部材を保護することが可能な構造を提供すること。
【解決手段】本発明の航空機は、車輪１５を有した主脚１２を収納する主脚ベイ１３が形成された胴体１０の下部を覆い、胴体１０との間に、主脚ベイ１３に連通する通気空洞３０を規定するフェアリング２０と、通気空洞３０または主脚ベイ１３から外気へと通じた吸気口３１および排気口３２による吸排気により、主脚ベイ１３への収納時に主脚１２から発せられた熱を主脚ベイ１２の外部に排出させる排熱系統３と、を備えている。フェアリング２０は、主脚１２の車輪１５が出入りする車輪用開口２０１を規定し、主脚１２の収納時に車輪用開口２０１から主脚ベイ１３の下方へと露出する車輪１５の外周部との間に、吸気口３１および排気口３２の一方として機能する通気口３２を規定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、航空機の主脚の車輪やブレーキ等からの熱の伝搬より、主脚の収納時に主脚の周囲に存在する部材を保護するための構造に関する。

航空機の主脚の車輪やブレーキ等は、使用時に発熱する。特に、ブレーキは、着陸して高速で滑走する機体の車輪を制動する際に大きな摩擦熱を発生させる。
特許文献１では、収納された主脚の車輪を覆うドアに、ブレーキを強制的に冷却する装置を設置することが提案されている。
特許文献１のブレーキ冷却装置は、車輪を覆うドアを貫通する開口を介して外気を吸気する空気処理アセンブリと、ブレーキスタックの一面側に外気を案内する空気搬送アセンブリとを備え、ブレーキスタックの一面側と他面側とに生じる圧力差に基づいてブレーキスタックを横切る空気の流動を生じさせる。ブレーキスタックから吸熱した空気は、空気処理アセンブリ内の空洞に入り、さらに、空気処理アセンブリの後端に形成された排気口から外気へと排出される。

特開２０１４−１６９０７０号公報

主脚を収納する主脚ベイ（主脚室）に収納された主脚の周囲には、主脚から伝搬した熱からの保護を要する部材が存在する。一例としては、主脚ベイと予圧区画とを隔てる構造部材が挙げられる。主脚からの熱の伝搬により、構造部材が許容温度を超えないように、主脚の発熱部と構造部材までの距離を拡大したり、構造部材に断熱材を設けることが考えられる。
しかしながら、拡大した距離や断熱材の厚みの分だけ主脚ベイのスペースが余分に必要となるので、機体が大型化する。それに伴って機体の重量や空気抵抗が増加してしまう。
特許文献１のブレーキ冷却装置についても、同様に、それを設置するために主脚ベイに必要となるスペースの分だけ機体が大型化する。それに加えて、複数のアセンブリを備えたブレーキ冷却装置は、それ自体の重量も大きい。

そこで、本発明は、主脚を収納する主脚ベイのスペースや機体重量に制約がある中で、主脚の発熱部から周囲の部材を保護することが可能な構造を提供することを目的とする。

本発明の航空機の主脚ベイの排熱構造は、車輪を有した主脚を収納する主脚ベイが形成された胴体の下部を覆い、胴体との間に、主脚ベイに連通する通気空洞を規定するフェアリングと、外気へと通じた吸気口および排気口による吸排気により、主脚ベイに収納された主脚から発せられた熱を主脚ベイの外部に排出させる排熱系統と、を備え、フェアリングは、主脚の車輪が出入りする車輪用開口を規定し、主脚の収納時に車輪用開口から主脚ベイの下方へと露出する車輪の外周部との間に、吸気口および排気口の一方として機能する下方通気口を規定することを特徴とする。

本発明において、「前」は、航空機の機首側を意味し、「後」は、航空機の尾翼側を意味するものとする。
また、本発明において、「上」および「下」は、航空機の姿勢が水平であるときの鉛直方向の上下に従うものとする。

本発明の排熱構造は、排熱系統の吸気口および排気口による吸排気により、主脚ベイ内に空気の流動を生じさせる。空気の流動に伴って、主脚から発せられた熱が主脚ベイの外部へと排出されるので、主脚の周囲に位置する部材への熱の伝搬を抑制することができる。
したがって、離陸後、主脚の発熱部の温度がまだ高い状態で主脚が収納されたとしても、主脚の周囲に位置していて高熱からの保護を要する部材の温度を許容温度以下に抑え、部材に要求される強度や性能を維持することができる。
本発明の排熱構造は、主脚の車輪の外周に位置する隙間を利用するとともに、フェアリングに開口を形成するだけで実現することができる。そのため、主脚の発熱部から部材までの距離を大きくとったり、断熱材を用いたりする場合と比べて小型化を図り、航空機の重量も抑えて燃費を向上させることができる。

さらに、本発明によれば、上空で車輪のタイヤが破裂したとしても、タイヤから噴出したガスの圧力を吸気口および排気口を通じて外気へと開放することができるので、主脚ベイや通気空洞に過大な内圧が生じることを避けることができる。

本発明の排熱構造において、フェアリングは、車輪用開口よりも前方に、吸気口を規定し、
吸気口よりも後方に、排気口として機能する下方通気口を規定することが好ましい。
そうすると、前方から吸気された外気が後方の排気口へと向かう空気の流動が生じ、車輪の外周に位置する排気口を介して、主脚ベイ内の空気が下方へと排出される。ここで、排気口からの排気流が、車輪の外周部と車輪用開口を規定するフェアリングとの間の隙間に存在していることにより、フェアリングの表面に沿った気流が車輪の外周で乱れずに層流の状態を保つ。つまり、排気流により、飛行に伴う気流に対して抵抗を与える乱流の発生を避け、空気抵抗を低減することができるので、航空機の燃費を向上させることができる。また、空気抵抗が低減されることで、騒音を低減することもできる。

本発明の排熱構造において、フェアリングは、当該フェアリングの前端部またはその近傍に、吸気口を規定することが好ましい。
フェアリングの機首側は、典型的にはフェアリングの中央部に対して滑らかに立ち上がっており、フェアリングの前端部またはその近傍に位置する吸気口が、フェアリングの中央部に吸気口を規定する場合と比べて前方を向く。そのため、吸気口からスムーズに外気を取り込んで主脚ベイ内に十分な空気の流動を生じさせることができる。

本発明の排熱構造において、フェアリングは、表面から窪み、前方に位置する入口から後方に向けて開口断面積が増大するように吸気口を規定することが好ましい。
かかる吸気口により、空気抵抗を抑えて吸気することができる。

本発明の排熱構造は、主脚ベイにおいて主翼に形成された領域である翼ベイの開口部を塞ぎ、主脚が展開されるのに伴って開く主脚ドアを備え、主脚ドアは、下方通気口と対となり吸気口および排気口の一方として機能する通気口を規定することが好ましい。
そうすると、主脚の周囲に確実に空気の流動を生じさせることができる。空気の流動により、主脚から発せられた熱が主脚ベイの外部へと排出されるので、主脚の周囲に位置する部材への熱の伝搬を抑制することができる。

本発明の排熱構造は、吸気口および排気口の少なくともいずれかを開閉可能なシャッタを備えることが好ましい。
そうすると、シャッタの操作により、必要な場合に通気口を開いて主脚ベイを十分に排熱させるとともに、排熱が必要ない場合に通気口を閉じることで通気口による空気抵抗を低減することができる。

本発明の排熱構造は、シャッタを駆動する駆動部と、収納された主脚の周囲の温度を検知する温度センサと、温度センサにより検知された温度に基づいて、シャッタを操作する制御信号を駆動部に送る制御装置と、を備えることが好ましい。
そうすると、例えば、検知温度が所定の閾値以上であればシャッタにより通気口を開いて排熱を促進し、検知温度が閾値未満であればシャッタにより通気口を閉じて空気抵抗を低減するといった操作が可能となる。

本発明の航空機は、上述の主脚ベイの排熱構造を備えることを特徴とする。

本発明によれば、主脚を収納する主脚ベイのスペースや機体重量に制約がある中で、主脚の発熱部から周囲の部材を保護することができる。

第１実施形態に係る航空機の胴体および主翼を下方から示す図である。 展開時の主脚を示す図である。 主脚が収納された主脚ベイを示す断面図である。 主脚ベイの排熱構造の作用を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る航空機の胴体および主翼を下方から示す図である。 第３実施形態に係る通気口のシャッタを示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すように、本実施形態の航空機１は、胴体１０と、胴体１０の左側および右側に設けられる主翼１１とを備えている。
胴体１０は、胴体１０と左右の主翼１１，１１との接合部の近傍に、機体を支持する左右で一対の主脚１２，１２（降着装置）と、主脚１２，１２を収納する主脚ベイ１３（図２）とを備えている。

主脚１２，１２は、図２に示すように、主脚ベイ１３に対して下方へと展開される。図２では、右側の主脚１２が図示されていない。
各主脚１２は、機体を支持する支柱１４と、支柱１４に設けられて地上を走行する車輪１５，１５と、車輪１５，１５をそれぞれ制動するブレーキ装置１６，１６（図３）とを備えている。
主脚１２は、支柱１４の基端部（上端部）を中心に図示しない油圧アクチュエータにより回動されることで揚降される。

支柱１４は、着陸時の衝撃荷重や走行時の振動荷重を吸収する緩衝機構を備えている。
主脚１２が備える２つの車輪１５，１５は、支柱１４の先端部（下端部）に設けられた車軸１５Ａ（図３）に同軸に支持されている。
各車輪１５は、車軸１５Ａにベアリングを介して設けられる金属製のホイール１５１と、ホイール１５１の外周部に設けられるゴム製のタイヤ１５２とを備えている。

ブレーキ装置１６は、図３に示すように、車軸１５Ａの周りに配置されている。ブレーキ装置１６は、車軸１５Ａと同軸に配置される図示しないブレーキディスクの積層体と、油圧シリンダとを備えている。ブレーキディスクの積層体は、走行時に車輪１５と共に回転する回転ディスクと、車軸１５Ａに固定されていて回転しない固定ディスクとが交互に配置されたものである。油圧シリンダにより回転ディスクと固定ディスクとを密着させ、ディスク間に生じた摩擦力により回転ディスクの回転を規制することで、車輪１５が制動される。

主脚１２，１２は、図２および図３に示すように、胴体１０の下部と左右の主翼１１，１１の下部とに亘り、上方に向けて窪むように形成された主脚ベイ１３に収納される。
主脚ベイ１３は、胴体１０に形成された胴体ベイ１３１と、左右の主翼１１，１１の各々に形成された翼ベイ１３２，１３２とに区分されている。
胴体ベイ１３１は、図３に示すように、客室等の与圧区画１７に対して隔壁１８により隔てられている。
隔壁１８は、与圧区画１７と胴体ベイ１３１内との圧力差に耐え、胴体１０の強度を受け持つ構造部材である。

胴体ベイ１３１には、主脚１２の他にも、図示しない種々の装備品が配置されている。万が一、タイヤ１５２が上空で破裂した際に、それらの装備品に対してタイヤ１５２の内部から噴出されるガスの噴流を遮蔽するために、車輪１５を包囲する遮蔽筒１９が隔壁１８に吊り下げられている。

胴体ベイ１３１は、胴体１０の下部を覆うベリーフェアリング２０（以下、フェアリング）に対向している。
フェアリング２０は、図２に示すように、胴体ベイ１３１よりも前方の位置から胴体ベイ１３１よりも後方の位置にまで延出しており、胴体１０と主翼１１との接合部や主脚１２の周辺を空力的に整流する。
フェアリング２０には、主脚１２，１２の各々の車輪１５，１５が出入りする車輪用開口２０１，２０１（図１および図２）が形成されている。
車輪用開口２０１は、図４に示すように、遮蔽筒１９の下端の周縁部に沿って形成されている。この車輪用開口２０１は、支柱１４が通される通路２０１Ａ（図２）を含んでいる。

フェアリング２０よりも左側に位置する翼ベイ１３２（図２）の開口部は、左の主脚１２の支柱１４に設けられた主脚ドア２１により塞がれる（図１）。主脚ドア２１により、車輪用開口２０１の通路２０１Ａも塞がれる。
フェアリング２０よりも右側も同様であり、右の主脚１２の支柱１４に設けられた主脚ドア２１により右の翼ベイ１３２の開口部が塞がれ、主脚ドア２１により車輪用開口２０１の通路２０１Ａも塞がれる。

主脚１２は、航空機１が着陸態勢に入る際に図２に示すように展開される。主脚１２の展開時、支柱１４の回動に伴って主脚ドア２１が開くとともに、車輪用開口２０１をから車輪１５がフェアリング２０の外側に降ろされる。
航空機１が支柱１４により着地すると、航空機１を減速させるために、エンジンが発生する推力を前方に向けて生じさせる逆推力装置が用いられるとともに、走行する車輪１５を制動するブレーキ装置１６が用いられる。
その後、次のフライトのために航空機１が滑走路上を走行し、離陸した後、主脚１２は収納される（図１）。主脚１２が主脚ベイ１３の内側に引き込まれると、主脚ドア２１が閉じられる。主脚１２の収納時、主脚１２の車輪１５，１５のうちの下側の車輪１５が車輪用開口２０１に配置されてフェアリング２０の下方へと露出する。下側の車輪１５の側面（車軸１５Ａと直交する面）とフェアリング２０の表面とはほぼ面一に配置される。

主脚１２が使用される離着陸時に、車輪１５やブレーキ装置１６、支柱１４の緩衝機構等が発熱する。特に、航空機１の着陸後に高速で走行する車輪１５を制動する際に、ブレーキ装置１６は非常に大きな摩擦熱を発生させる。
車輪１５やブレーキ装置１６は、空港に駐機されている間に大気に放熱されることで次第に温度が低下するが、十分に温度が低下するために必要な時間に対して駐機時間が短く、車輪１５やブレーキ装置１６の温度が依然高い状態で、次のフライトのために離陸する場合がある。その際、離陸後に収納された主脚１２の高温部から、周囲の構造部材や装備品へとそれらの許容温度を超えた熱が伝搬することを防ぐ必要がある。

そこで、本実施形態の航空機１は、図４に示すように、主脚１２が収納される飛行時に、主脚ベイ１３の内部の熱を外部へと排出させる排熱系統３を備えている。
排熱系統３は、フェアリング２０と胴体１０との間に存在し、主脚ベイ１３に連通する通気空洞３０と、フェアリング２０の外側の空気を通気空洞３０へと吸い込む１つ以上の吸気口３１と、通気空洞３０の空気をフェアリング２０の外側へと排出する排気口３２とを備えている。

本実施形態における吸気口３１および排気口３２はいずれも、フェアリング２０に形成されており、フェアリング２０を貫通している。
排気口３２は、車輪用開口２０１から露出する車輪１５の外周に形成される環状の隙間に該当する。車輪用開口２０１の内側にシールやブラシが環状に配置される場合であっても、車輪１５の外周には若干の隙間があいており、その隙間を介して、通気空洞３０が外気に通じている。

吸気口３１は、フェアリング２０の前端部２０Ａの近傍に位置している。前端部２０Ａは、緩やかに立ち上がり、胴体１０の下部に連続している。
吸気口３１として、例えば、円形の孔を形成することもできるが、フェアリング２０の表面から窪んで開口断面積が連続的に増加する所謂ＮＡＣＡスクープ（ＮＡＣＡダクト）を吸気口３１に採用することが好ましい。ＮＡＣＡスクープは、前端に位置する入口から後方に向かうにつれて次第に横幅および深さが増大する形状をしている。ＮＡＣＡスクープにより、空気抵抗を抑えて吸気することができる。
ＮＡＣＡスクープは、巡行時にほぼ水平に延在するフェアリング２０の水平部２０２に位置していてもよい。

飛行時に胴体１０の下側を流れる空気が吸気口３１を介して通気空洞３０の前側に入る一方で、通気空洞３０と連通する主脚ベイ１３内の空気が排気口３２から下方へと排出される。それによって通気空洞３０および主脚ベイ１３に空気の流動が生じる。フェアリング２０の表面に沿って流れる気流により排気口３２の付近が負圧となるため、主脚ベイ１３内の空気が排気口３２から下方へと吸い出される。
主脚ベイ１３の空気の流動は、支柱１４が通される遮蔽筒１９の切欠１９Ａ（図３）や、遮蔽筒１９の上端と隔壁１８との間のスペースを通じて、車輪１５やブレーキ装置１６の周囲にも生じる。それに伴って、主脚１２の高温部の熱が吸熱され、空気と共に主脚ベイ１３の外部へと排出されるので、車輪１５やブレーキ装置１６等の周囲に位置する構造部材や装備品への熱の伝搬を抑制することができる。
特に、構造部材である隔壁１８に熱の影響が及ぶことを避けることが重要である。隔壁１８には、それよりも下方に位置する車輪１５およびブレーキ装置１６の熱が放射される。また、隔壁１９の下面側に、車輪１５およびブレーキ装置１６により熱せられて上昇した空気が滞留する。
本実施形態によれば、通気空洞３０および主脚ベイ１３における空気の流動により、熱源である主脚１２の高温部の温度を迅速に低下させるとともに、放射（輻射）、伝導、対流による熱の伝搬を抑制することができるので、隔壁１８をはじめとする構造部材や装備品をいずれも許容温度以下に抑え、それらに要求される強度や性能を維持することができる。

本実施形態は、特に、離着陸が頻繁に行われる短距離路線や、地上温度が高い空港で離着陸される等、駐機中に主脚１２を十分に放熱させることが難しい条件で運行される航空機に好適である。

以上で説明した主脚ベイ１３の内部の熱を排熱させる構造は、車輪１５の外周に位置する隙間を利用するとともに、フェアリング２０を貫通する吸気口３１を形成するだけで実現することができる。そのため、主脚１２の高温部から部材までの距離を大きくとったり、断熱材を用いたりする場合と比べて小型化を図り、航空機１の重量も抑えて燃費を向上させることができる。

吸気口３１および排気口３２による吸排気は、航空機１が飛行する間、連続して行われる。
図４に示すように、フェアリング２０の外部に露出する車輪１５の外周に位置する排気口３２を介して、主脚ベイ１３内の空気が下方へと排出される。排気口３２から排出される排気流をＦ１で示す。排気流Ｆ１は、排気口３２の全周に沿って環状に形成される。
この排気流Ｆ１が、車輪１５の外周部と車輪用開口２０１を規定するフェアリング２０との間の隙間（すなわち排気口３２）に存在していることにより、フェアリング２０の表面に沿った気流Ｆ０が車輪１５の外周で乱れずに層流の状態を保つ。つまり、排気流Ｆ１により、外部に露出する車輪１５の外周部およびその近傍での乱流発生が空力的に抑制される。
本実施形態によれば、排気流Ｆ１により、飛行に伴う気流Ｆ０に対して抵抗を与える乱流の発生を避け、空気抵抗を低減することができるので、航空機１の燃費を向上させることができる。
また、空気抵抗が低減されることで、騒音を低減することもできる。

さらに、本実施形態によれば、上空でタイヤ１５２が破裂したとしても、タイヤ１５２から噴出したガスの圧力を吸気口３１および排気口３２を通じて外気へと開放することができるので、主脚ベイ１３や通気空洞３０に過大な内圧が生じることを避けることができる。

第１実施形態において、吸気口３１が必ずしもフェアリング２０の前端部２０Ａあるいはその近傍に位置している必要はない。吸気口３１が、車輪用開口２０１よりも前方、換言すれば排気口３２よりも前方に位置していれば、ほぼ同様の作用効果を得ることができる。また、フェアリング２０の前端部２０Ａあるいはその近傍と、それよりも後方でかつ車輪用開口２０１よりも前方の位置とにそれぞれ、吸気口３１を形成することもできる。後方に位置する吸気口３１にも、ＮＡＣＡスクープを採用することが好ましい。

〔第２実施形態〕
次に、図５を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、車輪用開口２０１から露出した車輪１５の外周に位置する隙間を吸排気に用いる。但し、車輪１５の外周に位置する隙間が、第１実施形態と同様に排気口として機能するのか、それとも吸気口として機能するのかは、他に外気に通じた開口の位置および向きとの関係によって定まる。また、気圧、気流の状況等に応じて吸気口および排気口における圧力差が逆転することで、吸気口および排気口が逆転する場合もある。
つまり、第２実施形態では、前方から吸気してそれよりも後方から排気する第１実施形態とは違って、吸排気の向きは限定されない。

以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
本実施形態では、図５に示すように、左右の主脚ドア２１．２１の各々に、主脚ドア１８を厚み方向に貫通する第１通気口４１が形成されている。第１通気口４１は、車輪１５の外周に位置する第２通気口４２（上述の排気口３２に相当）と対応しており、第１通気口４１が吸気口として機能するときは第２通気口４２が排気口として機能し、それとは逆に、第１通気口４１が排気口として機能するときは第２通気口４２が吸気口として機能する。
左の主脚ドア２１の第１通気口４１と、右の主脚ドア２１の第１通気口４１とは、基本的に、同じタイミングで同じく吸気口として、あるいは同じく排気口として機能するが、ある条件下では、両者のうちの一方が吸気口として機能し、他方が排気口として機能する場合もありうる。その場合、左右の第１通気口４１，４１および第２通気口４２のうちの少なくとも一つが吸気口として機能し、残りが排気口として機能する。

第１通気口４１と第２通気口４２との間の圧力差により、主脚ベイ１３に空気の流動が生じる。このとき、第１通気口４１と第２通気口４２とが近いので、主脚１２の周囲に確実に空気の流動を生じさせることができる。また、第１通気口４１と第２通気口４２との間で、支柱１４が通される遮蔽筒１９の切欠１９Ａが一助となって空気がスムーズに流れる。
空気の流動に伴って、主脚１２の高温部の熱が吸熱され、空気と共に主脚ベイ１３の外部へと排出されるので、車輪１５やブレーキ装置１６等の周囲に位置する構造部材や装備品への熱の伝搬を抑制することができる。
さらに、本実施形態によれば、飛行時に破裂したタイヤ１５２から噴出したガスの圧力を第１通気口４１および第２通気口４２を通じて外気へと開放することができるので、主脚ベイ１３や通気空洞３０に過大な内圧が生じることを避けることができる。

第２実施形態において、フェアリング２０の側方や、フェアリング２０において車輪用開口２０１よりも後方の位置に第１通気口４１を配置することもできる。

第２実施形態において、第１通気口４１にＮＡＣＡスクープを採用すると、第１通気口４１を吸気口として機能させることができる。つまり、第１通気口４１から吸気し、第２通気口４２から排気するように吸排気の向きを定めることができる。そうすると、第２通気口４２から下方へと排出される排気流（図３のＦ１を参照）により、上述したように車輪１５の外周部の付近における空気抵抗を低減することができる。

〔第３実施形態〕
次に、図６を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、吸排気のための通気口を開閉可能なシャッタについて説明する。
第１実施形態および第２実施形態で説明した主脚ベイ１３の排熱構造が吸排気のために備える通気口は、フェアリング２０や主脚ドア２１の表面に沿って流れる空気の流れに対していくらかの空気抵抗を生じさせる。そのため、排熱の必要性に応じて通気口を開閉可能なシャッタを備えることが空気抵抗の低減に有効である。

図６（ａ）に示すシャッタ５０は板状に形成され、フェアリング２０に設けられた図示しないガイドレールに沿ってシャッタ５０をスライドさせることで通気口５１を開閉可能である。通気口５１を閉じることができる限り、シャッタ５０の形状や寸法は任意である。
通気口５１は、第１実施形態および第２実施形態で説明した各通気口を代表しており、シャッタ５０の形状や動きを適切に定めることにより、それらの通気口のいずれにもシャッタ５０を適用することができる。第１実施形態および第２実施形態において、空気抵抗低減の必要度が高い一部の通気口５１のみにシャッタ５０を適用することもできる。

ここで、それぞれが吸気口および排気口として機能する２つの通気口のうちの一方でもシャッタ５０により閉じられると、主脚ベイ１３に生じる空気の流動が主脚１２の高温部の熱を主脚ベイ１３の外部へと十分に排出することができる程には生じない場合がある。そのため、主脚ベイ１３内の空気の流動を前提とする排気流Ｆ１（図４）により車輪１５の外周における空気抵抗を減少させる第１実施形態においては、（１）主脚ベイ１３内の空気の流動を確保するため吸気口３１および排気口３２を開いた状態として、車輪１５の外周における空気抵抗を減少させるか、（２）シャッタ５０を用いて吸気口３１および排気口３２の少なくともいずれかを閉じることで空気抵抗を減少させるかのいずれかを適宜に選択することができる。（１）の場合にはシャッタ５０を備えている必要がない。
あるいは、（１）および（２）の折衷案として、シャッタ５０により通気口５１（吸気口または排気口）を例えば半分程度の開度とすることで（図６（ｂ））、主脚ベイ１３内に空気流動を生じさせて車輪１５の外周の空気抵抗を減少させながら、通気口５１の開口面積が狭められた分だけ空気抵抗を減少させることもできる。

以下、シャッタ５０を備え、排熱の必要度に応じて通気口５１を開閉する場合の一例について説明する。
例えば、駐機時間が長いために、駐機中に車輪１５やブレーキ装置１６等が十分に放熱される場合は、収納された主脚１２の周囲の部材に、強度や性能に影響を及ぼす程の熱が伝搬しないため、シャッタ５０により通気口５１を全閉することで（図６（ａ）の右図）、通気口５１による空気抵抗を低減することができる。
上記とは逆に、駐機時間が短いために、車輪１５やブレーキ装置１６等の温度がまだ高い状態で主脚１２が収納される場合は、通気口５１を開放することで主脚ベイ１３内の空気の流動を十分に確保するとよい（図６（ａ）の左図）。
もし、主脚１２の高温部から発せられる熱を十分に排熱するために、通気口５１を全開した際ほどの空気の流動が必要ない場合には、シャッタ５０の操作により、通気口５１の開度を吸熱するのに足りる程度に調整することができる（図６（ｂ））。
その他、空港の気温・天候等の気象条件や、機体重量、運行ルート等に基づく排熱の必要度に応じて、シャッタ５０による通気口５１の開度調整が可能である。

図６（ｃ）に示すように、シャッタ５０を駆動するアクチュエータ等の駆動部５３と、駆動部５３を動作させる制御装置５４とを備えていると、制御装置５４により駆動部５３に制御信号を送り、シャッタ５０を自動的に操作することで通気口５１の開度を調整することができる。
さらに、主脚ベイ１３内の主脚１２や周囲の温度を検知する温度センサ５５を備えていると、制御装置５４により、温度センサ５５の検知温度に基づいてシャッタ５０を操作することができる。

温度センサ５５により検知する対象としては、例えば、主脚１２のブレーキ装置１６の表面温度、胴体ベイ１３１内の空気温度、および隔壁１８の表面温度等から選択することができる。特に、隔壁１８に対する熱影響を抑制する目的からは、隔壁１８の表面温度（下面の温度）を温度センサ５５により検知することが好ましい。
温度センサ５５により検知される温度は、主脚ベイ１３の排熱の必要度に対応しており、検知温度が高いほど排熱の必要度が高く、検知温度が低いほど排熱の必要度が低い。検知温度に基づいて、離陸後、主脚１２を収納してからしばらくの間は、シャッタ５０により通気口５１を開いて排熱を促進し（図６（ｃ）の実線で示す５０）、それによって排熱の必要度が低下するのに伴い、（図６（ｃ）の一点鎖線および二点鎖線で示すように通気口５１を次第に閉じるといったようにシャッタ５０を操作すればよい。
シャッタ５０は、排気流Ｆ１により車輪１５の外周の空気抵抗を十分に低減させることができるように、通気口５１の開度を適切に設定するためにも用いることができる。

スライド式のシャッタ５０に代えて、図６（ｄ）に示す回転式のシャッタ５６を用いることもできる。板状のシャッタ５６は、平面中心から偏心した位置Ｐを中心として回転可能に構成されている。
シャッタ５０，５６のいずれも、設置されるフェアリング２０あるいは主脚ドア２１の表面に沿って配置されるので、空気抵抗が小さい。
その他にも、例えば、複数の羽根を有するもの等、任意の形態のシャッタを用いることが許容される。

シャッタ５０，５６を動作させる駆動源として、線膨張係数が異なる金属を重ね合わせたバイメタルを用いることもできる。その場合は、通気空洞３０および主脚ベイ１３の空気により温度が上昇したバイメタルが変形することで、シャッタ５０，５６が動いて通気口５１が開くように構成するとよい。

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施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。

１ 航空機
３ 排熱系統
１０ 胴体
１１ 主翼
１２ 主脚
１３ 主脚ベイ
１４ 支柱
１５ 車輪
１５Ａ 車軸
１６ ブレーキ装置
１７ 与圧区画
１８ 隔壁
１９ 遮蔽筒
１９Ａ 切欠
２０ ベリーフェアリング
２０Ａ 前端部
２１ 主脚ドア
３０ 通気空洞
３１ 吸気口
３２ 排気口（下方通気口）
４１ 第１通気口
４２ 第２通気口（下方通気口）
５０ シャッタ
５１ 通気口
５３ 駆動部
５４ 制御装置
５５ 温度センサ
５６ シャッタ
１３１ 胴体ベイ
１３２ 翼ベイ
１５１ ホイール
１５２ タイヤ
２０１ 車輪用開口
２０１Ａ 通路
２０２ 水平部
Ｆ０ 気流
Ｆ１ 排気流
Ｐ 位置

Claims (8)

1. 車輪を有した主脚を収納する主脚ベイが形成された胴体の下部を覆い、前記胴体との間に、前記主脚ベイに連通する通気空洞を規定するフェアリングと、
   外気へと通じた吸気口および排気口による吸排気により、前記主脚ベイに収納された前記主脚から発せられた熱を前記主脚ベイの外部に排出させる排熱系統と、を備え、
   前記フェアリングは、
   前記主脚の前記車輪が出入りする車輪用開口を規定し、
   前記主脚の収納時に前記車輪用開口から前記主脚ベイの下方へと露出する前記車輪の外周部との間に、前記吸気口および前記排気口の一方として機能する下方通気口を規定する、
   ことを特徴とする航空機の主脚ベイの排熱構造。
2. 前記フェアリングは、
   前記車輪用開口よりも前方に、前記吸気口を規定し、
   前記吸気口よりも後方に、前記排気口として機能する前記下方通気口を規定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の航空機の主脚ベイの排熱構造。
3. 前記フェアリングは、
   当該フェアリングの前端部またはその近傍に、前記吸気口を規定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の航空機の主脚ベイの排熱構造。
4. 前記フェアリングは、
   表面から窪み、前方に位置する入口から後方に向けて開口断面積が増大するように前記吸気口を規定する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の航空機の主脚ベイの排熱構造。
5. 前記主脚ベイにおいて主翼に形成された領域である翼ベイの開口部を塞ぎ、前記主脚が展開されるのに伴って開く主脚ドアを備え、
   前記主脚ドアは、
   前記下方通気口と対となり前記吸気口および前記排気口の一方として機能する通気口を規定する、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の航空機の主脚ベイの排熱構造。
6. 前記吸気口および前記排気口の少なくともいずれかを開閉可能なシャッタを備える、
   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航空機の主脚ベイの排熱構造。
7. 前記シャッタを駆動する駆動部と、
   収納された前記主脚の周囲の温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサにより検知された温度に基づいて、前記シャッタを操作する制御信号を前記駆動部に送る制御装置と、を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の航空機の主脚ベイの排熱構造。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の主脚ベイの排熱構造を備える、
   ことを特徴とする航空機。

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