JP2016147613A - 航空機の補強構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、応力外皮構造のスキンと称される外板の補強構造としてハニカムサンドイッチパネルが用いられることがあるが、このハニカムサンドイッチパネル内に水分が浸入して構造強度低下を招く恐れがある。この場合には、例えば特許文献1に開示される手法により、水分が浸入した箇所を部分的に取り換える必要があり、補修が大規模となる。また、ハニカムサンドイッチパネルに水分が浸水した場合には、この水分を乾燥させる処置が必要となるが、水分が気化することにともなって、ハニカムサンドイッチパネル内の圧力が上昇して、ハニカムサンドイッチパネルを損傷させてしまうおそれがある。
そこで本発明は、航空機の応力外皮構造に用いられるハニカムサンドイッチパネルの内部に浸入した水分が滞留するのを防ぐことを目的とする。
本発明におけるハニカムサンドイッチパネルは、複数のセルを有するハニカムコアと、ハニカムコアの表側に接合され、外板の側に配置されるアウタースキンと、ハニカムコアの裏側に接合され、構造体の内側に配置されるインナースキンと、を備える。そして、本発明のインナースキンには、複数のセルのそれぞれとハニカムサンドイッチパネルの外部とを連通する排水路が形成されていることを特徴とする。
本発明の補強構造体によれば、ハニカムサンドイッチパネルの内部に浸入した水分が、排水路からハニカムサンドイッチパネルの外部に排出される。したがって、ハニカムサンドイッチパネルの内部に水分が滞留するのを防ぐことができるので、滞留した水分が氷結してハニカムサンドイッチパネル10を損傷させるのを防ぐことができる。また、駐機中に水分を強制的に加熱して乾燥する処置をしたとしても、排水路から気化した水分が排出されるので、ハニカムサンドイッチパネルの内部の圧力が上昇して、ハニカムサンドイッチパネルを損傷させるおそれがない。
また、水分を強制的に乾燥する処置したとしても、排水路から排出されるので、ハニカムサンドイッチパネル内の圧力が上昇して、ハニカムサンドイッチパネルを損傷させるおそれがない。
本実施形態は、図1に示すように、航空機1の応力外皮構造の一つである水平尾翼7L,7Rに適用され、水平尾翼7L,7Rの外板を補強するハニカムサンドイッチパネル10の内部に浸入した水分をハニカムサンドイッチパネル10から排出できる構造に関するものである。なお、ここでは水平尾翼7L,7Rを例にするが、航空機1の他の部位について本実施形態と同様の排水構造を設けることもできる。
水平尾翼7L,7Rは、外板8A,8Bとリブ8Cを固定する手段として、締結具としてのファスナFを用いており、ファスナFは、外板8A,8Bの表裏を貫通するファスナ・ホールを介してリブ8Cと締結されるが、航空機1の飛行中に、大気中の水分がこのファスナ・ホールを通って水平尾翼7L,7Rの内部に浸入する。外板8A,8Bの内側には、ハニカムサンドイッチパネル10が設けられており、浸入した水分は、ハニカムサンドイッチパネル10の内部にも浸入する。ハニカムサンドイッチパネル10も含め、水平尾翼7L,7Rの内部に浸入した水分は、飛行中の高度が高い領域においては固相の氷として存在するが、着陸のために高度が低くなると溶けて液相の水になる。航行を続けると、航空機1は低い高度と高い高度を繰り返して行き来するので、水平尾翼7L,7Rに浸入した水分は、氷結と融解を繰り返すが、浸入した箇所によっては構造強度の低下を招いてしまう。そこで、本実施形態は、水平尾翼7L,7R、特にハニカムサンドイッチパネル10に浸入した水分が滞留するのを防ぐために、ハニカムサンドイッチパネル10のインナースキン13に排水路14を設ける。
アウタースキン12及びインナースキン13は、繊維強化樹脂(Fiber Reinforced Plastics:FRP)から構成される。強化繊維としては、例えば炭素繊維やガラス繊維などが用いられ、特に炭素繊維を強化繊維として用いたCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)は、その他のFRPと比べて強度と弾性率が高く、かつ耐蝕性に優れる。
はじめに、ハニカムサンドイッチパネル10の内部に浸入した水分が、排水路14からハニカムサンドイッチパネル10の外部に排出される。したがって、ハニカムサンドイッチパネル10の内部に水分が滞留するのを防ぐことができるので、滞留した水分が氷結してハニカムサンドイッチパネル10を損傷させるのを防ぐことができる。
しかも、本実施形態は、ハニカムコア11をなすそれぞれのセルSに必ず排水路14が設けられているので、いずれのセルSに水分が浸入しても、ハニカムサンドイッチパネル10の外部にもれなく排水することができる。
ハニカムサンドイッチパネル10にインナースキン13を設けなければ、排水路14を備えていることと等価となり、ハニカムコア11に浸入した水分を排出させることができるとも言える。しかし、インナースキン13を設けない場合にはハニカムコア11の内部は、周囲の湿度が高くなるとそれに倣って湿度が高くなるので、水分が滞留しやすくなる。これに対して、排水路14を除いてインナースキン13を設ければ、ハニカムコア11の内部の湿度は、周囲の湿度の変化に対して鈍感であるから、全くインナースキン13を設けない場合に比べて水分が浸入しにくい。特に、下側の外板8Bに付随するハニカムサンドイッチパネル10については、排水路14を除いてインナースキン13を設けなければ、上側のハニカムサンドイッチパネル10から液滴となって落下する水分が下側のハニカムコア11に確実に浸入してしまう。これに対して、排水路14を備えているとはいえインナースキン13を設けることにより、液滴となって落下する水分が下側のハニカムコア11に浸入する可能性を確実に小さくすることができる。
例えば、排水路14として、インナースキン13の表裏を貫通する円形の孔の例を示したが、セルSに浸入した水分がインナースキン13の外部に排出され得るのであれば、排水路の形態は問われない。
例えば、図5(a)に示すように、帯状のインナースキン13を、間隔を空けて設けることにより、この間隔の部分を排水路14とすることができる。
また、図5(b)に示すように、それぞれのセルSに対応して設ける排水路14の大きさを、相違させることができる。
さらに、上側の外板8Aに対応する排水路14と下側の外板8Bに対応する排水路14の開口寸法を相違させることができる。例えば、上側のハニカムサンドイッチパネル10から液滴となって落下する水分が浸入するのを避けることを目的として、下側の排水路14の開口寸法を小さくすれば良い。
5L,5R 主翼
7L,7R 水平尾翼
8A,8B 外板
8C リブ
8D 桁フランジ
8E ストリンガ
10 ハニカムサンドイッチパネル
11 ハニカムコア
12 アウタースキン
13 インナースキン
14 排水路
S セル
Claims (4)
- 航空機の機体の外殻をなす外板と、前記外板を補強するハニカムサンドイッチパネルと、を備える航空機の構造体であって、
前記ハニカムサンドイッチパネルは、
複数のセルを有するハニカムコアと、
前記ハニカムコアの表側に接合され、前記外板の側に配置されるアウタースキンと、
前記ハニカムコアの裏側に接合され、前記構造体の内側に配置されるインナースキンと、
を備え、
前記インナースキンには、
複数の前記セルのそれぞれと前記ハニカムサンドイッチパネルの外部とを連通する排水路が形成されている、
ことを特徴とする航空機の補強構造体。 - 前記補強構造体は、
前記航空機の翼をなす前記外板を補強するものであり、
当該外板は、上側外板と、前記上側外板よりも下側に配置される下側外板と、からなり、
前記上側外板と前記下側外板に、それぞれ当該外板の側にアウタースキンが設けられた前記ハニカムサンドイッチパネルの前記インナーパネルに前記排水路が設けられる、
請求項1に記載の補強構造体。 - 前記排水路は、
それぞれの前記セルに対応し、前記インナーパネルの表裏を貫通する孔、または、
帯状の前記インナーパネルを、間隔をあけて配置することにより形成される、複数の前記セルにわたって形成されるスリットである、
請求項1又は請求項2に記載の補強構造体。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の補強構造体を備える、
ことを特徴とする航空機。
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