JP4057331B2 - 衝撃耐久構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体に衝突した際の衝撃を吸収するための衝撃吸収構造に関している。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車や航空機等の移動体は、移動中において、意図せず障害物と衝突する恐れを有している。例えば、航空機は、自身の主翼の翼前縁部等が飛行中に鳥と接触する恐れを有している。このため、障害物と衝突の恐れがある部位に配置される構造体（上記例の航空機において例えば翼前縁部）は、強い強度が求められている。また、前記移動体は、移動の際の燃費を軽減するために軽量化が望まれていると共に、低製造コスト化も望まれている。このため、前記障害物と衝突の恐れがある部位に配置される構造体においても、軽量化並びに低製造コスト化が望まれている。
【０００３】
このような構造体は、航空機において、例えば、特開平１１−３４９９３号公報に記載されている前縁構造などがある。
【０００４】
以下に、図９、１０を参照して上記公報の翼前縁部について説明する。図９は、前記従来の翼前縁部を示す一部切欠斜視図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面に沿った断面図である。
【０００５】
一般的に航空機の主翼は、主翼本体側構造体（図示せず）と、この主翼本体側構造体の前方に取り付けられる翼前縁部１０１とを有している。翼前縁部１０１は、前記主翼の長手方向（以下、翼長方向）に略全体に渡って配置される。上記従来の翼前縁部１０１は、図９中に示されているように、外装部１０２と、リブ１０３と、暖気流路１０４と、暖気供給管１０５とを有している。
【０００６】
外装部１０２は、前記翼長方向に沿って延びている。また、外装部１０２は、翼前縁部１０１の外縁を画定しており、所望の形状に湾曲して形成されている。
【０００７】
リブ１０３は、前記翼長方向に沿って複数設けられている。また、各リブ１０３は、前記翼長方向と交差する方向に延びている。また、各リブ１０３は、図９中において上下方向の中央部に、翼長方向に延びる中央隔壁１０６を有している。各リブ１０３は、隣接するリブ１０３と、互いに中央隔壁１０６により連結されている。従って、中央隔壁１０６は、互いに隣接するリブ１０３により挟まれている空間を、上下に分けている。
【０００８】
また、各リブ１０３は、後方側である前記主翼本体側構造体との境界に、後方隔壁１０７を有している。この後方隔壁１０７は、隣接するリブ１０３の後方隔壁１０７と互いに連結されている。また、後方隔壁１０７は、暖気流路１０４と、前記主翼本体側構造体とを連通する孔１０８が設けられている。
【０００９】
また、各リブ１０３は、前方（機体の荷重を支えている主翼本体側構造体と反対側）に向かって延びる前方隔壁１０９を有している。この前方隔壁１０９は、隣接するリブ１０３の前方隔壁１０９と互いに連結されている。従って、前方隔壁１０９は、前記翼長方向全体に渡って延びている。そして、前方隔壁１０９は、前方に向かって二股に分岐している。そして、二股の前方隔壁１０９の２つの端部は、外装部１０２と接続されている。これにより、前方隔壁１０９と外装部１０２とにより、暖気供給管１０５が画定されている。また、前方隔壁１０９は、図１０中に示されているように、暖気流路１０４と暖気供給管１０５とを連通する孔１１０を有している。
【００１０】
暖気流路１０４は、前記翼長方向に沿って複数配置されている。この暖気流路１０４は、隣接する２つのリブ１０３と、外装部１０２の内側とにより画定される空間である。なお、暖気流路１０４は、中央隔壁１０６により、上下に分けられている。
【００１１】
暖気供給管１０５は、図示しないエンジンコンプレッサーなどの暖気供給源に接続されている。そして、暖気供給管１０５は、前述のように前方隔壁１０９と外装部１０２とにより画定されているため、前記翼長方向全体に渡って延びている。これらにより、暖気供給管１０５は、前記暖気供給源からの暖気を、翼長方向全体に供給する。
【００１２】
上記構成の翼前縁部１０１は、暖気流路１０４に、孔１１０を介して暖気供給管１０５から暖気が供給される。そして、暖気流路１０４中を暖気が、流動する。暖気流路１０４を通った暖気は、孔１０８を介して、前記主翼本体側構造体側に排気される。このような暖気の流動により、翼前縁部１０１は、防氷され得る。
【００１３】
また、翼前縁部１０１は、上述したように、前記翼長方向と交差する方向に延びているリブ１０３を、前記翼長方向に沿って複数有している。このため、翼前縁部１０１は、各リブ１０３により前記翼長方向と交差する方向に補強されている。
【００１４】
このような、翼前縁部１０１は、以下のようにして製造される。以下に、図１１及び図１２を参照して、翼前縁部１０１の製造方法を説明する。図１１は、超塑性成形する前の積層体を示す一部切欠斜視図である。図１２は、図１１の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。図１３は、超塑性成形された前記積層体を示す断面図である。
【００１５】
翼前縁部１０１の製造方法では、まず、板状の４枚の超塑性チタン合金の板材１２１，１２２，１２３，１２４を重ね合わせた積層体２００を構成する。積層体２００は、図１１並びに図１２中に示されるように、板材１２１と、板材１２４との間に、板材１２２、１２３が挟まれるように構成されている。板材１２１と板材１２２との間、及び板材１２３と板材１２４との間には、複数の離型材１３２が所定の位置に配置されている。また、板材１２２と１２３との間には、離型材１３１，１３３，１３４が所定の位置に配置されている。また、板材１２２と板材１２３とには、離型材１３１と離型材１３２とが重なる部分に、孔１１０が形成されている。さらに、板材１２２と板材１２３とには、離型材１３２と離型材１３４とが重なる部分に、孔１０８が形成されている。上記構成により、積層体２００は、離型材１３１，１３２，１３３，１３４が配置されている以外の部分が接合される。
【００１６】
上記積層体２００が形成されると、積層体２００は、図１３に示されている超塑性成形装置３００により、超塑性成形される。なお、この超塑性成形時において、前記積層体２００中には、超塑性成形ガスが注入される。この超塑性成形ガスは、離型材１３１が配置されている領域に流入される。そして、超塑性成形ガスは、孔１１０を介して、離型材１３２が配置されている領域に流入する。続いて、超塑性成形ガスは、孔１０８を介して離型材１３４が配置されている領域に流入する。
【００１７】
このような積層体２００への暖気の流入により、離型材１３１が配置されている領域が膨脹し、暖気供給管１０５が形成される。また、離型材１３２並びに離型材１３４が配置されている領域も、膨脹し、リブ１０３並びに暖気流路１０４が形成される。従って、翼前縁部１０１は、外装部１０２、リブ１０３、及び暖気供給管１０５が一体的に固着されている。
【００１８】
このようにして、上記翼前縁部１０１は、少ない部品点数でありながら、防氷機構を有するように、形成される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように前記翼前縁部１０１は、リブ１０３により補強されている。しかしながら、前記翼前縁部１０１において、前記翼長方向において隣接するリブ１０３同士の間は、特に補強されていない。このため、この隣接するリブ１０３間に、鳥などが衝突した場合、前記翼前縁部は、大きく変形してしまう恐れを有している。なお、前記翼前縁部が大きく変形した場合、主翼本体側構造体中の燃料タンクを破壊してしまう恐れがある。
【００２０】
また、前記翼前縁部１０１は、上述のように各部材（外装部１０２、リブ１０３、及び暖気供給管１０５）が一体的に固着されている。従って翼前縁部１０１は、各部材を取り外すことが出来ず、各部材を交換することが出来ない。このため、前記翼前縁部１０１は、破損した場合に修理コストがかかってしまう。
【００２１】
また、上記従来の翼前縁部１０１を製造するためには、離型材１３１乃至１３４を精度良く配置する必要がある。このため、この翼前縁部１０１の製造は、要求加工精度が高く、加工コストが増大する恐れを有している。また、複数の離型材１３１乃至１３４を配置するため、加工作業が繁雑である。
【００２２】
本発明は、上記課題を鑑みて、物体が衝突した場合においも、破損しにくい衝撃耐久構造体を提供することを目的とする。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、整備しやすく、修理が容易な衝撃耐久構造体を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の衝撃耐久構造体は、以下のような構成を有している。
【００２５】
本発明の一態様の衝撃耐久構造体は、移動体に取り付けられる衝撃耐久構造であって：
Ｕ字形状断面を有しており超塑性成形された外装部と；
前記外装部の両端部が取り付けられる外装連結部と、前記移動体に連結される移動体連結部と、前記外装部の両端部の間で前記外装部と対面する前部と、を有しており、前記外 装部と長手方向が一致するよう配置されている支持部本体と、
支持部本体の長手方向と交差する方向に延びているリブと、
を有しており、鋳造により一体的に形成された外装支持部と；
を具備しており、
前記前部と前記外装部との間には、空間が設けられており、
前記前部は、前記外装部の両端部の間で前記外装部に向かって延びる先端部を有しているとともに、前記先端部の延伸方向に対して後方に傾斜した２つの傾斜面を有しており、これら２つの傾斜面が前記先端部の先端において互いに連結されて角部を形成していて、
前記外装支持部は、前記延伸方向と交差する方向に延びており、前記傾斜面は、前記延伸方向と交差する方向において前記外装支持部全体に延びているとともに前記前部の全体に渡って配置されて、
前記外装支持部は、前記先端部の延伸方向と前記移動体の移動方向とが一致するように移動体に取り付けられる、
ことを特徴とする。
【００２６】
上記構成に示すように、前記前部と前記外装部との間には、空間が設けられている。このため、物体が前記衝撃耐久支持部に衝突し、これにより前記外装部が多少変形した場合においても、前記外装部と前記前部とは接触しない。このため、前記衝突による衝撃が、外装支持部まで到達することが防止されている。従って、前記衝撃耐久構造体は、破損を最小限に抑え得る。
【００２７】
また、上記構成に示すように、前記前部は、少なくとも一部分に前記先端部の延伸方向に対して後方に傾斜した傾斜面を有している。このため、前記傾斜面に加わった前記先端部の延伸方向と反対方向に沿った衝撃は、前記傾斜面に対して斜め衝突になる。従って、前記衝撃力が緩和され、前記傾斜面は、変形が弱められる。従って、前記衝撃耐久構造体は、物体が衝突した場合においも、自身が破損することが防がれ得る。
【００２８】
また上記構成に示すように、前記外装支持部は、前記外装連結部と、前記移動体連結部と、前記前部とが鋳造により一体的に形成されている。このため、前記外装支持部は、強度が高められている。従って、前記衝撃耐久構造体は、物体が衝突した場合においも、自身が破損することが防がれ得る。
【００２９】
また上記構成に示すように、前記外装部は、超塑性成形により形成され、外装支持部は、鋳造により形成されている。このため、前記外装部と、前記外装支持部とは、別体で構成されている。従って、前記衝撃耐久構造体は、衝突などにより前記外装部又は前記外装支持部が破損した場合においても、破損した方だけ交換が可能である。このため、前記耐久構造体は、修理並びに整備が容易であるとともに、修理のコストを抑え得る。
【００３０】
また、前記外装支持部は、前記先端部の延伸方向と、前記移動体の移動方向とが一致するように移動体に取り付けられ得る。
【００３１】
上記構成により、前記傾斜面が前記移動方向に対して後方に傾斜するため、前記傾斜面は、前記移動体が移動中において、より確実に衝撃を緩和し得る。従って、前記衝撃耐久構造体は、物体が衝突した場合においても、自身が破損することが防がれ得る。
【００３２】
また、前記前部は、少なくとも２つの面を有しており、これらの面のうち２つの面が前、記前部の先端において互いに接続されることにより角部を構成し得る。
【００３３】
上記構成により、物体が、前記先端の角部に衝突した場合、角部により力が分散されるため、この先端部は、より変形しにくく構成され得る。
【００３４】
また、外装支持部は、前記延伸方向と交差する方向に延びており、前記傾斜面は、前記延伸方向と交差する方向において、前記外装支持部全体に延び得る。
【００３５】
上記構成により、前記傾斜面は、前記延伸方向と交差する方向において、前記外装支持部全体に渡って衝撃を緩和し得る。
【００３６】
また、前記傾斜面は、前記前部の略全体に渡って配置され得る。
【００３７】
上記構成により、前記傾斜面は、前記前部の略全体に渡って衝撃を緩和し得る。
【００３８】
また、前記衝撃耐久構造体は、暖気供給源から暖気を供給する暖気供給管をさらに有しており、
前記外装部は、前記暖気供給管からの暖気を通す複数の暖気流路を有しており、
前記暖気供給管と暖気流路とが協働して外装部を防氷し得る。
【００３９】
上記構成により、前記衝撃耐久構造体は、航空機の翼前縁部のような移動中に凍結の恐れがある箇所においても、使用され得る。
【００４０】
また、前記外装部は、板状の第１及び第２外装要素を有しており、
第１及び第２外装要素は、重ね合わされ、複数の接合部により接合されており、前記接合部は、所定の間隔を空けて列状に配列されており、
前記流体通路は、互いに隣接する前記接合部と前記第１及び第２外装要素とにより画定されて得る。
【００４１】
上記構成により、前記外装部は、暖気流路が容易に形成され得る。
【００４２】
また、前記第１及び第２外装要素は、各接合部において、超音波接合により接合され得る。
【００４３】
上記構成により、前記外装部は、暖気流路がさらに容易に形成され得る。
【００４４】
また、前記外装部は、前記外装支持部に、着脱可能に取り付けられ得る。
【００４５】
上記構成により、前記外装部又は外装支持部の交換が容易であるとともに、整備が容易にされ得る。
【００４６】
また、前記暖気供給管は、前記外装支持部に、着脱可能に取り付けられ得る。
【００４７】
上記構成により、前記暖気供給管又は外装支持部の交換が容易であるとともに、整備が容易にされ得る。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の衝撃耐久構造体の一実施の形態として、前記衝撃耐久構造体が、移動体である航空機に対して、翼前縁部として用いられた場合について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本実施の形態に従った翼前縁部１０を示す一部切欠斜視図である。
【００４９】
翼前縁部１０は、外装部２０と、外装支持部３０と、暖気供給管４０とを有している。まず、図２を参照して外装部２０を説明する。図２は、外装部２０を示す一部切欠斜視図である。
【００５０】
外装部２０は、第１及び第２外装要素２１，２２と、複数の接合部２３と、複数の暖気流路２４、複数の暖気入口孔２５と、複数の暖気出口孔２６とを有している。
【００５１】
第１及び第２外装要素２１，２２は、長方形形状の板材を、断面略Ｕ字形状に湾曲して構成されている。これら第１及び第２外装要素２１，２２は、例えば５０８３−Ｏ等の超塑性の材料により、板状に形成されている。なお、図１中において、第１外装要素２１の長手方向を、参照符号Ｘで指摘している。
【００５２】
第２外装要素２２は、自身の長手方向が、第１外装要素２１の長手方向Ｘと略一致するように配置されている。また、第２外装要素２２は、第１外装要素２１の内側に配置されている。言い換えると、第２外装要素２２は、自身の外側の面と、第１外装要素２１の内側の面とが、対面するように配置されている。
【００５３】
前記複数の接合部２３は、第１外装要素２１と第２外装要素２２との間に配置されている。より詳しくは、複数の接合部２３は、第１外装要素２１の内側の面と、第２外装要素の外側の面との間に配置されている。
【００５４】
また、各接合部２３は、第１外装要素２１と第２外装要素２２との間において、長手方向Ｘと交差する方向に略全体に配置されている。それとともに、各接合部２３は、隣接する接合部２３と、接触しないように、互いに所定の間隔離間して配列されている。より詳しくは、各接合部２３は、隣接する接合部２３に対して所定の間隔を空けて略平行な方向に延びている。このような配置の接合部２３は、第１外装要素２１と第２外装要素２２とを接合している。
【００５５】
各暖気流路２４は、互いに隣接する接合部２３と、第１外装要素２１と、第２外装要素２２とにより画定されている。このため、各暖気流路２４は、接合部２３の延びる方向と略平行に延びている。すなわち、各暖気流路２４は、長手方向Ｘと交差する方向に延びている。
【００５６】
複数の暖気入口孔２５は、図２中に示されているように、断面Ｕ字形状の第２外装要素２２の頂部に設けられている。また、各暖気入口孔２５は、外装部２０の長手方向において、各暖気流路２４と一致する位置に配置されている。
【００５７】
複数の暖気出口孔２６は、断面Ｕ字形状の第２外装要素２２の両端側に設けられている。また、各暖気入口孔２５は、外装部２０の長手方向において、各暖気流路２４と一致する位置に配置されている。このため、各暖気流路２４に対応して、暖気出口孔２６は、２つ設けられていると言える。
【００５８】
ここで、再び図１を参照して外装支持部３０について説明する。外装支持部３０は、支持部本体３１と、供給管支持部３２と、リブ３３と、開口３４とを有している。この外装支持部３０は、外装部２０と長手方向が一致するように配置されている。
【００５９】
支持部本体３１は、外装部２０と略同一の長手方向に沿った寸法を有している。また、支持部本体３１は、図３中に示されているように、自身の長手方向と交差する方向において外装部２０と対面する前部３５と、外部に露出する露出部３６と、外装部２０が連結される外装連結部３７と、前記航空機の主翼本体側構造体と連結するための主翼連結部３９とを有している。
【００６０】
前部３５は、図１中に示されているように、外装支持部３０の長手方向全体に渡って延びている。この前部３５は、外装支持部３０の長手方向と直交する方向において、外装部２０に向かって延びる先端部３８を有している。本明細書中において、この先端部の延びる方向を「延伸方向」として指摘している。
【００６１】
前部３５は、図３中に示されているように、面３８ａと面３８ｂとを備えている。また、前部３５は、図３中に示されているように、断面くの字形状を有している。断面くの字形状の一方の傾斜面は、面３８ａであり、他方の傾斜面は、面３８ｂである。従って、面３８ａと面３８ｂとは、前記先端部の延伸方向に対して後方に傾斜した傾斜面であると言える。また、面３８ａと面３８ｂとは、前部３５の先端、即ち先端部３８の先端、において、互いに連結されているとともに、角部を形成していると言える。なお、この角部の先端と先端部３８の先端とは、一致している。さらに、断面くの字形状の前部３５は、面３８ａと面３８ｂとにより構成されているため、前部３５の略全体に渡って傾斜面が配置されている。
【００６２】
また、図３中に示されているように、前部３５の長手方向と交差する方向の先端、即ち先端部３８の先端と、外装部２０との間には、空間が設けられている。
【００６３】
露出部３６は、外装部２０とともに、前記航空機の主翼の外表面を構成している。外装連結部３７には、断面Ｕ字形状の外装部２０の長手方向に沿った両端部が取り付けられる。この外装連結部３７において、外装部２０と外装支持部３０とは、例えば、リベットなどの公知の連結部材により、連結される。この連結において、上述のように外装部２０と外装支持部３０とは、互いの長手方向が略一致するように配置される。
【００６４】
主翼連結部３９は、支持部本体３１の長手方向全体に渡って、所定の間隔を空けて複数設けられている。これらの主翼連結部３９は、図４中に示されているように、ビス孔３９ａが設けられており、ビスにより前記主翼の主翼本体側構造体と翼前縁部１０とを着脱可能に連結し得る。このようにして翼前縁部１０が前記主翼本体側構造体に取り付けられた場合、外装部２０が、航空機の前方側に位置され、外装支持部３０が航空機の後方側に位置される。特に、外装部２０の先端が、航空機の前方に向かって突出するように配置される。また、前記先端部３８の先端も、航空機の前方に向かって突出するように配置される。従って、外装支持部３０は、先端部３８の先端の延伸方向と、前記航空機の移動方向と一致するように、移動体である前記航空機に取り付けられているといえる。これにより、翼前縁部１０は、前記航空機の移動方向を横切る方向に延びていると言える。なお、前記主翼連結部３９は、翼前縁部１０と、移動体である前記航空機の主翼本体側構造体と、を連結する。このため、前記主翼連結部３９は、移動体と連結するための移動体連結部であるといえる。
【００６５】
供給管支持部３２は、支持部本体３１の長手方向全体に渡って、所定の間隔を空けて複数設けられている。これらの供給管支持部３２は、支持部本体３１の長手方向と交差する方向において、外装部２０と対面する位置、即ち前部３５に配置されている。これらの供給管支持部３２は、暖気供給管４０を支持する。このとき、暖気供給管４０は、外装部２０に対して所定の間隔離間するように配置される。
【００６６】
リブ３３は、支持部本体３１の長手方向全体に渡って、所定の間隔を空けて複数設けられている。各リブ３３は、支持部本体３１の長手方向と交差する方向に延びている。このため、これらのリブ３３は、支持部本体３１を補強している。
【００６７】
開口３４は、支持部本体３１の先端と、外装連結部３７との間に設けられている。開口３４は、支持部本体３１の長手方向全体に渡って、所定の間隔を空けて複数設けられている。これらの開口３４は、外装部２０と支持部本体３１の前部３５とにより画定されている空間と、支持部本体３１の内側の面に囲まれている空間（リブ３３が設けられている側の空間）とを連通している。このため、開口３４は、暖気流路２４中を流れ、暖気出口孔２６から排出された暖気を、外装支持部３０内に通し得る。また、これらの開口３４は、外装支持部３０の強度を損なわない程度に、分布しており、外装支持部３０を軽量化している。
【００６８】
なお、上述した支持部本体３１と、供給管支持部３２と、リブ３３とは、一体的に形成されている。また、支持部本体３１において前部３５、露出部３６、外装連結部３７、及び主翼連結部３９も、一体的に形成されている。なお、上記主翼連結部３９は、主翼本体側構造体への連結部である。
【００６９】
暖気供給管４０は、供給管支持部３２により着脱可能に支持されて、翼前縁部１０の長手方向全体に渡って配置されている。暖気供給管４０は、図示しない暖気供給源に接続されており、翼前縁部１０に暖気を供給する。また、暖気供給管４０は、図３中に示されているように、外装部２０の暖気入口孔２５と対面する位置に、暖気排出孔４１が設けられている。これにより、暖気供給管４０により供給された暖気は、暖気入口孔２５から暖気流路２４中に入り、暖気流路２４中を流動し得る。暖気流路２４中を流動した暖気は、暖気出口孔２６から排出される。このようにして、暖気供給管４０と、暖気流路２４とは、防氷機構を構成し、翼前縁部１０が凍ることを防止する。
【００７０】
以下に、上記翼前縁部１０に飛行物体６０が衝突した場合について図５及び６を参照して説明する。図５は、飛行物体６０が衝突した際の翼前縁部１０を示す断面図である。図６は、物体が衝突した際の外装支持部３０を模式的に示す図である。
【００７１】
一般的に移動体は、移動方向において物体と衝突する可能性が高い。特に、航空機などの高速で移動する移動体は、上記可能性がより高い。図５は、飛行中の航空機の翼前縁部１０に、鳥などの飛行物体６０が接触した際の翼前縁部を示す図である。このように、飛行物体６０が翼前縁部１０に、前記移動方向に対して反対方向から衝突すると、外装部２０が変形する。より詳しくは、外装部２０は、外装支持部３０側に凹むように変形する。
【００７２】
なお、本実施の形態の翼前縁部１０は、先端部３８の先端と、外装部２０との間に空間を有している。このため、図５中に示されているように、外装部２０の前記移動方向と反対方向に沿った変形が、先端部３８の先端と、外装部２０との間で止まる場合、前記衝突による衝撃は、外装支持部３０まで到達しない。さらに、本実施の形態において、暖気供給管４０も、外装部２０に対して空間を有しているため、前記衝突による衝撃は、暖気供給管４０までも到達しない。従って、前記衝撃を本実施の形態の翼前縁部１０は、破損を最小限に抑え得る。
【００７３】
前記衝撃が大きく、外装支持部３０まで到達した場合について、図６を参照して説明する。なお、図６中において、先端部３８の先端の位置を参照符号Ｐ１で指摘している。なお、矢印Ａ１により、位置Ｐ１においての飛行物体６０の衝突方向が示されている。また、図６中において、面３８ａ上の任意の位置を参照符号Ｐ２で指摘している。なお、矢印Ａ２により、位置Ｐ２においての飛行物体６０の衝突方向が示されている。また、飛行物体６０が位置Ｐ２に衝突した場合において、前記移動方向に沿ってかかる力を参照符号Ｆで指摘している。
【００７４】
まず、位置Ｐ１に物体が衝突した場合について説明する。この位置Ｐ１の先端部３８の先端には、前記２つの面３８ａ、３８ｂが互いに接続されることにより角部が構成されている。このため、この位置Ｐ１に鳥などのように剛性が強くない飛行物体６０が接触した場合、飛行物体６０は、前記角部において分裂する。従って、位置Ｐ１にかかる力は、分散される。このため、外装支持部３０は、前記衝撃を耐えうる。
【００７５】
また、先端部３８の先端は、前記移動方向に向かって突出しているため、飛行物体６０が分裂しない場合においても、この先端が移動方向に直交する方向の平坦な面で形成されている場合に比べて、前記移動方向に沿った変形に対して強い。このため、外装支持部３０は、自身が破損することを防止する構造を有していると言える。
【００７６】
続いて、位置Ｐ２に飛行物体６０が接触した場合について説明する。位置Ｐ２は、傾斜面である面３８ａ上に位置している。物体は、前記傾斜面に対して斜め衝突する状態で、前記先端部の延伸方向と反対方向に沿ってゆく。このため、前記移動方向に沿って相対的に移動した物体は、前記２つの面の夫々に対して、直交する方向からは衝突しない。従って、衝突の際に面３８ａにかかる力は、分散される。別の観点からみると、図６中に示すように、位置Ｐ２に力Ｆは、面３８ａの上で、大きく力FaとＦｂとに分かれる。このため、位置Ｐ２で力が各方向に分配される結果、面３８ａの破損の可能性が低減される。面３８ｂにおいても同様のことが言える。従って、前記衝撃耐久構造体は、物体が衝突した場合においも、自身が破損することが防がれ得る。
【００７７】
また、外装支持部３０は、前記先端部の延伸方向と、前記移動体の移動方向とが一致するように移動体である航空機に取り付けられている。このため、傾斜面である面３８ａ及び面３８ｂが、前記移動体が移動中においてかなりの割合で、移動方向前面に配置される。従って、前記翼前縁部１０は、より確実に衝撃を分散し得る。従って、前記衝撃耐久構造体は、物体が衝突した場合においても、自身が破損することが防がれ得る。
【００７８】
また、前記傾斜面である面３８ａ及び３８ｂは、前部３５の略全体に渡って配置されている。このため、面３８ａ及び３８ｂはもちろん、前記延伸方向と交差する方向において、外装支持部３０全体に延びている。従って、面３８ａ及び３８ｂは、前部３５の略全体に渡って衝撃を分散し得る。なお、前部３５の一部分のみに傾斜面を有することは、もちろん可能であるが、好ましくは、全体に渡って配置される。
【００７９】
また、上記構成に示すように、翼前縁部１０は、
１）外装部２０は、板状の第１及び第２外装要素２１，２２を接合、並びに湾曲することにより構成されており、
２）外装支持部３０は、支持部本体３１と、供給管支持部３２と、リブ３３とを一体的に構成している。
【００８０】
この２点により、翼前縁部１０は、防氷機構を有していながら、少ない部品点数で構成することが出来、製造コストを抑え得る。
【００８１】
また、上記構成に示すように、外装部２０は、超塑性成形により形成され、外装支持部は、鋳造により形成されている。さらに、外装部２０と外装支持部３０とが着脱可能に連結されている。このため、翼前縁部１０は、外装部２０の交換が可能である。このため、翼前縁部１０は、修理の際のコストを低減し得る。さらに、この翼前縁部１０は、外装部２０を外した状態で外装支持部３０及び／又は暖気供給管４０を整備し得る。従って、翼前縁部１０は、整備を容易に行うことが出来る。このため、前記耐久構造体は、修理並びに整備が容易であるとともに、修理のコストを抑え得る。
【００８２】
また、本実施の形態の暖気供給管４０は、供給管支持部３２により着脱可能に支持されているため、交換が容易である。
【００８３】
また、本実施の形態の外装支持部３０は、前記主翼本体側構造体と着脱可能であるため、容易に交換及び／又は整備を行える。
【００８４】
なお、本実施の形態において、接合部２３は、長手方向Ｘと交差する方向に略全体に渡って延びているが、以下の３点を満たしていれば、配置において限定されることはない。
【００８５】
１）第１及び第２外装要素２１，２２を確実に接合することができる。
【００８６】
２）各暖気流路２４が、外装部２０中全体に渡って暖気が流動し得るように、暖気を案内することが出来る。
【００８７】
３）各接合部２３が、第１外装要素２１の長手方向と交差する方向に延びる線状の単一又は複数の部分により構成されている。
【００８８】
これらの条件を満たしていれば、接合部２３は、長手方向Ｘと交差する方向において間欠的に配置し、隣接する暖気流路２４が連通するように配置することも可能である。また、蛇行した暖気流路２４を規定するように、接合部２３を配置し得る。なお、各接合部２３は、加工を容易にするため、第１外装要素２１の長手方向と交差する方向に延びる線状の単一部分により構成されることが好ましい。
【００８９】
なお、本実施の形態の翼前縁部１０は、主翼本体側構造体との主翼連結部３９において、ビスにより主翼と連結されている。翼前縁部１０は、前記主翼本体側構造体と着脱可能であるとともに、所望の強度で連結し得るならば、公知のいかなる連結部材により連結されることも可能である。
【００９０】
なお、本実施の形態において、衝撃耐久構造体は、航空機の翼前縁部１０を用いて説明したが、車のバンパーなど他の移動体の衝撃を受ける部分にも使用され得る。
【００９１】
（製造方法）
以下に、上記構成の翼前縁部１０の製造方法を図７を参照して説明する。図７は、超塑性成形される前の外装部２０を示す斜視図である。
【００９２】
本実施の形態の翼前縁部１０の製造方法は、外装部２０を形成するための外装部形成工程と、外装支持部３０を製造するための鋳造工程と、外装支持部３０に、暖気供給管４０及び外装部２０を取り付ける組み立て工程とを有している。以下で、前記外装部形成工程について詳しく説明する。
【００９３】
［外装部形成工程]
前記外装部形成工程では、以下の３つの作業が行われる。
【００９４】
（作業ａ）平板状の第１及び第２外装要素２１，２２を重ね合わせる。
【００９５】
（作業ｂ）第１及び第２外装要素２１，２２を接合して外装部２０を形成する。
【００９６】
（作業ｃ）作業ｂで形成された外装部２０に超塑性成形により暖気流路２４を形成するとともに、外装部２０を湾曲させる。
【００９７】
はじめに、外装部形成工程の上記作業ａについて説明する。
【００９８】
（作業ａ）
作業ａでは、まず第１外装要素２１と第２外装要素２２とを準備する。これら第１外装要素２１と第２外装要素２２とは、超塑性の材料の平板状の部材である。また、第１外装要素２１と、第２外装要素２２とは、略同一の寸法を有している。
【００９９】
続いて、第１外装要素２１と第２外装要素２２とが重ね合わされる。このとき、第１外装要素２１と第２外装要素２２とは、互いの相対位置が略一致するように配置される。このため、第１外装要素２１と第２外装要素２２との長手方向は、一致している。
【０１００】
このようにして、作業ａが完了すると続いて、作業ｂが行われる。以下に作業ｂを説明する。
【０１０１】
（作業ｂ）
この作業ｂでは、第１外装要素２１と第２外装要素２２とを超音波接合により接合する。この超音波接合は、第１外装要素２１と第２外装要素２２とを重ねた状態で、長手方向Ｘと交差する方向に行われる。これにより、接合部２３は、第１外装要素の長手方向Ｘと交差する方向に形成される。接合部２３は、第１外装要素２１と第２外装要素２２とを確実に接合するために、第２外装要素２２の長手方向に沿って隣接する接合部２３に対して所定の間隔離間するように複数形成される。このように、複数の接合部か配置されているため、各接合部２３と、第２外装要素２２の長手方向に沿って隣接する接合部２３とは、平行な位置関係を有している。
【０１０２】
また、前記複数の接合部２３は、各接合部２３と、前記隣接する接合部２３との間に、後に説明する暖気入口孔２５及び暖気出口孔２６が配置されるように、互いに隣接する接合部２３に対して第２外装要素２２の長手方向に沿って所定の間隔離間している。
【０１０３】
また、各接合部２３は、図７中に示されているように、第２外装要素２２の長手方向と交差する方向において、略全体に直線状に延びている。このため、外装部２０の長手方向に沿った両縁部の近傍には、接合部２３の両端が夫々配置される。
【０１０４】
また、接合部２３の夫々の端部は、外装部２０の長手方向と直交する方向において、外装部２０の長手方向に沿った両縁から、所定距離離間するように形成される。
【０１０５】
なお、上記接合は、公知の溶接、接着などの接合法により達成され得るが、超音波接合が好ましい。上記接合が、超音波接合により行われた場合、第１及び第２外装要素２１，２２の相対位置がずれることを防止し得る。また、上記接合は、第２外装要素２２の長手方向と直交する方向において、接合部２３を、単に直線状に延びるように行えばよいため、加工作業を容易に行い得る。また、上記接合は、各接合部と隣接する接合部との位置関係を平行に保つだけでよいため、精密な加工精度が要求されず、容易に加工作業を行い得る。
【０１０６】
また、上記接合は、超音波接合を用いるため、前記第１及び第２外装要素を特別に洗浄などすることなく接合し得るため、煩雑な作業を行うことなく行える。
【０１０７】
このようにして、作業ｂが完了すると続いて、作業ｃが行われる。以下に作業ｃを説明する。
【０１０８】
（作業ｃ）
作業ｃは、作業ｂにより形成された外装部２０を図８中に示されている超塑性成形装置５０により、作業ｂで形成された外装部２０に超塑性成形により暖気流路２４を形成するとともに、外装部２０を湾曲させる。
【０１０９】
超塑性成形装置５０は、雌型５１と、雄型５２と、ガス供給手段であるガス供給機構５３とを有している。以下に、雌型５１及び雄型５２の構成を詳しく説明する。
【０１１０】
雌型５１及び雄型５２は、外装部２０と略同一の長手方向に沿った寸法を有している。雌型５１は、凹部５１ａを有している。凹部５１ａは、雌型５１の長手方向（図８中において紙面の前後方向）に沿った２つの縁を５１ｂ、５１ｃを有している。また、凹部５１ａは、複数の入口孔形成凸部５５ｂを有している。これらの入口孔形成凸部５５ｂは、雌型５１の長手方向に沿って所定の間隔で配列されている。なお、入口孔形成凸部５５ｂは、前述の接合部２３と略同一間隔で配列されている。また、入口孔形成凸部５５ｂの列は、縁５１ｂと略平行であるとともに、縁５１ｂから凹部５１ａの底部に向かった方向において縁５１ｂから所定距離離間している。
【０１１１】
また、凹部５１ａは、複数の入口孔形成凸部５５ｃを有している。入口孔形成凸部５５ｃは、入口孔形成凸部５５ｂと同様に、雌型５１の長手方向に沿って前述の接合部２３と略同一間隔で配列されている。入口孔形成凸部５５ｃの列は、前記縁５１ｃと略平行であるとともに、縁５１ｃから凹部５１ａの底部に向かった方向において縁５１ｃから所定距離離間している。なお、入口孔形成凸部５５ｂの列と、入口孔形成凸部５５ｃの列とは、雌型５１の長手方向と直交する方向において対面する。
【０１１２】
また、凹部５１ａは、底部に、複数の出口孔形成凸部５５ｄを有している。出口孔形成凸部５５ｄは、入口孔形成凸部５５ｂ，５５ｃと略同一間隔で配列されている。
【０１１３】
なお、各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃと、各出口孔形成凸部５５ｄは、雌型５１の長手方向（図８中において紙面の前後方向）に沿った位置が略一致するように配列されている。言い換えると、各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃと、各出口孔形成凸部５５ｄは、雌型５１の長手方向と直交する方向において、並んでいる。
【０１１４】
雄型５２は、外装部２０と略同一の長手方向に沿った寸法を有している。また、雄型５２は、雌型５１に完全に重なった際に、各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃを収容する複数の穴５２ｂ、ｃと、各出口孔形成凸部５５ｄを収容する複数の穴５２ｄとを有している。これらの穴５２ｂ、ｃ、ｄは、雄型５２の長手方向に沿って、各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃと略同一の間隔で配列されている。
【０１１５】
超塑性成形装置５０は、上述の雌型５１と雄型５２とを協働させることにより、外装部２０を所望の形状に湾曲させ得るように構成されている。
【０１１６】
ガス供給機構５３は、外装部２０の長手方向全体に渡ってガスを注入し得るようなガス注入口５４を有している。ガス供給機構５３は、ガス注入口５４からガスを噴射し得る。
【０１１７】
作業ｃにおいて、まず、雌型５１上に外装部２０を配置する。なお、外装部２０は、湾曲された際に、第２外装要素２２が内側にくるように配置される。即ち、第２外装要素２２が、雄型５２と対面するように配置される。
【０１１８】
これとともに、ガス供給機構５３のガス注入口５４を、外装部２０の長手方向に沿った縁全体に配置する。より詳しくは、ガス注入口５４が、第１外装要素２１と第２外装要素２２との間に位置するように、ガス供給機構５３が、外装部２０との相対位置を調整されて配置される。
【０１１９】
さらに、外装部２０は、互いに隣接する接合部２３の間に、前記各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃ、及び各出口孔形成凸部５５ｄが位置するように、雌型５１上に配置される。また、外装部２０は、暖気出口孔２６が外装部２０の長手方向と直交する方向において、接合部２３の端部より内側に位置されるように、雌型５１上に配置される。このため、外装部２０の長手方向に沿った両縁の近傍には、接合部２３、暖気出口孔２６と接合部２３とが配置されていない領域が設けられている。
【０１２０】
このようにして超塑性成形装置５０上に、外装部２０が配置されると、続いて、ガス供給機構５３は、第１外装要素２１と第２外装要素２２との間にガスを注入する。これとともに、雄型５２が、外装部２０の押圧を開始する。上記ガスの注入により、接合部２３と第１外装要素２１と第２外装要素２２とにより画定される複数の領域に、ガスが送られる。これにより、接合部２３と第１外装要素２１と第２外装要素２２とにより画定される複数の領域が、膨らむ。これにより、上記領域が超過塑性成形され、暖気流路２４が成形される。また、外装部２０は、前記各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃ、及び各出口孔形成凸部５５ｄに対応する位置に、第２外装要素２２側に複数の突出された部分が形成される。また、前記暖気流路２４の成形と同時に、外装部２０は、雌型５１と雄型５２とにより、所望の形状に湾曲される。
【０１２１】
続いて、上述のように湾曲された外装部２０は、前述の第２外装要素２２の複数の突出された部分が切り取られる。これにより、第２外装要素２２に、複数の暖気入口孔２５及び暖気出口孔２６が形成される。具体的には、暖気入口孔２５は、各出口孔形成凸部５６により突出された部分を切り取ることにより形成される。また、暖気出口孔２６は、各入口孔形成凸部５５ｂ，ｃにより突出された部分を切り取ることにより形成される。これらにより、外装部２０は、成形される。
【０１２２】
なお、各暖気入口孔２５は、第２外装要素２２の長手方向と直交する方向に沿った略中央に形成される。
【０１２３】
また、暖気出口孔２６は、第２外装要素２２の長手方向に沿った両縁近傍において、第２外装要素２２の長手方向に沿って、暖気入口孔２５と同様な離間間隔で複数形成される。このため、暖気入口孔２５と暖気出口孔２６とは、第２外装要素２２の長手方向と直交する方向において並んで形成される。言い換えると、第２外装要素２２には、自身の長手方向と直交する方向において、両端側に暖気出口孔２６が設けられて、これらの暖気出口孔２６の間に暖気入口孔２５が設けられる。このため、前記第２外装要素２２は、長手方向と直交する方向において列状に配置された暖気入口孔２５と暖気出口孔２６とのグループ（以下、孔グループとする）を有していると言える。この列状の孔グループは、第２外装要素２２の長手方向に沿って、所定距離離間して複数平行に設けられている。
【０１２４】
なお、上述のように第２外装要素２２に配置されている暖気入口孔２５と暖気出口孔２６との配置は、以下のように言い換えることが出来る。第２外装要素２２には、自身の長手方向において、複数の暖気入口孔２５からなる１つの列と、複数の暖気出口孔２６からなる２つの列とが、が形成されていると言える。なお、暖気出口孔２６の列は、第２外装要素２２の長手方向と直交する方向において、第２外装要素２２の長手方向に沿った両縁から、所定距離離間するように形成される。
【０１２５】
続いて、前記鋳造工程について説明する。
【０１２６】
［鋳造工程］
この鋳造工程では、まず、外装支持部３０を鋳造するための型を光造形により作る。なお、外装支持部３０は、光造形以外の公知の方法により、前記型が形成され得る。なお、外装支持部３０は、支持部本体３１、供給管支持部３２、及びリブ３３を有しているため、複雑な形状である。このため、光造形により、前記型を形成した場合、より容易に外装支持部３０の型を形成し得るため好ましい。また、前記型は、ロストワックス法により形成されることも好ましい。上記型は、外装支持部３０が精密鋳造され得るように、高精度で形成されることが好ましい。
【０１２７】
続いて、前記型により、外装支持部３０を鋳造する。外装支持部３０は、鋳造により形成されるため、全ての部材を一体的に形成し得る。このため、外装支持部３０は、煩雑な組み立て作業を行うことなく、複数の部材を有するように構成され得る。なお、鋳造工程は、外装部形成工程の前、後、又は同時に行われ得る。
【０１２８】
なお、上記外装支持部３０は、精密鋳造されることが好ましい。前記精密鋳造は、鋳物を高精度に形成する。このため、精密鋳造された外装支持部３０は、鋳造後の加工数が減少され、容易に製造され得る。なお、前記外装支持部３０は、公知の鋳造により形成されることも可能である。
【０１２９】
続いて、前記組み立て工程について説明する。
【０１３０】
［組み立て工程］
外装部形成工程と、鋳造工程とが終了したのち、この組み立て工程は、行われる。鋳造工程により形成された外装支持部３０に、まず、別に製造された暖気供給管４０を、供給管支持部３２に取り付ける。なお、暖気供給管４０には、暖気排出孔４１が開けられる。これらの暖気排出孔４１は、翼前縁部１０が完成した際に、外装部の複数の暖気入口孔２５の夫々と対向する位置に配置される。
【０１３１】
続いて、外装部２０が、外装支持部３０に取り付けられる。なお、外装部２０は、上述した外装部２０の長手方向に沿った両縁近傍の暖気出口孔２６と接合部２３とが配置されていない領域において、外装支持部３０の外装連結部３７に、リベットなどの公知の連結部材により、連結される。
【０１３２】
上述のように、翼前縁部１０の組み立ては、外装支持部３０に、外装部２０と暖気供給管４０とを取り付けるだけである。このため、翼前縁部１０は、細かい部品の取り付けや、煩雑な作業を必要とせず、容易に組み立て得る。このようにして、組み立て工程が終了すると翼前縁部１０は、完成する。
【０１３３】
本実施の形態の翼前縁部１０の製造方法は、暖気流路２４を、板状の第１及び第２外装要素２１，２２と、互いに隣接する線状の接合部２３とにより画定された領域にガスを流入させることにより形成される。このため、上記製造方法は、前記暖気流路を高い加工精度を要求されることなく製造し得る。また、前記接合部は、線状に形成される。このため、上記製造方法は、複数の接合部を製造した場合においても、容易に接合部を形成し得る。
【０１３４】
前記外装支持部が光造形により形成されるため、供給管支持部のような複雑な形状の部分を有している場合においても、少ない工程数で容易に支持部本体を製造し得る。
【０１３５】
さらに、外装部と外装支持部と暖気供給管とが、別体で製造される。このため、この製造方法で製造された翼前縁部は、上記各部材に破損が生じた場合においても、破損した部材のみを交換することが可能である。このため、この製造方法は、整備が容易で、低コストな翼前縁部を製造し得る。
【０１３６】
これまで、いくつかの実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明は、上記課題を鑑みて、物体が衝突した場合においも、破損しにくい衝撃耐久構造体を提供し得る。
【０１３８】
また、本発明は、整備しやすく、修理が容易な衝撃耐久構造体を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に従った翼前縁部を示す一部切欠斜視図である。
【図２】図２は、図１の外装部を示す一部切欠斜視図である。
【図３】図３は、図１の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】図４は、図１の切断線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図５】図５は、飛行物体６０が衝突した際の翼前縁部１０を示す断面図である。
【図６】図６は、物体が衝突した際の外装支持部３０を模式的に示す図である。
【図７】図７は、超塑性成形される前の外装部を示す斜視図である。
【図８】図８は、超塑性成形装置を示す断面図である。
【図９】図９は、従来の翼前縁部を示す一部切欠斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のＡ−Ａ断面に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、超塑性成形する前の積層体を示す一部切欠斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１の切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１３】図１３は、超塑性成形された積層体を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 翼前縁部
２０ 外装部
２１ 第１外装要素
２２ 第２外装要素
２３ 接合部
２４ 暖気流路
２５ 暖気入口孔
２６ 暖気出口孔
３０ 外装支持部
３１ 支持部本体
３２ 供給管支持部
３３ リブ
３５ 前部
３８ 先端部
３８ａ 面
３８ｂ 面
４０ 暖気供給管
４１ 暖気排出孔
５０ 超塑性成形装置
５１ 雌型
５２ 雄型
５３ ガス供給機構
５４ ガス注入口

Claims (6)

1. 移動体に取り付けられる衝撃耐久構造であって：
   Ｕ字形状断面を有しており超塑性成形された外装部と；
   前記外装部の両端部が取り付けられる外装連結部と、前記移動体に連結される移動体連結部と、前記外装部の両端部の間で前記外装部と対面する前部と、を有しており、前記外装部と長手方向が一致するよう配置されている支持部本体と、
   支持部本体の長手方向と交差する方向に延びているリブと、
   を有しており、鋳造により一体的に形成された外装支持部と；
   を具備しており、
   前記前部と前記外装部との間には、空間が設けられており、
   前記前部は、前記外装部の両端部の間で前記外装部に向かって延びる先端部を有しているとともに、前記先端部の延伸方向に対して後方に傾斜した２つの傾斜面を有しており、これら２つの傾斜面が前記先端部の先端において互いに連結されて角部を形成していて、
   前記外装支持部は、前記延伸方向と交差する方向に延びており、前記傾斜面は、前記延伸方向と交差する方向において前記外装支持部全体に延びているとともに前記前部の全体に渡って配置されて、
   前記外装支持部は、前記先端部の延伸方向と前記移動体の移動方向とが一致するように移動体に取り付けられる、
   ことを特徴とする衝撃耐久構造体。
2. 暖気供給源から暖気を供給する暖気供給管をさらに有しており、
   前記外装部は、前記暖気供給源から暖気を通す複数の暖気流路を有しており、
   前記暖気供給管と暖気流路とが協働して外装部を防氷する、
   請求項１に記載の衝撃耐久構造体。
3. 前記外装部は、板状の第１及び第２外装要素を有しており、
   第１及び第２外装要素は、重ね合わされ、複数の接合部により接合されており、
   前記接合部は、所定の間隔を空けて列状に配列されており、
   前記流体通路は、互いに隣接する前記接合部と前記第１及び第２外装要素とにより画定されている、
   請求項２に記載の衝撃耐久構造体。
4. 前記第１及び第２外装要素は、各接合部において、超音波接合により接合されている、請求項３に記載の衝撃耐久構造体。
5. 前記外装部は、前記外装支持部に、着脱可能に取り付けられる、請求項１に記載の衝撃耐久構造体。
6. 前記暖気供給管は、前記外装支持部に、着脱可能に取り付けられる、請求項２に記載の衝撃耐久構造体。

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