JP4728325B2 - 航空機のコンポーネント - Google Patents

Description

本発明は、周囲の気流に晒される航空機のコンポーネント（構成部品）、特に、外板に境界層吸引用の穿孔を有する翼に関する。

気流に晒されている航空機のコンポーネントの表面からの境界層吸引については、粘性抵抗を低減させるとともに、層流から乱流への初期変化を回避して達成可能な揚力を増加させるために用いられる。好ましくない環境条件において、外板の穿孔、つまり、境界層吸引に使用される穿孔についての危険があり、それは氷結や、望ましくない量の水が該穿孔に接続された真空チャネルシステムに浸入することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴部以前に示す航空機コンポーネントについて、氷結や穿孔の閉塞を回避することができるように設計することにある。

本発明によれば、上記の目的を達成するにあたって、上述した航空機のコンポーネントが２つの壁を用いて設計され、内側の壁部と外側の壁部との間のスペース（空隙）には隔壁が挿入され、それらは壁部の複数のセクションが設けられることで互いに隣接し、これにより、圧力通路と吸引通路とが交互に形成される。そして、吸引通路によって使用可能となる外壁部の第１領域が、圧力通路によって使用可能となる第２領域よりも有意に大きい範囲を占めており、制御装置を用いて、圧力通路をホットエア容器に接続し、かつ吸引通路を真空容器に接続することができる。

本発明によって設計される航空機のコンポーネントでは、熱い加圧された空気（例えば、航空機エンジンからのブリードエア）が圧力通路へと送り込まれ、そして、外壁部の第２領域にある穿孔を通じて大気へと放出されることで、上記の目的を達成する。この第２領域は、当該領域が吸引通路に接続され、穿孔が開けられた外壁部の第１領域よりも、かなり面積が狭くなっているので、充分な熱を外壁部に供給することができ、その際、境界層吸引を妨げることがない。

本発明の好ましい実施形態の特徴としては、隔壁が、台形状に波打った一体型シートを用いて形成され、該シートのベース領域が、コンポーネントの外壁部及び内壁部に交互に支持されており、外壁部の穿孔に連通する開口を備えている。このような隔壁部の設計は、主に生産技術に関連した利点を有するが、その理由は、単一部品、すなわち台形状に波打った不可分のシートが、多数の圧力通路及び吸引通路を形成し、そして適度な剛性を構造に与えるからである。この台形状に波打ったシートを、内壁部と外壁部との間のスペースに固定するには、リベット打ちや、溶接、接着などの最先端技術から知られた接続手段を用いて行うことができる。

本発明のさらに有利な実施形態では、台形状に波打ったシートにおける、台形の輪郭のうちの開いた辺が、閉じたベースラインよりも数倍長くされた構成を有する。このように設計された、台形状に波打ったシートを用いることにより、形成された吸引通路、つまり、外壁部の第１領域を含む通路が外壁部の穿孔のかなり大きな範囲と連通するように、構造が簡易な方法で実現される。換言すれば、吸引通路による境界層の直接的な吸引を、外壁部のかなり大きな部分で行うことができる。

本発明の別の実施形態によれば、制御可能なバルブが、圧力通路又は吸引通路への供給ラインに設けられており、この制御可能なバルブを用いて、吸引通路の負圧を制御装置によって設定することができる。降雨や解氷の結果として多量の水が外板上に生じた場合に、上記の設計では、この水が、吸引通路の過度の負圧によって吸引パイプ系統へと吸引されないように防止し、そして穿孔を覆う氷結を防止することができる。好適には、外板に生じた水の量を適切な検出器で記録し、これに対応する負圧制御用の信号を制御装置に送信することができる。

図面は、本発明の一実施形態を示す。尚、この図は、航空機の翼の断面図を示している。

翼１において空気の流れる範囲だけが図示されている。翼の外板は２重壁とされ、外壁部４と内壁部６を備える。その圧力側では、外壁部４が小穿孔３を有する。図示してはいないが、複数の小穿孔３が翼の全幅に亘って延在している。台形状の波打ったシート２は、外壁部４と内壁部６との間のスペース５に介挿されている。この台形状に波打った形状のシート２における、台形の輪郭のうちの開いた辺２９が、閉じたベースライン２８よりも数倍長くなっている。台形状に波打った形状とされたシート２における閉じた辺２８は、外壁部４の内面と、内壁部６の内面とで支えられている。台形状に波打ったシート２の部分、つまり、外壁部４の内面に支えられた部分は複数の開口を備え、該開口は、外壁部４の小穿孔３に連通している。

このように、台形状に波打ったシート２、すなわちその隔壁を有するシートによって、隣接した通路が形成され、それらは外壁部に向かって徐々に先細りとなる。それらの通路は、台形状に波打ったシートのベースラインにおける開口によって小穿孔と連通し、そして、シートは、外部に向かう複数のチャネル（後寄り）を、該チャネルの外壁とともに１つおきに形成しており、該チャネルの外壁が孔の開いた壁部４によって直接的に形成されている。これらのチャネルは符号２２で示す吸引通路であって、外壁部４の小穿孔の領域Ａに繋がっている。また、壁部４に向かって徐々に先細りとなったチャネルは圧力通路２１であって、台形状に波打ったシート２の開口によって小穿孔の領域Ｂと連通している。

吸引ライン１２を通して吸引通路２２が集まり、好適な吸引パイプシステムＳを介して真空容器（ｖａｃｕｕｍ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）Ｕに接続される。この吸引パイプシステムはチェックバルブ１４を備える。また、対応した圧力ライン１１を通して圧力通路２１が集まって、圧力パイプシステムＰを介してホットエア容器（ｈｏｔ−ａｉｒ ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）Ｗに接続される。この圧力パイプシステムＰは、制御可能な圧力バルブ１３を備え、該バルブは制御ライン１５を介して制御ユニットにより作動し得るようになっている。そして、図示の実施例では、吸引パイプシステムＳと圧力パイプシステムＰとの間に短絡（ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃｕｉｔ）ラインが設けられており、該ラインには短絡バルブ１６が存在し、これが制御ライン１２を介して制御ユニット２０によって作動し得るようになっている。

定常の飛行状態において、結氷がなく、また環境からの過多の水が生じることもない状態では、制御可能なバルブ１３が閉じられ、チェックバルブ１４が開かれ、そして、短絡バルブ１６が任意に開かれる。これにより、領域Ａから真空容器Ｕに向けて境界層の吸引が行われ、また適用可能ならば、２つの吸引通路２２及び２１を介して、領域Ｂから真空容器Ｕに向けて境界層の吸引が行われる。

翼の外部における氷結や、過多の水による危険が生じると直ちに制御可能なバルブ１３が開かれ、チェックバルブ１４が閉じられ、これにより、ホットエア容器、例えば、航空機エンジンからのブリードエア（抽気）が供給される容器からは、熱い空気が、圧力パイプ１１、そして適用可能ならばパイプ１２を介して、圧力通路２１及び２２に導入され、そこから領域Ａ及びＢの小穿孔を通して外部へと流れる。この装置において、圧力バルブ１３は、あまりに大量の加圧された空気が、圧力通路２１及び２２に導入されないように制御可能であることを要するが、これは、翼外部の境界層を乱さないようにするためである。バルブ１３及び１４の制御については同調して行われ、また短絡バルブ１６によって支援することもできる。

尚、「備える」という語は、他の要素や工程を排除するものではなく、そして、単数を意味する不定冠詞が複数個の要素を排除しないことに留意されたい。また、各種の実施例に関連して記載した要素を組み合わせてもよい。

請求項における参照符号が、該請求項の範囲を限定すると解釈されてはならないことにも留意されたい。

本発明の一実施形態を示す図であり、航空機の翼の断面を示す。

符号の説明

１ 翼
２ 隔壁（台形状に波打ったシート）
３ 小穿孔
４ （翼の）外壁部
５ スペース
６ 内壁部
１１ 圧力ライン
１２ 吸引ライン
１３ 制御可能な圧力バルブ
１４ チェックバルブ
１５ 制御ライン
１６ 短絡バルブ
２０ 制御ユニット
２１ 圧力通路
２２ 吸引通路
２８ 台形状に波打ったシートのベースライン
２９ 台形状に波打ったシートの開いた辺

Claims (7)

1. 周囲気流に晒される航空機のコンポーネントであって、
   内壁部と、
   外壁部であって、当該外壁部は、前記内壁部から間隔を保って位置し、当該間隔は、前記内壁部と当該外壁部との間にスペースを定義する、外壁部と、
   複数の隔壁であって、当該複数の隔壁は、前記内壁部から前記外壁部へそれぞれ延びる複数の部分が、複数の圧力通路および隣接する複数の吸引通路の交互の順次的な配置を形成するように、前記内壁部と前記外壁部との間の前記スペース内に介挿され、前記複数の吸引通路は、前記外壁部の第１の領域から周囲空気を吸引するように適合され、前記複数の圧力通路は、前記外壁部の第２の領域へ、熱い加圧された空気を供給するように適合され、前記第１の領域は、前記第２の領域よりもかなり大きい、複数の隔壁と、
   前記複数の圧力通路をホットエア容器に制御可能に接続し、かつ前記複数の吸引通路を真空容器に制御可能に接続する、制御装置と、
   を含む航空機のコンポーネント。
2. 前記複数の隔壁は、台形状に波打った一体型のシートを用いて形成されており、前記シートのベース領域は、前記コンポーネントの前記外壁部及び前記内壁部に交互に支持されるとともに、前記外壁部の穿孔と連通する複数の開口を備える、請求項１に記載の航空機のコンポーネント。
3. 前記台形状に波打ったシートにおいて台形をなした輪郭のうちの開いた辺は、閉じたベースラインよりも数倍も長い、請求項２に記載の航空機のコンポーネント。
4. 前記複数の圧力通路又は複数の吸引通路への供給ラインには、制御可能なバルブが設けられており、前記制御可能なバルブを用いて、前記複数の吸引通路の負圧が前記制御装置によって設定可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の航空機のコンポーネント。
5. 前記制御可能なバルブの１つが圧力バルブであり、別の制御可能なバルブがチェックバルブであって、これらの両バルブが前記制御装置に接続され、前記両バルブを用いて、前記複数の圧力通路及び前記複数の吸引通路についての交互の接続が要求通りに行われる、請求項４に記載の航空機のコンポーネント。
6. 圧力ラインと吸引ラインとの間に、さらに別の制御可能なバルブが短絡バルブとして組み込まれ、該バルブを用いて、前記第１の領域及び前記第２の領域の吸引操作部及び圧力操作部への交互の接続が行われる、請求項４に記載の航空機のコンポーネント。
7. 前記圧力バルブ及び前記チェックバルブの制御が同調して行われ、該制御が前記短絡バルブによって支援される、請求項５、６に記載の航空機のコンポーネント。

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