JP4943449B2 - 繊維複合材料から成る航空機の予圧キャビン用ドア - Google Patents

Description

本発明は繊維複合材料から成る航空機の予圧キャビン用ドアに関する。

本発明の目的即ち技術的課題は、製造が容易であり、また好ましくは高度に自動化した製造が可能であり、そして、可及的な軽量化が可能であると共に、大きな強度を有し、更には、キャビン内圧の作用下において大きな形状安定性を有する、繊維複合材料から成る航空機の予圧キャビン用ドアを提供することにある。

上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えた本発明に係る航空機の予圧キャビン用ドアにより達成される。

本発明に係る航空機の予圧キャビン用ドアは、高さ方向、幅方向、及び厚さ方向を有し、繊維複合材料（ＦＶＷ）から成る一体構造のドア構造体ユニットを備え、該ドア構造体ユニットは、外板と、該外板の内側面に設けられたドア骨組とを備えており、該ドア骨組は、実質的な支持力提供部材として、複数本の辺縁支持部材と、該辺縁支持部材どうしの間を前記幅方向に延在する複数本の縦走支持部材とを備えており、前記外板の内側面と、前記複数本の辺縁支持部材と、前記複数本の縦走支持部材とで画成された、複数のドア骨組間空間が、該ドアの内面側へ向かって開放した形状で形成されていることを特徴とする。

本発明に関して、予圧キャビン用ドアとは、航空機の胴体の内部、即ち、予圧キャビンの内部や、予圧キャビンに付設された構造体の内部の圧力であるところの内圧の作用を受けるあらゆるドアを意味するものであり、より具体的には、例えば、乗客用ドア、貨物用ドア、脱出用ハッチなど、それに、サービス用開口閉塞パネルなどを意味するものである。尚、予圧キャビン用ドアが、乗客用ドアまたは貨物用ドアである場合には、そのドアを、いわゆるプラグインドアとして構成することが好ましい。

繊維複合材料としては、炭素繊維複合材料を用いることが好ましい。ただし、その他の種類の繊維を用いた繊維複合材料や、複数の種類の繊維を併用した繊維複合材料を使用することも可能であり、例えば、この航空機の予圧キャビン用ドアの一部分にそのような繊維複合材料を使用するのもよい。

辺縁支持部材は、ドアの４つの辺縁のうちの、互いに反対側に位置する２つの辺縁だけに（好ましくは左側の側縁と右側の側縁とに）設けるようにしてもよく、或いは、全ての辺縁に（即ち、左側の側縁、右側の側縁、上縁、及び下縁に）設けるようにしてもよい。後者の場合には、枠状の辺縁支持部材構造体が構成されることになる。このような枠状の辺縁支持部材構造体を備えるようにする場合には、最上段の縦走支持部材と最下段の縦走支持部材とが、その枠状の辺縁支持部材構造体の上部及び下部を構成するようにすることができる。また、ドア骨組間空間は、以下に詳細に説明する様々な機能を有するものであるが、その主たる機能は、操作及び駆動のための機構を有するいわゆるドア運動学システム（例えば、昇降及び揺動機構、ドアロック機構、力伝達部材、操作部材、アクチュエータなど）を収容するための収容空間を提供し、また場合によっては更に、非常用装備を収容することができる。複数本の縦走支持部材は、それらの夫々の両端を辺縁支持部材に接続することが好ましい。また、辺縁支持部材の高さはドアの厚さ方向で測定された縦走支持部材の高さと同じであることが好ましい。

本発明に係る航空機の予圧キャビン用ドア（以下、単に「ドア」と称する）の構造は、基本的に、外板と、複数本の縦走支持部材と、複数本の辺縁支持部材とに還元されるものであり、そのことが、ドアの構造を非常に簡明なものとすることを可能にしている。またそれによって、本発明に係る繊維複合材料から成る航空機の予圧キャビン用ドアは、製造が容易となっており、特に、例えば樹脂注入成形法（ＲＴＭ法）などの自動化した製造方法で容易に製造することができる。更に、このドアは、従来の予圧キャビン用ドアと比べて、より軽量でありながら、キャビン内圧の作用下において大きな強度及び形状安定性を有するものである。以上に述べた本発明に係るドアの基本構造によれば、ドア構造体が、繊維複合材料を用いて構成するのに適した構造とされており、繊維複合材料構造体の利点を存分に活用できるようになっている。ドア構造体の内部での主要な荷重伝達接合構造は、荷重を分散させる繊維構造体ないしそれに対応した積層部分とすることにより、繊維複合材料で構成するのに適した、高強度の構成とすることが可能となっている。また、以上のように構成することで、繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニットが、例えば航空機の飛行中にドアに作用するキャビン内圧をはじめとするあらゆる荷重を良好に吸収できると共に、航空機の胴体と隣接した胴体構造との圧力衝突と変形の結果として発生するドアの変形も良好に吸収できるものとなっている。

ドアの内面側へ向かって開放した形状で形成されているドア骨組間空間は、上述した収容空間を提供することに加えて、製造を容易にもしており、特に、繊維複合材料から成るドア構造体ユニットの積層構造を簡明にしている。また、製造時のアクセス方向を決定するものでもある。更に、ドア構造体ユニットを容易に構成できるようにしている。即ち、ドアの製造に際しては、個々の繊維層ないし織物層を自動化した製造工程によって積層することができ、また、ドア構造体ユニットを構成する積層構造体ないし繊維構造体（例えば、単なる繊維層ないし織物層より複雑な、繊維プリフォームの形態の構造体など）を、ＲＴＭ法に用いるＲＴＭ型即ち中空金型に適合したものとすることも容易である。

本発明に係るドアは、特に、異なる構造からなる従来のアルミニウム製のドアと比べて、製造技術上の負担が軽減される。

従属請求項は、本発明の特に好ましく有利な実施の形態に係る特徴を記載したものである。

以下に、本発明の好適な実施の形態について、並びに、その細部構造及びその他の利点について、図面を参照しつつ更に詳細に説明して行く。

以下の説明、及び、添付図面においては、記載の反復を回避するために、明確に区別することが必要または重要である場合を除いて、互いに同等の構成部品ないし構成要素には同一の参照番号を付している。

図１は、客室用ドアとして構成した本発明の第１の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドア１（以下、単にドア１と称する）を模式的斜視図で示したものである。ドア１は、高さ方向Ｘ、幅方向Ｙ、及び厚さ方向Ｚを有する。これら３つの方向は、デカルト座標の表示法に従ったものである。図１は、ドア１の内面側から見たこのドア１の構造部分を示しており、ここでいうドア１の内面側とは、ドア１を航空機の胴体（不図示）に装備したときに、その航空機の胴体の内部空間またはキャビン内部の方を向く側である。図２ａに示したのは、視線方向を厚さ方向Ｚとして見たときの図１のドアの模式的平面図であり、この視線方向を図１に矢印ＩＩで示した。図２ｂは、図１及び図２ａのドアの模式的断面図であり、図２ａ中のドア１の高さ方向Ｘに延在する切断線Ａ−Ａに沿った断面を示した図である。更に、図２ｃは、図１及び図２ａのドアの模式的断面図であり、図２ａ中のドア１の幅方向Ｙに延在する切断線Ｃ−Ｃに沿った断面を示した図である。以上の図において、ドア１は、その全体形状が平板形状の構造体として描かれているが、実際には多くの場合、軽く彎曲したシェル形状の構成要素として構成され、多くの場合、円筒形状に構成されている航空機の胴体の断面形状に合わせた形状とされる。

ドア１は、繊維複合材料（ＦＶＷ）から成る一体構造のドア構造体ユニット２を備えており、このドア構造体ユニット２は、外板４と、この外板４の内面側に取り付けられたドア骨組とを備えている。このドア骨組は、実質的な支持力提供部材として、複数本の側縁支持部材（即ち、側縁を支持する辺縁支持部材）６ａ、６ｂの他に、それら辺縁支持部材６ａ、６ｂどうしの間を幅方向に延在する複数本の縦走支持部材８ａ〜８ｆだけを備えている。このドア１を、上で述べたように彎曲した形状のものとする場合には、その彎曲の主軸が縦走支持部材８ａ〜８ｆと実質的に平行に延在するようにすることが好ましい。

上述した支持材のドア１の厚さ方向Ｚの寸法である高さについて述べると、辺縁支持部材６ａ、６ｂの高さは、縦走支持部材８ａ〜８ｆの高さと同一または略々同一としてある。外板４の内側面と、複数本の辺縁支持部材６ａ、６ｂと、複数本の縦走支持部材８ａ〜８ｆとによって画成された、複数のドア骨組間空間２ａが、ドア内面側へ向かって開放した形状で形成されている。従って、ドア骨組間空間２ａは、浅い容器状の空間を画成している。図示例では、図１における左右両側のドア側縁に装備した支持部材６ａ、６ｂは辺縁支持部材であり、また、ドアの上縁及び下縁に装備した支持部材８ａ、８ｆは縦走支持部材であるが、ただし、支持部材８ａ、８ｆは更に、ドアの上縁支持部材及び下縁支持部材としての機能も果たしている。したがって、骨組構造とした支持構造体は合計６本の縦走支持部材８ａ〜８ｆを備えたものとなる。当然のことながら、縦走支持部材の本数は、ドア１の大きさに応じて、また、その用途に応じて、様々な本数とされるものである。複数本の縦走支持部材８ａ〜８ｆは、各々の両端が辺縁支持部材６ａ、６ｂに一体的に接続している。この骨組構造とした支持構造体の周囲に、外板４によって、フランジ状のドア辺縁部４ａが形成されている。

図示した実施の形態では、本発明に係るドア１の繊維複合材料として、炭素繊維複合材料（ＣＦＫ）を使用している。この繊維複合材料は、必要に応じて、更に付加的繊維を含むものとするのもよく、特にドア１の一部領域に付加的繊維を含むものとするとよい。その付加的繊維は、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維から成る部類中から選択したものとすることが好ましい。また更に、ドア１の一部領域を、ないしは骨組構造の支持構造体２の一部領域を、炭素繊維複合材料（ＣＦＫ）以外の繊維複合材料（ＦＶＷ）だけで形成するようにしてもよい。

図３は、図２ｂにおける部分Ｂを詳細に示した模式的詳細図である。この図３に示したのは、本発明に係るドア１の一部分の具体的な構成例であり、一体構造のドア構造体ユニット２の互いに隣接した２本の縦走支持部材８ｄ、８ｅの間の部分領域を示したものである。図３には特に、本発明に係るドア１と、ドア１の繊維複合材料から成るドア構造体ユニット２の繊維複合材料積層構造を明瞭に示した。ドア構造体ユニット２は、繊維複合材料積層構造を有しており、この繊維複合材料積層構造は、図３に示したように、高さ方向Ｘに延在する切断面に沿った断面が複数の繊維複合材料層によって構成されている。それら複数の繊維複合材料材料層には、外板４の外面部分を形成する少なくとも１層の外面層Ｌ_Ａと、この外面層Ｌ_Ａの内側面に高さ方向Ｚに並べて配設された複数の内面層Ｌ_ｉとが含まれている。少なくとも１層の外面層Ｌ_Ａは、その一端から他端まで途切れることなく連続して延在する繊維を含むものとすることが好ましい。複数の内面層Ｌ_ｉは、その各層が単層構造または多層構造であり、また、その各層が略々Ｕ字形の断面形状を有するものである。図３には互いに隣接した２本の縦走支持部材８ｄ及び８ｅしか示していないため、同図には内面層Ｌ_ｉのＵ字形の断面形状の全体形状の１つのみが完全に示されているが、ただし、これと同じ構造が、隣接する縦走支持部材の各々に対して、また、隣接する辺縁支持部材の各々に対して構成されている。

Ｕ字形の内面層Ｌ_ｉは、１つの底板部Ｌ_ｉ−１と、図３において厚さ方向Ｚに延在している２つの側板部Ｌ_ｉ−２とを有する。底板部Ｌ_ｉ−１は、外面層Ｌ_Ａの内側面に面接合により接合されて、外板４の内面部分を形成しており、この内面部分は、航空機のキャビン内部の方を向いた部分である。互いに隣接した２つのＵ字形の内面層Ｌ_ｉの互いに隣接した２つの側板部Ｌ_ｉ−２、Ｌ_ｉ−２は、それら側板部の間に挟まれた縦走支持部材（図示例では８ｄ及び８ｅ）に、面接合により接合されており、そして、この繊維複合材料構造体が一体構造のものであることから、それら側板部によって、縦走支持部材の少なくとも一部分が形成されている。

外面層Ｌ_Ａも、また内面層Ｌ_ｉも、単層構造と多層構造とのいずれの構造のものとすることができる。また、それらは、その全表面に亘って途切れることなく連続する繊維を含むものとすることが好ましい。外面層Ｌ_Ａは、複数の縦走支持部材８ａ〜８ｆの全てに亘って延在するものとすることが好ましい。図３には、互いに隣接した２本の縦走支持部材８ｄ及び８ｅの近傍領域しか示していないが、外面層Ｌ_Ａが互いに隣接する２本の縦走支持部材８ｄ、８ｅに亘って図示領域を延在していることが分かる。

更に、これも図３から明らかなように、図示例では、縦走支持部材８ａ〜８ｆはＴ字形の断面形状を有する。この断面形状は、外板４に即ち、外板４の外面層Ｌ_Ａに接続されたウェブ部１０と、このウェブ部１０に接続されたフランジ部１２とを含んでいる。フランジ部１２は、外板４とは反対側で、キャビンの内側に向いたウェブ部１０の端縁に設けられている。互いに隣接した２つのＵ字形の内面層Ｌ_ｉの互いに隣接した２つの側板部Ｌ_ｉ−２は、面接合により互いに接合されており、そして、図３から明らかなように、互いに接合された２つの側板部Ｌ_ｉ−２によって、各々の縦走支持部材８ａ〜８ｆのウェブ部１０の大部分が形成されている。互いに隣接した２つの側板部Ｌ_ｉ−２を接合するには、図３に示したようにそれら側板部を直接的に接合するようにしてもよく、或いは、それら側板部を間接的に接合するようにしてもよい。それら側板部を間接的に接合する場合には、例えば、それら側板部の間に繊維複合材料層を挟んで接合したり、それらの側板部の間に中間積層体を挟んで接合したりする。

互いに隣接した２つの側板部Ｌ_ｉ−２の、外板４とは反対側の自由端１２ａ、１２ｂによって、Ｔ字形の断面形状におけるフランジ部１２が形成されている。図示例では、それら自由端１２ａ、１２ｂは互いに逆方向へ屈曲しており（即ち、ここでは一方の端縁が左方へ屈曲し、他方の端縁が右方へ屈曲している）、それら自由端１２ａ、１２ｂによってフランジ部１２が形成されている。このフランジ部１２には更に、その表面に、繊維複合材料から成るストリップ形状の表面層１４が配設されており、この表面層１４によって、２つの側板部の互いに逆方向へ屈曲した自由端１２ａ、１２ｂどうしが互いに一体的に接合されている。表面層１４は、フランジ部１２の全幅に亘って延在するものとすることが好ましく、また、フランジ部１２の全長に亘って延在するものとすることが好ましい。

図示例においては、表面層１４と、２つの側板部Ｌ_ｉ−２の互いに逆方向へ屈曲した自由端１２ａ、１２ｂとの間に、更に、一軸配向の繊維構造体１６（これは一軸配向の繊維複合材料層から成るものとしてもよく、或いは、適宜の一軸配向の繊維構造体を備えた繊維複合材料層としてもよい）をオプションとして配設してあり、この繊維構造体１６は、これが装備された縦走支持部材８ａ〜８ｆの長手方向に延在している。

更に、上述した少なくとも１層の外面層Ｌ_Ａと、断面Ｔ字形の縦走支持部材８ａ〜８ｆのウェブ部１０の外面層Ｌ_Ａの側の基部との間に、対応する一軸配向の繊維構造体１６をオプションとして配設してある。以上の２つの一軸配向の繊維構造体１６は、そのいずれもが、図３には黒塗りの円で描かれている。しかし、実際には、それら一軸配向の繊維構造体１６は、扁平な、即ち、平板状の、ストリップ形状の繊維構造体とすることが好ましい。

フランジ部１２は、Ｌ字形に屈曲した形状のフランジ部とすることも可能である。その場合には、２つの自由端１２ａ、１２を同一方向に屈曲させて、互いに重ね合わせるようにすればよい。また、少なくとも１つの実施の形態では、表面層１４を省略することも可能であり、更には、一軸配向の繊維構造体１６を省略することも可能である。

図４ａは、図２ｃにおける部分Ｄを詳細に示した模式的詳細図である。この図４ａに示したのは、繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット２の積層構造のうちの、辺縁支持部材６ｂの近傍部分である。各々が略々Ｕ字形の断面形状を有する、互いに隣接した複数の内面層Ｌ_ｉのうちの、少なくとも１つの内面層の更なる側板部Ｌ_ｉ−３（図示例では幅方向Ｙ）によって、辺縁支持部材６ｂの、内側の壁面が形成され、その壁面は、反対側に位置する辺縁支持部材６ａ（図４ａでは不図示）の方を向く。図４ａは、上述したＵ字形の断面形状（断面形状とすることで、３次元で見て浅い容器状の内面層Ｌ_ｉが形成されている）のうちの、右側の部分だけを示した図である。側板部Ｌ_ｉ−３は、辺縁支持部材８ａの左側の側壁面を形成しており、外板４と反対側の自由端１８ａは、Ｌ字形に屈曲して、辺縁支持部材６ｂのフランジ部１８の一部分を形成している。上述した左側の、内側の側壁面は、辺縁支持部材６ｂのウェブ部２０の一部分を形成している。

側板部Ｌ_ｉ−３によって形成されたウェブ部２０の図４ａにおいて右側の側壁面には、外面層としての少なくとも１層の更なる繊維複合材料層Ｌ_Ｒが設けられ、この繊維複合材料層Ｌ_Ｒによって、ウェブ部２０の部分に、辺縁支持部材６ｂの図４ａにおいて右側の側壁面が形成される。繊維複合材料層Ｌ_Ｒは、フランジ部１８の近傍部分において同じくＬ字形に屈曲しており（１８ｂ）、そして、側板部Ｌ_ｉ−３の、同一方向にＬ字形に屈曲した部分１８ａに一体的に接合されている。ウェブ部２０の基部では、繊維複合材料層Ｌ_Ｒは右方へＬ字形に屈曲しており、そして、外板４の外面層Ｌ_Ａに一体的に接合されている。繊維複合材料層Ｌ_Ｒと、外板４の外面層Ｌ_Ａとで、ドア構造体ユニット２のフランジ状の辺縁部４ａが形成されている。縦走支持部材８ａ〜８ｆ（図３参照）の場合と同様に、辺縁支持部材に関しても、一軸配向の繊維構造体１６を、フランジ部１８及び／またはウェブ部２０の基部に、同様の構成で装備するようにしてもよい（図４に不図示）。

自由端１８ａと１８ｂとは基本的に、互いに逆方向へ屈曲させるようにしてもよく、またそれら自由端１８ａ、１８ｂに、必要に応じて繊維複合材料から成る表面層１４を装備するようにしてもよい。そのようにした場合には、辺縁支持部材の断面形状は、図３に示した縦走支持部材の断面形状と同様のものとなる。

図４ａには更に、同図の背景部分に、ドア１の幅方向Ｙに延在する縦走支持部材８ｃの一部分が示されている。この縦走支持部材８ｃは、図４ａに示した辺縁支持部材６ｂのフランジ部１８と、ウェブ部２０と、ウェブ部２０の基部とに接続されており、これによって、縦走支持部材８ｃと辺縁支持部材６ｂとの接続部分に、高剛性で、一体構造の、隅部接続部が形成されている。

図３及び図４ａには示していない、その他の縦走支持部材、その他の辺縁支持部材、並びにそれらと外板４との間の接続部も、以上に説明したものと同様にして、実質的に同様の構成形態で構成されている。

図４ｂは、図４ａと同様の描き方で、本発明の第２の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部を示した模式図である。この第２の実施の形態はその殆どの部分が、図４ａに示した実施の形態と同一構成とされている。ただし図４ａの実施の形態と異なる点として、辺縁支持部材６ｂ（ないしは６ａ）のウェブ部２０の基部を外板４に接続している隅部の内側に、内面層Ｌ_ｉの一部と側板部Ｌ_ｉ−３とで形成された、繊維複合材料から成る斜材層Ｌ_Ｄが設けられている。この斜材層Ｌ_Ｄは、ウェブ部２０の内側面と、外板４、即ち、外板４の外面層Ｌ_Ａとを接続している。更に、この繊維複合材料から成る斜材層Ｌ_Ｄと、外板４と、ウェブ部２０とで、隅部の領域に中空空間画成部Ｈ１が形成されている。この中空空間画成部Ｈ１には充填材が充填されており、この充填材は例えば発泡材料２２などである。この斜材層Ｌ_Ｄの繊維複合材料は、内面層Ｌ_ｉを形成する更なる層として、ウェブ部２０の側壁面から延出して、好ましくは外板４の内側面に沿って反対側の辺縁支持部材６ａまで延在し、そこで上述した隅部と同一構成の隅部を形成するとよい。

図５は、本発明の第３の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部を示した模式図である。図５は、図３と同様の描き方をした図であり、高さ方向Ｘに延在する切断面に沿った、図３に示した部分に対応した部分のドアの断面を示した図である。図４ｂの辺縁支持部材６ｂの場合と同様に、外板４の内側面と、この内側面と境を接している縦走支持部材８ｄ、８ｅの側壁面（即ち、ウェブ部１０）とで形成されている隅部に、内面層Ｌ_ｉの一部分によって形成された繊維複合材料製の斜材層Ｌ_Ｄが設けられている。この斜材層Ｌ_Ｄは、側壁面（即ち、ウェブ部１０）と、外板４、即ち、外板４の外面層Ｌ_Ａとを接続している。そして、この斜材層Ｌ_Ｄと外板４とで、隅部の近傍領域に中空空間画成部Ｈ１が形成されている。

縦走支持部材８ｂ〜８ｅはいずれも、図５に示した縦走支持部材８ｄ及び８ｅと同じく上縁支持部材や下縁支持部材を構成していない縦走支持部材であり（これについては図１及び図２ａを参照されたい）、繊維複合材料から成る斜材層Ｌ_Ｄがウェブ部１０の両側に設けられている。これによって、ウェブ部１０の両側に１つずつの中空空間画成部Ｈ１が形成されている。この中空空間画成部Ｈ１は、その断面形状が略々三角形である。図５に示した繊維複合材料から成る斜材層Ｌ_Ｄは、その断面形状が直線状であるが、場合によっては、この斜材層Ｌ_Ｄを、その断面形状が円弧状に彎曲したものとすることもある。そうする場合には特に、その斜材層Ｌ_Ｄの断面形状を、凹面状に彎曲させた形状、即ち、ウェブ部１０の基端部の方へ寄せるように彎曲させた形状とするとよい。斜材層Ｌ_Ｄの繊維複合材料は、内面層Ｌ_ｉを形成する更なる層として、ウェブ部１０の側壁面から延出して外板４の内側面に沿って隣接する縦走支持部材まで延在し、そこで同様の構造の隅部を構成するものとすることが好ましい。本実施の形態では、中空空間画成部Ｈ１には充填材が充填されており、この充填材は、例えば発泡コア材２２やハニカムコア材などである。

隅部は、辺縁支持部材６ａ、６ｂの隅部（図４ｂを参照されたい）に対応して構成してもよい。

特にドアの内面側を延在する連続した繊維は、即ち、各々の内面層Ｌ_ｉの繊維並びに側壁部Ｌ_ｉ−２及び斜材層Ｌ_Ｄの繊維は、キャビン内圧による荷重を、外板４から、中空空間画成部Ｈ１及び発泡コア材２２で形成されたスチフナ部を介して、支持部材６ａ、６ｂ及び８ａ〜８ｆへ伝達する。内面層Ｌ_ｉと、外面層Ｌ_Ａと、側板部Ｌ_ｉ−２と、斜材層Ｌ_Ｄとは、キャビン内圧の荷重によって、支持部材６ａ、６ｂ、８ａ〜８ｆを形成している繊維複合材料製の積層構造体に、即ち、支持部材の接合部に剥離が生じるのを防止している。

図６は、図３及び図５と同様の描き方で、本発明の第４の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部を示した模式図である。この図６に示した高さ方向Ｘに延在する切断面に沿ったドアの断面から明らかなように、縦走支持部材８ｄ、８ｅの基端部は、外板４へ向かって次第に幅が拡がり、そして外板４に接続されており、その基部と外板４とで中空空間画成部Ｈ２が形成されている。この中空空間画成部Ｈ２の断面形状は三角形であり、好ましくは二等辺三角形とする。中空空間画成部Ｈ２は少なくとも、外面層Ｌ_Ａと、互いに隣接する２つの内面層Ｌ_ｉの互いに隣接する２つの側板部（図示例では斜材層Ｌ_Ｄ）とで画成される。図５の構造と図６の構造との相違点は、図６の実施の形態では、ウェブ部１０が外板４にまで至っておらず、その手前で少なくとも一度分岐して、中空空間画成部Ｈ２の二等辺三角形の断面形状における２つの等長の斜辺部を形成していることである。分岐箇所には一軸配向の繊維構成体１６を配設するようにしてもよい。この図６の中空空間画成部Ｈ２にも、発泡コア材２２が充填されている。

図７に示したのは、本発明の第５の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドア１の模式的斜視図である。この図７は、図１と同様の描き方をした図である。図７のドア１の構造は、図１のドアの構造と殆ど同一である。図１のドアの構造と異なる点は、複数の縦走支持部材８ａ〜８ｆのうちの２本が、即ち、図示例ではドアの下縁の方から数えて２本目と５本目の縦走支持部材８ｂ及び８ｅが、ドア１の高さ方向Ｘへ寄せるように彎曲ないし屈曲させられていることである。それら２本の縦走支持部材８ｂ、８ｅのうち、下方の縦走支持部材（８ｂ）はドア１の下縁へ寄せるように屈曲ないし彎曲させられており、上方の縦走支持部材（８ｅ）はドア１の上縁へ寄せるように屈曲ないし彎曲させられている。互いに隣接した２本の縦走支持部材（図示例では８ｂと８ｃ、それに８ｄと８ｅ）の間の間隔を拡大して、ドア運動システムを収容する空間の高さを局所的に大きくすることができる。互いに隣接する２本の縦走支持部材を上述の方法で、好ましくは反対方向へ共に彎曲ないし屈曲させるとよい。特に、このように彎曲ないし屈曲させる縦走支持部材の本数は、ドアの種類及び寸法や、ドアの構成部品を収容するために必要な空間に応じて、様々な本数とすることができる。

更に、これも図７から明らかなように、互いに隣接した１本目の縦走支持部材８ａと２本目の縦走支持部材８ｂとの間に、また、互いに隣接した５本目の縦走支持部材８ｅと６本目の縦走支持部材８ｆとの間に、少なくとも１本のドア桟部材を２４を配設するようにするのもよい。このドア桟部材２４は、互いに隣接した２本の縦走支持部材に接続されると共に外板４にも接続されており、このドア桟部材が接続された２本の縦走支持部材の横方向安定性を向上させている。各々のドア桟部材２４は、略々ドア１の高さ方向Ｘに、及び、辺縁支持部材６ａ、６ｂに対して略々平行に、或いは、その方向に対して鋭角を成す方向に延在させることが好ましい。各々のドア桟部材２４は、繊維複合材料から成るドア構造体ユニット２に一体形成した部材としてもよく、或いは、個別に形成した部材とし、その個別に形成した部材を個々にドア構造体ユニット２に接合するようにしてもよい。本実施の形態では、ドア桟部材２４を繊維複合材料によって個別に形成した上で、その個別に形成した部材を、固着手段を用いて、互いに隣接する２本の縦走支持部材８ａ及び８ｂないし８ｅ及び８ｆと、外板４とに接合している。固着手段として特に好ましいのは接着剤であり、例えばエポキシ樹脂系接着剤などを用いる。ただし基本的には、このドア桟部材２４は、繊維複合材料から成るドア構造体ユニット２に一体形成した部材としてもよい。

繊維複合材料から成るドア構造体ユニット２が、更に、互いに隣接した２本の縦走支持部材の間に窓枠構造体（不図示）を備えているようにするのもよい。窓枠構造体は、ドア構造体ユニット２に一体形成した構造体としてもよく、或いは、ドア構造体ユニット２とは別体の構造体として形成してもよい。また更に、本発明の１つの実施の形態として、互いに隣接した２本のドア桟部材２４と、それらドア桟部材２４に接続した２本の縦走支持部材とで、窓枠構造体の一部分を構成するようにするのもよい。

更にこれも図７から明らかなように、繊維複合材料から成るドア構造体ユニット２は、このドア構造体ユニット２に一体形成された、外板４との接合を強化するための複数のリブ形状のスチフナ２６を備えたものとすることが好ましく、それらスチフナ２６は、縦走支持部材８ａ〜８ｆの各々から延出して外板４の内側面へ達している。それらスチフナ２６の延在方向は、略々ドア１の高さ方向Ｘとするのがよく、即ち、縦走支持部材８ａ〜８ｆの延在方向に対して略々直交する方向、ないしは、縦走支持部材８ａ〜８ｆの延在方向に対して傾斜した方向とするのがよい。また、スチフナ２６の形状を、途中で分岐する形状としてもよい。更に、ドア桟部材２２及び／または辺縁支持部材６ａ、６ｂにもスチフナ２６を設けるようにしてもよい。スチフナ２６は、航空機の飛行中にキャビン内圧によってドア１に作用する圧力荷重を、縦走支持部材８ａ〜８ｆへより良好に伝達させ、それによって、外板４のうちの、互いに隣接した２本の縦走支持部材８ａ〜８ｆの間で、左右の２本の側縁支持部材６ａ及び６ｂの間に位置する部分が、過度に膨出するのを防止する機能を果たすものである。

図１〜図７に示した本発明の様々な実施の形態に係るドアを製造するには、ドアの外板４に合わせて形成した底板部と閉塞可能な開口部とを有する中空金型を用いるとよい。この中空金型の開口部は、底板部の上方に設けておくことが好ましく、その開口部の位置によって製造時のアクセス方向が決定される。このドアの繊維複合材料の構成要素である複数のドライ繊維層（例えば、織物層、編組層、編物層、一軸配向繊維層、ないしはそれらを混合した繊維層など）を中空金型の中へ開口部を介して連続して導入する。その際には、最初に外面層Ｌ_Ａを形成するための繊維層を導入し、続いてＵ字形の内面層Ｌ_ｉを形成するための繊維層を導入するというように、順番に複数の繊維層を導入し、それらを中空金型の中で積層して配置して行くことによって、一体構造のドア構造体ユニット２の繊維構造体を形成する。尚、例えば縦走支持部材及び辺縁支持部材の、ウェブ部１０、２０及びフランジ部１２、１８を形成するための繊維層を支持するために、例えば、後に除去可能な水溶性の材料からなる中子材を配置する。

中空金型を閉塞した後に、ＲＴＭ法（樹脂注入成形法）による「ワンショット成形」によって、即ち、適当な樹脂、例えばエポキシ樹脂などを注入することによって、繊維複合材料製のドアを、即ち、ドアの繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット２を成形して硬化させる。以上のように個々の繊維層を順番に積層して行く方法に替えて、製造しようとする一体構造のドア構造体ユニット２における繊維構造体の全体構造及び３次元形状を備えたプレハブ部材として、ドライ繊維プリフォームを製作して用いるようにするのもよく、或いはまた、ドア構造体ユニット２における繊維構造体を分割した複数の部分領域の構造及び３次元形状を備えたプレハブ部材として、各々が個々の繊維層よりは大きい複数のドライ繊維サブプリフォームを製作して用いるようにするのもよい。これらの方法を用いることによって、取扱う繊維部品の個数を、従って、中空金型に導入する必要のある繊維部品の個数を、大幅に低減することができる。また、更に別の製造方法（ＲＴＭ法を用いない方法）として、ドライ繊維層を用いる替わりに、いわゆるプリプレグを用いて、積層構造体を構成するという方法もある。プリプレグは、繊維に、ないしは繊維構造体に、半ば硬化した樹脂を予め含浸させたものであり、積層を完了した後に、例えばオートクレーブの中で加熱することにより、完全に硬化させるものである。このように、本発明に係るドアは、高度に自動化した製造方法によって製造し得るものである。

図８は、本発明の第６の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部分を示した模式図である。この図８は、図３と同様の描き方をした図である。図３に示した構造とは異なり、図８の実施の形態では、Ｕ字形の内面層Ｌ_ｉを省略することができる。

図８の実施の形態では、ドアが内板２８を備えており、この内板２８は繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット２に気密接合されている。この内板２８は、このドアを航空機に（即ち、航空機の胴体に）装備した状態において、その航空機の胴体の周囲の大気圧に対するこのドアの気密性を提供するものである。縦走支持部材８は、両端Ｔ字形、即ち、いわゆるＩ字形の支持部材として形成されている。辺縁支持部材（不図示）は、縦走支持部材と同様のＩ字形の支持部材として形成してもよく、或いは、図４ａ及び図４ｂに示したような、断面形状がＬ字形の支持部材として形成してもよい。縦走支持部材８の図８において下側のフランジ部１２は、単純に外板４の内側面に接着されている。内板２８は、互いに隣接した２本の縦走支持部材８の間ごとに１つずつアーチ形の圧力シェル部分２８ａを有しており、この圧力シェル部分２８ａはキャビン内圧ｐ_ｉの伝達を遮断するものである。圧力シェル部分２８ａのアーチ形は、厚さ方向Ｚにドアの内面側からドアの外面側へ及ぶ。ある１本の縦走支持部材８に隣接している支持部材が、上縁支持部材または下縁支持部材である場合には、このアーチ形の圧力シェル部分２８ａを、その縦走支持部材８と、それに隣接したその上縁支持部材または下縁支持部材との間に設けるようにすればよい。尚、図８に示した断面図では、互いに隣接した２本の縦走支持部材８の間の圧力シェル部分２８ａだけは、その全体を図示してあるが、その両側の２つの圧力シェル部分２８ａについては、それらの一部分だけしか図示していない。

更に、これも図８から明らかなように、複数の圧力シェル部分２８ａの各々は、その辺縁部２８ａ１、即ち、その自由端ないし側縁部が、接合相手の夫々の縦走支持部材８のウエブ部１０に、即ち、側壁面に、十分に大きな面積の面接合によって接合されている。この接合領域を、図８には、参照符号Ｖ１を付した一点鎖線の楕円で示した。また、辺縁部２８ａ１の接合相手の支持部材が、上縁支持部材ないし下縁支持部材である場合には、その辺縁部２８ａ１を、接合相手の夫々の上縁支持部材ないし下縁支持部材に、即ち、それら支持部材のウェブ部、即ち側壁面に、十分に大きな面積の面接合によって接合するようにすればよい。

図８に示した実施の形態においては、各々の圧力シェル部分２８ａのアーチ形は、外板４の内側面に達するように膨出している。そして、アーチ形の圧力シェル部分２８ａは、そのアーチ形の頂部が、外板４の内側面に接合されている。この接合領域を、図８には、参照符号Ｖ２を付した一点鎖線の楕円で示した。ただし本発明は、圧力シェル部分２８ａのアーチ形の頂部が外板４の内側面から離隔していて、圧力シェル部分２８ａのアーチ形の頂部と外板４の内側面とが接合されていないような実施の形態とすることも可能である。

一体構造のドア構造体ユニット２と同じく、複数のアーチ形の圧力シェル部分２８ａを有する内板２８もまた、繊維複合材料によって製作されるものであり、その繊維複合材料としては炭素繊維複合材料を用いることが好ましい。この内板２８、即ち、アーチ形の圧力シェル部分２８ａの繊維複合材料が、連続した閉じた表面を有することによって、上述した気密性が確保されている。その上、この内板に更に、気密性を提供する構成要素を付加するようにしてもよく、例えば、特別な気密性塗布材料を塗布したり、気密性シート材料や気密性薄膜を張着するなどするのもよい。一体構造のドア構造体ユニット２は、その外板４及び内板２８までも含めて繊維複合材料によって製作されるものであるため、アーチ形の圧力シェル部分２８ａの頂部と外板４の内側面との接合領域Ｖ２もまた、例えば、エポキシ樹脂系接着剤などの接着剤によって接合した繊維複合材料の接合部とすることができる。ただし、機械的な固着方法によってそれらを接合することも考えられる。

内板２８、即ち、内板２８のアーチ形の圧力シェル部分２８ａを、側縁支持部材（不図示）に接合する場合にも、図８に示した、縦走支持部材８に接合する場合の接合形態と実質的に同様の接合形態とすることができる。また、その際には、上で説明した圧力シェル部分２８ａを、この場合も同様に、その辺縁支持部材かウェブ部に向かうアーチ形状、即ち、移行部及び隅部が丸みを帯びている形状とし、その圧力シェル部分２８ａを、その側縁支持部材（ないしは、上縁支持部材と下縁支持部材）に十分に大きな面積の面接合によって接合するようにするとよい。このようにすることによって、個々のアーチ形の圧力シェル部分２８ａは、その３次元形状が、浅い容器状ないしシェル状の形状となる。

図８に示したドアを予圧キャビンに装備した航空機が飛行しているとき、そのドアには予圧キャビン内の圧力である内圧ｐ_ｉが作用している。この内圧ｐ_ｉは、航空機の飛行中には、また特に、航空機が巡航高度を飛行しているときには、航空機の周囲の大気圧である外圧ｐ_ａより高圧となっている。それゆえ、個々のアーチ形の圧力シェル部分２８ａにおいて内板に力が作用するが、この内板が比較的薄いことから、内板に発生する応力は実質的に引張応力であり、その引張応力の方向は圧力シェル部分２８ａのアーチ形の曲線に沿った方向となっている。そのため、圧力シェル部分２８ａにおける繊維の配向方向は、その引張応力を最適に担持することのできる配向方向とすることが好ましく、即ち、その繊維の配向方向をアーチ形の曲線に沿った方向とするのがよい。圧力シェル部分２８ａの側縁部、または端縁部（長手方向に延在する縁部）において、縦走支持部材８への、即ち、縦走支持部材８のウェブ部１０（側壁面）への荷重伝達が、繊維複合材料の十分に大きな面積の面接合、即ち接着による接合を介して行われる（参照符号Ｖ１を参照のこと）。圧力シェル部分２８ａとウェブ部１０、即ち圧力シェル部分２８ａが接合する支持部材の側壁面とが接合している接合領域Ｖ１は、接着剤と繊維とを接合するのに適した簡明な構造とすることができ、それが可能であるのは、加わる力が図示したようなものである場合に、その接合部分に作用する応力が、剪断応力だけになるからである。

図８では、以上のドア構造とした場合に、一体構造のドア構造体ユニット２によって、飛行中に内圧ｐ_ｉと外圧ｐ_ａとが分離されているということを、破線の圧力分離線Ｔによって表している。

更に、これも図８から明らかなように、外板４と、圧力シェル部分２８ａの一部分と、その圧力シェル部分２８ａが接合されている縦走支持部材８（または辺縁支持部材）とによって、キャビティ３０が画成されており、このキャビティ３０は、ドアの内側、即ち、キャビン内部側の空間に対して気密封止された状態にある。一方、外板４には、各々のキャビティ３０が画成されている箇所に、そのキャビティ３０を開口状態にしている圧力均衡化開口３２が形成されている。そして、この圧力均衡化開口３２によってキャビティ３０と周囲の大気とが連通している。そのため、飛行中は内圧ｐ_ｉより低圧の外圧ｐ_ａが、常に、このキャビティ３０の内部に存在している。このことは、外板４の外側面に作用する圧力ｐ_ａと、内側面に作用する圧力とが、常に等しくなることを意味している。従って、外板４には、キャビン内の圧力である内圧ｐ_ｉに起因する荷重は作用せず、外板４と縦走支持部材８（及び辺縁支持部材）との接合箇所Ｖ３にも、また、圧力シェル部分２８ａの頂部と外板４の内側面との接合箇所Ｖ２にも、内圧ｐ_ｉに起因する荷重は殆ど作用しない。

圧力均衡化開口３２を通ってキャビティ３０内へ水分が浸入するおそれがあるため、キャビティ３０の内面には、例えば保護塗料などの適当な保護材料を塗布しておくことが好ましい。更に、図示しない水抜き部を備えており、それによって、キャビティ３０内の水蒸気から発生した液体（凝縮水）を排出できるようにしている。

従って、図８に示した本発明の構造によれば、内圧ｐ_ｉが、更にシェル状の形状とした内板２８によって担持される。また、この内板２８のアーチ形の圧力シェル部分２８ａが支持部材（図８では縦走支持部材８）に接合されている接合部は、面接合による接合部であり、実質的に剪断応力しか作用しない接合部Ｖ１となっている。ドアに作用する曲げ応力は、支持部材によって担持される。外板４は、内圧ｐ_ｉに起因する荷重から完全に解放されている。外板４は、剪断パネルとして、ドア全体の構造の剛性を高めることに寄与しているが、それ以外には、単に表面被覆材としての機能を果たしているだけである。周囲の大気圧に対する界面を構成しているのは、内板２８の、即ち、その圧力シェル部分２８ａの外側面である。

この構造によれば、縦走支持部材８ないし辺縁支持部材の基部の接合部Ｖ３（図８では、支持部材８の下側のフランジ部１２と外板４との突き合わせ接合ないし面接合による接着接合部）には、非常に小さな荷重しか作用せず、なぜならば、外板４には、キャビン内の圧力である内圧ｐ_ｉに起因する曲げ荷重が作用しないからである。また、内圧による荷重に起因する外板４の波打ち変形も発生しない。それによって、ドアの外表面の空力性能を向上させることが可能となっている。外板４と支持部材との接合部、並びに内板２８と支持部材との接合部も、繊維と接着剤とによる接合に適した構造の接合部となっている。内圧ｐ_ｉが外板４に作用すると、外板４の曲げ変形や膨出変形が発生し、それによって、外板ないし内板と支持部材との接合部に、剥離させようとする不都合な力が作用することになるが、この構造によれば、そのような力が作用することもない。このことは特に大きな利点であり、なぜならば、例えば、個別に形成した部品をリベット接合及び／または接着接合によって互いに接合して構成するようにした、従来のアルミニウム構造では、部品どうしを剥離させようとする力が作用するために、リベットの頭部が変形したり、接着接合部が剥離したりしていたからである。

従来の構造では、外板を形成している薄板材料によって曲げ変形に対する抵抗力を得ていたため、曲げ変形に対する抵抗の仕方は好適とはいえないものであった。そのため従来の構造は、非常に分厚く、従って重量の大きなものとならざるを得なかった。図８に示した本発明に係るドアは、これらの短所を払拭し得るものである。本発明に係るドアによれば、内圧ｐ_ｉの担持の仕方、耐圧シェルとして機能する内板２８から縦走支持部材及び辺縁支持部材への荷重の伝達の仕方、それに、曲げ変形に対する抵抗の仕方の全てが、軽量の構造とするための、また、繊維を用いた構造とするための、条件にとって最適のものとなる。外板４自体には殆ど荷重が作用せず、外板４は剪断パネルとして機能して剛性を高める機能を果たす他には、単に、優れた空力特性を得るための表面被覆材としての機能を果たすだけである。

内圧ｐ_ｉは、アーチ形の、即ち、半円形、部分円弧形などの形状の圧力シェル部分２８ａだけに作用する。従って、外板４が支持部材に接合している接合部には、内圧ｐ_ｉの影響が及ぶことはない。そのため、支持部材と外板４との接着部に、剥離させようとする力や曲げ力などの不都合な力は一切、作用しない。圧力シェル部分２８ａは、アーチ形の形状であるため、内圧ｐ_ｉを担持するという目的に適した理想的なものとなっている。圧力容器に作用する応力がそうであるように、圧力シェル部分２８ａに作用する応力は、主として、周方向（図８に描かれているアーチ形の曲線に沿った方向）の引張応力となる。この応力状態に適合し得る重量的に最適な繊維複合材料の積層構造を求めることができる。その積層構造は、例えば、アイソテンソイド最適化法（繊維方向への等長延伸に基づいた方法）によって求めることができ、これは、圧力に起因する応力が作用するチューブ状構成要素に適用される方法である。この方法が成り立つための前提条件は、外板４と圧力シェル部分２８ａとの間のキャビティ３０内の圧力が常に外圧ｐ_ａと等しくなっていることである。この前提条件は、上述した圧力均衡化開口３２によって保証されている。

従来のドア構造と比べて格段の軽量化が達成されており、またそれと共に、大きな強度及び剛性も得られるようになっている。従来の構造と比べて、使用材料が同一であるならば、内圧ｐ_ｉに起因する荷重がドアに作用したときに、このドアの様々な構成要素に発生する応力は、どの構成要素についても、より小さな応力となる。繊維複合材料で構成するようにした本発明に係るドアの基本構造は、高剛性であると同時に軽量の構造を達成するものである。この繊維複合材料構造は、その全体を繊維複合材料を用いて構成することによって、材料の利用効率が良好で、軽量の、均質性を有する構造となっている。

本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。本発明に係るドアは、その発明の概念の範囲内において、以上に具体的に説明した実施の形態以外の、その他の形態として実施することも可能である。特に、図１〜図７に示した様々な実施の形態に関しては、外板４の全体を、或いはその少なくとも一部分を、積層構造体とするのもよい。また特に、外板４の一部分を積層構造体とする場合には、その外板４の、互いに隣接した縦走支持部材の間を延在する部分、ないしは、互いに隣接した辺縁支持部材の間を延在する部分を積層構造体とし、その積層構造体が、例えば発泡コア材やハニカムコア材などの積層用コア材を備えているようにし、その積層用コア材が、その外板の積層構造体の外面層の内側面に張着されているようにするとよい。

このドアにおけるドア骨組間空間は、断熱材及び／または遮音材を収容するための収容空間としても利用可能である。

本発明に係るドアにおける、繊維複合材料から成るドア構造体ユニットを、ドア桟部材を備えた構成のものとする場合には、図８に示した実施の形態の圧力シェル部分２８ａを、そのドア桟部材と、縦走支持部材と、辺縁支持部材との間に設けて、そのドア桟部材にも接合するようにしてもよい。

特許請求の範囲の記載、発明の詳細な説明の記載、並びに図面において使用した参照番号は、単に本発明の理解を容易にするためのものであり、権利範囲を規定するものではない。

本発明の第１の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアを、該ドアの内面側から見た模式的斜視図であり、ここでいうドアの内面側とは、航空機のキャビン内部の方を向く側である。 視線方向を厚さ方向として見たときの図１のドアの模式的平面図であり、この視線方向は図１に矢印ＩＩで示されている。 図１及び図２ａのドアの模式的断面図であり、図２ａ中のドアの高さ方向に延在する切断線Ａ−Ａに沿った断面を示した図である。 図１及び図２ａのドアの模式的断面図であり、図２ａ中のドアの幅方向に延在する切断線Ｃ−Ｃに沿った断面を示した図である。 図２ｂにおける部分Ｂを詳細に示した模式的詳細図である。 図２ｃにおける部分Ｄを詳細に示した模式的詳細図である。 本発明の第２の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部分を示した模式図であり、図４ａと同様の描き方をした図である。 本発明の第３の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部分を示した模式図であり、図３と同様の描き方をした図である。 本発明の第４の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部分を示した模式図であり、図３及び図５と同様の描き方をした図である。 本発明の第５の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアを示した模式的斜視図であり、図１と同様の描き方をした図である。 本発明の第６の実施の形態に係る航空機の予圧キャビン用ドアの一部分を示した模式図であり、図３と同様の描き方をした図である。

符号の説明

１ 航空機の予圧キャビン用ドア
２ 繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット
２ａ ドア骨組間空間
４ 外板
４ａ フランジ状のドア辺縁部
４_ａ−Ｒ 屈曲してドア辺縁部４ａの一部分を形成する層Ｌ_Ｒの自由端
６ａ 左側の側縁支持部材
６ｂ 右側の側縁支持部材
８ 縦走支持部材
８ａ〜８ｆ 縦走支持部材
１０ ウェブ部
１２ フランジ部
１２ａ 屈曲してフランジ部１２の一部分を形成する側板部Ｌ_ｉ−２の自由端
１２ｂ 屈曲してフランジ部１２の一部分を形成する側板部Ｌ_ｉ−２の自由端
１４ フランジ部１２の繊維複合材料から成る表面層
１６ 一軸配向の繊維構造体
１８ フランジ部
１８ａ Ｌ字形に屈曲してフランジ部１８の一部分を形成する側板部Ｌ_ｉ−３の自由端
１８ｂ Ｌ字形に屈曲してフランジ部１８の一部分を形成する層Ｌ_Ｒの自由端
２０ ウェブ部
２２ 発泡コア材
２４ ドア桟部材
２６ 外板との接合を強化するためのスチフナ
２８ 内板
２８ａ アーチ形の圧力シェル部分
２８ａ１ 圧力シェル部分２０ａの辺縁部
３０ キャビティ
３２ 圧力均衡化開口
Ｂ 詳細図に示した部分
Ｄ 詳細図に示した部分
Ｈ１ 中空空間画成部
Ｈ２ 中空空間画成部
Ｌ_Ａ 外面層
Ｌ_Ｄ 斜材層
Ｌ_ｉ Ｕ字形の内面層
Ｌ_ｉ−１ 内面層Ｌ_ｉの底板部
Ｌ_ｉ−２ 内面層Ｌ_ｉの（Ｘ方向の）側板部
Ｌ_ｉ−３ 内面層Ｌ_ｉの（Ｙ方向の）側板部
Ｌ_Ｒ 辺縁支持部材６ａ、６ｂの外面層としての繊維複合材料層
ｐ_ａ 外圧
ｐ_ｉ 内圧
Ｔ 内圧と外圧との圧力分離線
Ｖ１ 接合領域
Ｖ２ 接合領域
Ｖ３ 接合領域
Ｘ 高さ方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 厚さ方向

Claims (28)

1. 高さ方向（Ｘ）、幅方向（Ｙ）、及び厚さ方向（Ｚ）を有する航空機の予圧キャビン用ドア（１）において、
   繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット（２）を備え、該ドア構造体ユニット（２）は、外板（４）と、該外板（４）の内側面に設けられたドア骨組とを備えており、該ドア骨組は、実質的な支持力提供部材として、複数本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）と、該辺縁支持部材どうしの間を前記幅方向（Ｙ）に延在する複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）とを備えており、
   前記外板（４）の内側面と、前記複数本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）と、前記複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）とで画成された、複数のドア骨組間空間（２ａ）が、該ドアの内面側へ向かって開放した形状で形成されていて、
   前記外板（４）の前記内側面と、前記複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の、または、前記辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の、側壁面（１０；２０）との間に形成された隅部の領域に中空空間画成部（Ｈ１；Ｈ２）が形成されていて、
   前記中空空間画成部（Ｈ１；Ｈ２）には、発泡コア材（２２）やハニカムコア材などの充填材が充填されている、
   ことを特徴とする航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
2. 前記外板（４）は、互いに隣接した前記縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の間を延在する部分が、積層構造体とされていて、発泡コア材やハニカムコア材などの積層用コア材を備えており、該積層用コア材が、該外板（４）の積層構造体の外面層の内側面に張着されていることを特徴とする請求項１記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
3. 高さ方向（Ｘ）、幅方向（Ｙ）、及び厚さ方向（Ｚ）を有する航空機の予圧キャビン用ドア（１）において、
   繊維複合材料から成る一体構造のドア構造体ユニット（２）を備え、該ドア構造体ユニット（２）は、外板（４）と、該外板（４）の内側面に設けられたドア骨組とを備えており、該ドア骨組は、実質的な支持力提供部材として、複数本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）と、該辺縁支持部材どうしの間を前記幅方向（Ｙ）に延在する複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）とを備えており、
   前記外板（４）の内側面と、前記複数本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）と、前記複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）とで画成された、複数のドア骨組間空間（２ａ）が、該ドアの内面側へ向かって開放した形状で形成されていて、
   前記外板（４）は、互いに隣接した前記縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の間を延在する部分が、積層構造体とされていて、発泡コア材やハニカムコア材などの積層用コア材を備えており、該積層用コア材が、該外板（４）の積層構造体の外面層の内側面に張着されている、
   ことを特徴とする航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
4. 前記繊維複合材料は炭素繊維複合材料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
5. 前記繊維複合材料が更に、ガラス繊維、アラミド繊維、及びホウ素繊維から成る付加的繊維の群から選択された付加的繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
6. 前記ドア骨組が、実質的な支持力提供部材として備えているのは、前記複数本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の他には、該ドアの前記幅方向（Ｙ）に延在する前記複数本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）だけであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
7. 前記複数本の縦走支持部材（８ａ〜８ｆ）のうちの少なくとも１本の縦走支持部材（８ｂ、８ｅ）が、前記高さ方向（Ｘ）へアーチ状に彎曲または屈曲させられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
8. 互いに隣接した２本の縦走支持部材（８ａ、８ｂ；８ｄ、８ｅ）の間に、略々前記高さ方向（Ｘ）に延在する少なくとも１本のドア桟部材（２４）が配設されており、該ドア桟部材（２４）は、互いに隣接した前記２本の縦走支持部材（８ａ、８ｂ；８ｄ、８ｅ）と、前記外板（４）とに接合されており、それによって、前記２本の縦走支持部材（８ａ、８ｂ；８ｄ、８ｅ）の横方向安定性を向上させていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
9. 前記少なくとも１本のドア桟部材（２４）は前記ドア構造体ユニット（２）に一体形成された部材であることを特徴とする請求項８記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
10. 前記少なくとも１本のドア桟部材（２４）は別部材であり、その別部材が、互いに隣接した前記２本の縦走支持部材（８ａ、８ｂ；８ｄ、８ｅ）と、前記外板（４）とに、例えば接着剤などの固着手段により接合されていることを特徴とする請求項８記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
11. 前記ドア構造体ユニット（２）に一体形成された窓枠構造体が、互いに隣接した２本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
12. 前記ドア構造体ユニット（２）が、該ドア構造体ユニットに一体形成された、複数のリブ形状の外板スチフナ（２６）を備えており、それらスチフナ（２６）は、縦走支持部材（８ａ〜８ｆ）から前記外板（４）の内側面へ延出していることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
13. 前記ドア構造体ユニット（２）が、繊維複合材料積層構造を有しており、該繊維複合材料積層構造は、ドア（１）の前記高さ方向（Ｘ）に延在する切断面に沿った断面が複数の繊維複合材料層により構成されており、それら複数の繊維複合材料層には、
    前記外板（４）の外面部分を形成する少なくとも１層の外面層（Ｌ_Ａ）と、
    前記外面層（Ｌ_Ａ）の内側面に該ドア（１）の高さ方向（Ｘ）に互いに並設された複数の単層構造または多層構造の内面層（Ｌ_ｉ）であり、その各層が略々Ｕ字形の断面形状を有し、その各層が１つの底板部（Ｌ_ｉ−１）と少なくとも２つの側板部（Ｌ_ｉ−２；Ｌ_ｉ−３；Ｌ_Ｄ）とを有する、複数の内面層（Ｌ_ｉ）と、が含まれており、
    前記底板部（Ｌ_ｉ−１）は、前記外面層（Ｌ_Ａ）の内側面に面接合により接合されて、前記外板（４）の内面部分を形成しており、
    少なくとも１つの前記側板部（Ｌ_ｉ−２；Ｌ_ｉ−３；Ｌ_Ｄ）は、縦走支持部材（８：８ａ〜８ｆ）及び／または辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）に面接合により接合されて、それら支持部材の少なくとも一部分を形成している、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
14. 互いに隣接した２つの内面層（Ｌ_ｉ）の互いに隣接した２つの側板部（Ｌ_ｉ−２；Ｌ_Ｄ）は、それら側板部の間に挟まれた縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）に面接合により接合されて、当該縦走支持部材の少なくとも一部分（１０、１２）を形成していることを特徴とする請求項１３記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
15. 前記複数の縦走支持部材（８：８ａ〜８ｆ）のうちの少なくとも１本の縦走支持部材はＴ字形の断面形状を有し、該断面形状は、前記外板（４）に接続されたウェブ部（１０）と、該ウェブ部（１０）の前記外板（４）とは反対側の端縁に設けられたフランジ部（１２）とを含んでおり、
    互いに隣接した２つの内面層（Ｌ_ｉ）の互いに隣接した２つの側板部（Ｌ_ｉ−２）は、面接合により互いに接合されており、前記ウェブ部（１０）の大部分を形成しており、
    前記ウェブ部（１０）を形成する前記２つの側板部（Ｌ_ｉ−２）の、前記外板（４）とは反対側の自由端（１２ａ、１２ｂ）は、互いに逆方向へ屈曲し、前記フランジ部（１２）を形成する、
    ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
16. 前記フランジ部（１２）には、その表面に繊維複合材料から成るストリップ形状の表面層（１４）が配設されており、該表面層（１４）によって前記２つの側板部（Ｌ_ｉ−２）の互いに逆方向へ屈曲した自由端（１２ａ、１２ｂ）どうしが互いに一体的に接合されていることを特徴とする請求項１５記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
17. 前記表面層（１４）と、前記２つの側板部（Ｌ_ｉ−２）の互いに逆方向へ屈曲した前記自由端（１２ａ、１２ｂ）との間に、前記縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の長手方向（Ｙ）に延在する一軸配向の繊維構造体（１６）が配設されていることを特徴とする請求項１６記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
18. 前記少なくとも１層の外面層（Ｌ_Ａ）と、前記縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の、該外面層（Ｌ_Ａ）と関連する基部との間に、一軸配向の繊維構造体（１６）が配設されていることを特徴とする請求項１３乃至１７の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
19. 略々Ｕ字形の断面形状を有する前記複数の内面層（Ｌ_ｉ）のうちの少なくとも１つの内面層の側板部（Ｌ_ｉ−３）によって、辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の、内方を向いた側壁面の少なくとも一部分（２０）が形成されていることを特徴とする請求項１３乃至１８の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
20. 前記辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の前記側壁面の少なくとも前記一部分（２０）を形成している前記側板部（Ｌ_ｉ−３）は、該側板部の前記外板（４）と反対側の自由端（１８ａ）が、屈曲して、前記辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）のフランジ部（１８）の一部分を形成していることを特徴とする請求項１９記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
21. 高さ方向（Ｘ）または幅方向（Ｙ）に延在する切断面に沿った断面でドア（１）を見たときに、前記外板（４）の前記内側面と、該内側面と境を接しているところの、
    縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）の、または、
    辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の、
    側壁面（１０；２０）との間に形成された隅部に、繊維複合材料から成る斜材層（Ｌ_Ｄ）が設けられており、該斜材層（Ｌ_Ｄ）は、前記側壁面（１０；２０）と前記外板（４）とを互いに接続しており、前記隅部の領域に中空空間画成部（Ｈ１；Ｈ２）を形成していることを特徴とする請求項１乃至２０の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
22. 前記中空空間画成部（Ｈ１）は、前記縦走支持部材（８ａ〜８ｆ）の、前記外板（４）上に配置された基部の両側に設けられていることを特徴とする請求項２１記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
23. 高さ方向（Ｘ）に延在する切断面に沿った断面でドアを見たときに、少なくとも１本の縦走支持部材（８；８ａ〜８ｆ）が、前記外板（４）へ向かって次第に幅が拡がる基部を備えており、該基部が前記外板（４）に接続されて、中空空間画成部（Ｈ２）を形成しており、該中空空間画成部（Ｈ２）は少なくとも、前記外面層（Ｌ_Ａ）と、互いに隣接する２つの内面層（Ｌ_ｉ）の互いに隣接する２つの側板部（Ｌ_ｉ−２；Ｌ_Ｄ）とで画成されることを特徴とする請求項１３乃至２０の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
24. 前記一体構造のドア構造体ユニット（２）に気密接合された繊維複合材料から成る内板（２８）を備えており、該内板（２８）は、この航空機の予圧キャビン用ドア（１）を航空機に装備した状態において、その航空機の周囲の大気圧に対するこの航空機の予圧キャビン用ドア（１）の気密性を提供するものであり、更に、該内板（２８）は、
    互いに隣接した２本の縦走支持部材（８）の間に、及び／または、
    互いに隣接した縦走支持部材（８）と辺縁支持部材との間に、及び／または、
    互いに隣接した２本の辺縁支持部材（６ａ、６ｂ）の間に、
    キャビン内圧（ｐ_ｉ）の伝達を遮断するアーチ形の圧力シェル部分（２８ａ）を備えており、該圧力シェル部分（２８ａ）は、このドアの内面側からドアの外面側に向かって厚さ方向（Ｚ）に彎曲することを特徴とする請求項１乃至２３の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
25. 前記複数の圧力シェル部分（２８ａ）の各々は、その辺縁部（２８ａ１）が、
    接合相手の夫々の縦走支持部材（８）に、及び／または、
    接合相手の夫々の辺縁支持部材に、
    面接合によって接合されている（Ｖ１）ことを特徴とする請求項２４記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
26. 前記複数の圧力シェル部分（２８ａ）の各々は、前記外板（４）の内側面に達するように彎曲していることを特徴とする請求項２４又は２５記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
27. 前記外板（４）の内側面に達するように彎曲した前記圧力シェル部分（２８ａ）の頂部が該内側面に接合されている（Ｖ２）ことを特徴とする請求項２４乃至２６の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。
28. 前記外板（４）と、前記複数の圧力シェル部分（２８ａ）の各々の外側面の少なくとも一部分と、更に、
    当該圧力シェル部分が接合されている縦走支持部材（８）、及び／または、
    当該圧力シェル部分が接合されている辺縁支持部材とによって、
    前記内板（２８）の外面側に位置し、この航空機の予圧キャビン用ドア（１）のキャビン内部側の空間に対して気密封止された状態にあるキャビティ（３０）が画成されており、前記外板（４）には、前記キャビティ（３０）と連通する少なくとも１つの圧力均衡化開口（３２）が形成されていることを特徴とする請求項２４乃至２７の何れか１項記載の航空機の予圧キャビン用ドア（１）。

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