JP4968537B2 - 航空機の翼 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の翼と、航空機の翼に用いるパネルに関する。

航空機の翼の後縁パネルは、通常、この前縁に沿って、翼の外板（スキン）に対して、バットストラップを用いて取付けられている。バットストラップは、後縁パネルを定位置に固定して、この前縁を、翼の外板の後縁と近接して整列させるように、保持している。しかしながら、バットストラップは、翼のボックスから後縁パネルの前縁まで、ひずみ（曲げと熱の双方を含む）も伝達させていた。このひずみの伝達を処理する仕方の一つとして、ひずみを和らげるように後縁パネルを修正するものがあるが、例えば、一般的に、炭素繊維複合物を用いて後縁パネルを構成するとともに、ガラス繊維複合物の前縁を備えるものがある（ガラス繊維複合物は、炭素繊維複合物と比べて、より大きな弾性を備えている）。

しかしながら、上述のようなパネルは、製造が複雑であった。そこで、本発明は、より優れた、翼の外板と、この翼の外板と近接した少なくとも一つの縁パネルを含む航空機の翼を提供する。

本発明は、翼の外板と、この翼の外板と近接した少なくとも一つの縁パネルを含む航空機の翼であって、
（ａ）少なくとも一つの縁パネルは、翼の外板と近接したこの縁の領域内に、翼の内部に延びて、かつ開口部を有する、少なくとも一つの開口部材（開口した部材）を有し、この開口部に、翼の外板から延びる突出部材を係合させるか、
（ｂ）翼の外板は、少なくとも一つの縁パネルと近接する領域内に、翼の内部に延びて、かつ開口部を有する、少なくとも一つの開口部材を有し、この開口部に、少なくとも一つの縁パネルから延びる突出部材を係合させる、航空機の翼を提供する。

好ましくは、開口部材は、縁パネル又は翼の外板と一体であり、つまり、一部品として製造される。
少なくとも一つの縁パネルは、例えば、上方又は下方の前縁パネルか、上方又は下方の後縁パネルでもよい。本発明は、特に後縁パネルに適用され、以下の説明では、特に上方の後縁パネルについて説明する。

本発明に係る翼では、少なくとも一つの縁パネルの前縁は、突出部材を開口部材と係合させることで、翼の外板の後縁と垂直に整列するように保持される。そして、バットストラップを用いて、縁パネルを翼の外板の後縁に対して取付ける必要をなくす。このようにバットストラップを不要とすることで、本発明に係る翼の重量をかなり節約でき、この結果、航空機の操縦を経済的にできる。さらに、本発明に係る翼では、操作中に、縁パネルと翼の外板の間の垂直の不適合を、より良好な公差内に保持できることが期待される。さらに、従来の縁パネルでは、前縁は機械加工されて、空気流にさらされるため、機械加工された縁を剥離させる傾向があった。本発明に係る翼では、パネルは、典型的に、内側に曲げられたリップとともに成形されて、空気流と対面するように機械加工される縁を設けない。

一般に、開口部内では、突出部材の垂直方向には、自由な遊びを最小にすることが望まれている。しかし、翼のボックス内で生じる曲げと熱のひずみの大部分を和らげて、縁パネルに伝達しないようにするため、スパン方向（spanwise direction）には、幾らかの自由な遊びを設けている。このようにすることで、本発明の縁パネルの前縁に過度の弾性を備えたり、生じた高い負荷を支える必要を減らして、縁パネルを製造する際に有利とする。

好ましくは、翼は、本発明に従う縁パネルを少なくとも二つ含む。また、翼は、一つ又はこれ以上の縁パネルを翼の外板に対して、従来の手段、例えば、バットストラップを用いて取付けてもよい。好ましくは、本発明の翼は、全ての上方の後縁パネルを、本発明に従う縁パネルとする。

また、上述したように、本発明の翼では、開口部材を縁パネル上に設けて、突出部材を翼の外板から延ばしてもよく、又は、この配置を逆にしてもよく、即ち、開口部材を翼の外板上に設けて、突出部材を縁パネルから延ばしてもよいが、一般に、前者の配置（つまり、上段の（ａ）の構成である）が好ましい。開口部材は、望ましくは、縁パネルの前縁の強度を増す形状を有し、これによって、飛行中での前縁の「キルティング（quilting）」を減らす（尚、「キルティング」は、固定部の間の領域内における、翼の外板から外れた縁パネルの飛行中の局所的な曲げを指す）。

好ましくは、少なくとも一つの突出部材は、少なくとも一つの縁パネルの縁から、翼の内部に延びるリップである。好ましくは、リップは、縁パネルの平面に対してほぼ垂直であり、これによって、パネルの前縁の曲げに対して特に耐性を備える。

開口部材は、後縁パネルのほぼ全前縁にわたって延びてもよい。しかし、一般には、縁パネルは、一つ又はこれ以上のリブ（小骨）に対して固定され、通常、これらリブの領域内に内側に突出する開口部材を有しない。従って、翼のパネルは、二つ又はこれ以上の開口部材、例えば、開口リップを、リブとかみ合わない場所に配置してもよい。例えば、縁パネルを二つのリブに対して固定して、二つの開口部材を有し、一方をリブの外側で、他方をリブの内側にして、典型的に、リブの間の領域を横切るようにリップ（これは、開口していなくてもよい）を延ばして、この領域の強度を高めてもよい。

縁パネルは、好ましくは、二つ又はこれ以上の開口部材を備える。
好ましくは、開口部材は、縁パネルと一体にされる（つまり、一部品として製造される）。即ち、開口部材は、後縁パネルの前縁の内側に突出する延長部でもよい。

各開口部材は、一つ又はこれ以上の開口部を有していてもよい。好ましくは、この開口部は、開口部材に設けられる孔の形態を有し、これを通って突出部材を突出させる。選択的に、各開口部材は、単一の開口部を有していてもよい。一般に、各開口部に対応する突出部材が備えられて、この突出部材は、開口部内を延びて、開口部と係合する。この又は各々の開口部には、保護スリーブを備えてもよい。

実施形態の一つでは、少なくとも一つの縁パネルは、二つの開口部材を有し、各開口部材は、翼の外板と近接した縁パネルの縁から、翼の内部に延びるリップであって、各リップに一つの開口部を備える。好ましくは、少なくとも一つの縁パネルは、翼の外板と近接した縁パネルの縁の中央領域から、翼の内部に延びる、第３のリップを有する。

一つ又はこれ以上の開口部材が翼の外板から延びて、一つ又はこれ以上の突出部材が縁パネルから延びる場合、開口部材は、翼の外板の後縁に沿って延びる一つ又はこれ以上のリップの形態を有していてもよく、またリップを翼の外板と一体にしてもよい。

上述したように、開口部と突出部材は、縁パネルの少なくとも一部が翼の外板に対してスパン方向の移動を可能にする。典型的に、スパン方向の寸法での開口部の幅は、スパン方向での対応する突出部材の幅よりも大きく、これによって、突出部材がスパン方向で開口部に対して幾らか自由な移動を可能にする。この場合、翼のボックスのたわみと翼のボックスの熱の膨張と縮小を、翼の外板の一部と縁パネルの一部の間の局所的なスパン方向の相対移動によって、少なくとも部分的に和らげて、全てのひずみを伝達させないようにできる。好ましくは、開口部材（任意の保護スリーブを含む）によって定められる開口部は、突出部材と比べて、スパン方向で、少なくとも１ｍｍ幅が広く、より好ましくは、少なくとも５ｍｍ幅が広い。例えば、開口部は、スパン方向で３５ｍｍの幅を有し、突出部材は、スパン方向で２５ｍｍの幅を有し、各方向で５ｍｍの相対移動を可能にしてもよい。好ましくは、開口部は、突出部材と比べて、スパン方向で、５０ｍｍよりも広い幅を有しない。
好ましくは、開口部の幅は、スパン方向で、２００ｍｍよりも小さく、より好ましくは、１００ｍｍよりも小さく、特に好ましくは、８０ｍｍよりも小さい。

突出部材は、公知な適当な形態を有することができるが、勿論、開口部（任意の保護スリーブを含む）内に取付けられる形状を有し、この上に作用する負荷と対応できる十分な強度を有する。突出部材は、一般的に、翼弦方向で、翼の外板から突出する。好ましくは、この又は各々の開口部は、スパン方向で細長く、ほぼ直線状の上方と下方の側を備えて、対応する突出部材は、開口部と係合する領域内で、対応する上方と下方の面をスパン方向で平らにする。これによって、突出部材によって開口部の上方と下方の側に及ぼされる負荷を、突出部材の平らな面のスパン方向の幅にわたって分散させる。

この又は各々の開口部は、スパン方向に延びるスロットでもよく、このスロットのスパン方向の幅を、突出部材の幅よりもスパン方向で広くする。典型的に、突出部材は、スロットを通って突出して、スロットの内側の縁が突出部材を囲む。開口部は、好ましくは、スリーブを備えて、開口部の内側の縁を保護させる。スリーブは、任意の適当な強い材料から構成できる。

突出部材は、場合に応じて、縁パネルや翼の外板に取付けられて、ここから延びる差込部（spigot）でもよい。突出部材は、好ましくは、金属製である。突出部材は、スチールでもよいが、好ましくは、アルミやチタンのような軽量の金属である。突出部材は、任意の適当な手段、例えば、二つ又はこれ以上のボルトや単一のボルトを用いて、縁パネルや翼の外板に取付けられてもよく、また、縁パネルや翼の外板の縁上で支えるように縁を配置してもよい。

上述したように、縁パネルは、上方又は下方の前縁パネルか、上方又は下方の後縁パネルでもよい。
好適な実施形態では、縁パネルは、上方の後縁パネルである。

縁パネルは、金属、例えば、アルミから構成されてもよいが、好ましくは、複合材料、特に、炭素繊維複合材料から構成される。好適な実施形態では、縁パネルは複合材料であり、また、開口部材は、翼の内部に延びるリップの形態を有し、同様に複合材料であり、縁パネルと一部品として形成される。本発明は、特に、大型の縁パネルに用いるのに適する。縁パネルは、スパン方向で、少なくとも１ｍ、特に少なくとも１．５ｍの幅を有していてもよい。
翼の外板は、通常、金属、特にアルミから構成されるが、本発明は、金属製の翼の外板に限定されない。

また、本発明は、翼の外板と、この翼の外板の後縁に近接して少なくとも一つの後縁パネルを含む、航空機の翼を提供するが、少なくとも一つの後縁パネルは、この前縁上に少なくとも一つのリップを有し、このリップは、翼の内部に、少なくとも一つの縁パネルの内側から延びて、少なくとも一つの開口部を備えて、翼の外板の後縁に、少なくとも一つの突出部材を備えて、この又は各々の突出部材が、上記又は各々の開口部内を通って延びて、これと係合して、縁パネルを翼の外板と整列して保持させる。

さらなる特徴として、本発明は、翼用の縁パネルであって、
（ａ）開口部を有する開口部材であって、この開口部材はパネルの一つの縁の領域内に設けられて、使用中、パネルの表面から、翼の内部に突出して、翼内でパネルの使用中に、開口部を翼の外板から延びる突出部材と係合可能にする開口部材か、
（ｂ）同様に配置されて、形状付けられる突出部材であって、翼内でパネルの使用中に、翼の外板から翼の内部に延びる開口部材と係合可能にする突出部材、のいずれかを有する翼用の縁パネルを提供する。

少なくとも一つの縁パネルは、典型的に、パネルの中央部で、少なくとも一つのリブ上に取付けられて、この内側と外側の縁にスライド結合部を備えて、縁パネルの内側と外側の縁でリブと関連させる。リブの間の縁パネルの部位は、ベイ（bay）として参照される。即ち、一つの中央のリブに取付けられるパネルは、二つのベイのパネルであり、二つの中央のリブに取付けられるパネルは、三つのベイのパネルである。本発明に係る縁パネルは、一、二、三、四又は五、さらにこれ以上のベイを有することができる。

縁パネルと翼の外板の間の隙間は、任意の適当な形態によってシールできる。このシールは、翼の外板に対する縁パネルのスパン方向の移動に必要な度合いに対応できるようにする。このシールは、例えば、フォームシールや、ラバー「Ｐ」シールでもよい。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について説明するが、これは、単に本発明を解説することを目的としたものである。

図１を参照すると、本発明に従う上方の後縁パネル１が示されている。このパネル１は、一般に長方形状を有し、内側の縁２、外側の縁３、後側の縁４及び前側の縁５を有する。パネル１は、炭素繊維複合材料から形成され、約２ｍのスパン方向の幅を有し、翼弦方向の長さは約１ｍである。

パネル１は、内側の縁２と外側の縁３で、リブ６と７によって支持される。また、パネル１は、スライド結合部（図１には示していない）によって、これらリブ６、７と接続される。このようなスライド結合部は、航空産業では公知であり（図６と７に関して、以下に記載する）、リブ６と７の各々からスパン方向に突出する、スチールの差込部を有する。差込部上にはアルミアングル（aluminium angles）がスライド自在に設けられており、各アングルがスパン方向で差込部を上方と下方に移動可能にする。パネルは、各アルミアングルの反対側の端部に取付けられる。これらスライド結合部は、内側と外側のパネルの縁２、３を、内側と外側のリブ６、７に対して移動可能にするが、これらパネルの縁の垂直移動は保持させる。本発明に係る翼内のスライド結合部によって行われるスパン方向の移動の度合いは、従来の翼のものと比べてかなり大きくできるので、望ましくは、例えば、特に耐性のブッシュを備えるように、スライド結合部を構成可能にする。

（スパン方向の）パネルの中央は、二つのさらに、離間したリブ８、９によって支持される。パネル１は、これら中央のリブ８、９に対して、ボルト（図示せず）を用いて取付けられる。

パネル１は、この前縁５に、３つのリップ１０、１１、１２を備え、これらは夫々、パネルの本体に対して９０°で、翼の内部に約６０ｍｍ下方に突出する。リップ１０は、内側のリブ６と第一の中央のリブ８の間の領域を横切るように延び、リップ１１は、二つの中央のリブ８、９の間の領域を横切るように延び、リップ１２は、第二の中央のリブ９と外側のリブ７の間の領域を横切るように延びる。これら３つのリップ１０、１１、１２は、夫々、パネル１の前縁の対応する領域の強度を高める。

外側の二つのリップ１０と１２は、夫々、水平のスロット１３の形態の開口部を備える。これらスロット１３（図３と４により詳しく示している）は、夫々、スリーブ１４を備えて、スロットの内側の縁を保護させている。スリーブ１４は、スロット状の開口部を定めるが、これは、直線状の上方と下方の縁１５、１６と、半円形状の内側と外側の縁１７、１８を有する。

開口部は、スパン方向に３０ｍｍの幅と、約５ｍｍの垂直の大きさを有する。各スロット１３を通る突出部は差込部１９であって、翼の外板２０（図１には示していない）の下側にボルト締めされて、ここから延びる。差込部１９は、開口部１３の上方と下方の縁１５、１６とぴったりと接合して、パネル１の前縁５を翼の外板２０の後縁と整列して垂直に保持する。差込部は、スパン方向に２０ｍｍだけの幅を有するので、スロット１３内で、スパン方向の各向きに５ｍｍの自由移動ができる。

差込部１９（図５参照）は、チタンからなり、二つのボルト孔（図５には示していない）をボルト用に備える本体１９ａを有しており、ボルトによって本体１９ａを翼の外板２０の下側に保持させる。また、本体と並行に、但しオフセットされて、突出部１９ｂが突出し、これは使用中、スロット１３を通って延びる。

翼の使用中、翼のボックスが曲がったり、熱膨張や縮小が生じる際、差込部１９がスロット１３内でスパン方向に移動することで、翼のボックスのひずみをパネル１の外側区間に伝達させないようにする。バットストラップを用いて、翼の外板に対して前縁を横切るように後縁パネルを接続させる従来の翼では、後縁パネルに伝達されるひずみは、パネルの内側と外側の前縁コーナーの領域で、鋭いピークに達することが解かっている。本発明に係るパネルでは、このようなパネルの前縁の外側領域に対して上記ひずみが伝達されることを減らしている。

翼の外板２０の後縁とパネル１の前縁５の間の隙間２１内には、シール（図には示していない）が設けられる。
翼の組付け中、パネル１は、翼の外板２０の後縁から２５ｍｍ離れて、リブ６、７、８、９上に置かれて、中央のリブ８、９と内側と外側のスライド結合部に対して取付けられる前に、差込部１９上で前方にスライドされる。

図６を参照すると、本発明に従う他の翼のパネル２２が示されているが、これは、４つの離間した翼のリブ２３、２４、２５及び２６上で、定位置に取付けられている。図６に示すように、パネル２２は、二つの最も中央寄りのリブ２４と２５の上に直接的にボルト締めされている（図６と８では、ボルトを十字形で示している）。パネル２２の左手側は、リブ２３上に置かれ、後の左手側のコーナーの領域内で、リブ２３に対して直接的にボルト締めされている。翼の外板２７の移動によって、パネル２２の前縁に及ぼされる負荷を和らげるため、パネル２２の左手側の前の半分を、スライド結合部２８を用いて、リブ２３に対して取付けている。図７から理解できるように、スライド結合部はアルミアングル２９の区間を有し、これを、左手側の縁と近接して、かつ並行に、パネル２２の左手側の前半分の下側に対してボルト締めしている。このアングル２９には、スロットが備えられる。ピン３０が、このスロットを通って、リブ２３からスパン方向に、側方に突出する。スロットの側部は、ピン３０の周りで、ぴったりと接合して、これによって、パネル２２を垂直と翼弦方向で保持する。アングル２９は、ピン３０を上方と下方に移動でき、これによって、スパン方向でパネル内に幾らかの移動を可能にする。

パネル２２の右手側の縁は、右手側のリブ２６まで、但し、この頂部に乗らないように延びており、リブ２６に対してボルト締めされないが、この替わりに、図７に示したものと同様に、二つのスライド結合部３１、３２が備えられている。これらスライド結合部３１、３２は、リブ２６に対して、パネル２２の右手側の縁を、スパン方向で、幾らか移動可能にしている。パネル２２の左側には、さらにパネル３３が設けられており、この右手側の縁には、二つのスライド結合部がリブ２３に対して備えられている。

図８を参照すると、通常の翼のパネル３４と４つの翼のリブが示されている。この前縁で、パネル３４は、５つのバットストラップ３５、３６、３７、３８及び３９を用いて、翼のボックスの外板の前縁を覆うように、取付けられている。図９を参照すると、このようなバットストラップ結合の断面が示されている。翼のボックスを覆う外板４０は、バットストラップ４２を用いて、翼のパネル４１の前縁に取付けられるが、これは、ボルト４３と４４を用いて、夫々、外板４０とパネル４１に対してボルト締めされる。そして、翼の外板４０とパネル４１の間の隙間には、シーラント（封水剤）４５が充填される。

以上、特定の実施形態に関して、本発明について説明し、図示したが、当該技術の当業者であれば、本発明は、本明細書で説明されたものの他、多くの様々な変更例に適用できることを理解するであろう。このため、本発明の真の範囲を定めるためには、添付した特許請求の範囲について参照されたい。

本発明に従うパネルと４つのリブを示す、翼の要部の図である。 図１に示したパネルの前縁を示す図２ａと、図１に示したパネルの上方から眺めた図２ｂを示す図である。 図２ｂの線Ａ−Ａに沿ったパネルの断面図である。 図２ｂの線Ｂ−Ｂに沿ったパネルの断面図である。 図１〜４に示した差込部の斜視図である。 ４つの翼のリブ上に取付けられた、本発明に従う翼のパネルの上方から眺めた図である。 図６のＢ−Ｂ線に沿ったパネルの断面図である。 バットストラップを用いて、従来のように取付けられた翼のパネルの上方から眺めた図である。 図８に示したタイプの従来のように取付けられた翼のパネルの一部の断面図である。

Claims (11)

1. 翼の外板と、この翼の外板と近接した少なくとも一つの縁パネルとを含む航空機の翼であって、
   （ａ）前記少なくとも一つの縁パネルは、前記翼の外板と近接したこの縁の領域内に、前記翼の内部に延びて、かつ開口部を有する、少なくとも一つの開口部材を有し、前記開口部に、前記翼の外板から延びる突出部材を係合させるか、
   （ｂ）前記翼の外板は、前記少なくとも一つの縁パネルと近接する領域内に、前記翼の内部に延びて、かつ開口部を有する、少なくとも一つの開口部材を有し、前記開口部に、前記少なくとも一つの縁パネルから延びる突出部材を係合させ、
   前記縁パネルの少なくとも一部を、前記翼の外板に対して、スパン方向に移動可能にするために、前記少なくとも一つの開口部は、スパン方向に延びるスロットであり、前記スロットのスパン方向の幅は、対応する前記突出部材のスパン方向の幅よりも大きいことを特徴とする航空機の翼。
2. 前記少なくとも一つの縁パネルは、前記翼の外板と近接したこの縁の領域内に、前記翼の内部に延びて、かつ開口部を有する、少なくとも一つの開口部材を有し、前記開口部に、前記翼の外板から延びる突出部材を係合させることを特徴とする請求項１に記載の航空機の翼。
3. 前記少なくとも一つの縁パネルは、後縁パネルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の航空機の翼。
4. 前記少なくとも一つの開口部材は、前記翼の外板と近接した少なくとも一つの縁パネルの縁から、前記翼の内部に延びるリップであることを特徴とする請求項２又は３に記載の航空機の翼。
5. 前記少なくとも一つの縁パネルは二つの開口部材を有し、各開口部材は、前記翼の外板と近接した縁パネルの縁から、前記翼の内部に延びるリップであり、各リップは一つの開口部を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の航空機の翼。
6. 前記翼の外板と近接した縁パネルの縁の中央領域から、前記翼の内部に延びる、第３のリップを有することを特徴とする請求項５に記載の航空機の翼。
7. 前記少なくとも一つの縁パネルは、前記パネルの中央部で、少なくとも一つのリブに対して取付けられて、かつ、スライド結合部を用いて、この内側と外側の縁でリブに対して接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の航空機の翼。
8. 前記少なくとも一つの縁パネルは、複合材料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の航空機の翼。
9. 翼の外板と、この翼の外板の後縁に近接して少なくとも一つの縁パネルとを含む、航空機の翼であって、
   前記少なくとも一つの後縁パネルは、この前縁上に少なくとも一つのリップを有し、このリップは、前記縁パネルから、前記翼の内部に内側に延びて、少なくとも一つの開口部を備え、
   前記翼の外板の後縁は、少なくとも一つの突出部材を備え、この又は各々の突出部材が、前記開口部のいずれかの中を通って延びて、これと係合して、前記縁パネルを前記翼の外板と整列して保持させ、
   前記縁パネルの少なくとも一部を、前記翼の外板に対して、スパン方向に移動可能にするために、前記少なくとも一つの開口部は、スパン方向に延びるスロットであり、前記スロットのスパン方向の幅は、対応する前記突出部材のスパン方向の幅よりも大きいことを特徴とする航空機の翼。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の翼に用いられる縁パネルであって、
    （ａ）開口部を有する開口部材であって、この開口部材はパネルの一つの縁の領域内に設けられて、使用中、前記パネルの表面から、前記翼の内部に突出して、前記翼内で前記パネルの使用中に、前記開口部を前記翼の外板から延びる突出部材と係合可能にする前記開口部材か、
    （ｂ）同様に配置されて、形状付けられる突出部材であって、前記翼内で前記パネルの使用中に、前記翼の外板から前記翼の内部に延びる開口部材と係合可能にする前記突出部材、のいずれかを有することを特徴とする縁パネル。
11. 請求項１〜９のいずれかに記載の翼か、請求項１０に記載の縁パネルを有することを特徴とする航空機。

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