JP5021646B2 - 翼用の骨組み構造体翼ボックス - Google Patents
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Description
しかしながら、翼ボックスに作用する非常に多大な力を吸収するためには、翼桁、リブ、および縦桁は硬くなければならず、皮肉にもそのために重くなる。
しかしながら、第1シェル部は、非連続的ないくつかの部品を備えることも可能であり、該部品はシート状の性質を有する。この場合、非連続的な部品は、骨組み構造体の部分のみを覆うことができる。
シェル部は、それぞれの翼の機能を遂行可能な表面を形成する。基本的に、翼は、気流を分離するために使用する。翼の形状によって、航空機翼の周辺の気流の種類を決定できる。気流に曝される表面は、航空機の飛行動作に影響することがある。
上部を通り越して流れる空気の経路の方が長いために、エーロフォイルの上部のシェル部側の方向において、エーロフォイル上に吸引圧が生じる。その反対側には、圧力が生じることがある。吸引と圧力との間の差によって、航空機は、飛行中に空中に(浮上した状態に)保たれる。
しかしながら、このプロセスにおいて、負荷は、エーロフォイル、翼の少なくとも一方に作用することがある。
空気が通り越して流れるときに、両方の空気流は同じ距離を進む。基本的にまっすぐな飛行中には、力は、気流の方向に対して垂直な垂直尾翼に作用しない。
この結果、それぞれのシェル部に圧力が作用する。方向舵の偏りの結果として空気の流れる経路がより長くなる反対側においては、吸引圧が生じる。垂直尾翼の対向する両側の圧力の差が、対応する飛行動作を航空機に確実に遂行させる。
従って、横荷重の形での負荷は、垂直尾翼、特に垂直尾翼の翼ボックスに作用する。
力は、シェル部に作用する圧力荷重または引張荷重、更にはシェル部に作用するモーメントによって生じることがある。航空機翼の場合、上述の圧力の差によって、対向する翼シェル部上に力またはモーメントが生じる。
従って、支持部品に関する限り、骨組み構造体は、要求されるほとんどいかなる方法でも設計できる。
重量および安定性に関する必要条件のみを、選択において考慮すべきである。支持機能は、骨組み構造体の幾何学的配置によって確実なものとすることができる。
シェル部を補強するための支持桁、リブ、または縦桁は、より軽い負荷のために寸法を決めことができ、あるいはそれらを全く省略することもできる。
まず第一に、骨組み構造体は、第1シェル部に連結し、負荷は、第1シェル部によって吸収できる。シェル部に連結する骨組み構造体によって、吸収する負荷を伝達できる。
特に、「航空機翼」という用語は、翼、水平尾翼、および垂直尾翼を指す。航空機翼の例として、垂直尾翼の設計が提供される。垂直尾翼は、前縁領域部、耐荷翼ボックス、端部ボックス、ならびに操縦翼面(例えば方向舵)を備える。
内部シェル部が外部シェル部によって覆われるという点で、内部シェル部は外部シェル部によって保護できる。従って、内部シェル部は、堅くするために使用できる。
従って、一般的に、翼端の領域部に二重シェル部の側面構造を提供する必要はなく、そこにおける曲げ負荷はごく非常に軽い。
従って、骨組み構造体によって吸収される力を底部領域部に伝達でき、垂直尾翼を航空機の胴体に取り付けることができる。
胴体領域部に骨組み構造体を取り付ける領域部において、胴体領域部は、引張力および圧力を吸収するために有利に設計することができる。
このようにして、非常に多くの力を伝達することができる。二重壁のシェル部に関連して、このようにして安定した翼を設計できる。
従って、底部領域部は、主に圧力および引張力に耐えるように寸法を決めることができ、その結果として、航空機の設計を簡略化できる。簡略化は、補強しなければならない胴体領域部の選択された取付け領域部のみから成ることがある。
従って、骨組み構造体に作用する負荷は、骨組み構造体によって、少なくとも1つの第1シェル部に伝達できる。
次に、少なくとも1つの第1シェル部は、航空機胴体の底部領域部に連結できる。
このようにして、負荷は、骨組み構造体によって、少なくとも1つの第1シェル部へと導くことができ、少なくとも1つの第1シェル部によって、航空機の胴体領域部に伝達できる。
大きい管径は、低い厚さ比をもたらすことができ、その厚さ比は、許容応力が高いので、改良された材料使用方法をもたらすことができる。
相当なモーメントに対する露出は、特に翼ボックスの胴体連結4の近くのルート領域部に適用されるので、この領域部のみに内板2を配置するのに十分である。この領域部は、航空機の種類および寸法に依存して、翼長全体の10%〜50%を占めることがある。
連結部品9および管状部材8と共に、これらは、骨組み構造体の態様で設計される支持構造体7を形成する。構造7によって、モーメントは、棒に沿う張力と圧力による力とに分けられ、垂直尾翼の側面に伝達され、その側面(図1に図示せず)は側面5に対向する。
同様に、力の一部は、圧力による力または張力の形で、連結領域部4(特に航空機胴体6)に送り込まれる。
従って、有利と考えられる態様において、翼または垂直尾翼を剛化するために、寸法がより小さくなるように、側面5または骨組み構造体部品3を設計することが可能である。
内部シェル部2および外部シェル部1は、胴体端4の領域部のブラケットまたは角度によって、胴体6に力およびトルクを伝達することができる。
棒部材8は、接合部材または節点部材10と共に、側面5(特に内部シェル部2または外部シェル部1)によって覆われる一種のワイヤーフレームまたは空間的骨組み構造体を形成する。
方向舵11の変化は、制御面ブラケット12によって制御する。方向舵11の位置を変化させることによって、圧力または吸引圧が、公知の方法で垂直尾翼から生み出される。
支持構造体7によって、そのような力を分配することができ、翼の翼ボックスを安定するように設計することができる。支持構造体7は、翼(特に航空機の垂直尾翼)の安定設計のみならず軽量設計をも可能にする。
効果を抑制することによって、棒部材の事実上の座屈長さの削減を達成することができる。さらにまた、応力集中を防止することができる。
図2は、支持構造体を備える翼の更なる斜視断面図を示す。選択された斜視図は、連結部材9をも備える管8の終点が、内部シェル部2および外部シェル部1に対して平面を形成することを示す。
内部シェル部2および外部シェル部1によって適用できる場合、これらの接合点または節点の上の対応する接合部材または節点部材10を用いて、側面5を固定することも可能である。
方向舵11の結果として、支持構造体7、内部シェル部2、外部シェル部1、およびブラケット4によって支えるべき付加された負荷が生じる。
図7は、外部シェル部1を形成する2つの側面5を示す。接合点または節点10において、側面5は、骨組み構造体7に連結される。
このようにして、接合点または節点10は、垂直尾翼の形状を決定する。骨組み構造体7は、側面5によって覆われるので、骨組み構造体7を側面5のフレーミングとして使用することができる。骨組み構造体7は、側面5を支持する。
2つの表面5の間に、骨組み構造体7を備える基本的に中空の空間が形成される。従って、軽量の垂直尾翼を設計することが可能である。中空空間の方向において側面5に作用する力は、垂直尾翼の内部における骨組み構造体7によって、航空機の胴体6に直線的に伝達される。
骨組み構造体7によって側面5から航空機の胴体まで伝達された力を導くために、骨組み構造体7、側面5の少なくとも一方は、航空機の胴体6に連結される。連結は、例えば、ボルト連結(図7に図示せず)によって確立することができる。骨組み構造体7は、底部領域部6に、または側面5のみに連結される。
前者の場合、力は、骨組み構造体7によって航空機胴体の底部領域部6に直接に導かれる。その一方で、後者の場合、力は、骨組み構造体7によって側面5に導かれ、側面5によって底部領域部6または胴体6に導かれる。
方法を実行する際に、ステップS1においてアイドル状態S0をやめた後に、骨組み構造体は第1シェル部に連結される。シェル部は、基本的に骨組み構造体を覆う。また、第1シェル部の範囲内で、第1シェル部から間隔を置いて第2シェル部を提供することができる。内部シェル部の設置を、ステップS2に示す。
第1シェル部による負荷の吸収を、ステップS4に示す。例えば、第1シェル部および第2シェル部が互いに連結する場合、第2シェル部にかかる負荷は、第1シェル部にかかる負荷によって生じることがある。
胴体エリアにおいて、圧力荷重および引張荷重を吸収または伝達するように設計された支持体は、力を吸収および伝達することができる。
さらにまた、上記の例示的実施形態の1つを参照して説明した特徴またはステップは、上記の他の例示的実施形態の他の特徴またはステップと組み合わせて使用できることを指摘する。
特許請求の範囲における参照符号は、限定として解釈すべきではない。
Claims (3)
- 航空機翼のための翼ボックスであって、
平坦な外シェル部(1)と、
前記外シェル部(1)から離れて間隔を置かれる内シェル部(2)と、
パイプ構造物である骨組み構造体(7)と、
胴体領域部(6)とを備え、
前記骨組み構造体(7)は、前記外シェル部(1)に作用している負荷が前記骨組み構造体(7)によって前記胴体領域部(6)に移動されるように、前記外シェル部(1)、前記内シェル部(2)及び前記胴体領域部(6)に接続され、
前記外シェル部(1)及び内シェル部(2)は、前記負荷が前記外シェル部(1)及び内シェル部(2)によって前記胴体領域部(6)へ移動されるように、前記胴体領域部(6)に接続され、
前記内シェル部(2)は、前記外シェル部(1)全体の一部分にのみ延びている
ことを特徴とする翼ボックス。 - 請求項1に記載の航空機翼の翼ボックスに用いる、堅くする材料素子としての骨組み構造体の使用方法。
- 航空機翼の翼ボックスの力を移動する方法であって、
平坦な外シェル部、及び、前記外シェル部から離れて間隔を置かれる内シェル部を提供するステップであって、前記内シェル部が前記外シェル部全体の一部分にのみ延びているステップと、
骨組み構造体を前記外シェル部及び前記内シェル部に接続するステップであって、前記骨組み構造体がパイプ構造物であるステップと、
胴体領域部を、前記外シェル部、前記内シェル部及び前記骨組み構造体に接続するステップと、
前記外シェル部から負荷を吸収するステップと、
前記外シェル部、前記内シェル部及び前記骨組み構造体によって、前記負荷を前記胴体領域部へ移動するステップと、を、含むことを特徴とする方法。
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