JP5407773B2 - エネルギー吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば航空機等の飛翔体に設けられるエネルギー吸収構造に関する。

従来、航空機等の飛翔体に設けられるエネルギー吸収構造が知られている。例えば、特許文献１に開示された装置では、グライダーの下部において下方に向けて延びるエネルギー吸収部材が設けられており、グライダーの下方から作用する衝撃力に対してエネルギー吸収部材が圧縮破壊を生じることにより、衝撃エネルギーを吸収する構造とされている。

特開平７−２２４８７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、例えばグライダーの斜め下方から衝撃力が作用した場合、エネルギー吸収部材が横倒れし、エネルギー吸収部材の圧縮破壊が不十分となり、衝撃エネルギーを十分に吸収できないおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、エネルギー吸収部材の横倒れを抑制し、衝撃エネルギーを十分に吸収することができるエネルギー吸収構造を提供することにある。

本発明のエネルギー吸収構造は、飛翔体の下部に設けられ、飛翔体に加わる衝撃エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収部材を備えたエネルギー吸収構造であって、エネルギー吸収部材を支持する支持部と、エネルギー吸収部材と支持部との間に設けられ、エネルギー吸収部材の圧壊により支持部をエネルギー吸収部材に対してスライドさせるスライド部と、を備え、スライド部は、エネルギー吸収部材と支持部との間に設けられた内板と、支持部と内板とにより挟まれたフィルムとを有することを特徴とする。

このようなエネルギー吸収構造によれば、飛翔体の斜め下方から衝撃エネルギーが加わった場合であっても、エネルギー吸収部材の圧壊により、スライド部によって支持部がエネルギー吸収部材に対してスライドし、支持部はスライドしながらエネルギー吸収部材を支持し続けることができる。よって、エネルギー吸収部材の横倒れを抑制し、衝撃エネルギーを十分に吸収することができる。特に、エネルギー吸収部材と支持部との間に設けられた内板と、支持部と内板とにより挟まれたフィルムとを有するようにスライド部を構成することにより、上記作用を効果的に奏することができる。

また、本発明のエネルギー吸収構造において、スライド部は、衝撃エネルギーに応じて支持部をスライドさせる構成とすれば、エネルギー吸収部材の横倒れをより一層抑制することができる。

また、支持部は、スライド部に当接するフランジ部を有し、フランジ部の上方側の端部はスライド部から遠ざかるように傾斜又は湾曲していると、エネルギー吸収部材が圧壊する際に、支持部のフランジ部がスライド部に対して上方にスムーズにスライド可能となる。

本発明によれば、エネルギー吸収部材の横倒れを抑制し、衝撃エネルギーを十分に吸収することができる。

本発明の実施形態に係るエネルギー吸収構造を搭載した小型航空機の概略側面図である。 図１中のエネルギー吸収構造を小型航空機の内側から見た斜視図である。 図２中のエネルギー吸収構造を示す正面図である。 図３のIV−IV矢視図である。 小型航空機がロール方向に傾かずに接地した場合の、接地直後のエネルギー吸収構造の状態を示す図である。 図５に続くエネルギー吸収構造の状態を示す図である。 小型航空機がロール方向に傾いて接地する直前の状態を示す図である。 図７に続く、接地直後のエネルギー吸収構造の状態を示す図である。 図８に続くエネルギー吸収構造の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。以下の説明において、「ＥＡ」は、「エネルギー吸収（EnergyAbsorption）」を意味する。すなわち、「ＥＡ構造」及び「ＥＡ部材」は、それぞれ「エネルギー吸収構造」及び「エネルギー吸収部材」を意味する。また、特に断らない限り、前後並びに上下左右は、小型航空機を基準としている。

図１は、本実施形態に係るＥＡ構造を搭載した小型航空機の概略側面図である。図１に示すように、小型航空機（飛翔体）Ａは、機体の胴部を構成する中空の胴体１と、胴体１の前部に設けられた機首部２とを有している。この胴体１及び機首部２の外表面は、機体表皮（スキン）Ｓにより覆われている。胴体１の内部の機首部２寄り（前部側）には、乗員３が搭乗する空間であるコクピット４が形成されており、また、機首部２にはエンジン５が内蔵されている。コクピット４と機首部２とは、防火壁６により仕切られている。そして、本実施形態に係るＥＡ構造７は、この小型航空機Ａの前側の下部に設けられている。

図２は、ＥＡ構造７を小型航空機Ａの内側から見た斜視図である。図２には、ＥＡ構造７の一部（正面から見て右側）が示されている。図２に示すように、胴体１の底部の内側には、左右方向に沿って延びるクロスビーム（支持部）１０が、前後方向に複数（図２では３本）並んで配置されている。クロスビーム１０の左右の端部は、胴体１の下部左右側面の内側において胴体１の底部から立設された内板９に当接している。

図３は、図２中のＥＡ構造を示す正面図、図４は、図３のIV−IV矢視図である。図３及び図４に示すように、ＥＡ構造７は、胴体１側面の機体表皮Ｓの内側に配置されたＥＡ部材１１と、ＥＡ部材１１の内側に配置された内板９と、内板９の内側に配置された上記のクロスビーム１０と、を備えている。すなわち、内板９は、ＥＡ部材１１とクロスビーム１０との間に設けられている。

さらに、ＥＡ構造７は、クロスビーム１０と内板９との間に挟まれたフィルム１２を有している。そして、このような内板９及びフィルム１２により、ＥＡ構造７におけるスライド部１５が構成されている。

ＥＡ部材１１は、小型航空機Ａが接地した際に小型航空機Ａに加わる衝撃エネルギーを吸収するためのものである。このＥＡ部材１１は、前後方向及び上下方向に延在しており、例えば、アルミやＦＲＰ等のハニカム材や、硬質ウレタンや発泡アルミ等の発泡構造材や、アルミのような剛性が比較的低い金属構造のものから構成される。機体表皮Ｓ内でＥＡ部材１１の上方には、前後方向に沿って延びる機体フレーム（図示せず）が配設されており、機体フレームとＥＡ部材１１との間には、荷重分散厚板及び波板構造（いずれも図示せず）が配設されている。ＥＡ部材１１は、小型航空機Ａの接地により下方より圧縮荷重を受けると、略上下方向に圧壊を生じることにより小型航空機Ａに加わる衝撃エネルギーを吸収しつつ、荷重分散厚板及び波板構造を介して圧縮荷重を機体フレームに伝達する。

クロスビーム１０は、スライド部１５を介してＥＡ部材１１を内側から支持するためのものである。このクロスビーム１０は、鋼材や複合材によって形成されており、長手方向に垂直な断面がハット形状をなしており、左右の端部にフランジ部１０ａを有している。このフランジ部１０ａは、フィルム１２を介して、内板９に対して接合されている。より詳しくは、フランジ部１０ａは、フィルム１２が設けられた部分では内板９に対して力学的に離れており、フィルム１２周辺の部分では内板９と力学的に繋がっている。さらに、フランジ部１０ａの上方側の端部であるフランジ端部１０ｂは、スライド部１５から内側に遠ざかるように折り曲げられて傾斜する構成とされている。

フィルム１２は、内板９に対してフランジ部１０ａを接着分断すると共に、ＥＡ部材１１が圧壊する際に、フランジ部１０ａにおけるフィルム１２の外部周辺の内板９と接合されている部分の剥離分断を促し、また、クロスビーム１０をＥＡ部材１１及び内板９に対してスライドし易くするためのものである。このフィルム１２としては、例えばシリコーンによるコーティングを施された樹脂製の離型フィルム等が用いられる。フィルム１２は、内板９とフランジ部１０ａとの間において部分的（一部分）に設けられる（図４参照）。フィルム１２が設けられる部分の面積の割合は、フランジ部１０ａの３０％〜８０％となっている。このフィルム１２は、内板９とフランジ部１０ａとの成型時に、これらの間に挿入される。

次に、小型航空機Ａが地面に接地した場合のＥＡ構造７の作用を説明する。図５及び図６は、小型航空機Ａがロール方向に傾かずに接地した場合のＥＡ構造７の状態を示す図である。この場合、小型航空機Ａは、左右軸が地面Ｇに対して略平行な状態で接地する。

図５に示す接地直後の状態では、底部の機体表皮Ｓが接地して地面Ｇからの荷重を受けると、ＥＡ部材１１及び内板９に対して下方より圧縮荷重が伝達される。下方より圧縮荷重を受けたＥＡ部材１１及び内板９は、下端部において圧壊を生じる。さらに、この圧壊により、ＥＡ部材１１及び内板９が内側に膨らみクロスビーム１０のフランジ部１０ａを内側（図示右側）へ押圧し、フランジ部１０ａと内板９との接合部は、フィルム１２の周囲よりクラックを生じて剥離する。この剥離により、内板９とフランジ部１０ａとが分離し、ＥＡ部材１１及び内板９に対してクロスビーム１０が上方にスライドし始める。

このとき、クロスビーム１０のフランジ端部１０ｂは内板９から遠ざかるように傾斜しているため、クロスビーム１０はスムーズにスライドできる。

さらに、図６に示すように、ＥＡ部材１１及び内板９は、クロスビーム１０のフランジ部１０ａに側方から支持されながら上下方向に圧壊し続ける。このように、クロスビーム１０が側方よりＥＡ部材１１を支持し続けるため、ＥＡ部材１１が圧壊しても、ＥＡ部材１１の横倒れが防止される。このため、ＥＡ部材１１の圧壊は進展し、ＥＡ部材１１による衝撃エネルギーの吸収機能が効果的に発揮される。

図７〜図９は、小型航空機Ａがロール方向に傾いて接地した場合のＥＡ構造７の状態を示す図である。この場合、小型航空機Ａは、左右軸が地面Ｇに対して所定の角度を有する状態となる。よって、図７に示すように、ＥＡ部材１１は、内板９やクロスビーム１０よりも地面Ｇに先に接地する。

図８に示す接地直後の状態では、まず底部の機体表皮Ｓが左側（又は右側）から地面Ｇに接地するため、ＥＡ部材１１は、斜め下方からの圧縮荷重を受ける状態となり、下端部の外側において圧壊を生じる。この時点において、内板９はまだ圧縮荷重を受けておらず圧壊を生じていないため、内板９とフランジ部１０ａとの接合状態は保持されている。このため、クロスビーム１０はスライドしないままＥＡ部材１１を側方より支持しており、ＥＡ部材１１の横倒れが防止されている。

さらに、図９に示すように、ＥＡ部材１１の圧壊が進展すると、内板９が斜め下方からの圧縮荷重を受け、ＥＡ部材１１及び内板９が内側に膨らみクロスビーム１０のフランジ部１０ａを内側（図示右側）へ押圧する。また、これと同時に、クロスビーム１０は、接地部を支点として小型航空機Ａの傾きとは逆方向（図示時計回り）に所定角回転する。この押圧及び回転により、フランジ部１０ａと内板９との接合部は、フィルム１２の周囲よりクラックを生じて剥離する。

この場合においても、小型航空機Ａがロール方向に傾かずに接地した場合と同様の作用・効果が発揮される。すなわち、フィルム１２の周囲の剥離により、ＥＡ部材１１及び内板９に対してクロスビーム１０が上方にスライドし、クロスビーム１０が側方よりＥＡ部材１１を支持し続けるため、ＥＡ部材１１が圧壊しても、ＥＡ部材１１の横倒れが防止される。このため、ＥＡ部材１１の圧壊が進展し、ＥＡ部材１１による衝撃エネルギーの吸収機能が効果的に発揮される。

このように、本実施形態に係るＥＡ構造７によれば、小型航空機Ａの斜め下方から衝撃エネルギーが加わった場合であっても、ＥＡ部材１１の圧壊により、スライド部１５によってクロスビーム１０がＥＡ部材１１に対してスライドし、クロスビーム１０はスライドしながらＥＡ部材１１を支持し続けることができるため、ＥＡ部材１１の横倒れを抑制し、衝撃エネルギーを十分に吸収することができる。

また、スライド部１５は、衝撃エネルギーに応じてクロスビーム１０をスライドさせるため、ＥＡ部材１１の横倒れをより一層抑制することができる。

また、クロスビーム１０は、スライド部１５に当接するフランジ部１０ａを有し、フランジ部１０ａのフランジ端部１０ｂはスライド部１５から遠ざかるように傾斜しているため、ＥＡ部材１１が圧壊する際に、クロスビーム１０のフランジ部１０ａがスライド部１５に対して上方にスムーズにスライド可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ＥＡ構造７が小型航空機Ａに設けられる場合について説明したが、中型以上の航空機やヘリコプター等に設けられてもよい。また、上記実施形態では、クロスビーム１０のフランジ端部１０ｂが傾斜している場合について説明したが、スライド部１５から遠ざかるように湾曲していてもよい。

７…ＥＡ構造（エネルギー吸収構造）、９…内板、１０…クロスビーム（支持部）、１０ａ…フランジ部、１０ｂ…フランジ端部（上方側の端部）、１１…ＥＡ部材（エネルギー吸収部材）、１２…フィルム、１５…スライド部、Ａ…小型航空機（飛翔体）。

Claims (3)

1. 飛翔体の下部に設けられ、前記飛翔体に加わる衝撃エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収部材を備えたエネルギー吸収構造であって、
   前記エネルギー吸収部材を支持する支持部と、
   前記エネルギー吸収部材と前記支持部との間に設けられ、前記エネルギー吸収部材の圧壊により前記支持部を前記エネルギー吸収部材に対してスライドさせるスライド部と、
   を備え、
   前記スライド部は、前記エネルギー吸収部材と前記支持部との間に設けられた内板と、前記支持部と前記内板とにより挟まれたフィルムとを有することを特徴とするエネルギー吸収構造。
2. 前記スライド部は、前記衝撃エネルギーに応じて前記支持部をスライドさせる、請求項１記載のエネルギー吸収構造。
3. 前記支持部は、前記スライド部に当接するフランジ部を有し、前記フランジ部の上方側の端部は前記スライド部から遠ざかるように傾斜又は湾曲している、請求項１又は２記載のエネルギー吸収構造。

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