JP5529624B2 - 開口部の閉塞部材 - Google Patents

Description

本発明は、航空機の機体に設けられる開口部の閉塞部材に関する。

航空機の主翼は、桁材の上下に翼表面を形成する翼面パネルを取り付けることで、中空構造とされている。このような主翼は、その内部空間が燃料タンクとされているのが一般的である。
そして、燃料タンクの内部の点検・保守作業等を行うため、主翼の表面に、開口部が形成されている。通常時においては、この開口部はアクセスドアにより閉塞され、点検・保守作業等を行うときには、アクセスドアを開放する。

アクセスドアは、開口部に対して主翼の内部空間側に配置されるドア本体と、主翼の外部側に配置されるクランプリングとから構成される。
ドア本体、クランプリングは、それぞれ開口部よりも大きな外形寸法を有している。ドア本体の外周部と、クランプリングの外周部とで、開口部の周縁部を挟み込んだ状態で、ドア本体とクランプリングとがファスナ部材等により締結されることで、ドア本体により開口部を閉塞する。

航空機においては、落雷時におけるアーク、スパークが生じる可能性がある。そこで、燃料タンク内の可燃気体への引火を防ぐため、アクセスドアとその周囲の主翼側の開口部との取り合い部分において、確実な耐雷対策を施す必要がある。
このため、従来より、主翼の内部側に配置されるドア本体の外周部と、主翼側の開口部との間に、リング状の絶縁材を挟みこむ構成が採用されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。このような構成では、絶縁材を挟み込むことによって、ドア本体の外周部と主翼側とが電気的に直接接触しないようにして、この部分から燃料タンク内にアーク、スパークが生じるのを防ぐ。

米国特許４５７９２４８号 米国特許４５３０４４３号 米国特許７５７６９２２号

しかしながら、上記したような構成においては、絶縁材が脱落してしまった場合に、その耐雷機能が損なわれてしまうという問題がある。アクセスドアは、整備等のために開閉される。絶縁材は、ドア本体の外周部に接着されているが、開閉を繰り返すことにより、ドア本体から脱落してしまう可能性がある。絶縁材が脱落したことに気づかずにドア本体を主翼の開口部に取り付けた場合、ドア本体と主翼とが電気的に直接接触してしまう可能性があるからである。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、耐雷機能をより確実に維持することのできる開口部の閉塞部材を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明は、航空機の機体の外表面を構成するパネルに形成された開口部の閉塞部材であって、閉塞部材は、パネルの一面側に配置され、開口部よりも大きな外径寸法を有して開口部を塞ぐ閉塞部材本体と、パネルの他面側に配置され、開口部よりも大きな外径寸法を有したリング状のクランプ部材と、閉塞部材本体の外周部とクランプ部材の外周部とでパネルを挟み込んだ状態で、閉塞部材本体とクランプ部材とを締結するファスナと、を備える。そして、閉塞部材本体の外周部と、開口部の周囲において閉塞部材本体の外周部に対向する対向面との間に介在し、ともに外周部と対向面が電気的に直接接触するのを防ぐ第一スペーサおよび第二スペーサを備え、第一スペーサは、閉塞部材本体で開口部を塞いだ状態で閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれ、第二スペーサは、少なくとも第一スペーサが脱落した状態のときに、閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれることを特徴とする。
これにより、第一スペーサが脱落したときには、第二スペーサが閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれるので、閉塞部材本体とパネルとの間にクリアランスを確保することができる。
また本発明は、閉塞部材本体の外周部において、第一スペーサと対向する部分は、第一スペーサが脱落して第二スペーサが閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれた状態では、対向面との間にクリアランスを有しているよう形成することをも特徴とする。
これにより、閉塞部材本体とパネルとの間で落雷時にアーク、スパークが発生するのを確実に防止できる。
このような第一スペーサ、第二スペーサは、閉塞部材本体の周方向に間隔を隔てて複数を設けるようにしても良いが、第一スペーサおよび第二スペーサの少なくとも一方は、閉塞部材本体の周方向に連続するリング状とするのが好ましい。

第二スペーサは、第一スペーサが閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれた状態では、対向面との間に所定のクリアランスを隔てて対向する構成とすることができる。

第一スペーサと第二スペーサは、同じ材料で形成しても良いが、互いに異なる材料で形成するのが好ましい。

また、第二スペーサは、第一スペーサよりも柔らかい材料で形成され、かつ、第一スペーサが閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれた状態で、閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれる構成とすることもできる。

閉塞部材本体の外周面と対向面との間には、閉塞部材本体の周方向に連続するリング状で、閉塞部材本体の外周面と対向面との間における液密性を確保するシール材が設けられる。第一スペーサおよび第二スペーサは、このシール材とは別に設けることもできるが、このシール材を第二スペーサとして機能させることもできる。第一スペーサおよび第二スペーサをシール材とは別に設ける場合には、シール材を間に挟む両側に第一スペーサと第二スペーサを配置することができる。
これらの場合、シール材は、押しつぶされて閉塞部材本体とパネルとの間のクリアランスが確保できなくなるのを防ぐため、芯材と、芯材よりも柔軟な材料で形成されたシール部を有するのが好ましい。
このような開口部は、航空機であればいかなる箇所、用途であっても良いが、機体を構成する主翼に設けられ、主翼内に収容された燃料タンクへの出入り口である場合に特に有効である。

本発明によれば、第一スペーサが脱落したときには、第二スペーサが閉塞部材本体の外周部と対向面との間に挟み込まれるので、閉塞部材本体とパネルとの間にクリアランスを確保することができる。これにより、耐雷機能をより確実に維持することが可能となる。

本実施の形態における航空機の主翼に設けられたアクセスドアを示す斜視図である。 アクセスドアの斜視展開図である。 主翼の翼面パネルに対するアクセスドアの取付構造を示す断面図である。 図３の拡大断面図である。 第一絶縁体が脱落した状態を示す断面図である。 主翼の翼面パネルに対するアクセスドアの取付構造の他の例を示す断面図である。 主翼の翼面パネルに対するアクセスドアの取付構造のさらに他の例を示す断面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における開口部の閉塞部材を適用した航空機の機体を構成する主翼１０に設けられたアクセスドア（閉塞部材）２０を、主翼１０の内側から見た斜視図である。
アクセスドア２０は、主翼１０の内部空間に設けられた燃料タンク内に整備担当員が出入りするため、主翼１０の上側または下側の表面を形成する翼面パネル（パネル）１１に設けられている。

図２、図３に示すように、翼面パネル１１には、主翼１０の内外を連通する開口部１２が形成されている。この開口部１２は、例えば、長円系、楕円形、円形等、適宜形状とすることができる。

アクセスドア２０は、開口部１２に対して主翼１０の内部空間側に配置されるドア本体（閉塞部材本体）３０と、主翼１０の外部側に配置されるクランプリング（クランプ部材）４０と、これらドア本体３０とクランプリング４０とを締結するファスナ部材（ファスナ）５０と、から構成される。

ドア本体３０は、開口部１２よりも大きな外形寸法を有している。ドア本体３０は、翼面パネル１１の翼外表面１１ａと連続した面を形成する外表面３１ａを有し、開口部１２よりも小さな外形寸法とされたプレート部３１と、プレート部３１の外周部に一体に形成され、主翼１０の内部空間側において、開口部１２の周囲に突き当たるフランジ部３２と、を備えている。

フランジ部３２は、主翼１０の内部空間側において、開口部１２の周囲に突き当たる突き当たり面３２ａと、突き当たり面３２ａよりも内側において、クランプリング４０に対向する部分に形成された、ファスナ部材５０の受け部３３と、を備えている。

受け部３３は、ドア本体３０の外周部の周方向に沿って、ファスナ部材５０の設置位置に対応して複数が設けられている。
各受け部３３は、主翼１０の内部空間側に向けて突出しており、クランプリング４０に対向する側に開口した凹部３３ａが形成されている。そして、凹部３３ａ内に、ファスナ部材５０を構成するナット５１をリテーナ５３によって保持するとともに、ファスナ部材５０を構成するファスナ本体５２の軸部５２ａを収容する。

クランプリング４０は、開口部１２の内径寸法よりも大きな外径と、開口部１２の内径寸法よりも小さな内径を有したリング状をなしている。クランプリング４０は、断面四角形状で、主翼１０の外側となる外表面４０ａが、翼面パネル１１の翼外表面１１ａと連続した面を形成し、ドア本体３０の受け部３３に対向する対向面４０ｂが、外表面４０ａと平行に形成されている。
クランプリング４０には、外表面４０ａ、対向面４０ｂを貫通する貫通孔４１が、ドア本体３０の受け部３３に対応した位置に形成されている。各貫通孔４１には、ファスナ部材５０の軸部５２ａが挿通される。各貫通孔４１において、主翼１０の外表面に対向する側に、ファスナ部材５０の頭部５２ｃを収容するテーパ状の座面４２が形成されている。

前記のプレート部３１の外周部には、クランプリング４０の対向面４０ｂの内周側に当たる当たり面３４が形成されている。
また、翼面パネル１１の開口部１２の内周部には、クランプリング４０の対向面４０ｂの外周側に当たる当たり面１４が形成されている。
そして、クランプリング４０は、ガスケット４３を介して、当たり面１４、３４に突き当たるよう取り付けられる。

このようなアクセスドア２０は、開口部１２を閉塞した状態においては、ドア本体３０のフランジ部３２の突き当たり面３２ａと、クランプリング４０の対向面４０ｂとで、開口部１２の内周縁部を挟み込む。そして、ファスナ部材５０のファスナ本体５２を、クランプリング４０の貫通孔４１に主翼１０の外側から挿入し、軸部５２ａをナット５１にねじ込むことによって、ドア本体３０とクランプリング４０とが締結される。

さて、図４に示すように、このような構成において、ドア本体３０のフランジ部３２の突き当たり面３２ａには、ドア本体３０の周方向に連続するリング溝６０が形成されている。リング溝６０には、ゴム系材料からなるリング状の燃料シール材（シール材）６１が嵌め込まれている。燃料シール材６１は、フランジ部３２と翼面パネル１１の翼内表面１１ｂとの間に介在することで、燃料の漏れを防ぐ。
突き当たり面３２ａにおいて、リング溝６０の内周側に位置する環状の外周平面部６２と翼面パネル１１の翼内表面１１ｂとの間には、環状で所定の厚さを有した第一絶縁体（第一スペーサ）６３が挟み込まれている。ここで、第一絶縁体６３は、例えばフェノリック樹脂からなり、外周平面部６２に接着剤により接着されている。
また、突き当たり面３２ａにおいて、リング溝６０の外周側に位置する環状の内周平面部６４と翼面パネル１１の翼内表面１１ｂとの間には、環状で所定の厚さを有した第二絶縁体（第二スペーサ）６５が設けられている。ここで、第二絶縁体６５は、例えばガラスファイバー強化樹脂からなり、内周平面部６４に接着剤により接着されている。

上述したようにして、ドア本体３０と開口部１２の周囲の翼内表面１１ｂとの間に、第一絶縁体６３に加え、第二絶縁体６５を備えることで、通常時においては、第一絶縁体６３が外周平面部６２と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれ、これによってドア本体３０と翼内表面１１ｂとが電気的に直接接触するのを防ぐ。そして、図５に示すように、第一絶縁体６３が脱落した場合には、第二絶縁体６５が内周平面部６４と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれる。これによって第二絶縁体６５によりドア本体３０と翼内表面１１ｂとが電気的に直接接触するのを防ぐことができ、第一絶縁体６３が脱落した場合にも落雷時におけるアーク、スパークの発生を防ぐことができる。

ここで、図４に示したように、ファスナ部材５０の締結力によって外周平面部６２と翼内表面１１ｂとの間に第一絶縁体６３が密に挟み込まれた状態で、内周平面部６４に接着された第二絶縁体６５は、翼内表面１１ｂとの間に所定のクリアランスＣを隔てて対向している。これにより、通常時においては、第二絶縁体６５は翼内表面１１ｂに非接触となっており、ドア本体３０を開口部１２に繰り返し着脱しても、ファスナ部材５０の締結力が第二絶縁体６５に作用することもなく、第二絶縁体６５が剥がれてしまうのを防止できる。
また、第一絶縁体６３と第二絶縁体６５は異なる材料で形成されているため、同一の要因で剥がれが生じるリスクを回避することができる。

さらに、外周平面部６２は、内周平面部６４に取り付けられた第二絶縁体６５の先端面６５ａよりも翼内表面１１ｂから離間した位置に形成されている。これにより、図５に示したように、第一絶縁体６３が脱落してしまい、第二絶縁体６５が内周平面部６４と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれた状態となっても、外周平面部６２と翼内表面１１ｂとの間には落雷時におけるアーク、スパークの発生が防止できるだけの所定のクリアランスＣ２が確保されるようになっている。

なお、上記実施形態では、第二絶縁体６５を、外周平面部６２と翼内表面１１ｂとの間に第一絶縁体６３が密に挟み込まれた状態で、翼内表面１１ｂとの間に所定のクリアランスＣを隔てて対向するようにしたが、これに限るものではない。すなわち、図６に示すように、外周平面部６２と翼内表面１１ｂとの間に第一絶縁体６３が密に挟み込まれた状態で、第二絶縁体６５が内周平面部６４と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれるようにしてもよい。この場合、第二絶縁体６５は、第一絶縁体６３よりも柔らかい材料で形成するようにし、ファスナ部材５０による締結力が作用したときに、ドア本体３０と翼内表面１１ｂとが互いに押し付けられる力を主に第一絶縁体６３で担うようにするのが好ましい。

また、燃料シール材６１を、第二絶縁体６５として機能させる構成とすることもできる。この場合、図７に示すように、燃料シール材６１は、ファスナ部材５０の締め付け力に耐えうる十分な強度を持った、例えばＰＥＥＫ等からなる芯材６８と、その外周部に設けられて芯材６８よりも柔らかいゴム系材料等からなるシール部６９と、を備えるようにするのが好ましい。これにより、第一絶縁体６３が脱落してしまったときには、第二絶縁体６５としての燃料シール材６１が内周平面部６４と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれ、芯材６８により、ドア本体３０と翼内表面１１ｂとが電気的に直接接触するのを防ぐ。

また、燃料シール材６１を、第一絶縁体６３が脱落してしまい、燃料シール材６１が内周平面部６４と翼内表面１１ｂとの間に挟み込まれてリング溝６０内で押しつぶされたときにも、ドア本体３０と翼内表面１１ｂとが電気的に直接接触しないよう、その断面積、密度等を設定する構成としても良い。

なお、上記実施の形態では、ドア本体３０とクランプリング４０について説明をしたが、それらの締結構造や、ドア本体３０やクランプリング４０の形状等については、上記したものに何ら限定する意図はなく、適宜他の構成とすることが可能である。
また、第一絶縁体６３、第二絶縁体６５の材質は上記に挙げたものに限るものではない。上記以外にも、ポリイミド、ＰＥＴ、エチレン系樹脂等をはじめとして、絶縁性、耐熱性、耐油性、接着性等所要の条件を満たす材質であればいかなるものを用いても良い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０…主翼、１１…翼面パネル（パネル）、１２…開口部、２０…アクセスドア（閉塞部材）、３０…ドア本体（閉塞部材本体）、３１…プレート部、３２…フランジ部、３２ａ…突き当たり面、４０…クランプリング（クランプ部材）、４０ｂ…対向面、４１…貫通孔、５０…ファスナ部材（ファスナ）、６１…燃料シール材（シール材）、６２…外周平面部、６３…第一絶縁体（第一スペーサ）、６４…内周平面部、６５…第二絶縁体（第二スペーサ）、６８…芯材、６９…シール部

Claims (10)

1. 航空機の機体の外表面を構成するパネルに形成された開口部の閉塞部材であって、
   前記閉塞部材は、
   前記パネルの一面側に配置され、前記開口部よりも大きな外径寸法を有して前記開口部を塞ぐ閉塞部材本体と、
   前記パネルの他面側に配置され、前記開口部よりも大きな外径寸法を有したリング状のクランプ部材と、
   前記閉塞部材本体の外周部と前記クランプ部材の外周部とで前記パネルを挟み込んだ状態で、前記閉塞部材本体と前記クランプ部材とを締結するファスナと、を備え、
   前記閉塞部材本体の外周部と、前記開口部の周囲において前記閉塞部材本体の前記外周部に対向する対向面との間に介在し、ともに前記外周部と前記対向面が電気的に直接接触するのを防ぐ第一スペーサおよび第二スペーサを備え、
   前記第一スペーサは、前記閉塞部材本体で前記開口部を塞いだ状態で前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれ、
   前記第二スペーサは、少なくとも前記第一スペーサが脱落した状態のときに、前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれ、
   前記閉塞部材本体の前記外周部において前記第一スペーサと対向する部分は、前記第一スペーサが脱落して前記第二スペーサが前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれた状態では、前記対向面との間にクリアランスを隔てるよう形成されていることを特徴とする開口部の閉塞部材。
2. 前記第二スペーサは、前記第一スペーサが前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれた状態では、前記対向面との間に所定のクリアランスを隔てて対向していることを特徴とする請求項１に記載の開口部の閉塞部材。
3. 前記第一スペーサと前記第二スペーサは互いに異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の開口部の閉塞部材。
4. 前記第二スペーサは、前記第一スペーサよりも柔らかい材料で形成され、かつ、前記第一スペーサが前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれた状態で、前記閉塞部材本体の前記外周部と前記対向面との間に挟み込まれていることを特徴とする請求項１に記載の開口部の閉塞部材。
5. 前記閉塞部材本体の周方向に連続するリング状で、前記閉塞部材本体の前記外周面と前記対向面との間における液密性を確保するシール材が設けられ、
   前記シール材が前記第二スペーサとして機能することを特徴とする請求項４に記載の開口部の閉塞部材。
6. 前記シール材が、芯材と、前記芯材よりも柔軟な材料で形成されたシール部を有することを特徴とする請求項５に記載の開口部の閉塞部材。
7. 前記第一スペーサおよび前記第二スペーサの少なくとも一方が前記閉塞部材本体の周方向に連続するリング状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の開口部の閉塞部材。
8. 前記開口部が、前記機体を構成する主翼に設けられ、前記主翼内に収容された燃料タンクへの出入り口であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の開口部の閉塞部材。
9. 前記第一スペーサ及び前記第二スペーサとは別に、前記閉塞部材本体の周方向に連続するリング状で、前記閉塞部材本体の前記外周面と前記対向面との間における液密性を確保するシール材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の開口部の閉塞部材。
10. 前記第一スペーサ及び前記第二スペーサは、前記シール材を間に挟む両側に配置されることを特徴とする請求項９に記載の開口部の閉塞部材。

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