JP5608886B2 - 航空機キャビン床構造、システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明の構造、システム及び方法は、概して航空機胴体内に設置される床構造（ｆｌｏｏｒｉｎｇ）に関する。

行政用及び小型商用航空機では、キャビン断面積が縮小されているため、キャビン床下に貨物室を設けない設計とされることが一般的である。代わりに、これらの航空機で利用可能なキャビンの床下空間は、環境（空調）ダクト類、油圧管、ワイヤハーネス、コントロールケーブルなどの航空機システム部品を収容するために使用されるのが一般的である。構造は、キャビンの床にかかる負荷を支持する必要があることから、軽量金属薄板（アルミニウム）からなる別体のビーム及び支持ポスト部品から形成されるのが一般的であった。これら別体の構造は、例えばリベットにより接続されて、床下支持システムを形成する。このため、それぞれ別々の部品番号を有する多数の個別の床構造システム部品の在庫を保持し、組み立てる必要があることから、製造時間が長くなり重量が増大する。

例えば、ＷＯ２００７／１２２０９６によれば、剛性の航空機構造に取り付けられる少なくとも１本の中央レールと、中央レールの両側に各々設置されると共にそれぞれ垂直の連接棒により航空機構造に垂直に接続され且つ幅方向に自由である少なくとも２本の側方レールと、を有する航空機の床構造システムを提供することが知られている。床パネルは、側方レールが受ける横応力が床パネルを通過して中央レールに到達するように、２本の隣接する中央レール間に配置される。

特許文献１は、上層及び下層、並びに両層間に配置されるハニカム複合材料からなる構造芯を含む一体化された航空機の床構造を提案している。

国際公開第２００７／１２２０９６号

従って、従来の航空機の床構造システムに関連した部品在庫及び／又は重量を低減すべく航空機キャビン床構造が一体化されることが非常に望ましい。

本発明は上記要望を満たすべく提供される。概して、本願明細書中に開示される構造、システム及び方法は、航空機胴体内における荷重支持航空機の床構造を提供する。特に好適な実施形態では、航空機の負荷支持床構造システムは、緯度方向に分離された上部開口を定義する上部ダブラフランジを有する長手方向に分離された一連の幅方向ブリッジと、上部フランジ、及び幅方向ブリッジのそれぞれの上部開口に受容される、一対の分離された垂下するウェブフランジを含む緯度方向に分離された一連のビームと、を備える。上部フランジ及びビームのウェブフランジは、幅方向ブリッジに接続されてもよい。

幅方向ブリッジは、その上部開口を定義する緯度方向に分離されたＹ字形支持体を含んでもよい。各実施形態によれば、Ｙ字形支持体は上部フォーク領域及び下部支持ポスト領域を含む。下部支持ポスト領域は外方向と下方向とに分岐する側縁を定義してもよい。更に（あるいは）、上部フォーク領域は外方向と上方向とに分岐する側縁を定義してもよい。ビームのウェブフランジはその端部に外方向に向けられた補強フランジを有していてもよい。アングルブラケットは（例えばボルト組み付けやリベットなどにより）ウェブフランジを幅方向ブリッジに結合すべく提供されてもよい。

諸実施形態において、ビームは、ビームの上部フランジから外方向に突出する、ビームをそれぞれの下にある各幅方向ブリッジに結合するための対向するブリッジ固定フィンガを含む。航空機の床構造パネルは、ビームの上部フランジから外方向に突出する床構造固定フィンガによって、ビームに接続されることが好ましい。航空機座席及び／又は他の内部航空機構造／建造物を取り付けるためのシートトラックは、その長手方向軸と同軸のビームの上部フランジに固定されることが好ましい。

諸実施形態において、ブリッジを航空機胴体へ取り付けるために一対の長手方向に向けられた角度を付けたサイドシルが提供されてもよい。サイドシルは、幅方向ブリッジの各端部へ取り付けるための下部取り付けフィンガ及び航空機胴体の構造用部品への接続に適した上部取り付けフィンガを有することが好ましい。

幅方向ブリッジ、長手方向ビーム及び／又はサイドシルは、繊維強化複合材料からなることが好ましい。あるいは、これらの部品のうち１つ又は各々は軽量金属（例えばアルミニウム）からなってもよい。

航空機の床構造システムは、航空機胴体に対し幅方向にブリッジを位置決めし、ビームのウェブフランジがブリッジの上部開口のそれぞれ１つに受容されるように、航空機胴体に対して長手方向にビームを位置決めし、ブリッジとビームとを相互に連結することにより、一連の幅方向ブリッジ及び一連のビームから形成される。航空機の床構造パネルはビームに結合されてもよい。更に、ブリッジは、例えば上に簡潔に記載したようなサイドシルによって、航空機胴体の構造用部品に結合されてもよい。

上記及び他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を図面と共に参照することで頗る明瞭に理解されよう。なお、以下の説明は実施態様を例示するものであり、本発明を制限するものではない。本願明細書中に記載される主題の例示的・非制限的実施態様について、以下の図面を参照することにより更なる説明がなされる。

本願明細書中に記載された技術の一実施形態に従ったキャビン床構造システムを含む航空機胴体部分の一部断面Ｘ線図である。 図１に示す航空機キャビン床構造システムの拡大斜視図である。 航空機キャビン床構造システムの、図２において一点鎖線で示された箇所の拡大斜視図である。 図２に示される航空機キャビン床構造システムの端部正面図である。 図３の断面線５−５に沿った航空機キャビン床構造システムの拡大断面正面図である。 本願明細書中に記載される実施形態の航空機キャビン床構造システムで使用される例示的な縦ビームの平面図である。 図６の断面線７−７に沿った縦ビームの拡大断面図である。 図６の断面線８−８に沿った縦ビームの拡大断面図である。

本願明細書中に開示された技術の一実施形態に従ったキャビン床構造システム１０を含む航空機胴体部分ＡＦの一部断面Ｘ線図が添付の図１に示されている。図１には、キャビン床構造システムに固定された長手方向のシートトラック１４に取り付けられた座部サポート１２−１を有する一部の航空機客室用シート１２が例示されている。更に、図１にはキャビン床構造システム１０に取り付けられた床構造パネル１６が例示されている。このように、キャビン床構造システムは、客室用シート１２及び床構造パネル１６の両方にかかる重量負担を支持する。

図２〜図４により明瞭に示されるように、床構造システム１０は幅方向ブリッジ２０及び長手方向ビーム３０で構成されるのが一般的である。幅方向ブリッジ２０は、角度を付けた長手方向のシル部材４０によって航空機胴体ＡＦのフレーム及び／又はストリンガ（ｓｔｒｉｎｇｅｒ）部材（図示せず）に取り付けられる。ブリッジ２０、ビーム３０及びシル部材４０の各々は、繊維強化複合材料からなることが好ましい。本願明細書中及び添付の特許請求の範囲で使用される用語「繊維強化複合材料」は、ポリマー・マトリクス（例えば、エポキシ樹脂）に埋め込まれた強化繊維（例えば炭素繊維などの合成繊維）を含む材料を指す。当業者には、キャビン床構造システム１０に使用される部品を含む有用な構造用部品を繊維強化複合材料から作るための各種技術が知られている。例えば、キャビン床構造システム１０に使用される部品は、従来の樹脂含浸成形法（ＲＴＭ）及び／又は真空圧樹脂含浸成形法（ＶａＲＴＭ）技術を利用して形成されてもよい。従って、ブリッジ２０、ビーム３０及びシル部材４０が繊維強化複合材料からなる場合、これらの部材はそれぞれリベット位置が最も少ない（従って、構造的完全性を低減させる、リベット挿通孔数が最も少ない）相互に一体的に結合可能な個々の一体的（一部品の）部品からなってもよい。あるいは、キャビン床構造システム１０の部品は従来の軽量金属（例えばアルミニウム）からなってもよい。もっとも、この場合、上記繊維強化複合材料の有益な属性（例えば、個々の部品を一体構造として提供可能であること）が一部得られないことがある。

幅方向ブリッジ２０は、床構造パネル１６にかかる負荷を支持するのに適した上部ダブラフランジ２３−１を含む、フランジを有する水平のブリッジ部２３によって接続された、一連（例えば、例示された実施形態では３つ）の横方向に分離されたフランジを有するＹ字形支持体２２を含む、フランジを有する構造である。Ｙ字形支持体２２の各々は下部支持ポスト領域２４及び上部フォーク領域２６を含むことが最も好ましい。図５に示されるように、下部支持ポスト領域２４は中央長手方向の垂直面（航空機胴体ＡＦに対する）に対し外方向と下方向とに分岐する対向側面２４−１を含んで形成される。特に好適な実施形態では、対向側面２４−１の一般的な角度の広がりは約２度〜約５度、好ましくは約３度である。個々の支持ポスト領域２４は、航空機胴体ＡＦ構造に関連付けられたフレーム及び／又はストリンガ部材（図示せず）に結合されるに足る長さを有する。

上部フォーク領域２６は、ビーム３０の垂下し横方向に分離され長手方向に延出するウェブフランジ３４ａ及び３４ｂを収容する上部内側空間を定義する略Ｕ字形エッジ２６−１を含む。これについては後述する。更に、上部フォーク領域２６は、相互に対し外方向と上方向へ対称的に分岐する対向エッジ２６−２を有する。好適な実施形態において、分岐するエッジ２６−２間に形成される角度Φは約５０度〜約７５度であり、より好ましくは約６０度である。図５に示されるように、エッジ２６−２はアーチ状又は丸みのある移行面によって側部２４−１のそれぞれ１つに結合されることが最も好ましい。

フォーク領域２６の各端部は各ブリッジ部２３に接続される。従って、ブリッジ部２３及びＹ字形支持体２２は、長手方向ビーム３０に相互連結され、長手方向ビーム３０を支持するのに適した一体構造を提供する。

更に、図５に示すように、上部フォーク領域２６近傍のダブラフランジ２３−１は、Ｕ字形エッジ２６−１の上部の範囲に横方向に隣接する一対の表面凹部２８を含む。これらの凹部２８は、後者が前者に固定される際、ビーム３０に関連付けられた上部フランジ３６の厚み寸法を受容すべく設けられる。このようにして、床構造パネル１６は、連結された幅方向ブリッジ２０及びビーム３０上に配置されるので、平面が不連続にならない。

添付の図６〜図８は、航空機キャビン床構造システム１０に使用される代表的な長手方向ビーム３０をより詳細に示している。既述の如く、ビーム３０は、その上に設置される床パネル１６への負荷を支持するダブラとして機能する上部フランジ３２と、そこから垂下する一対の対向する分離されたウェブフランジ３４ａ、３４ｂとを含む。シートトラック１４は、その中央前後軸と同軸の上部フランジ３２に堅く固定される。

ウェブフランジ３４ａ、３４ｂの端部には相互に対し反対側に横方向に延出する補強フランジ３４−１ａ、３４−１ｂがそれぞれ設けられる。対向する対のブリッジ固定フィンガ（そのうちの代表的な一部を参照符号３６によって図示した）は、所定の長手方向に離間された位置において、ビーム３０の上部フランジ３２から横方向且つ外方向に突出する。この位置は、ビーム３０を各ブリッジ２０に取り付けることを可能とすべく幅方向ブリッジ２０のレイアウト設計に依存する。更に、各床構造パネル１６をビーム３０に固定することを可能とすべく、ビーム３０の上部フランジ３２から外方向且つ横方向に突出する一連の床構造固定フィンガ（そのうちの代表的な一部を参照符号３８によって図示した）が設けられる。固定フィンガ３６、３８には固定要素（例えばリベット、ボルトなど）を収容するための孔を予め設けてもよい。

上に簡潔に記載したように、ビーム３０は、そのウェブフランジ３４ａ、３４ｂが上部フォーク領域２６のエッジ２６−１によって定義されるＹ字形支持体のＵ字形空間へと下方に延出するように、幅方向ブリッジ２０に組み付けられる。固定フィンガ３６は、適宜リベット、ボルト組み付けなどの結合手段により、下にある幅方向ブリッジ２０のダブラフランジ２３−１に接続される。更に、同様の手段によってウェブフランジ３４ａ、３４ｂをＹ字形支持体２２の隣接した相互に直交する構造部分へ連結するためのアングルブラケット３９が設けられることが好ましい。同様に、幅方向ブリッジ２０に関連付けられたダブラフランジ２３−１の側端部は、サイドシル４０の下部タブ４２に接続されてもよい。一方、上部タブ４４は航空機胴体ＡＦのフレーム及び／又はストリンガ（図示せず）に接続される。このようにして、床構造システム１０は、負荷を受容する剛性の構造ユニットとして一体化される。

本発明を現時点で最も実際的且つ好適であると考えられる実施形態と関連付けて記載したが、本発明は開示された実施形態に何ら限定されず、むしろ添付の特許請求の範囲の精神及び趣旨に含まれる各種変更及び等価の構成を包含することが意図されていることを理解されたい。

Claims (29)

1. 航空機胴体の幅方向に分離された複数の上部開口を定義する上部ダブラフランジを各々有する複数の幅方向ブリッジと、
   上部フランジを有すると共に、前記幅方向に分離されており、前記上部フランジから垂下する一対のウェブフランジを有する複数のビームと、を含み、
   前記複数の幅方向ブリッジが前記幅方向に延出され、
   前記複数のビームの各々の前記一対のウェブフランジが前記幅方向における前記上部開口に前記ビーム毎に受容されることで前記複数のビームが前記航空機胴体の長手方向に延出され、
   前記一対のウェブフランジの各々が前記上部開口に受容され、
   前記一対のウェブフランジの各々が前記幅方向ブリッジの側面に接続され、
   前記上部フランジが前記上部ダブラフランジに接続される、
   航空機の負荷支持床構造システム。
2. 前記幅方向ブリッジは、前記上部開口の各々を定義する前記幅方向に分離されたＹ字形支持体を含む請求項１記載の床構造システム。
3. 前記Ｙ字形支持体は、上部フォーク領域及び下部支持ポスト領域を含む請求項２記載の床構造システム。
4. 前記下部支持ポスト領域は、外方向と下方向とに分岐する対向側面を定義する請求項３記載の床構造システム。
5. 前記上部フォーク領域は、外方向と上方向とに分岐する対向エッジを定義する請求項３記載の床構造システム。
6. 前記ビームは、前記ビームをそれぞれの下にある前記各幅方向ブリッジに結合するための対向するブリッジ固定フィンガを含む請求項１記載の床構造システム。
7. 前記ビームに接続された航空機の床構造パネルを更に含む請求項１記載の床構造システム。
8. 前記ビームは、前記ビームを前記航空機の床構造パネルに結合するための床構造固定フィンガを含む請求項７記載の床構造システム。
9. 前記ウェブフランジはその端部に外方向に向けられた補強フランジを有する請求項１記載の床構造システム。
10. 前記ウェブフランジを前記幅方向ブリッジに結合するためのアングルブラケットを更に含む請求項１記載の床構造システム。
11. 前記幅方向ブリッジの各端部に取り付けられる下部取り付けフィンガと、航空機胴体の構造用部品への接続に適した上部取り付けフィンガと、を有する角度を付けた一対のサイドシルを更に含む請求項１記載の床構造システム。
12. 前記幅方向ブリッジ、前記ビーム及び前記サイドシルはそれぞれ繊維強化複合材料からなる請求項１１記載の床構造システム。
13. 前記幅方向ブリッジ及び前記ビームはそれぞれ繊維強化複合材料からなる請求項１記載の床構造システム。
14. 前記ビームはシートトラックを含む請求項１記載の床構造システム。
15. 請求項１記載の床構造システムを含む航空機。
16. 航空機胴体の幅方向に分離された複数の上部開口を定義する上部ダブラフランジを含み、
    上部フランジを有すると共に、前記幅方向に分離されており、前記上部フランジから垂下する一対のウェブフランジを有し、かつ、前記一対のウェブフランジが前記上部開口に受容されたビームに含まれる前記一対のウェブフランジの各々に側面が接続され、
    前記上部ダブラフランジが前記上部フランジに接続され、
    長尺の一体構造とされた、
    床構造システム用の幅方向ブリッジ部品。
17. 前記上部開口の各々を定義する前記幅方向に分離されたＹ字形支持体を含み、
    前記Ｙ字形支持体は上部フォーク領域及び下部支持ポスト領域を含む請求項１６記載の部品。
18. 前記下部支持ポスト領域は外方向と下方向とに分岐する対向側面を定義する請求項１７記載の部品。
19. 上部フォーク領域は外方向と上方向とに分岐する対向エッジを定義する請求項１７記載の部品。
20. 前記長尺の一体構造は繊維強化複合材料からなる請求項１６記載の部品。
21. 航空機胴体の幅方向に分離された複数の上部開口を定義する上部ダブラフランジを有する幅方向ブリッジと共に用いられる、航空機の床構造システム用のビームであって、
    上部フランジと、
    前記幅方向に分離されており、前記上部フランジから垂下する一対のウェブフランジと、を含み、
    前記一対のウェブフランジが前記上部開口に受容され、
    前記上部開口に受容された前記一対のウェブフランジの各々が前記幅方向ブリッジの側面に接続され、
    前記上部フランジが前記上部ダブラフランジに接続され、
    長尺の一体構造とされた、
    航空機の床構造システム用のビーム。
22. 前記床構造システムの、前記ビームを下にある各幅方向ブリッジに結合するのに適した対向するブリッジ固定フィンガを更に含む請求項２１記載のビーム。
23. 前記ウェブフランジはその端部に外方向に向けられた補強フランジを有する請求項２１記載のビーム。
24. 更に、前記上部フランジに取り付けられたシートトラックを含む請求項２１記載のビーム。
25. （ａ）航空機胴体の幅方向に分離された複数の上部開口を定義する上部ダブラフランジを各々有する複数の幅方向ブリッジを前記航空機胴体の幅方向に延出させ、
    （ｂ）上部フランジを有すると共に、前記幅方向に分離されており、前記上部フランジから垂下する一対のウェブフランジを有する複数のビームの各々の前記一対のウェブフランジを前記幅方向における前記上部開口に前記ビーム毎に受容させることで前記複数のビームを前記航空機胴体の長手方向に延出させ、
    （ｃ）前記上部開口に受容された前記一対のウェブフランジの各々を前記幅方向ブリッジの側面に接続し、
    （ｄ）前記上部フランジを前記上部ダブラフランジに接続する
    ことを含む、航空機の床構造システムを形成する方法。
26. 前記ビームに床構造パネルを結合することを更に含む請求項２５記載の方法。
27. 前記航空機胴体の構造用部品に前記幅方向ブリッジを連結することを更に含む請求項２５記載の方法。
28. 前記幅方向ブリッジを前記航空機胴体へ連結することは、角度を付けたサイドシルを提供すること及び前記サイドシルを前記航空機胴体の構造用部品及び前記幅方向ブリッジに相互連結することを含む請求項２７記載の方法。
29. （ｄ）はアングルブラケットを提供すること、及び前記一対のウェブフランジの各々をそれぞれの隣接する前記幅方向ブリッジに相互連結させるべく前記アングルブラケットを固定することを含む請求項２５記載の方法。

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