JP5669635B2 - 機体構成部材の連結構造 - Google Patents
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Description
このとき、ファスナ部材は、ピン状のファスナ本体を、互いに重ね合わせた二枚の翼面パネルの双方に形成された貫通孔に翼の外部側から挿入し、その先端部を翼の内部側から固定金具で固定することで、翼面パネル同士を連結する。
そこで、上記ファスナ部材と、それが連結する翼面パネルとの界面のうち、可燃性の燃料蒸気が充満する可能性のある部位に、耐雷(防爆)対策として、上記の電気アークの発生抑制や封止の対策を確実にとる必要がある。可燃性の燃料蒸気が充満する可能性のある部位とは、燃料タンク内部、一般に燃料タンクの翼端側に設置されるサージタンク(ベントスクープやバーストディスクなどが設置されるタンク)内部、燃料系統装備品内部等である。
これは、図5(a)に示すように、ファスナ部材1とこれが貫通する翼面パネル2、3に形成された貫通孔2a、3aとの間に隙間4が存在すると、被雷時に、翼面パネル3の表面に沿って流れる雷電流Lが、翼の内部空間5側でファスナ部材1から翼面パネル2に流れ込む。すると、翼の内部空間5側のファスナ部材1と翼面パネル2との境界面において電気アークAが生じる恐れがあるからである。なお、貫通孔2a、3a以外の部分において、翼面パネル2と翼面パネル3との間には、プライマ等の絶縁層7が介在する。
これに対し、インターフェアランスフィットあるいはトランジションフィットを採用し、図5(b)に示すように、ファスナ部材1と、これが貫通する翼面パネル2、3に形成された貫通孔2a、3aとを密着させることで、被雷時に、翼面パネル3の表面に沿って流れる雷電流Lを、翼の内部空間側に位置する翼面パネル2の内部(厚さ方向中間部)においてファスナ部材1から翼面パネル2に流れ込むようにすることができる。これにより、図5(a)に示したような電気アークAの発生を抑制している。
したがって、翼面パネル2、3に貫通孔2a、3aを形成するに際し、加工誤差が生じたり、寸法を間違えて大きな内径としてしまった場合には、隙間4が形成されてしまう。大電流が流れる部位においては、発生する電気アークAのエネルギも大きくなるため、ファスナ部材1による電気導通機能が損なわれた場合、ファスナ部材先端部に設けたシーラントやキャップでは、電気アークAの発生を確実に抑制できなくなる恐れがある。
したがって、複数の電気アークの発生抑止手段や封止手段を組み合わせた場合において、他の電気アークの発生抑止手段や封止手段が何らかの原因によって十分な機能を発揮できない場合にも、それを補って電気アークの発生を抑止しするのが好ましい。
このように、部材同士が互いに隣接する部分に形成された導電エリア部により、複数の部材間における電気的導通が図られる。これにより、被雷時に流れた電流は、導電エリア部を通って一方の部材から他方の部材に流れる。したがって、それ以外の部分に流れる電流量を抑えることができる。
また、部材同士が互いに隣接する部分において、導電エリア部に対し、複数の部材のうち機体の内側に位置する部材の端部側に絶縁エリア部を設けることで、機体の内側に位置する部材の端部に近い側に雷電流が流れるのを抑えることができる。
ここで、導電エリア部は、ファスナ部材のそれぞれの外周部に環状に形成することもできる。これにより、ファスナ部材で複数の部材を締結した状態で、その締結力により導電エリア部がこれを挟む双方の部材に密着し、確実に電気的導通が図られる。
複数の部材を重ね合わせて連結した機体構成部材、例えば翼の内側が、燃料や燃料蒸気が存在する燃料タンク等の空間であることがある。このような構成において、機体の内側に位置する部材の端部に近い側に雷電流が流れるのを有効に抑えることができる。
また、複数の部材同士が対向する部分において、導電エリア部に対し、複数の部材のうち機体の内側に位置する部材の端部側に絶縁エリア部を設けることで、機体の内側に位置する部材の端部に近い側に雷電流が流れるのを抑えることができる。
これらにより、翼の内部空間側で電気アークが生じるのを抑制することができ、十分な耐雷性能を確保できる。
そして、このような構成を、他の被雷時における電気アーク発生抑止手段、封止手段と組み合わせることで、いずれかが所要の機能を発揮できない場合にも、これを補い、高い信頼性を確保することができる。
[第一の実施形態]
図1は、以下に示す第一の実施形態における機体構成部材の連結構造を適用した航空機の機体を構成する翼の一部の断面図である。
この図1(a)に示すように、翼20は、その外殻が、例えばアルミ合金等の金属材料や、炭素繊維と樹脂との複合材料であるCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)やガラス繊維と樹脂との複合材料であるGFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)からなる翼面パネル(部材)21A、21B、…を複数枚連結することによって形成されている。そして、互いに隣接する翼面パネル21A、21Bは、端部同士を互いに重ね合わせ、その重ね合わせた部分を複数本のファスナ部材24によって互いに連結されている。
ファスナ本体25およびカラー26は、強度の面から一般に金属材料(たとえば、チタン、ステンレススチール、アルミニウムなど)により形成される。ファスナ本体25の表面処理は、使用される部位や施工方法により、無垢のもの、アルミナなどの絶縁被膜処理のもの、イオン蒸着による導電処理などを用いることが出来る。
ここで、ファスナ本体25の外径と孔21c、21dの内径とを、しまり嵌め、あるいはこれに準ずる公差の嵌め合い寸法に設定することで、ファスナ本体25と孔21c、21dとが密着してこれらの間に隙間が生じないようにする、インターフェアランスフィットあるいはトランジションフィットと称される手法により、ファスナ本体25と孔21c、21dとを電気的な導通を図り、いわゆるファスナボンディングを実現している。
キャップ30は、PPS(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、ポリイミド、PEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂)、ナイロン樹脂等の絶縁性を有した樹脂により形成するのが好ましい。
キャップ30の内周面には、ネジ穴32が形成されている。キャップ30は、翼面パネル21Bに押し当てた状態で、ネジ穴32にファスナ本体25の先端部25aがねじ込まれることで、キャップ30がファスナ部材24に対し、容易かつ確実に位置決め固定できるようになっている。
なお、このようなキャップ30に代えて、ファスナ本体25の先端部25aおよびカラー26を覆うようにシーラントを塗布しても良い。
ここで、ファスナ部材24は、翼面パネル21Aの端部21Sが連続する方向に沿って、例えば2列で配置されている。
導電パターン部40は、導電性と、すぐには酸化しない特性とを有する材料で形成するのが好ましく、例えば、クロム酸塩系化成皮膜が好ましい。クロム酸塩系化成皮膜は、アロダイン(登録商標)による処理を翼面パネル21Aおよび翼面パネル21Bの少なくとも一方に施すことで形成できる。
また、導電パターン部40としては、上記以外にも、たとえば、アルミニウム、銅、金等の導電性材料を粉末状とし、その導電性材料粉を塗料等に混在させたものを翼面パネル21Aおよび翼面パネル21Bの少なくとも一方に塗布することでも形成できる。
この場合、ファスナ部材24による締結力により、翼面パネル21Aと翼面パネル21Bの双方に、導電性材料粉が押し付けられ、これによって翼面パネル21Aと翼面パネル21Bとの電気的導通が図られる。
そして、雷電流Lは、絶縁エリア部であるプライマ層50により、翼面パネル21Aの端部21Sに近い領域では絶縁されるので、翼20の内部空間側で電気アークが生じるのを封止できる。これにより、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分である、シーラント28によりフィレットシールが施された部分で電気アークが生じるのをより確実に抑制することができる。したがって、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分におけるシーラント材28によるフィレットシールが万が一脱落した場合等においても、翼20の内部空間側で電気アークが生じるのを確実に封止できる。
このような構成を、他の被雷時における電気アーク発生抑止手段、封止手段である、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分におけるシーラント材28によるフィレットシール、ファスナ本体25と孔21c、21dとのファスナボンディングと組み合わせることで、いずれかが所要の機能を発揮できない場合にも、これを補い、高い信頼性を確保することができる。
このようにして、翼面パネル21A、21Bの内部空間が燃料タンク等、燃料や燃料蒸気が存在する空間である場合に、この空間に電気アークが飛ぶのを確実に防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
以下に説明する各実施形態においては、導電パターン部40が形成される領域が異なるのみであり、他の構成については上記第一の実施形態と共通する。そこで、以下の説明においては、上記第一の実施形態と共通する構成については同一符号を付与してその説明を省略し、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明を行う。
図2に示す本実施形態においては、導電パターン部40は、翼面パネル21A、21Bが重なり合う部分において、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分から離れた側に位置する列のファスナ部材24に対応した領域にのみ、翼面パネル21Bの外形形状に沿って帯状に連続するよう形成することもできる。
このようにすることで、被雷時に、翼面パネル21の表面に沿って流れる雷電流Lを、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分から離れた側に位置する列のファスナ部材24に対応した領域の導電パターン部40を通して、翼面パネル21Bに流れ込むようにすることができる。
これにより、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分である、シーラント28によりフィレットシールが施された部分で電気アークが生じるのをより確実に抑制することができる。したがって、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分におけるシーラント材28によるフィレットシールが万が一脱落した場合等においても、翼20の内部空間側で電気アークが生じるのを、より確実に封止できる。
このようにして、翼面パネル21A、21Bの内部空間が燃料タンク等、燃料や燃料蒸気が存在する空間である場合に、この空間に電気アークが飛ぶのを確実に防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
図3に示す第三の実施形態では、導電パターン部40は、翼面パネル21A、21Bが重なり合う部分において、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分に沿って複数列に配置されたファスナ部材24のうち、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分から離れた側に位置する列のファスナ部材24にのみ設けられ、それ以外の列のファスナ部材24には、導電パターン部40が形成されず、その外周部にはプライマ層50が形成されている。導電パターン部40は、例えば、翼面パネル21Aと翼面パネル21Bの合わせ面において、孔21c、21dの周囲に環状に形成される。
また、絶縁エリア部であるプライマ層50は、上記第一の実施形態に比較し、翼面パネル21Aの端部21Sから離れたエリアまで、より広い面積で形成されているため、雷電流Lを、翼面パネル21Aの端部21Sに近い領域で絶縁する効果がより大きくなる。
これにより、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分である、シーラント28によりフィレットシールが施された部分で電気アークが生じるのをより確実に抑制することができる。したがって、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分におけるシーラント材28によるフィレットシールが万が一脱落した場合等においても、翼20の内部空間側で電気アークが生じるのを、より確実に封止できる。
これにより、翼面パネル21A、21Bの内部空間が燃料タンク等、燃料や燃料蒸気が存在する空間である場合に、この空間に電気アークが飛ぶのを確実に防ぐことができ、信頼性を高めることができる。
この場合、翼面パネル21A、21Bの内部空間が燃料タンク等、燃料や燃料蒸気が存在する空間である場合には、翼面パネル21Aの端部21Sと翼面パネル21Bとの境界部分から離れたなるべく離間した位置に、導電パターン部40を燃料タンクFの外周部に連続して設けるのが好ましい。
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。
Claims (5)
- 航空機の機体を構成する複数の部材を重ね合わせた部分に、複数の前記部材をそれぞれ貫通して形成された貫通孔に挿入されて複数の前記部材を締結するファスナ部材と、
前記部材同士が互いに隣接する部分の一部に形成された導電性材料からなる導電エリア部と、
前記部材同士が互いに隣接する部分の残部に形成された絶縁性材料からなる絶縁エリア部と、を有し、
前記部材同士が互いに隣接する部分において、前記導電エリア部に対し、複数の前記部材のうち前記機体の内側に位置する前記部材の端部側に前記絶縁エリア部が設けられていることを特徴とする機体構成部材の連結構造。 - 前記貫通孔の内周面と前記ファスナ部材の外周面とを密着させることで、前記ファスナ部材と前記貫通孔が形成された前記部材との間が電気的に導通されていることを特徴とする請求項1に記載の機体構成部材の連結構造。
- 前記導電エリア部は、複数の前記部材のうち前記機体の内側に位置する前記部材の端部に沿って帯状に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の機体構成部材の連結構造。
- 複数の前記部材のうち前記機体の内側に位置する前記部材の端部に沿って、前記ファスナ部材が複数列に配列され、
前記導電エリア部は、複数列に配列された前記ファスナ部材のうち、前記機体の内側に位置する前記部材の端部から遠い側の列の前記ファスナ部材の外周部に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の機体構成部材の連結構造。 - 前記導電エリア部は、前記ファスナ部材のそれぞれの外周部に環状に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の機体構成部材の連結構造。
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