JP6345505B2 - 圧力パネル - Google Patents

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Description

本開示は、航空宇宙産業の用途において使用されるような、圧力パネルに関する。
航空機のような航空宇宙機は、通常、周囲気圧が低い中で作動するように設計される一方で、旅客、作業員及び/又は貨物のために与圧区画を保持する。高高度又は宇宙での運航において、高度圧が低く保たれている与圧区画と、大気圧である非与圧区画との間に、非常に大きな圧力差が存在することがある。圧力パネルは、航空宇宙産業用途では、航空宇宙機内部の与圧が異なる区域、例えば与圧旅客区画と非与圧機械区画を、隔てかつ保持するために使用される。
航空宇宙機には、曲がることで荷重に反発する、耐荷重支持体が組み込まれることもある。例えば、飛行中の航空機の翼部は、航空機と、貨物があればその全ての荷重を担っている。与圧区画が胴体部内部の中央翼部に連結している時のように、航空機の翼部が与圧区画と相互に作用し合う場合、構造支持体及び/又は壁部には、翼部によって生成される力がかかる。伝統的に、かかる境界壁を画定する圧力パネルは、翼部によって生成される顕著な力に耐え、それに反発するよう設計されてきたため、結果として非常に強固な壁になっているが、重く、航空機内の貴重なスペースを占有する壁でもある。
本開示による装置には、圧力バリアを形成する一又は複数の圧力パネルにより少なくとも部分的に画定された、与圧区画が組み込まれる。かかる圧力パネルは、異方性であり、実質的に圧力パネルの幅にわたって広がる、少なくとも二つの識別可能な区域を含む。第1の区域は、少なくとも一つの別の区域以上に、横方向の変形に屈する。本開示による圧力パネルは、例えば、与圧された航空機または宇宙船における航空宇宙産業用途、並びに潜水艦における海洋用途のような、圧力バリアが画定される、いかなる適当な用途にも使用されうる。
いくつかの実施形態では、第1区域は引き伸ばされたビード部を含む。ビード部は、第1区域が、縦方向の変形以上に横方向の変形に屈しても良いように配列され、及び/又は方向付けられる。加えて、又は代替的には、第2区域は引き伸ばされたビード部を含む。ビード部は、第2区域が、縦方向の変形以上に横方向の変形に耐性を有することができるように、配列され及び/又は方向付けられる。第1区域及び第2区域の各々が複数のビード部を含む場合、第1区域のビード部と第2区域のビード部は互いに別方向に、任意には斜めに、実質的に垂直に、又は垂直に、方向付けられる。ビード部は楕円形の区域を含むことがあり、任意には相対的に均一な深さ、及び一又は複数の広がった端部を有し、任意には端部から楕円形の区域の深さまで様々な深さを備える。
圧力パネルが任意的なビード部を含む場合、かかるビード部はパネルの本体によって一体的に形成される。余剰の構成要素を削減することにより、かかる圧力パネルは、航空宇宙機の組立簡素化及び重量削減を提供しうる。
本開示による圧力パネルは、アルミニウム合金、マグネシウム合金及びチタン合金のうち一又は複数のような(ただしそれだけに限定されない)金属合金を含む金属により形成され、かつ、カーボン繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維のうち一又は複数が組み入れられた繊維基複合材のような(ただしそれだけに限定されない)複合構造物により形成される。
本開示の圧力パネルは、翼部のような耐荷重構成要素と連結した与圧区画のための圧力バリアの一部として役立つ。本開示の圧力パネルが組み込まれた圧力バリアの例示的な非排他的実施例は、脚室を含む。
上述の特性、機能及び利点は、様々な実施形態において単独で実現することが可能であり、以下の説明及び図面を参照して更なる詳細が明らかにされる、また別の実施形態において組み合わせることもできる。
航空機の斜視図である。 本開示による圧力パネルを表す概略平面図であり、中央翼部の機尾側に隣接する航空機脚室の圧力バリアとして、任意に示されたものでもある。 図2の線3−3に通常対応する概略的な部分断面図であり、無荷重形状における、本開示による圧力パネルの第1区域を表している。 図2の線3−3に通常対応する概略的な部分断面図であり、被荷重形状における、本開示による圧力パネルの第1区域を表している。 圧力パネル及び任意的な中央翼部の概略的な部分断面図であり、図2の線5−5に通常対応する。 本開示による圧力パネルの例示的な非排他的実施例の平面図である。 図6の圧力パネルの断面図であり、線7−7に通常対応する。 図6の圧力パネルの側面図である。 図6の圧力パネルの部分等角図である。 航空機の一部の部分等角図であり、本開示による圧力パネルの複数の例示的な非排他的実施例によって画定された脚室を含み、脚室は、航空機の中央翼部の機尾側に隣接している。
本開示は、航空宇宙産業用途において使用されるような(ただしそれだけに限定されない)圧力パネルに関する。図1は、商用の固定翼航空機10を、本開示による圧力パネルを利用可能な航空宇宙産業用途の例示的な非排他的実施例として、概略的に提示している。しかし、軍事航空機、回転翼機及び宇宙飛行体を含む(ただしそれだけに限定されない)他の航空宇宙産業用途も、本開示の範囲内である。更に、本開示による圧力パネルは、例えば潜水艦のような海洋用途を含む(ただしそれだけに限定されない)航空宇宙産業外の用途でも、圧力バリアを画定するために使用されうる。
航空機10は、作業員及び旅客の快適さといった目的のために、また、貨物及び設備の保護のために、一又は複数の与圧区画18を含む。航空機10は一般的に、航空機10の内部の与圧区画18を隔て、かつその完全性を保持するために、圧力パネル12を含む。圧力パネル12は、近隣区画及び/又は周囲条件に対する与圧区画18の圧力差を受ける。更に、圧力パネル12は、航空機の他の構成要素によって伝えられる荷重及び/又は変形を受ける。かかる荷重及び/又は変形は、その究極的な発生源が、航空機の重量及び航空機の揚力にあることもある。
与圧区画18を含む航空機10は、与圧が必要ない設備のための機械区画14のような、非与圧区画を含むこともある。圧力パネル12は、与圧区画と非与圧区画を分離するために使用される。非与圧区画の一種は、脚室16である。一部の航空機10では、脚室16は翼部20が胴体部21に合するところの近辺に位置する。脚室16は、胴体部21に隣接して、又は胴体部21の下にあり、かつ/或いは、胴体部21によって画定され、並びに、翼部20の下又はその機尾側にある。他の構成も、本開示による航空機10の範囲内に含まれる。
加えて、又は代替的には、一部の航空機10において、区画は与圧システムによって能動的に与圧されるわけではないが、なおかつ、区画壁は飛行中に、単に飛行高度及び/又は飛行力が変化することにより、したがって外気圧が内部気圧よりも高く又は低くなることで、圧力差を受ける。例えば、一部の航空機は一般的に、貨物区画などの区画内部で高まった気圧を保持するための能動的な与圧システムを有さないが、プラスの及び/又はマイナスの圧力差を含む圧力差が、飛行中に、区画の外部と区画の内部の間で生じることがある。
航空機10の翼部20は一般的に、胴体部21を貫通する、又は胴体部21の下を通る中央翼部23、及び二つの機外翼部22を含む。飛行中に、翼部20は、航空機10の重量に反作用する揚力を創出する。揚力は機外翼部22に沿って分散するため、翼部20には負荷がかかる。負荷は、揚力及び重力といった外力によってもたらされる、構造物の耐性、すなわち変形に対抗する反力である。全ての負荷は、たとえ微細なものであれ、何らかの変形をもたらす。歪み度とは、負荷がかかる状態での変形の程度である。
飛行の負荷がかかる状態で、翼部20は曲がり、その下部には圧縮力が、上部には伸長力がかかる。翼部と密接に連結した構成要素は、したがって、飛行中に翼部によって引き起こされる変異を受けた状態で変形する。例えば、脚室16が翼部20に隣接している場合、翼部20の上部により、脚室16の一部に圧縮力がかかる。圧力パネル12がかかる脚室16の一部を形成するために使用される時には、圧力パネル12は、翼部20の変異を受け、したがって、圧縮力、並びに、脚室16と与圧区画18の間の圧力差を受ける。
図2は、航空機10の胴体部21にわたって任意に広がる圧力パネル12を提示している。圧力パネル12は通常、より平らな、又はより滑らかな外形を有する、シート状の構造物(クモの巣と呼ばれることもある)である。圧力パネル12は通常、図2に示すように、胴体部21にわたって広がるパネル幅34を備えた長方形である。圧力パネル12は長方形に限定されず、パネル幅34は、胴体部21又は与圧区画18全体にわたって広がる必要はない。様々な形状のいくつかの圧力パネル12は、圧力バリア19の全部又は一部を形成するために協働する。個々の圧力パネル12は、圧力バリア19の他の圧力パネル12と結合する、又は、動作的に連結する(例えば固定され、接着される)よう構成される。図2に図示された実施例では、圧力パネル12は、圧力パネル12の第1辺40で、中央翼部23と任意に連結している。圧力パネル12は、フレーム、梁部及びストリンガーなどの構造支持体24を介して、航空機10と任意に連結している。
圧力パネル12は、異なる構造特性を備えた、二つ以上の構造的に識別可能な区域28を含む。第1辺40の近辺の第1区域30では、圧力パネル12は、所定の方向に沿った変形に相対的に屈する。任意には第1辺40の反対側の第2辺42の近辺の、第2区域32では、圧力パネルは、所定の方向に沿った変形に対し、相対的に耐性がある。所定の方向とは、一般的に、パネル幅34に実質的に並行しており、かつ/又は第1辺40に実質的に並行している。
圧力パネル12の異方性構造特性は、圧力パネル12が、第1区域30の近辺の一位置で翼部のような飛行中に変異する構造物に接続している時、及び、第2区域32の近辺の第二位置で、飛行中に変異しない、又は変異の程度がより小さい構造物に接続している時に、役立つことがある。したがって、圧力パネル12は、局所的に隣接している変異に迎合する必要がある区域において変形し、また圧力パネルは、隣接した構造物が変異を受けない別の区域においては変形する必要がない。加えて、又は代替的には、異方性構造特性は、航空宇宙機のフレームの総合設計の一部として役立つ。
例えば、圧力パネル12が、中央翼部23などの翼部20と、第1辺40に沿って連結する場合、第1区域30は、図2の50に概略的に示すように、飛行中に翼部による変異を受けることになる。この場合、翼部20によって生じた顕著な負荷に対して反発することを避けるために、第1区域30が第1辺40に沿って迎合することが選ばれうる。迎合性がより軽度な(より剛性の)第2区域32は、第1区域30への負荷によるせん断力に反発すると共に、圧力パネル越しの圧力差に耐えるために使用される。
第1区域30が、飛行の負荷の中など使用中に変形した時、その幅は、約7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.7%、0.5%、0.4%、0.3%、0.2%又は0.1%、或いは約0.1〜7%、0.1〜5%、0.1〜1%、又は0.2〜1%減少することが可能である。加えて、又は代替的には、第1区域30の使用中の変形は、結果として、約100mm、70mm、50mm、40mm、30mm、20mm、10mm、7mm又は5mm、或いは、約5〜100mm、5〜50mm、又は5〜30mmの、パネル幅34の減少をもたらすこともある。
いくつかの実施形態では、圧力パネル12の構造的に識別可能な区域28の各々は、実質的に、パネル幅34にわたって広がる。通常、区域は、パネル長38に沿って、異なる場所に位置する。第1区域30は、パネル長38の10%未満、20%未満、30%未満、40%未満、50%未満、60%未満、70%未満、80%未満、90%未満、10〜90%、10〜70%、10〜50%、10〜30%、30〜90%、30〜70%、30〜50%、50〜90%、50〜70%、又は70〜90%にわたって広がることがある。第2区域32は、パネル長38の残部にわたって広がる。三つ以上の構造的に識別可能な区域が存在する時には、第2区域はパネル長38の残部を下回る範囲にわたって広がる。
第1区域30は、圧力パネル12の外形において(圧力パネル12の局所面において)、少なくとも所定の方向に沿って、相対的に変形に屈する。第1区域30は、圧力パネル12の平面において、相対的に均等に、あらゆる方向の変形に応じる。代替的には、第1区域30は、別の方向の変形に対する応じ方が異なるため、結果として歪み度が異なることになる。
いくつかの実施形態では、第2区域32は、少なくとも所定の方向に沿った変形に対し、相対的に耐性がある。第1区域30と同様に第2区域32は、圧力パネル12の平面において、相対的に均等に、あらゆる方向の変形に応じるか、或いは、第2区域は、別の方向の変形に対する応じ方が異なる。いくつかの実施形態では、圧力パネル12は、圧縮方向の、又は伸長方向の荷重、負荷及び/又は変形を受ける。
構造的に識別可能な区域28の異なる構造特性は、構造的に識別可能な区域28の材料の相違、及び/又は構造の相違によるものである。厚み、面特性、埋め込み特性及び方向付けといった構造的な相違は、構造的に識別可能な区域28の迎合性に影響を与える。例えば、繊維基複合材の繊維配向は、方向的な迎合性に影響を与える。隆起部、くぼみ、及び他の種類のビード部のような一体構造特性も、方向的な迎合性に影響を与えることがある。構造特性の相違が、少なくとも部分的には方向付けに依拠するものである場合、第1区域30及び第2区32は、異なる方向に、任意には直角を成す方向に方向付けられた、実質的に同一の材料から成る。
圧力差を保持するには、圧力パネル12は、非多孔質で、パネル厚39(図3)越しの圧力差に耐える十分な強度を有することが不可欠である。与圧区画18には、いくつかの圧力パネル12が組み込まれることがあり、その各々は、空気の顕著な漏洩を防ぐ方法で組み立てられる。しばしば、例えば商用航空機では、与圧区画18は、約70〜100kPaという地表近辺の大気と同様の気圧に保たれる。それゆえ、圧力パネル12は、約170kPa(25psi)、140kPa(20psi)、120kPa(17psi)、100kPa(15psi)、90kPa(13psi)、80kPa(12psi)、70kPa(10psi)、60kPa(9psi)、50kPa(7psi)、40kPa(6psi)、又は35kPa(5psi)、或いは、約40〜120kPa、40〜100kPa、又は40〜80kPaの差圧に耐えるよう設計される。しかし、圧力パネルが、約3.5〜35kPa(0.5〜5psi)という範囲の差圧を含む、35kPa(5psi)未満の差圧にしか耐えないように設計されることも、本開示の範囲内である。かかる圧力パネルは、能動的な与圧システムを含まないが、なおかつ、飛行中に区画壁越しに差圧を受ける小型航空機のような小型航空機において、特に役立つ可能性がある。
圧力パネル12は相対的に薄く、シート状である。パネル厚39は通常、パネル幅34及びパネル長38に比べごく小さい。例えば、パネル厚39は、パネル幅34又はパネル長38の約1%、約0.5%、約0.2%、約0.1%又は0.1%未満となる。代替的には、又は加えて、パネル厚39は、約0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、又は10mm、或いは、約0.4〜10mm、0.4〜6mm、0.4〜3mm、0.8〜8mm、又は0.8〜4mmとなりうる。
圧力パネル12、したがって第1区域30及び第2区域32を形成するのに適当な材料は、金属、ポリマー、及び複合材が含む。具体的には、金属には、アルミニウム合金、マグネシウム合金、及びチタン合金が含まれる。複合材は、カーボン、ガラス、ポリマー、及び/又はアラミド繊維を包含し、繊維が単軸性、二軸性、フェルト性、織り性、及び/又は編組性である、繊維基複合材を含む。
圧力パネル12は、型打、フォーミング、レイアップ、押出加工、モールディング、裁断、曲げ加工、及びエッチングなどの技術を使用して作られる。一部の材料には、切削加工のようなサブトラクティブ的な製造技術を行うことができる。一部の材料には、3D印刷のようなアディティブ的な製造技術を行うことができる。
図2〜3は、第1区域30及び/又は第2区域32にある、任意的なビード部又は特性58を示す。第1区域ビード部60は、第1区域30に相対的に高い迎合性を付与するために使用される。第2区域ビード部62は、第2区域32に相対的に低い迎合性を付与するために使用される。ビード部58は通常、パネルの片面に凹部を形成し、別の面に凸部を形成する、パネルの構成物である。ビード部58の凹部は全て、図3に示すように、圧力パネル12の同じ面にあるか、或いは、一部の凹部が圧力パネル12の異なる面にある。いくつかの実施形態では、パネル材の厚みは通常、ビード部58にわたりほぼ一定のままである。加えて、又は代替的には、パネル材の厚みは、例えばビード部フォーミング工程の結果として、採用された工程に応じて、ビード部に関連した区域では薄くなる。ビード部58は、ほぼ一定間隔に、かつ/又は、ほぼ半一定間隔に、配列形式に配置される。圧力パネル12が、構造支持体24と連結している時には、構造支持体24は、隣接するビード部58の間に、任意には圧力パネル12のビード部58が凸部である面に、延伸する。
ビード部58は、円形の輪郭を有することがあり、又は引き伸ばされていることもあり、任意には左右対称形及び多元的な対称形を含む。具体的には、ある方向に引き伸ばされたビード部58は、その方向に方向付けられていると言える。例えば、第1区域ビード部60の各々は、単独で長手方向軸61を有する。第1区域ビード部30のグループの方向付けは、長手方向軸61の平均的な方向によって画定される。同様に、第2区域ビード部62の各々は、単独で長手方向軸63を有する。第2区域ビード部32のグループの方向付けは、長手方向軸63の平均的な方向によって画定される。いくつかの実施形態では、構造的に識別可能な区域28におけるビード部58全てが、ほぼ同一の形、及び/又は方向付けを有する。いくつかの実施形態では、構造的に識別可能な区域28には、異なる形、及び/又は方向付けを備えたビード部58が組み込まれる。
いくつかの実施形態では、ビード部58は楕円形の輪郭、任意には長方形の輪郭を有し、(平面図に見られるような)一又は複数の広がった端部を含む。ビード部58が楕円形の中央部及び二つの広がった端部を有する時には、ビード部58は、蝶ネクタイ型に類似した輪郭を有する。ビード部58が楕円形輪郭のような引き伸ばされた輪郭を有する時には、ビード部深さ65は通常均一である。ビード部58が一又は複数の広がった端部を有する時には、端部は通常円形、又は(平面図に見られるように)通常台形になる。加えて、又は代替的には、広がった端部の深さは一定ではないことがあり、例えば、深さが中央部の深さへと傾斜しており、また例えば、最大深さが中央部の深さを下回るか或いはそれと等しくなる。
ビード部深さ65、ビード部長66、ビード部幅67、横方向ビード部間隔68及び縦方向ビード部間隔69は全て、構造的に識別可能な区域28の迎合性に影響を与える。ビード部58が引き伸ばされている場合、ビード部長66はビード部幅67よりも長くなる。ビード部長66は、100mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm、800mm、900mm、又は1000mmを超える、或いは、約100〜1000mm、200〜800mm、又は200〜600mmとなる。ビード部幅67は、ビード部長66の約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%又は100%か、任意には、ビード部長66の約5〜100%、10〜80%、10〜50%、又は5〜30%となる。ビード部深さ65は、ビード部幅67の約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、120%、150%、又は200%か、任意には、ビード部幅67の約10〜200%、20〜120%、20〜80%、又は20〜50%となる。ビード部深さ65は、約2mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、又は100mmか、或いは、2〜100mm、5〜60mm、又は20〜60mmになりうる。ビード部横方向間隔68は、ビード部幅67の約50%、80%、100%、120%、150%、200%、250%、300%、400%、又は500%か、任意には、ビード部幅67の約50〜500%、50〜300%、80〜200%、又は80〜150%になる。ビード部縦方向間隔69は、ビード部長66の約5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、120%、150%、又は200%か、任意には、約5〜200%、5〜120%、10〜80%、又は70〜150%になる。
無荷重形状(顕著な横方向の変形を受けていない)においては、第1区域30は、無荷重第1区域幅35(第1辺40に最も近い第1区域30の幅)を有する。被荷重形状(顕著な横方向の変形を受けている)においては、第1区域30は、無負荷第1区域幅35とは異なる被荷重第1区域幅36(第1辺40に最も近い第1区域30の幅)を有する。例えば、圧縮方向に変形した状態では、被荷重第1区域幅36は、無荷重区域幅35を下回る。圧力パネル12の周囲形が、無荷重形状において通常長方形である場合、被荷重形状では結果として、圧力パネル12の周囲形は通常台形になる。
横方向に変形した状態では、圧力パネル12の第1区域30の幅は、圧力パネル12の外形を著しく変形させることなく変化し、或いは、パネルが外形の局所面の外側に曲がることにより、パネルの幅が外形に沿って変化する。図3は、無荷重形状における任意の第1区域ビード部60を備えた第1区域30の部分断面を図示しており、第1区域30は、直線的な輪郭を形成している。一方、図4は、起こりうる被荷重状態における任意の第1区域ビード部60を備えた第1区域30の部分断面を図示している。図4の実施例では、第1区域30には横方向の圧縮力がかかり、第1区域30は、圧力パネル12の外形の局所面の外側に曲がり、結果として通常、輪郭にゆがみ又はシヌソイドが生じる。任意の第1区域ビード部60が存在する時には、横方向の変形により、一又は複数の第1区域ビード部60に、曲がり、しなり及び/又はゆがみなどの曲がりが生じることがある。一又は複数の第1区域ビード部60が、圧縮力がかかった状態で曲がる時には、第1区域30の幅は、アコーディオンのような方式で変化する。
無荷重形状において、圧力パネル12は通常、平面のようななめらかな外形を画定する。いくつかの実施形態では、例えば図5に図示したように、圧力パネル12は、第1区域30を圧力パネル12の外形の局所面の外側に向ける、曲がった、又は湾曲した区域を含む。圧力パネルがかかる曲がった又は湾曲した区域を含む時には、第1区域30の少なくとも一部は、圧力パネル12の通常の外形から約30°、60°、90°、120°、又は150°(任意には約30〜150°、60〜120°、80〜100°)離れた方向に向けられる。これらの実施形態では、圧力パネル12の輪郭は、V型又はL型を画定する。かかる輪郭は、圧力パネルを用いて与圧区画18の角を形成するのに役立つ。
ここで図6〜図10を参照するに、圧力パネル12及び航空機10の例示的な非排他的実施例が示されている。必要に応じて、図1〜5の概略図による参照番号が、圧力パネル12及び航空機10の対応する部品を指定するために使用されるが、図6〜10の実施例は非排他的であり、圧力パネル12及び航空機10を、図6〜10に示された実施形態に限定するものではない。つまり、圧力パネル12及び航空機10は、図6〜10に示された特定の実施形態に限定されず、圧力パネル及び航空機には、図1〜5の概略表現、及び/又は図6〜10の実施形態、並びにそれらの変種に示された、またそれらを参照して説明される、任意の数の様々な態様、形状、特徴、特性等、が組み込まれることがあるが、かかる態様、形状、特徴、特性等が全て含まれる必要はない。説明を簡潔にするために、図6〜10に関して、前述の構成要素、部品、部分、態様、区域など、又はそれらの変形例の各々の説明、図解、及び/又は分類を繰り返すことはしないが、前述の特性、変形例等が図6〜10の実施形態により利用可能であることは、本開示の範囲内に含まれる。
図6〜9では、圧力パネル12は、複数の第1区域ビード部60を備えた第1区域30、及び、複数の第2区域ビード部62を備えた第2区域を含む。第1区域ビード部60は通常、第1辺40に沿って一列に配置される。第1区域ビード部60は、通常第1辺40まで延伸する長方形の端部、及び、第2区域32に向かって延伸する、広がった通常台形の端部を有する。長方形の端部は通常、均一な深さを有する。広がった端部は、長方形の端部に向かって傾斜する深さを有する。第2区域ビード部62は通常、配列形式に配置される。第2区域ビード部62は、通常長方形の中央部及び二つの広がった、通常台形の端部を有する。中央部は通常、均一な深さを有する。広がった端部は、中央部に向かって傾斜する深さを有する。第1区域30及び第2区域32は、構造支持体24が隣接したビード部58の間に置かれるよう、構造支持体24を圧力パネル12に連結するのに十分な間隔を残す。
図10では、圧力パネル12は、複数の第1区域ビード部60を備えた第1区域30、複数の第2区域ビード部62を備えた第2区域32、及び、第1区域30に沿った、第1区域を第1区域ビード部60にわたり湾曲させる曲がりを含む。圧力パネル12は、脚室16の水平な圧力デッキを形成する。脚室を部分的に囲う垂直な隔壁も示されている。垂直な隔壁には、第2圧力パネル12が組み込まれることもある。第2区域ビード部62は、通常配列形式に配置され、寸法が異なるビード部58が組み込まれる。圧力パネル12は、曲がりの近辺で第1区域に沿って、中央翼部23と連結する。圧力パネル12は、隣接するビード部58の間で、いくつかの構造支持体24(梁部)と連結する。
本開示による発明対象物の例示的な非排他的実施例は、以下に列挙される段落に記載される。
A1.圧力パネルであって、
横の方向を画定する幅、縦の方向を画定する長さ、及び、実質的に幅及び長さを下回る厚みを有する本体を備え、
本体は、実質的に本体の幅にわたって広がる第1区域と、実質的に本体の幅にわたって広がる第2区域を有し、
第1区域は、第2区域以上に横方向の変形に屈する、圧力パネル。
A2.第1区域は、第2区域以上に横方向の圧縮力に屈する、段落A1に記載の圧力パネル。
A3.第2区域は、第1区域以上に横方向の変形に耐性がある、段落A1またはA2に記載の圧力パネル。
A4.第2区域は、第1区域以上に横方向の圧縮力に耐性がある、段落A1からA3のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A5.第2区域は、第1区域に隣接している、段落A1からA4のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A6.第1区域は本体の第1辺に沿っており、任意には、第2区域は第2辺に沿っており、また任意には、第2辺は第1辺の反対側にある、段落A1からA5のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A7.第1区域は、第2区域以上に縦方向の変形に耐性がある、段落A1からA6のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A8.第2区域は、第1区域以上に縦方向の変形に屈する、段落A1からA7のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A9.第1区域は、横方向の変形以上に縦方向の変形に耐性がある、段落A1からA8のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A10.第2区域は、縦方向の変形以上に横方向の変形に耐性がある、段落A1からA9のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A11.第1区域は、本体の長さの10%未満、20%未満、30%未満、40%未満、50%未満、60%未満、70%未満、80%未満、90%未満、10〜90%、10〜70%、10〜50%、10〜30%、30〜90%、30〜70%、30〜50%、50〜90%、5070%、又は70〜90%にわたって広がる、段落A1からA10のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A12.本体は、任意には本体に顕著な損傷なくして、少なくとも3.5kPa(0.5psi)、少なくとも35kPa(5psi)、少なくとも40kPa(6psi)、少なくとも50kPa(7psi)、少なくとも60kPa(9psi)、少なくとも70kPa(10psi)、少なくとも80kPa(12psi)、少なくとも90kPa(13psi)、少なくとも100kPa(14psi)、少なくとも120kPa(17psi)、少なくとも140kPa(20psi)、又は少なくとも170kPa(25psi)の、本体の厚み越しの圧力差に耐えるよう構成された、段落A1からA11のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A13.本体全体にわたって、厚みが一定であり、任意には実質的に一定であり、また任意には通常一定である、段落A1からA12のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A14.本体は長方形の、任意には実質的に長方形の、また任意には通常長方形の、周囲形を有する、段落A1からA13のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A15.本体は、第1区域が顕著な横方向の変形を受けない無荷重形状と、第1区域が著しい横方向の変形を受ける被荷重形状を有する、段落A1からA14のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A15.1.被荷重形状において、第1区域には顕著な横方向の圧縮力がかかる、段落A15に記載の圧力パネル。
A15.2.無荷重形状において、本体は長方形の、任意には実質的に長方形の、また任意には通常長方形の、無荷重周囲形を有し、被荷重形状において、本体は台形の、任意には実質的に台形の、また任意には通常台形の、被荷重周囲形を有する、段落A15又はA15.1に記載の圧力パネル。
A15.3.無荷重形状において、第1区域は第1区域無荷重幅を有し、第2区域は、第1区域無荷重幅と実質的に等しい幅を有し、かつ、被荷重形状において、第1区域は第1区域被荷重幅を有し、第2区域は、第1区域被荷重幅と実質的に異なる幅を有する、段落A15からA15.2のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A15.4.被荷重形状において、第1区域は顕著な横方向の負荷によってゆがめられる、段落A15からA15.3のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A16.第1区域は、第1区域と第2区域の間の構造的相違によって、第2区域以上に横方向の変形に屈する、段落A1からA15.4のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A17.第1区域は、第1区域と第2区域の間の幾何学的相違によって、第2区域以上に横方向の変形に屈する、段落A1からA16のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A18.第1区域は、第1区域及び第2区域を構成する材料の相違によって、第2区域以上に横方向の変形に屈する、段落A1からA17のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A19.本体は通常、第1区域の少なくとも一部を平面の外側に向ける横方向の曲がりを除いては平面を画定する、段落A1からA18のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A19.1.曲がりが第1区域の少なくとも一部を、約30°、約60°、約90°、約120°、又は約150°、任意には約30〜150°、60〜120°、80〜100°、平面の外側に向ける、段落A19に記載の圧力パネル。
A20.第2区域が局所面を確定し、第1区域が局所面の外側に湾曲する、段落A1からA19.1のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A20.1.第1区域が、約30°、約60°、約90°、約120°、又は約150°、任意には約30〜150°、60〜120°、80〜100°、局所面の外側に湾曲する、段落A20に記載の圧力パネル。
A21.本体は、第1区域の中に第1の複数のビード部を画定し、任意には、第1の複数のビード部は引き伸ばされたビード部を含む、段落A1からA20.1のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.1.第1の複数のビード部が縦方向に方向付けられた、段落A21に記載の圧力パネル。
A21.2.第1の複数のビード部は一列のビード部から成る、段落A21またはA21.1に記載の圧力パネル。
A21.3.第1の複数のビード部は二列以上のビード部を含む、段落A21からA21.2のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.4.第1の複数のビード部のうち少なくとも一つのビード部は、中央部及び少なくとも一つの広がった端部区域を有する、段落A21からA21.3のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.4.1.平面図では、少なくとも一つの広がった端部区域は、通常円形、又は通常台形になる、段落A21.4に記載の圧力パネル。
A21.4.2.平面図では、中央部が楕円形であり、任意には長方形である、段落A21.4又はA21.4.1に記載の圧力パネル。
A21.4.3.中央部は通常均一な深さを有する、段落A21.4からA21.4.2のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.4.4.少なくとも一つの広がった端部区域は、中央部の深さへと傾斜する、段落A21.4からA21.4.3のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.4.5.少なくとも一つの広がった端部区域は、深さが一定ではなく、最大深さは中央部の深さを下回るかそれに等しい、段落A21.4からA21.4.4のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A21.5.第1の複数のビード部の少なくとも一部は、平面又は局所面の外にあり、任意には、第1の複数のビード部のうち少なくとも一つのビード部は平面又は局所面の外側に曲がって、かつ/或いは湾曲している、段落A19からA20.1のいずれか一段落に従属してもいる段落A21からA21.4.5のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.本体は、第2区域の中に第2の複数のビード部を画定し、任意には、第2の複数のビード部は引き伸ばされたビード部を含む、段落A1からA21.5のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.1.第2の複数のビード部は横方向に方向付けられた、段落A22に記載の圧力パネル。
A22.2.第2の複数のビード部は二列以上のビード部を含む、段落A22又はA22.1に記載の圧力パネル。
A22.3.第1の複数のビード部は第2の複数のビード部とは別方向に方向付けられた、段落A21からA21.5のいずれか一段落に従属してもいる段落A22からA22.2のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.3.1.第1の複数のビード部は、第2の複数のビード部に対して斜めに、実質的に垂直に、又は垂直に方向付けられた、段落A22.3に記載の圧力パネル。
A22.4.第2の複数のビード部のうち少なくとも一つのビード部は、中央部及び少なくとも一つの広がった端部区域を有する、段落A22からA22.3.1のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.4.1.平面図では、少なくとも一つの広がった端部区域は、通常円形、又は通常台形になる、段落A22.4に記載の圧力パネル。
A22.4.2.平面図では、中央部が楕円形であり、任意には長方形である、段落A22.4又はA22.4.1に記載の圧力パネル。
A22.4.3.中央部は通常均一な深さを有する、段落A22.4からA22.4.2のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.4.4.少なくとも一つの広がった端部区域は、中央部の深さへと傾斜する、段落A22.4からA22.4.3のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A22.4.5.少なくとも一つの広がった端部区域は、深さが一定ではなく、最大深さは中央部の深さを下回るかそれに等しい、段落A22.4からA22.4.4のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A23.本体は継ぎ目のない(monolithic)物体である、段落A1からA22.4.5のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A24.第1の複数のビード部のうち少なくとも一つのビード部、任意には全てのビード部は、一体的に本体を形成する、段落A21からA21.5のいずれか一段落に従属する段落A1からA23のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A25.第2の複数のビード部のうち少なくとも一つのビード部、任意には全てのビード部は、一体的に本体を形成する、段落A22からA22.4.5のいずれか一段落に従属する段落A1からA24のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A26.本体は、金属、任意には、アルミニウム合金、マグネシウム合金及びチタン合金のうち一又は複数で構成される、段落A1からA25のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
A27.本体は複合材、任意には繊維強化複合材で構成され、任意には、繊維は、存在する場合には、ガラス、カーボン及びアラミドのうち少なくとも一つを含む、段落A1からA26のいずれか一段落に記載の圧力パネル。
B1.航空機であって、
与圧区画を備えた胴体部、及び、
胴体部によって支持された、段落AからA27のいずれか一段落に記載の少なくとも一つの圧力パネルを備え、少なくとも一つの圧力パネルは、航空機の飛行中に、航空機外部の圧力を上回る、又は下回る与圧区画内部の圧力を、少なくとも部分的に保持するよう構成されている、航空機。
B2.少なくとも一つの圧力パネルは、胴体部の与圧区画と胴体部の与圧されない区画の間の境界を、少なくとも部分的に画定する、段落B1に記載の航空機。
B3.胴体部に沿って長手方向に延伸し、少なくとも一つの圧力パネルの上部表面に係合する、間隔をあけて配置された複数の梁部を更に備える、段落B1又はB2に記載の航空機。
B3.1.各梁部は、第1の複数のビード部の隣接したビード部の間を延伸する、段落A21からA21.5のいずれか一段落に従属する段落B3に記載の航空機。
B3.2.各梁部は、第2の複数のビード部の隣接したビード部の間を延伸する、段落A22からA22.4.5のいずれか一段落に従属する段落B3又はB3.1に記載の航空機。
B4.機外翼部と、機外翼部の間の中央翼部を含む翼アセンブリを更に備え、翼アセンブリは胴体部によって支持され、
少なくとも一つの圧力パネルが、中央翼部に隣接して、かつ、機械的に連動して、本体の第1区域と共に配置され、任意には、少なくとも一つの圧力パネルは、中央翼部に動作可能に取り付けられ、また任意には、中央翼部に直接取り付けられる、段落B1からB3.2のいずれか一段落に記載の航空機。
B5.少なくとも一つの圧力パネルが、航空機の脚室を少なくとも部分的に画定する、段落B1からB4のいずれか一段落に記載の航空機。
B5.1.脚室は、少なくとも一つの圧力パネルのうち少なくとも一つを含む水平な圧力デッキによって部分的に画定される、段落B5に記載の航空機。
B5.2.脚室は、少なくとも一つの圧力パネルのうち少なくとも一つを含む少なくとも一つの垂直な隔壁によって部分的に画定される、段落B5又はB5.1に記載の航空機。
B6.被荷重形状が飛行中に航空機に対応する、段落A15からA15.5のいずれか一段落に従属する段落B1からB5.2のいずれか一段落に記載の航空機。
C1.段落AからA27のいずれか一段落に記載の圧力パネルを製造する方法であって、前記方法は、型打、フォーミング、レイアップ、押出加工、モールディング、裁断、曲げ加工、及びエッチングのうち一又は複数を含む。
C2.段落AからA27のいずれか一段落に記載の圧力パネルを製造する方法であって、前記方法は、サブトラクティブ的な製造技術を含む。
C3.段落AからA27のいずれか一段落に記載の圧力パネルを製造する方法であって、前記方法は、アディティブ的な製造技術を含む。
本書において「選択的な」及び「選択的に」という用語は、装置の一又は複数の構成要素の動作、運動、構成、又は他の活動、あるいは特徴を変更する時に、特定の動作、運動、構成、又は他の活動が、装置の1つの態様、若しくは一又は複数の構成要素について行われる、使用者による直接的または間接的な操作であることを意味する。
本書において「適合した」及び「構成された」という用語は、要素、構成要素、又は他の主題が所定の機能を果たすように設計され、及び/又は意図されていることを意味する。したがって、「適合した」及び「構成された」という用語の使用は、所定の要素、構成要素、又は他の主題が単に所定の機能を果たすことが「可能である」ということではなく、要素、構成要素、及び/又は他の主題が機能を果たす目的のために、特別に選択され、創出され、実施され、利用され、プログラムされ、及び/又は設計されていることを意味すると、解釈すべきである。特定の機能を果たすように適合しているものとして列挙されている、要素、構成要素、及び/又は他の主題は、追加的に又は代替的に、そのような機能を果たすように構成されているものとして記載することができ、逆もまた可であることも、本開示の範囲内である。同様に、特定の機能を果たすように構成されているものとして列挙されている主題は、追加的に又は代替的に、そのような機能を果たすために動作可能であるとして記載される。
本書に開示された装置及び方法のステップの様々な開示要素は、本開示による全ての装置及び方法に対して要求されるものではなく、本開示は、本書に開示される様々な要素及びステップの、あらゆる新規かつ非自明のコンビネーション並びにサブコンビネーションを含む。さらに、本書に開示された様々な要素及びステップのうち一又は複数は、開示された装置又は方法の全体とは分離された、別個の、単独の発明主題を定義することもある。そのため、かかる発明主題は、本書に明示的に開示された特定の装置及び方法に関連している必要はなく、かかる発明主題を、本書に明示的に開示されない装置、及び/又は方法に用いることができる。
10 航空機
12 圧力パネル
14 機械区画
16 脚室
18 与圧区画
19 圧力バリア
20 翼アセンブリ
21 胴体部
22 機外翼部
23 中央翼部
24 梁部
28 構造的に識別可能な区域
30 第1区域
32 第2区域
34 幅(パネル幅)
35 無荷重第1区域幅
36 被荷重第1区域幅
38 長さ(パネル長)
39 厚み(パネル厚)
40 第1辺
42 第2辺
50 翼部による変異
58 ビード部
60 第1の複数の引き伸ばされたビード部
61 長手方向軸
62 第2の複数の引き伸ばされたビード部
63 長手方向軸
65 ビード部深さ
66 ビード部長
67 ビード部幅
68 横方向ビード部間隔
69 縦方向ビード部間隔

Claims (13)

  1. 航空宇宙産業用途において、圧力バリア(19)を少なくとも部分的に画定するために使用する圧力パネル(12)であって、前記圧力パネル(12)は、
    横の方向を画定する幅(34)、縦の方向を画定する長さ(38)、及び、実質的に前記幅(34)及び前記長さ(38)を下回る厚み(39)を有する本体を備え、
    前記本体は、実質的に前記本体の前記幅(34)にわたって広がる第1区域(30)と、実質的に前記本体の前記幅(34)にわたって広がる第2区域(32)を有し、
    前記第1区域(30)は、前記第2区域(32)以上に横方向の変形に屈し、
    前記本体は、前記第1区域(30)の中に第1の複数の引き伸ばされたビード部(60)を画定し、
    前記本体は、前記第2区域(32)の中に第2の複数の引き伸ばされたビード部(62)を画定する、圧力パネル。
  2. 前記第1の複数の引き伸ばされたビード部(60)は、前記第2の複数の引き伸ばされたビード部(62)とは別方向に方向付けられる、請求項1に記載の圧力パネル。
  3. 前記第1の複数の引き伸ばされたビード部(60)は、前記第2の複数の引き伸ばされたビード部(62)に対して実質的に垂直に方向付けられる、請求項2に記載の圧力パネル。
  4. 前記第1の複数のビード部(60)の各々は、中央部及び少なくとも一つの広がった端部区域を有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  5. 前記第2の複数のビード部(62)の各々は、中央部及び少なくとも一つの広がった端部区域を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  6. 前記第1の複数の引き伸ばされたビード部(60)の各々は前記本体を一体的に形成する、請求項1から5のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  7. 前記第2の複数の引き伸ばされたビード部(62)の各々は前記本体を一体的に形成する、請求項1から6のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  8. 前記本体は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、又はチタン合金で構成される、請求項1から7のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  9. 前記本体は、ガラス、カーボン及びアラミドのうち少なくとも一つを含む繊維強化複合材で構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載の圧力パネル。
  10. 航空機(10)であって、
    与圧区画(18)のある胴体部(21)、及び、
    少なくとも一つの圧力パネル(12)を備え、前記圧力パネルは、
    横の方向を画定する幅(34)、縦の方向を画定する長さ(38)、及び、実質的に前記幅及び前記長さを下回る厚み(39)を有する本体を備え、
    前記本体は、実質的に前記本体の前記幅にわたって広がる第1区域(30)と、実質的に前記本体の前記幅にわたって広がる第2区域(32)を有し、
    前記第1区域(30)は、前記第2区域(32)以上に横方向の変形に屈し、
    前記本体は、前記第1区域の中に第1の複数の引き伸ばされたビード部(60)を画定し、かつ、
    前記本体は、前記第2区域の中に第2の複数の引き伸ばされたビード部(62)を画定し、
    前記少なくとも一つの圧力パネル(12)は、胴体部(21)によって支持され、かつ、前記航空機の飛行中に、前記航空機(10)の外部の圧力を上回る、又は下回る与圧区画(18)の内部の圧力を、少なくとも部分的に保持するよう構成される、航空機。
  11. 前記胴体部(21)に沿って長手方向に延伸し、前記少なくとも一つの圧力パネル(12)の上部表面に係合する、間隔をあけて配置された複数の梁部(24)を更に備え、各梁部は、前記第1の複数のビード部(60)の隣接したビード部の間を延伸する、請求項10に記載の航空機(10)。
  12. 機外翼部(22)、及び、前記機外翼部の間に中央翼部(23)を含む翼アセンブリ(20)を更に備え、
    前記少なくとも一つの圧力パネル(12)は、前記中央翼部に隣接して、かつ、機械的に連動して、前記第1区域と共に配置される、請求項10又は11に記載の航空機(10)。
  13. 前記少なくとも一つの圧力パネル(12)が、前記航空機の脚室(16)を少なくとも部分的に画定する、請求項10から12のいずれか一項に記載の航空機(10)。
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