JP6419437B2 - 航空機のエンジンパイロンおよび航空機 - Google Patents
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Description
パイロンの内側には、主翼の内部に貯留される燃料をエンジンに供給する燃料配管が設けられる(例えば、特許文献1)。また、エンジンからの抽気を機内の空調装置等に供給する配管、エンジンにより圧力が与えられる作動油を油圧機構に供給する油圧配管、各種の電気配線などもパイロンの内側に設けられる。
ここで、燃料配管から燃料が漏れたり、油圧配管から作動油が漏れると、それらが気化し、抽気配管により加熱されて発火するリスクがある。また、燃料や作動油が気化した可燃蒸気が、電気配線のコネクタのショートにより生じたスパークによって引火されるリスクがある。
このため、可燃蒸気が存在するパイロン内を換気し、エアと共に可燃蒸気を排出するとともに、漏れた燃料や作動油をドレインからパイロン外に排出することにより、パイロンにおける発火、引火を防止している。
つまり、パイロンにエアを出入りさせるための2つの換気ダクトと、漏れた燃料や作動油を排出するドレインとがパイロンに設けられる。
本発明は、パイロンに設けられるドレインおよび換気の構造を見直すことにより、パイロンにおける発火・引火防止を担保しながら、航空機において至上命題である重量低減、飛行性能向上をも図ることができる航空機のエンジンパイロンおよび航空機を提供することを目的とする。
なお、以下ではエンジンパイロンを単にパイロンということがある。
第1ドレインを換気通路として兼用すると、換気を成立させるための2つの換気通路のうちの一方の形成を省略することができる。
したがって、換気通路を形成するために必要なダクト、およびダクトに併設される部材や装置の分、機体の重量低減を実現できる。
加えて、換気通路の数が減ると、換気通路の外気に臨む開口による空気抵抗が減少するので、パイロンの空力性能が良好となり、航空機の飛行性能向上に寄与できる。
しかも、第1ドレインが換気通路としても兼用されることにより、航空機の重量低減、飛行性能向上をも図ることができる。
換気口から取り込まれた外気は、チューブを通じて領域内へと流入する。そしてチューブの先端から第1ドレインに向けて流動する。気流に応じて換気口をエアが出入りする。
換気通路がチューブを含んで構成されていると、万が一、エンジン等から上がった火炎が換気口に入り込んでも、チューブ内で火炎の伝搬が抑制される。また、低温の外気により冷却されたチューブにより火炎のエネルギが奪われることによっても火炎の伝搬を抑制することができる。
そのため、換気口には必ずしもフレームアレスタ等の火炎阻止部材を設置する必要がない。
そうすると、チューブの長さを確保できるので、チューブによる火炎の伝搬抑制能力を向上させることができる。
上記構成を採用する場合、第1ドレインが領域の後端側に位置していると、チューブの先端から領域内に流入した外気を領域内の全体に亘り流動させることができるので、換気能力を向上させることができる。
上記の構成とは逆に、換気口が、領域の前端側に位置し、チューブが、領域内を後方に向けて延びていてもよく、それによって同様の効果が得られる。
そうすると、第1ドレインと、第2ドレインとの双方によって可燃液体を捕捉できるので、機体の姿勢によらず、可燃液体を外気へとより確実に排出することができる。
機体がとりうる広範な姿勢に対応するため、第1ドレインと第2ドレインとは前後方向に離間していることが好ましい。例えば、第1ドレインを領域の後端側に配置し、第2ドレインを領域の前端側に配置するとよい。
そうすると、エンジンから出火して、エンジンの防火区画を火炎が突き抜けた場合でも、独立区画に火炎を留めることができるので、可燃液体の配管が設けられたパイロンの所定領域に火炎が及び配管を介して機体に延焼することを阻止できる。
それにより、上述と同様の作用および効果を享受できる。
〔第1実施形態〕
本発明の実施形態に係る航空機は、図1に示すターボファンエンジン10を備える。
ターボファンエンジン10は、主翼11(下面のみを二点鎖線で示す)の下側にパイロン20を介して支持される。
主翼11の内部は、燃料タンクとして用いられており、燃料が貯留される。貯留された燃料は、パイロン20の内側に通された燃料配管によりターボファンエンジン10へと供給される。
エンジン本体12には、燃料制御装置、点火装置、発電機、複数の熱交換器などのエンジン補機、および補機に付随する配管や配線、センサやバルブ、アクチュエータ等が装備される。
エンジン本体12と、補機類が配置されるエンジン本体12の周囲とを含む区画(コアカウルの内側)は、火災発生を検知すると消火剤を噴射するなどの適切な処置がとられる防火区画に該当する。
パイロン本体21は、全体の概略の形状が断面矩形の箱状である構造体であり、複数の部材から構成される。パイロン本体21は、主翼11よりも前方の位置から、主翼11の下面に亘って延出する。
なお、パイロン本体21の領域分けは、本実施形態に限らず、任意に構成することができる。
パイロンフェアリング22は、上側パイロン23の主翼11よりも前側を上方から覆い、主翼11の前桁の位置まで延在する。
配管・配線ケース230内の下部には、燃料配管27、油圧配管28、および抽気配管29が設けられる。また、配管・配線ケース230内の上部には、FADEC(Full Authority Digital Engine Control)により使用される複数の電気配線30が設けられる。
油圧配管28は、エンジン本体12により作られる圧力を燃料ポンプや、動翼のアクチュエータ等に供給するもので、供給ラインおよび戻りラインを含んで複数本が設けられる。
抽気配管29は、エンジン本体12から取り出された抽気を機体の空調装置、エンジンの防氷装置等の利用先へと供給する。高温・高圧の抽気が流れる抽気配管29は、樹脂部材で被覆することによって表面温度が下げられている。但し、抽気配管29を構成する配管同士の接続部では、樹脂部材が設けられずに、高温の表面が露出する。
加えて、配管・配線ケース230内には、接続部の表面が高温となる抽気配管29、および電気配線の電気コネクタ(図示しない)といった発火・引火の原因となる要素(発火源と称する)が存在する。
そうすると、可燃液体が気化し、気化した可燃蒸気が抽気配管29により加熱されることで発火したり、電気コネクタのショートにより生じたスパークによって引火されると、燃料配管27等を通じて機体の火災に発展しかねない。
そのため、配管・配線ケース230内の発火・引火は厳禁であり、それを確実に防止することが要求される。そのためにパイロン20に採用される構造については後述する。
本明細書における可燃液体は、燃焼性を問わず、引火・発火する可能性がある液体を意味する。
配管・配線ケース230内に設けられる配管27〜29や配線30は、前端領域241を通り、エンジン本体12の各ポートに接続される。
防火領域242には、燃え易い部材、例えば配管や配線は設けられていない。
防火領域242には、配管・配線ケース230内に設けられた配管27〜29や配線30が通っておらず、防火領域242は配管・配線ケース230内とは独立した区画であるため、エンジン本体12から上がった火炎を配管・配線ケース230内に到達させることなく、自らの区画に留める。これにより、エンジン本体12から配管・配線ケース230内の配管、配線を介して主翼11に延焼することが阻止される。
後方下側パイロン26は、後方上側パイロン25の下側に設けられ、エンジン本体12の排気ノズルの後方に位置する。
可燃蒸気および発火源が存在する配管・配線ケース230内の発火・引火を防止するためには、漏れた可燃液体を配管・配線ケース230外に排出することと、換気を行うことでエアと共に可燃蒸気を配管・配線ケース230外に排出することが要請される。
図3に示すように、上側パイロン23の後端部には、可燃液体を排出する第1ドレインR1が設けられる。
第1ドレインR1は、上側パイロン23の後端部に位置する第1ドレイン口31と、第1ドレイン口31に接続される第1ドレイン配管32とを有する。
第1ドレイン配管32は、後方上側パイロン25を通って後方下側パイロン26の後端まで取り回される。
燃料配管27や油圧配管28から漏れた可燃液体は、上側パイロン23が傾斜しているため、上側パイロン23の後端側に溜まり、第1ドレイン口31に流入する。そして、可燃液体は、第1ドレイン配管32を通り、第1ドレイン配管32の後端に位置する第1出口33から外気へと排出される。
その可燃液体を排出するために、上側パイロン23の前端部には、第2ドレインR2が設けられる。この第2ドレインR2により、非常降下時にも可燃液体をパイロン20の外部に排出することができる。
第2ドレイン配管36は、前端領域241を通り、エンジン本体12の外周へと取り回される。そして、エンジン本体12の下方からナセル14の外側に連通する他のドレイン配管37に接続される。
例えば、上側パイロン23の前端で可燃液体が漏れたり、上側パイロン23の後端で可燃液体が漏れれば、漏れた量の少なくとも一部が、機体の姿勢にかかわらず、漏れた位置の近くのドレイン口(31または35)から排出される。
また、漏れた可燃液体は、配管・配線ケース230内に位置する部材の凹凸により、必ずしも全量が上側パイロン23の前端側または後端側に流れるとは限らないので、第1ドレインR1および第2ドレインR2の双方から可燃液体が排出されうる。
以上のように、2つのドレインR1,R2によって可燃液体が捕捉されるので、可燃液体を外気へと確実に排出することができる。
配管・配線ケース230内の換気は、飛行時に航空機の周囲に生じる気流を利用して行われる。
本実施形態では、ケース230内に連通し、外気に開放された換気通路40が上側パイロン23および上側パイロン23を覆うパイロンフェアリング22に設けられる。
換気通路40は、図2(b)に示すように、ケース230内に連通するダクト41と、ダクト41の外気側に位置する換気口42とを有する。
換気口42は、パイロンフェアリング22に形成された貫通孔22Hと、上側パイロン23に形成された貫通孔23Hと、パイロンフェアリング22と上側パイロン23との間の隙間を封止するシール部材42Sとを含んで構成されている。貫通孔22H,23Hの径は同じである。この換気口42は、前後方向において、第1ドレイン口31と第2ドレイン口35との間に位置しており、例えば数cm程度の大きさに形成される。
しかし、本実施形態では1つの換気通路40だけしか設けられておらず、第1ドレイン口31および第2ドレイン口35を換気通路としても兼用する。
図4に示す例では、換気通路40が換気の入口であり、第1ドレインR1および第2ドレインR2が換気の出口である。但し、外気の圧力変動などにより、換気の入口と出口との関係が、換気通路40、第1ドレインR1、および第2ドレインR2の三者の間で任意に変わることもある。例えば、第2ドレインR1が換気の入口となり、換気通路40および第1ドレインR1が換気の出口となることもあり得る。
本実施形態のように換気通路として使える開口が3つあると、より広い飛行条件、気圧条件に対応して、換気の入口から出口に向かう圧力勾配を確保し、エアの流動を十分に生じさせて換気することができる。
加えて、第1ドレインR1、第2ドレインR2の一方から可燃液体が排出されている最中にも、他方のドレインと換気通路40により換気を確保することができるので、可燃液体の排出を待つことなく、可燃蒸気を迅速に排出することができる。
したがって、換気通路を形成するために必要なダクト、およびダクトに併設される部材や装置の分、機体の重量低減、およびコスト低減を実現できる。
しかも、第1、第2ドレインR1,R2が換気通路としても兼用されることにより、航空機の重量低減、飛行性能向上をも図ることができる。
また、換気通路40の形態や位置は、フライトエンベロープ(飛行包絡線)を用いる解析に基づいて換気状況を推定することなどによって任意に定めることができる。
また、第2ドレイン配管36が用いられることにより、第2ドレイン口35からケース230外に排出された可燃液体を、やはり、パイロン20やエンジン補機、エンジン本体12の周囲のコアカウルに付着させることなく、エンジンの下方まで導いて排出することができる。
但し、第1、第2ドレイン口31,35の位置やエンジンの部材のレイアウトなどによっては、可燃液体を第1、第2ドレイン口31,35から直接排出させても、可燃液体の付着を防止する必要がなかったり、あるいはそれを許容できる場合もある。
したがって、本発明において、ドレイン配管32,36,37は必須ではない。
次に、図5および図6を参照して本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態では、第1実施形態との相違点を中心に説明する。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
図5に示すように、第2実施形態のエンジンパイロン20は、第1実施形態では設けられていた第2ドレインR2(図1)を備えていない。
したがって、配管・配線ケース230に流体が出入り可能な出入口としては、換気通路40および第1ドレインR1の2つだけが設けられている。
本実施形態においても、換気通路と対となる換気専用の通路は省略されており、第1ドレインR1が換気通路として兼用される。それによって第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
換気通路40は、図6(a)(b)に示すように、外気に開放された換気口42と、換気口42に接続されるチューブ43とを有する。
換気口42は、パイロンフェアリング22の側面に設けられる。
チューブ43は、図6(a)にパイロンフェアリング22を破断して示すように、配管・配線ケース230内を前方に向けて延びている。チューブ43の先端は、配管・配線ケース230の前端付近に位置する。
その場合、換気口42の前方から換気口42の正面にまで延在する遮蔽板44を設けることが好ましい。遮蔽板44とパイロンフェアリング22との間の通気は可能である。
遮蔽板44により、ターボファンエンジン10から上がった火炎が換気口42に入り込むのを妨げることができる。
換気対象の領域内を外気に連通させることができる限り、換気通路は、上記各実施形態における位置よりも後方に設けられていてもよい。
11 主翼
12 エンジン本体
13 ファン
14 ナセル
20 パイロン
21 パイロン本体
22 パイロンフェアリング
23 上側パイロン
24 下側パイロン
25 後方上側パイロン
26 後方下側パイロン
27 燃料配管
28 油圧配管
29 抽気配管
30 電気配線
31 第1ドレイン口
32 第1ドレイン配管
33 第1出口
35 第2ドレイン口
36 第2ドレイン配管
37 ドレイン配管
38 第2出口
40 換気通路
41 ダクト
42 換気口
43 チューブ
230 配管・配線ケース(所定の領域)
243 隔壁
241 前端領域
242 防火領域(独立区画)
R1 第1ドレイン
R2 第2ドレイン
Claims (17)
- 航空機のエンジンを主翼に支持するために用いられるエンジンパイロンであって、
前記エンジンパイロンは、パイロン本体と、前記パイロン本体を覆うパイロンフェアリングと、を備えており、かつ、
前記エンジンパイロンは、
前記エンジンパイロンにおける所定の領域に設けられる配管から漏れた可燃液体を、前記領域内から外気へと排出する第1ドレインと、
前記領域内を外気に連通させる換気通路と、を備えるとともに、
前記パイロン本体は、前記主翼の前桁から前方へと突出する上側パイロンおよび下側パイロンを少なくとも備えており、
前記換気通路が、前記上側パイロンおよび前記上側パイロンを覆う前記パイロンフェアリングに設けられる、
ことを特徴とする航空機のエンジンパイロン。 - 前記換気通路は、
前記パイロンフェアリングの側面において外気に開放される換気口と、
前記換気口に接続されて前記領域内を延びるチューブと、を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記換気口は、前記領域の後端側に位置し、
前記チューブは、前記領域内を前方に向けて延びている、
ことを特徴とする請求項2に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記可燃液体を前記領域内から外気へと排出する第2ドレインを備える、
ことを特徴とする請求項1または3に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記エンジンおよび前記エンジンの周囲を含む防火区画と、前記領域との間に、
前記領域に設けられた前記配管が通過しない、前記領域とは独立した独立区画を備える、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載の前記エンジンパイロンを備える、
ことを特徴とする航空機。 - 航空機のエンジンを主翼に支持するために用いられるエンジンパイロンであって、
前記エンジンパイロンは、パイロン本体と、前記パイロン本体を覆うパイロンフェアリングと、を備えており、かつ、
前記エンジンパイロンは、
前記エンジンパイロンにおける所定の領域に設けられる配管から漏れた可燃液体を、前記領域内から外気へと排出する第1ドレインと、
前記領域内を外気に連通させる換気通路と、を備えるとともに、
前記換気通路は、
前記パイロンフェアリングの側面において外気に開放される換気口と、
前記換気口に接続されて前記領域内を延びるチューブと、を有する、
ことを特徴とする航空機のエンジンパイロン。 - 前記換気口は、前記領域の後端側に位置し、
前記チューブは、前記領域内を前方に向けて延びている、
ことを特徴とする請求項7に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記所定の領域は、前記パイロンフェアリングおよび前記上側パイロンによって区画される、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記所定の領域は、配管・配線ケースとして用いられる、
ことを特徴とする請求項9に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記上側パイロンおよび前記下側パイロンは、前端の位置が後端よりも高くなるように、水平方向に対して傾斜して配置される、
ことを特徴とする請求項1から5に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記第1ドレインは、前記上側パイロンの後端部に設けられる、
ことを特徴とする請求項11に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記第1ドレインは、前記上側パイロンの前記後端部に位置する第1ドレイン口と、前記第1ドレイン口に接続される第1ドレイン配管とを有し、
前記可燃液体の少なくとも一部は、前記第1ドレイン配管の後端に位置する第1出口から外気へと排出される、
ことを特徴とする請求項12に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記第2ドレインは、前記上側パイロンの前端部に設けられる、
ことを特徴とする請求項4に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記第2ドレインは、前記上側パイロンの前記前端部に位置する第2ドレイン口と、前記第2ドレイン口に接続される第2ドレイン配管と、を少なくとも備える、
ことを特徴とする請求項14に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 前記第2ドレインは、前記第2ドレイン配管に接続される追加のドレイン配管をさらに備え、
前記可燃液体の少なくとも一部は、前記追加のドレイン配管の下端に位置する第2出口から外気へと排出される、
ことを特徴とする請求項15に記載の航空機のエンジンパイロン。 - 請求項7から16のいずれか一項に記載の前記エンジンパイロンを備える、
ことを特徴とする航空機。
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