JP7411358B2 - モノリス状翼桁 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、モノリス状スパー、例えば翼内部で、特に航空機で使用するためのモノリス状スパーに関する。

航空工学における進歩によって、航空機の製造、信頼性及び性能を改善する動向が、長年にわたり続いてきた。航空機製造の分野では、製造技術の改善（例えばコンピュータ支援型製造、及び複合材の使用）により、航空機を製造及び組み立てるための時間が、削減されている。さらに、航空機信頼性の分野ではとりわけ、技術者が部材の冗長性を追求している。多くの進歩及び改善が、航空機設計においてなされているものの、さらなる改善の余地が、航空機製造、信頼性及び性能を定量化する多くのパラメータにおいてなおも存在する。従って、航空機の製造、信頼性及び／又は性能を改善する航空機及び航空機部材が、必要とされ得る。

本開示のシステム、方法、装置及び装置は、それぞれ複数の態様を有し、これらのいずれか１つのみが、その属性を担うものではない。後続の特許請求の範囲によって表現される本開示を限定するものではないが、幾つかの特徴について、以下で簡単に説明する。この議論を考慮した後、特に「発明の詳細な説明」の部分を読んだ後には、本開示の特徴が、翼桁を含む利点をどのようにもたらすかが、理解できるであろう。

１つの実施態様では、航空機用の翼が開示される。翼は、モノリス構造及びストラットを含むスパーを備える。モノリス構造は、上部翼弦、下部翼弦、及び上部翼弦と下部翼弦との間に配置されたウェブを備える。モノリス構造とは別個で独立したストラットは、上部翼弦と下部翼弦との間でモノリス構造に連結されており、ウェブにわたって延びている。

別の実施態様では、航空機用の翼桁が開示される。このスパーは、上部翼弦及び下部翼弦を備えるモノリス構造、並びに上部翼弦と下部翼弦との間でモノリス構造に連結されたストラットを備える。

別の実施態様では、モノリス構造を含むスパーを支持する方法が開示される。この方法は、翼からの応力を、翼内に配置されるとともに翼を支持するスパーのモノリス構造によって、受けることと、前記応力を、モノリス構造の上部翼弦と下部翼弦との間で、モノリス構造に連結されたストラットにより、分配することとを含む。

これらの実施形態には一般的に、ここに実質的に開示された（添付図面を参照して、また添付図面により説明される）通りの、方法、装置及びシステムが含まれる。その他多くの態様が、もたらされる。

前述の目的及び関連する目的を達成するため、１つ又は複数の態様は、以下に完全に記載するとともに、特に特許請求の範囲で指摘する特徴を含む。以下の明細書及び添付図面は、１つ又は複数の態様について特定の説明的な特徴を、詳細に規定する。しかしながらこれらの特徴は、様々な態様の原理を使用可能な様々なやり方の幾つかを示すものに過ぎず、本明細書は、このような態様及びその均等物の全てを含むことが意図されている。

本開示の前述の特徴が詳細に理解されるように、先に要約したより具体的な記述は、複数の態様を参照することによりなされることがあり、これらの態様のうちいくつかは、添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は、本開示の特定の典型的な態様のみを説明するに過ぎないため、本願発明の範囲を制限するとみなされるべきではないことに、留意されたい。明細書は、その他の同様に効果的な態様について、その余地を残すことができるからである。

本開示の１つ又は複数の態様に従った、飛行機の斜視図である。 本開示の１つ又は複数の態様に従った翼についての、全体的な内部透視図及び一部の分解図である。 本開示の１つ又は複数の態様に従った、翼の断面図である。 本開示の１つ又は複数の態様に従った、スパーの斜視断面図である。 本開示の１つ又は複数の態様に従った、スパーの断面図である。 本開示の１つ又は複数の態様に従った、スパーの斜視断面図である。

理解を容易にするため、図面同士で共通する同じ要素を示すためには可能な限り、同一の参照番号を使用してある。１つの態様において記載した要素は、具体的に言及せずとも、その他の態様で有利に利用可能であることが企図されている。

本開示の実施態様により、翼のモノリス状スパーのための装置、システム及び方法がもたらされる。

以下では、本開示に提示される実施態様について述べる。しかしながら本開示の範囲は、記載された特定の実施態様に制限されるものではない。そうではなく、以下の特徴及び要素のあらゆる組み合わせが、様々な態様に関連するか否かに拘わらず、考慮された態様を実施及び実行するために考慮される。さらに、ここに開示された複数の態様は、その他のあり得る解決法又は従来技術に対して利点を達成することができるものの、特定の利点が所与の態様によって達成されたかどうかは、本開示の範囲を制限するものではない。よって、以下の実施形態、特徴及び利点は、単に説明的なものに過ぎず、特許請求の範囲で明示的に言及されていない限り、添付特許請求の範囲の要素又は限定とみなされるべきではない、同様に、「本発明」又は「本開示」という文言は、ここに開示される本発明のあらゆる対象の一般化として解釈されるべきではなく、特許請求の範囲で明示的に言及されていない限り、添付特許請求の範囲の要素又は限定とみなされるべきではない。

ここに示して説明するように、本開示について様々な特徴が提示される。様々な実施形態が、同一又は類似の特徴を有することがあるため、この同一又は類似の特徴は、同じ参照番号によって表示することがあるものの、その特徴が示されている図面を示す別の最初の番号が、優先する。よって例えば、図Ｘに示された要素「ａ」は、「Ｘａ」と表示されることがあり、図Ｚにおける類似の特徴は、「Ｚａ」と表示されることがある。類似の参照番号は、一般的な意味合いで使用されることがあるものの、様々な実施形態が記載され、様々な特徴には、当業者には理解されるように変化、変更、修正などが含まれ、明示的に記載されているかどうかに拘わらず、当業者によって理解されるだろう。

翼は、揚力をもたらす航空機の部材である。本開示は、例えば翼の製造及び組み立てを容易にするため、また翼によってもたらされる信頼性を向上させるための、翼及び翼内部で使用されるスパーに関する。翼桁は、モノリス状構造を備え、このモノリス状構造は、上部翼弦及び下部翼弦を有するものである。モノリス状構造はさらに、ウェブ、補強材、及び／又は上部翼弦と下部翼弦との間に配置されたリブポストを備える。例えば、ウェブ、補強材及び／又はリブポストは、一体的に形成されていてよく、上部翼弦及び下部翼弦に連結されていてよい。

モノリス状構造とは別個で独立したストラット又はその何らかの部材は、例えばウェブにわたって延びることによって、モノリス状構造に連結されている。例えば、モノリス状構造はさらに、上部翼弦に隣接して配置された上部パッドと、下部翼弦に隣接して配置された下部パッドとを有することができ、ここでストラットは、上部パッド及び下部パッドに連結されていてよい。スパーはさらに、機内側端部及び機外側端部を備える。ストラットが、スパーの機外側に向かって方向付けられた角度で配置されたストラットによって、モノリス構造に連結されていることによって、ストラットの上端は、ストラットの下端よりも、機外側端部に対してより近接して配置されている。特に、上部翼弦の近くに、又は上部翼弦に隣接して配置されたストラットの上端は、例えばストラットの下端との関連で、スパーの機外側端部に対して非常に近くに配置されている。

図１は、本開示の１つ又は複数の態様に従った飛行機１０の斜視図である。飛行機１０は一般的に、人員及び／又は貨物を輸送するために利用できる。ここに示したように飛行機１０は、胴体２０と、胴体２０に連結された一対の翼１００とを備える。これらの翼１００は、互いに向かい合う側で胴体２０に連結されている。さらに、ここに示したように翼１００は、翼１００、ひいては飛行機１０の方向を制御するための１つ又は複数のフラップ１０２を備えることができる。

図２は、翼２００についての内部透視図、及び部分的な分解図である。翼２００は、機内側端部２０４と、機外側端部２０６とを備え、翼２００の機内側端部２０４は、飛行機の胴体に連結するために使用される。１つ又は複数のスパーが、翼２００内部に含まれており、ここでスパーは、翼２００のための構造支持体の主部材として、翼２００の実質的に全長にわたって延びていてよい。例えば、翼２００は、翼２００に対してウイング・ボックス２１４を画定するフロントスパー２１０及びリアスパー２１２を備える。翼２００から取り外されたフロントスパー２１０の例が、参照のため図２にも提示されている。フロントスパー２１０及びリアスパー２１２は、翼２００の長さにわたって延びていてよい。さらに、所望であれば、センター・スパー２１６が、フロントスパー２１０とリアスパー２１２との間に、例えば翼２００の長さの一部に沿って、配置されていてよい。センター・スパー２１６は、翼２００の機内側端部２０４でさらなる構造的な支持部を、例えば垂直方向に、もたらすことができる。

１つ又は複数のリブ２１８は、翼２００内部に（例えば翼桁２１０、２１２及び／又は２１６に連結されて）含まれており、翼２００にさらなる構造支持体をもたらす。例えば、リブ２１８は、翼２００の長さに沿って分配されたものとして示されており、ここで各リブ２１８は、フロントスパー２１０及びリアスパー２１２に連結され、フロントスパー２１０とリアスパー２１２との間に延びている。翼２００の機内側端部２０４に対してより近接したリブ２１８も、存在するのであればセンター・スパー２１６に連結していてよい。翼２００から取り外した例示的なリブ２１８が、参照のため提示されている。

リブ２１８に加えて、１つ又は複数のストリンガ２２０が、さらなる支持部をもたらすために、翼２００内に含まれていてよい。翼２００は、フロントスパー２１０及びリアスパー２１２の上に配置されるとともに、フロントスパー２１０とリアスパー２１２との間に延びる上部外板２２２を備える。図２は、参照のために上部外板２２２の下側を示す。１つ又は複数のストリンガ２２０は、上部外板２２２に当接してこれを支持するために、上部外板２２２とリブ２１８との間に連結又は配置されていてよい。１つ又は複数のさらなる部材もまた、翼２００についての必要性及び使用に応じて、翼２００内部に含まれていてよい。例えば、翼２００に対して内部にある部材、例えば燃料タンク及び様々な電子機器は、翼２００に連結された上部外板２２２（及び／又は下部外板）に先んじて、翼２００内部に含まれていてよい。翼２００に対して外部にある部材、例えば主翼フラップ、補助翼、及び／又はその他の翼制御表面は、上部外板２２２が翼２００に連結された後、翼２００に連結され得る。

図３は、翼２００、より具体的にはウイング・ボックス２１４の断面図である。翼２００は、フロントスパー２１０及びリアスパー２１２を備える。フロントスパー２１０は、上部翼弦２２４、下部翼弦２２６、及び上部翼弦２２４と下部翼弦２２６との間に延びてこれらに連結されたウェブ２２８を備える。同様に、リアスパー２１２は、上部翼弦２３０、下部翼弦２３２、及び上部翼弦２３０と下部翼弦２３２との間に延びてこれらに連結されたウェブ２３４を備える。フロントスパー２１０の上部翼弦２２４、及びリアスパー２１２の上部翼弦２３０はともに、上部外板２２２に連結されている。さらに、フロントスパー２１０の下部翼弦２２６、及びリアスパー２１２の下部翼弦２３２はともに、下部外板２３６に連結されている。ストリンガ２２０も、ウイング・ボックス２１４内に含まれており、ここでストリンガ２２０はそれぞれ、上部外板２２２に対して、又は下部外板２３６に対して独立して連結されており、上部外板２２２に対する支持部、又は下部外板２３６に対する支持部をもたらす。

翼２００の部材は、様々な方法（恒常的な、及び非恒常的な接合又は連結方法を含む）によって相互に連結されていてよい。連結のための恒常的な方法には、溶接が含まれることがあり、連結のための非恒常的な方法には、図３に示したようにファスナ２３８の使用が含まれ得る。ファスナ２３８には、リベット、ボルト、ナット及び／又はねじが含まれ得るが、これらに限られない。従って、ストリンガ２２０は、ファスナ２３８によって、上部外板２２２に、また下部外板２３６に連結されていてよい。翼弦２２４、２２６、２３０及び２３２は、ファスナ２３８によって、上部外板２２２に、また下部外板２３６に連結されていてもよい。さらに、フロントスパー２１０のウェブ２２８は、ファスナ２３８によって、上部翼弦２２４及び下部翼弦２２６に連結されていてよく、リアスパー２１２のウェブ２３４は、ファスナ２３８によって、上部翼弦２３０及び下部翼弦２３２に連結されていてよい。

図４は、本開示の１つ又は複数の実施態様に従ったスパー（例えばフロントスパー２１０）の透視断面図であり、図５は、本開示の１つ又は複数の実施態様に従ったフロントスパー２１０の断面図である。フロントスパー２１０は、上部翼弦２２４、下部翼弦２２６及びウェブ２２８を備える。ウェブ２２８は、上部翼弦２２４と下部翼弦２２６との間に延び、例えばファスナ２３８によって、上部翼弦２２４及び下部翼弦２２６に連結されている。

スパー２１０は、１つ又は複数の補強材２４０及び／又は１つ又は複数のリブポスト２４２を含むこともできる。補強材２４０は、上部翼弦２２４及び下部翼弦２２６を当接させるため、上部翼弦２２４と下部翼弦２２６との間に（例えば補強材２４０の端部に対して）配置されていてよい。さらに、補強材２４０は、上部翼弦２２４、下部翼弦２２６、及びウェブ２２８に連結されていてよく、例えばファスナ２３８によって連結されていてよい。図５に最もよく示されているように、補強材２４０は、Ｌ字状の断面を有することができるが、本開示の範囲を逸脱しない限り、その他の形状（例えばＩ字状又はＴ字状）の断面を有することもできる。補強材２４０は、例えば上部翼弦２２４、下部翼弦２２６、さらにはウェブ２２８との間で力の伝達を容易にすることによって、スパー２１０にさらなる支持部をもたらすために使用することができる。

同様に、リブポスト２４２は、上部翼弦２２４及び下部翼弦２２６を当接させるため、上部翼弦２２４と下部翼弦２２６との間に（例えばリブポスト２４２の端部に対して）配置されていてよい。リブポスト２４２は、上部翼弦２２４、下部翼弦２２６、及びウェブ２２８に連結されていてよく、例えばファスナ２３８によって連結されていてよい。図５に最もよく示されているように、リブポスト２４２は、Ｔ字状の断面を有することができるが、本開示の範囲を逸脱しない限り、その他の形状（例えばＩ字状又はＬ字状）の断面を有することもできる。リブポスト２４２は、例えば、フロントスパー２１０及びリアスパー２１２に連結されたリブ２１８を有することによって（図２参照）、スパー２１０へのリブの連結を容易にするために使用できる。

１つの実施形態では、補強材２４０及びリブポスト２４２が、スパー２１０内部に含まれる場合、補強材２４０及びリブポスト２４２はともに、スパー２１０に対してさらなる支持部をもたらすために使用できる。このような実施形態では、補強材２４０及びリブポスト２４２は、スパー２１０の長さに沿って、位置が相互に入れ替わり得る。しかしながら本開示は、そのように限定されることはなく、１つの実施形態では、補強材２４０が、スパー２１０内部に含まれていないこともあり、又は少なくともスパー２１０の一部に沿って含まれていないこともある。さらに、リブポスト２４２は、スパー２１０の長さに沿って相互に約２６インチ～約３２インチ（約６６ｃｍ～約８１ｃｍ）の間に配置され得る。補強材２４０がスパー２１０内部に含まれる場合、補強材２４０は同様に、スパー２１０の長さに沿って相互に約２６インチ～約３２インチ（約６６ｃｍ～約８１ｃｍ）の間に配置され得る。

１つ又は複数の実施形態では、翼及び／又はその部材は、例えば翼にわたって端部から端部へ、又は前部から後部へと移動した場合に、大きさ又は寸法が異なっていてよい。例えば図２に戻って参照すると、翼２００は、例えば翼２００の機内側端部２０４から機外側端部２０６へ移動した場合に大きさ及び寸法が減少することによって、寸法が異なる又は次第に細くなって（taper）いてよい。例えば１つの実施形態では、スパー２１０が、機内側端部２０４において約４フィート～約５フィート（約１．２メータ～約１．５メータ）という高さ（例えば上部翼弦２２４と、下部翼弦２２６との間の距離）を有することができ、機外側端部２０６において約１２インチ～約１４インチ（約３０．５ｃｍ～約３５．６ｃｍ）という高さを有することができる。よって、スパー２１０は、機内側端部２０４から機外側端部２０６へと移動した場合に高さが減少し得る。同様に、スパー２１０の厚さ、及び／又はスパー２１０の１つ又は複数の部材の厚さは、高さに比例して減少し得る。例えば、上部翼弦２２４と下部翼弦２２６との間にあるウェブ２２８は、機内側端部２０４から機外側端部２０６へと移動した場合に、厚さが減少してよく、ここでウェブ２２８の厚さ減少は、スパー２１０の高さ減少に対して比例であり得る。

図６は、本開示の１つ又は複数の態様に従った、スパー６１０の透視断面図を示す。スパー６１０は、例えば、１つより多いスパーが含まれている場合にはフロントスパー及び／又はリアスパーとして使用するために、翼内部に含まれていてよく、ここで翼６１０は、矢印Ｏで示された機外側方向へと延びる。よって、スパー６１０の機内側端部６０４が、矢印Ｏの上流であり、スパー６１０の機外側端部６０６が、矢印Ｏの下流である。

スパー６１０は、上部翼弦６２４、下部翼弦６２６、及び１つ又は複数のウェブ６２８を備える。上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６は、図６に示されているようにそれぞれ、Ｔ字状の断面を有することができるが、本開示の範囲を逸脱しない限り、その他の形状の断面（例えばＬ字状の断面）を有することもできる。ウェブ６２８は、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に延び、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に連結されている（例えば以下でより詳細に論じるように、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６によって形成されている）。ここに示されているようにウェブ６２８は、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６よりも厚さが薄い。

１つ又は複数の補強材６４０及び／又は１つ又は複数のリブポスト６４２は、スパー６１０内部に含まれている。補強材６４０は、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に当接させるため、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に配置され、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に連結されている。補強材６４０はまた、ウェブ６２８に隣接して、ウェブ６２８の間に配置されている。同様にリブポスト６４２は、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に当接させるため、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に配置され、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に連結されている。リブポスト６４２は、ウェブ６２８に隣接して、ウェブ６２８の間に配置されている。よってウェブ６２８は、補強材６４０（存在する場合）及び／又はリブポスト６４２の間で画定され、ここでウェブ６２８は、補強材６４０及びリブポスト６４２よりも厚さが薄いものとして示されている。

なおも図６を参照すると、１つ又は複数の実施形態においてスパー６１０は、モノリス構造６５０として形成されていてよく、又はモノリス構造６５０を有していてよく、例えばモノリス構造は、スパー６１０の機内側端部から機外側端部へと延びる。特に、スパー６１０の部材は、モノリス構造６５０を形成するために、相互に一体的に形成されていてよい。よって、上部翼弦６２４、下部翼弦６２６、及びウェブ６２８は、モノリス構造６５０を形成するために、相互に一体的に形成されていてよい。さらに、補強材６４０及び／又はリブポスト６４２がスパー６１０内部に含まれている実施形態において、補強材６４０及びリブポスト６４２は、モノリス構造６５０を形成するために、相互に一体的に形成されていてよい。

スパー６１０は、モノリス構造６５０を含むことによって、例えばスパーの部材を独立して形成して、それから恒常的な接合（例えば溶接）又は非恒常的な接合（例えばファスナ）により部材を相互に連結する場合と比較して、強度及び構造的な剛性が上昇し得る。さらに、スパー６１０及び／又はスパー６１０を有する翼を製造するために必要な時間が、モノリス構造６５０を使用することによって、減少し得る。例えば、モノリス構造６５０は、三次元（３Ｄ）プリンティング法又は類似の方法によって製造することができる。さらに、又は代替的に、モノリス構造６５０は、バルク材料からフライス加工によって製造することができる。モノリス構造６５０は、一貫して同じ材料、例えば金属（例えば鋼若しくはアルミニウム）から形成されるか、又は同じ材料若しくは一貫して一定の材料を有する。よってモノリス構造６５０は、恒常的な、及び非恒常的な接合の使用、又はモノリス構造６５０の部材を相互に連結する方法の使用を避けることができる。

スパー６１０はモノリス構造６５０から形成されていてよいか、又はモノリス構造６５０を含み得るので、１つ又は複数の部材は、信頼性を改善させるために、モノリス構造６５０とは独立して、モノリス構造６５０に連結して形成されていてよい。例えば１つの実施形態では、１つ又は複数の部材が、スパー６１０を強化するため、またスパー６１０にさらなる構造的な支持部及び剛性をもたらすために、モノリス構造６５０とは独立して形成されていてよく、またモノリス構造６５０とともに含まれていてよい。

図６を参照すると、スパー６１０は、モノリス構造６５０に連結された１つ又は複数のストラット６５２を、信頼性向上部材として備えていてよい。ストラット６５２（バー又はロッドとして示されている）は、モノリス構造６５０とは別個で独立しており、例えばウェブ６２８、上部翼弦６２４、及び下部翼弦６２６とは別個で独立している。ストラット６５２は、モノリス構造６５０に対して取り外し可能に連結され得るため、ストラット６５２及びモノリス構造６５０は、相互に連結可能であり、所望の場合には取り外し又は交換のために、連結解除できる。

ストラット６５２は、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間でモノリス構造６５０に連結されており、ウェブ６２８にわたって延びる。例えばここに示したように、モノリス構造６５０は、上部パッド６５４及び下部パッド６５６を含み得る。上部パッド６５４は、上部翼弦６２４及びウェブ６２８に隣接して上部翼弦６２４の下端に、配置又は形成されている。下部パッド６５６は、下部翼弦６２６及びウェブ６２８に隣接して下部翼弦６２６の上端に、配置又は形成されている。上部パッド６５４及び下部パッド６５６はそれぞれ、ウェブ６２８に関する断面で厚さが増大している。ストラット６５２は、上部パッド６５４及び下部パッド６５６に連結されており、ウェブ６２８にわたって延びる。特に、ストラット６５２の上端６５８は、上部パッド６５４に連結されており、ストラット６５２の下端６６０は、下部パッド６５６に連結されている。ストラット６５２は、恒常的な接合又は非恒常的な接合によって（例えばファスナ６３８の使用によって）、モノリス構造６５０に連結されていてよく、ここに示したようにファスナ６３８は、ストラット６５２を上部パッド６５４及び下部パッド６５６に連結するために使用できる。ストラット６５２は、モノリス構造６５０と同じ又は類似の材料（例えば金属）から形成されていてよい。代替的に、ストラット６５２はモノリス構造６５０から独立しているので、ストラット６５２は、異なる材料（例えば複合材）から形成されていてよく、モノリス構造６５０に連結されていてよい。

ストラット６５２は、モノリス構造６５０にさらなる支持部及び構造をもたらすために使用できる。例えば、ストラット６５２は、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間で力又は負荷を担わせる、又は再分配させるために使用することができる。さらに、ストラット６５２が、スパー６１０の機外側端部６０６に向かって方向付けられている上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に対して或る角度（例えば垂直ではない角度）で配置されているように、ストラット６５２がモノリス構造６５０に連結されていてよい。例えば図６に示したように、スパー６１０は、機内側端部６０４と機外側端部６０６との間でスパー６１０の長さに沿って延びる長手軸Ｌ_１を有するものとして、示されている。仮想垂線Ｌ_２も、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間にある長手軸Ｌ_１に対し直交して延びるものとして、示されている。ストラット６５２は、仮想垂線Ｌ_２に対する角度Ａで配置されている。このような実施形態において、ストラット６５２の角度Ａは、ストラット６５２の下端６６０（下部翼弦６２６に隣接して配置されている）よりも機外側端部６０６に対して、より近接している又はより近いストラット６５２の上端６５８（上部翼弦６２４に隣接して配置されている）を向いている。

非モノリス状のスパーでは、下部翼弦がスパー内部で最も大きな応力及び負荷を受けること（例えば、翼内部で使用された場合、スパーにわたる揚力から、下部翼弦には張力がかかり、上部翼弦には圧縮がかかる）が、一貫して実証されている。よって図６では、上部翼弦６２４に隣接して配置されたストラット６５２の上端６５８が、ストラット６５２の下端６６０よりも機外側端部６０６に対して近接して、又はより近くにあるように、ストラット６５２が、スパー６１０に対して角度Ａで、機外側端部６０６に向かって方向付けられていてよい。このような方向付けでは、ストラット６５２には、負荷を下部翼弦６２６から上部翼弦６２４に担わせる又は再分配する張力がかかっており、これによって下部翼弦６２６が強化されている。このような実施形態において、ストラット６５２は、圧縮よりも効率的に、張力で負荷を担うことができる。さらにストラット６５２は、スパー６１０（例えば特にウェブ６２８）を強化及び支持するために使用される。例えば、過大応力がかかることにより下部翼弦６２６において応力破壊が起こる実施形態では、ストラット６５２が、下部翼弦６２６内部における応力破壊を阻止するために使用され得る。応力破壊を阻止することにより、ストラット６５２は、応力破壊がウェブ６２８内へと、及び／又はスパー６１０のその他の部材内へと広がることを防止できる。よってストラット６５２は、さらなる支持部をもたらすため、またスパー６１０の部材の信頼性を向上させるために、使用できる。

スパー６１０は、１つ又は複数のウェブ６２８、及び１つ又は複数のストラット６５２を備えることができる。例えばスパー６１０は、機内側端部６０４と機外側端部６０６との間でスパー６１０の長さに沿って配設された複数のウェブ６２８を備えることができる。さらに、スパー６１０は、機内側端部６０４と機外側端部６０６との間でスパー６１０の長さに沿って配設された複数のストラット６５２を備えることができる。１つ又は複数の実施形態において、各ストラット６５２は、ウェブ６２８の１つに相当していてよく、ここで各ストラット６５２は、対応するウェブ６２８にわたって延びる。

前述のように、スパー６１０について１つ又は複数の寸法は、変更又は変えることができ、例えば所定の範囲でスパー６１０が受けると予測される応力に比例して、変更又は変えることができる。例えば、スパー６１０が所定の領域で受けると予測される応力は一般的に、機内側端部６０４から機外側端部６０６へと減少することがあり、この場合にスパー６１０の機内側端部６０４は、スパー６１０の機外側端部６０６よりも大きな応力を受けると予測される。さらに、１つ又は複数の実施形態において、下部翼弦６２６は、上部翼弦６２４よりも大きな応力を受けると予測される。よって、スパー６１０について１つ又は複数の寸法は、応力が相対的に大きいと予測された領域について相対的に増加させることができ、これに応じてスパー６１０の１つ又は複数の寸法は、応力が相対的に小さいと予測された領域について相対的に減少させることができる。

従って、スパー６１０の１つ又は複数の寸法は、機内側端部６０４から機外側端部６０６へと、及び／又は下部翼弦６２６から上部翼弦６２４へと、減少させることができる。１つの実施形態では、ウェブ６２８の厚さ（例えばウェブ６２８の断面厚さ）を、スパー６１０の機内側端部６０４から機外側端部６０６への方向で移動した場合に、徐々に減少させることができる。よって、機内側端部６０４に対してより近接して配置されたウェブ６２８Ａの厚さは、機外側端部６０６に対してより近接して配置されたウェブ６２８Ｂの厚さよりも、厚くてよい。各ウェブ６２８に対応するストラット６５２の厚さは、比例的に変えることができる。例えば、ストラット６５２の厚さは、スパー６１０の機内側端部６０４から機外側端部６０６への方向で移動した場合に、徐々に減少させることができる。よって、機内側端部６０４に対してより近接して配置されたストラット６５２の厚さは、機外側端部６０６に対してより近接して配置されたストラット６５２の厚さよりも、厚くてよい。別の実施形態では、上部パッド６５４及び下部パッド６５６の厚さ（例えば断面厚さ）を、スパー６１０の機内側端部６０４から機外側端部６０６への方向で移動した場合に、徐々に減少させることができる。よって、スパー６１０の機内側端部６０４に対してより近接して配置された上部パッド６５４及び下部パッド６５６の厚さは、スパー６１０の機外側端部６０６に対してより近接して配置された上部パッド６５４及び下部パッド６５６の厚さよりも、厚くてよい。さらに別の実施形態では、下部パッド６５６の厚さは、上部パッド６５４の厚さよりも相対的に厚くてよい。下部パッド６５６は、上部パッド６５４よりも、受ける応力が大きいと予測されるからである。よって、スパー６１０の寸法（例えば様々な部材の厚さ）は、スパー６１０内部における応力及び負荷をストラット６５２からウェブ６２８（その逆もあり得る）及び／又は上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６へと移すため、適切に調整することができる。

さらに、ストラット６５２の角度Ａは、例えばストラット６５２の角度Ａをスパー６１０の機内側端部６０４から機外側端部６０６へと増大させることによって、変えることができる。例えば、機内側端部６０４に対してより近接して配置されたストラット６５２は、機外側端部６０６に対してより近接して配置されたストラット６５２よりも、角度Ａ（垂直ではない）が小さくてよい。よって、ストラット６５２についての角度Ａは、スパー６１０の機内側端部６０４から機外側端部６０６への方向で、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に延びる仮想垂線Ｌ_２に対して増大する。スパー６１０の上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間の高さは、機内側端部６０４から機外側端部６０６へと減少する。高さが減少するにつれて、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に配置されたストラット６５２は、上部翼弦６２４及び下部翼弦６２６に対してより大きな非垂直角で配置され、減少した高さは、上部翼弦６２４と下部翼弦６２６との間に収まる。

モノリス構造を備える本開示によるスパーは、翼内部に含まれていてよい。例えば図２に示したように、スパーは、翼２００においてフロントスパー２１０及び／又はリアスパー２１２として使用できる。よって、本開示に従ったスパーは、飛行機の胴体に連結された翼内部に含まれていてよい。翼（スパー含む）は、内部支持のためスパーに連結された１つ又は複数のリブを備えることができ、また翼についてエアフォイルを画定する上部外板及び下部外板を備えることができる。さらに、本開示によるスパーが、先に示して論じたモノリス構造の使用に限定されないことは、当業者にとって肯定的に評価されるだろう。例えば本開示は、非モノリス状構造のスパーにより使用できる。よって本開示によるスパーは、モノリス状構造及び非モノリス状構造を備えることができる。１つ又は複数の実施形態において、本開示によるスパーは、その構造的な剛性を増大させることができる。さらに本開示は、信頼性を向上させ、かつ／又はスパー、翼又は飛行機を製造するために必要な製造時間を減少させる、スパーを提示することができる。

本開示を詳細に、限られた数の実施形態との関連でのみ、説明してきたが、本開示がそのように記載された実施形態に限定されるものではないことは、直ちに理解されるべきである。むしろ本開示は、あらゆる数のバリエーション、変更、置換、組み合わせ、下位組み合わせ、又はこれまで記載しなかったが本開示の範囲と同等の均等な配置構成を含むように、修正可能である。さらに、本開示について様々な実施形態を説明してきたが、本開示の態様は、記載した実施形態の幾つかのみを含み得ることが理解されるべきである。

ここで使用した用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものでしかなく、本開示を限定することが意図されているわけではない。ここで使用するように、単数形の「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、複数形も包含することが意図されているが、文脈上明確にそうでない旨が示されている場合には、その限りではない。さらに、「含む（comprise）」及び／又は「含む（comprising）」という用語は、本明細書で使用されるときには、言及した特徴、整数、工程、作業、要素及び／又は部材の存在を特定するものの、１つ又は複数のその他の特徴、整数、工程、作業、要素及び／又は部材の存在又は追加を排除するものではないことが、理解されるであろう。

上部、下部、上、下、上方、下方、頂部、底部、左、右などといった方向を示す用語の使用は、図示した説明的な実施形態について用いたものであり、上方向とは、対応する図面の上部に向かっており、下方向とは、対応する図面の下部に向かっている。しかしながらこれらの用語は、限定するために使用したのではなく、図面を参照して説明するという目的のためだけに用いたのであり、ここに記載した図面及び実施形態は、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、別の方向付け表現が可能である。

「約（about）」、及び「実質的に（substantially）」という用語は、本願出願時に利用可能な装置に基づく特定の測定量と関連した誤差又は不確実性の程度を含むことが意図されている。例えば、「約」及び「実質的に」は、所定の値について±８％又は５％又は２％の範囲を含み得る。

よって本開示は、本開示を実施するために考慮されるベストモードとして記載された特定の実施形態に限定することを意図しているわけではなく、本開示は、特許請求の範囲に入る全ての実施形態を含むものである。

本開示はさらに、以下の条項で規定する説明的で非限定的な例を含む（特許請求の範囲に記載されているかどうかは措く）。
条項Ａ１：
スパーを備える航空機用の翼であって、
スパーが、
上部翼弦、下部翼弦、及び上部翼弦と下部翼弦との間に配置されたウェブを備える、モノリス構造、並びに
モノリス構造とは別個で独立したストラットであって、上部翼弦と下部翼弦との間でモノリス構造に連結されており、かつウェブにわたって延びている、ストラット、
を備える、航空機用の翼。

条項Ａ２：
スパーが、機内側端部と、機外側端部とを備える、条項Ａ１に記載の翼。

条項Ａ３：
ウェブが、機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って配設された複数のウェブを備え、
ウェブの厚さが、スパーの機内側端部から機外側端部への方向で減少することによって、機内側端部に対してより近接して配置された機内側ウェブが、機外側端部に対してより近接して配置された機外側ウェブよりも大きな厚さを有する、条項Ａ２に記載の翼。

条項Ａ４：
ストラットが、複数のストラットを備え、各ストラットは、複数のウェブのうちの１つに対応しており、かつ、
ストラットの厚さは、対応するウェブの厚さに比例して変化する、条項Ａ３に記載の翼。

条項Ａ５：
ストラットが、上部翼弦に隣接して配置された上端と、下部翼弦に隣接して配置された下端とを備え、
ストラットが、上部翼弦及び下部翼弦に対して垂直ではない角度に配置されているとともに、スパーの機外側端部へと方向付けられていることによって、上部翼弦に隣接して配置されたストラットの上端は、下部翼弦に隣接して配置されたストラットの下端よりも、機外側端部に対してより近くに配置されている、条項Ａ２に記載の翼。

条項Ａ６：
スパーは、機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って延びる長手軸を有し、
ストラットは、スパーの機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って配設された複数のストラットを備え、
上部翼弦及び下部翼弦に対するストラットの角度は、スパーの機内側端部から機外側端部への方向で増大することによって、スパーの機内側端部に対してより近接して配置されたストラットが、スパーの機外側端部に対してより近接して配置されたストラットと比較して、より小さな角度で方向付けされており、該角度は、スパーの長手軸に対して直交する仮想垂線に対して測定したものである、条項Ａ５に記載の翼。

条項Ａ７：
モノリス構造が、上部翼弦及びウェブに隣接して配置された上部パッドと、下部翼弦及びウェブに隣接して配置された下部パッドとをさらに備え、
ストラットが、上部パッド及び下部パッドに連結されている、条項Ａ１に記載の翼。

条項Ａ８：
ストラットを上部パッド及び下部パッドに連結するためのファスナをさらに備える、条項Ａ７に記載の翼。

条項Ａ９：
モノリス構造が、ウェブに隣接して上部翼弦と下部翼弦との間に配置された補強材をさらに備える、条項Ａ１に記載の翼。

条項Ａ１０：
モノリス構造が、ウェブに隣接して上部翼弦と下部翼弦との間に配置されたリブポストをさらに備える、条項Ａ１に記載の翼。

条項Ａ１１：
スパーが、フロントスパー及びリアスパーを備え、翼が、フロントスパーのリブポストと、リアスパーのリブポストとに連結されたリブをさらに備える、条項Ａ１０に記載の翼。

条項Ａ１２：
上部翼弦及び下部翼弦がそれぞれ、Ｔ字状又はＬ字状の断面を備える、条項Ａ１に記載の翼。

条項Ａ１３：
航空機の翼用スパーであって、
上部翼弦及び下部翼弦を備えるモノリス構造、並びに、
上部翼弦と下部翼弦との間でモノリス構造に連結されたストラット
を備える、航空機の翼用スパー。

条項Ａ１４：
モノリス構造が、
上部翼弦と下部翼弦との間に配置されたウェブ、並びに
上部翼弦及びウェブに隣接して配置された上部パッド、並びに
下部翼弦及びウェブに隣接して配置された下部パッド
をさらに備え、
ストラットが、上部パッド及び下部パッドに連結されている、条項Ａ１３に記載のスパー。

条項Ａ１５：
スパーが、機内側端部及び機外側端部を備え、
ウェブは、機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って配設された複数のウェブを備え、
ストラットは、複数のストラットを備え、各ストラットは、複数のウェブのうちの１つに対応しており、
ウェブの厚さが、スパーの機内側端部から機外側端部への方向で減少することによって、機内側端部に対してより近接して配置された機内側ウェブが、機外側端部に対してより近接して配置された機外側ウェブよりも大きな厚さを有し、
ストラットの厚さは、対応するウェブの厚さに比例して変化する、条項Ａ１４に記載のスパー。

条項Ａ１６：
スパーが、機内側端部及び機外側端部を備え、
ストラットが、上部翼弦に隣接して配置された上端と、下部翼弦に隣接して配置された下端とを備え、
ストラットが、上部翼弦及び下部翼弦に対して垂直ではない角度で配置されているとともに、スパーの機外側端部へと方向付けられていることによって、上部翼弦に隣接して配置されたストラットの上端は、下部翼弦に隣接して配置されたストラットの下端よりも、機外側端部に対してより近くに配置されている、条項Ａ１３に記載の翼。

条項Ａ１７：
スパーは、機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って延びる長手軸を有し、
ストラットは、スパーの機内側端部と機外側端部との間でスパーの長さに沿って配設された複数のストラットを備え、
上部翼弦及び下部翼弦に対するストラットの角度が、スパーの機内側端部から機外側端部への方向で増大することによって、スパーの機内側端部に対してより近接して配置されたストラットが、スパーの機外側端部に対してより近接して配置されたストラットと比較して、より小さな角度で方向付けされており、該角度は、スパーの長手軸に対して直交する仮想垂線に対して測定したものである、条項Ａ１６に記載の翼。

条項Ａ１８：
モノリス構造を備えるスパーを支持する方法であって、
翼からの応力を、翼内に配置されるとともに翼を支持するスパーのモノリス構造によって、受けること、及び
前記応力を、モノリス構造の上部翼弦と下部翼弦との間で、モノリス構造に連結されたストラットにより分配すること
を含む、方法。

条項Ａ１９：
前記応力を受けることが、モノリス構造の下部翼弦において張力を受けることと、モノリス構造の上部翼弦において圧縮を受けることとを含み、
前記応力を分配することが、ストラットにおいて張力を受けることを含む、条項Ａ１８に記載の方法。

条項Ａ２０：
下部翼弦において張力を受けることから、下部翼弦内部における応力破壊を受けること、及び
ストラットにおいてさらなる張力を受けること
をさらに含み、これによってモノリス構造の下部翼弦内部における応力破壊が阻止される、条項Ａ１９に記載の方法。

Claims (14)

1. スパー（６１０）を備える、航空機（１０）用の翼（１００）であって、
   前記スパー（６１０）が、
   上部翼弦（６２４）、下部翼弦（６２６）、及び前記上部翼弦と前記下部翼弦との間に配置されたウェブ（６２８）を備える、モノリス構造（６５０）、並びに
   前記モノリス構造とは別個で独立したストラット（６５２）であって、前記上部翼弦と前記下部翼弦との間で前記モノリス構造に連結されており、かつ前記ウェブにわたって延びている、ストラット（６５２）、
   を備え、
   前記モノリス構造（６５０）が、前記上部翼弦（６２４）の下端に形成され、隣接した前記ウェブ（６２８）に関する断面で厚さが増大する上部パッド（６５４）と、前記下部翼弦（６２６）の上端に形成され、隣接した前記ウェブ（６２８）に関する断面で厚さが増大する下部パッド（６５６）とをさらに備え、
   前記ストラット（６５２）が、前記上部パッド（６５４）及び前記下部パッド（６５６）に連結されている、航空機（１０）用の翼（１００）。
2. 前記スパー（６１０）が、機内側端部（６０４）と、機外側端部（６０６）とを備える、請求項１に記載の翼（１００）。
3. 前記ウェブ（６２８）が、前記機内側端部（６０４）と前記機外側端部（６０６）との間で前記スパー（６１０）の長さに沿って配設された複数のウェブを備え、
   前記ウェブの厚さが、前記スパー（６１０）の前記機内側端部（６０４）から前記機外側端部（６０６）への方向で減少することによって、前記機内側端部に対してより近接して配置された機内側ウェブが、前記機外側端部に対してより近接して配置された機外側ウェブよりも大きな厚さを有する、
   請求項２に記載の翼（１００）。
4. 前記ストラット（６５２）が、複数のストラットを備え、各ストラット（６５２）は、複数のウェブ（６２８）のうちの１つに対応しており、かつ、
   前記ストラット（６５２）の厚さは、対応する前記ウェブ（６２８）の厚さに比例して変化する、
   請求項３に記載の翼（１００）。
5. 前記ストラット（６５２）が、前記上部翼弦（６２４）に隣接して配置された上端（６５８）と、前記下部翼弦（６２６）に隣接して配置された下端（６６０）とを備え、
   前記ストラット（６５２）が、前記上部翼弦（６２４）及び前記下部翼弦（６２６）に対して垂直ではない角度で配置されているとともに、前記スパー（６１０）の機外側端部（６０６）へと方向付けられていることによって、前記上部翼弦（６２４）に隣接して配置された前記ストラット（６５２）の前記上端（６５８）は、前記下部翼弦（６２６）に隣接して配置された前記ストラット（６５２）の下端（６６０）よりも、前記機外側端部（６０６）に対してより近くに配置されている、
   請求項２に記載の翼（１００）。
6. 前記スパー（６１０）は、前記機内側端部（６０４）と前記機外側端部（６０６）との間で前記スパー（６１０）の長さに沿って延びる長手軸を有し、
   前記ストラット（６５２）は、前記スパー（６１０）の前記機内側端部（６０４）と前記機外側端部（６０６）との間で前記スパー（６１０）の長さに沿って配設された複数のストラットを備え、
   前記上部翼弦（６２４）及び前記下部翼弦（６２６）に対する前記ストラットの角度は、前記スパー（６１０）の前記機内側端部（６０４）から前記機外側端部（６０６）への方向で増大することによって、前記スパーの前記機内側端部に対してより近接して配置された前記ストラット（６５２）が、前記スパーの前記機外側端部に対してより近接して配置された前記ストラットと比較して、より小さな角度で方向付けされており、前記角度は、前記スパーの長手軸に対して直交する仮想垂線に対して測定したものである、
   請求項５に記載の翼（１００）。
7. 前記ストラット（６５２）を前記上部パッド（６５４）及び前記下部パッド（６５６）に連結するためのファスナ（６３８）をさらに備える、請求項１に記載の翼（１００）。
8. 前記モノリス構造（６５０）が、前記ウェブ（６２８）に隣接して前記上部翼弦（６２４）と前記下部翼弦（６２６）との間に配置された補強材（６４０）をさらに備える、請求項１に記載の翼（１００）。
9. 前記モノリス構造（６５０）が、前記ウェブ（６２８）に隣接して前記上部翼弦（６２４）と前記下部翼弦（６２６）との間に配置されたリブポスト（６４２）をさらに備える、請求項１に記載の翼（１００）。
10. 前記スパー（６１０）が、フロントスパー及びリアスパーを備え、前記翼（１００）が、前記フロントスパーのリブポスト（６４２）と、前記リアスパーのリブポスト（６４２）とに連結されたリブをさらに備える、請求項９に記載の翼（１００）。
11. 前記上部翼弦（６２４）及び前記下部翼弦（６２６）がそれぞれ、Ｔ字状又はＬ字状の断面を備える、請求項１に記載の翼（１００）。
12. 請求項１に記載の翼（１００）のスパー（６１０）を支持する方法であって、
    前記翼（１００）からの応力を、前記翼（１００）内に配置されるとともに前記翼（１００）を支持する前記スパー（６１０）の前記モノリス構造（６５０）によって、受けること、及び
    前記応力を、前記モノリス構造（６５０）の前記上部翼弦（６２４）と前記下部翼弦（６２６）との間で、前記モノリス構造（６５０）に連結された前記ストラット（６５２）により分配すること
    を含む、方法。
13. 前記応力を受けることが、前記モノリス構造（６５０）の前記下部翼弦（６２６）において張力を受けることと、前記モノリス構造（６５０）の前記上部翼弦（６２４）において圧縮を受けることとを含み、
    前記応力を分配することが、前記ストラット（６５２）において張力を受けることを含む、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記下部翼弦（６２６）内部における応力破壊を、前記下部翼弦（６２６）において張力を受けることから受けること、及び
    前記ストラット（６５２）においてさらなる張力を受けること
    をさらに含み、これによって前記モノリス構造（６５０）の前記下部翼弦（６２６）内部における応力破壊が阻止される、請求項１３に記載の方法。

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