JPH05345599A

JPH05345599A - 除氷装置

Info

Publication number: JPH05345599A
Application number: JP5020132A
Authority: JP
Inventors: Richard L Rauckhorst; ローレンスロークホーストリチャード
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1993-12-27
Also published as: DE69303382D1; CA2088949A1; CN1084472A; EP0554860B1; ATE139962T1; EP0554860A1; GR3021216T3; BR9300458A; DE69303382T2; US5248116A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、従来の航空機の除氷装置の
問題点を解決する除氷装置を提供することにある。【構成】上述の目的を達成するために、本発明による
除氷装置は、着氷面の直下に複数の変位要素を有し、か
つ該変位要素の下側に支持構造を有し、前記変位手段
が、膨張可能な管部材を備えた除氷装置において、前記
着氷面に沿って長手方向に延設された第１の変位管と、
前記着氷面に沿って長手方向に延設された、少なくとも
１本の第２の変位管と、前記第１と第２の変位管を独立
に膨張させるための膨張手段とを具備し、前記第１と第
２の変位管は、部分的に重ね合わせられ、かつ幅方向の
部分に沿って接合され、上記変位管の１つが膨張する
と、他の変位管が部分的に作動し、それにより、前記着
氷面において弦方向の曲げが増加し、疲労応力を分配さ
れる前記着氷面を拡大するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば氷の層等の固体
を構造部材の外表面から分離するための、一体的特徴と
してのシステムを含む複合構造部材に関する。特に、本
発明は、航空機の前縁面に採用されるとき、複合構造部
材の高い弾性率の外被の除氷装置に適した、変位発生手
段を、一体的特徴として具備する構造部材に関する。本
発明は、更に上記構造部材と一体的に使用可能な、或い
は、独立の除氷装置組体の一部として、翼または前縁に
取着可能な変位手段に関する。本出願は、私の同時係属
出願の1989年11月6 日に出願された米国特許出願第07/4
32715 号「一体的排除システムを有する翼の構造」の一
部係属出願である。

【０００２】

【従来の技術】動力飛行が始まって以来、航空機には翼
やストラット等の航空機の構造面に着氷する、ある飛行
条件問題があった。上記着氷は、チェックしない場合に
は、ときとして、航空機の付加的重量となると共に、航
空機の翼や制御面を変形して突然飛行不能状体となる。
飛行状体において着氷することを防止し、かつ／または
付着した氷を除去する努力により、除氷として一般的に
周知のプロセスである、付着した氷を除去する普遍的な
３のアプローチが開発された。熱的除氷として周知の、
除氷の１つの形態では、前縁を加熱して付着した氷と着
氷面との間の付着力を減少させる。ここで、「前縁」の
用語は、氷が付着すると共に、航空機を流れる空気が衝
突し、該空気の流れの淀み点が生じる点または線を有す
る航空機の要素の端部を意味する。氷の付着力が一旦減
少すると、氷は航空機を流れる気流により航空機の要素
から吹き飛ばされる。

【０００３】上記前縁を加熱する方法には、一般的に２
つの方法がある。電熱除氷として周知の１つのアプロー
チでは、電熱要素が、航空機の要素の前縁領域に適用さ
れるエラストマーのブーツを含んで、或いは、航空機の
外被と組み合わされて、前記前縁領域に配置される。該
電熱要素は、航空機の１つ或いはそれ以上のエンジンに
接続された発電機から電力が供給され、そして付着した
氷の付着力を減少させるのに充分な発熱を提供するよう
に、スイッチがオン−オフされる。小型の航空機では、
電熱式の除氷装置を使用するために充分な電力は提供不
能である。他の加熱アプローチでは、タービンエンジン
の１つ或いはそれ以上の圧縮ステージからの高温の気体
を、翼やストラット等の要素の前縁を循環させて、除氷
効果や、着氷させない効果を導くように成っている。上
記アプローチは、典型的に、タービンエンジンの１つ或
いはそれ以上の圧縮ステージから、高温の圧縮空気を抽
気することにより、タービンエンジンにより飛行する航
空機のみに使用される。該アプローチでは、燃費が低減
すると共に、タービンの出力が低下する。第２の一般的
に採用される除氷方法は、化学物質を含んでいる。限定
された状体において、ある化学物質を航空機全体または
一部に塗布して、付着する氷の付着力を低減し、或いは
航空機の表面に凝集する水の氷点を低下させる。

【０００４】第２の一般的に採用される除氷方法は、典
型的に機械的除氷と呼ばれている。市販されている機械
的除氷装置の原理は、航空機の前縁領域または翼または
ストラット要素は、複数の膨張可能な略管状の構造によ
り覆われており、該構造は、加圧された流体、典型的に
空気を採用して膨張可能と成っている。上記管が膨張す
ると、翼またはストラットの前縁の輪郭を実質的に膨張
させ、そしてその上に付着している氷にクラックを発生
させ、航空機の要素を流れる気流中に排除される。典型
的に、上記管状の構造は、航空機の前縁に略平行に延設
されるように構成されてきた。こうした従来の定圧空気
式の除氷装置は、ゴムのような或いは実質的に弾性を有
するコンパウンドから成る。典型的に、上述の除氷装置
の膨張管部材を形成する上記材料は、膨張サイクルの間
に４０％或いはそれ以上膨張または伸長し、それによ
り、前縁および除氷装置の輪郭を実質的に変位させ、以
て前縁に付着した氷にクラックが発生する。

【０００５】従来の空気作動式の除氷装置は、除氷装置
の高膨張管を膨張させるために大きな体積の空気と、上
記管を膨張させるために典型的、歴史的に平均２秒から
６秒の時間を必要とする。上記管の膨張により生じる翼
の外形の変形は、該翼を流れる気流のパターンを変形
し、翼の揚力特性に悪影響を与える。上記従来の空気式
の除氷装置を構成するゴムまたはゴム状の材料は、典型
的に6900kPa のヤング率（弾性率）を有している。氷の
弾性率は様々であり、275000kPa から345000kPaの値が
報告されている。氷は、氷の体積物を支持する表面の外
形の小さな変形を調節する弾性率を有していることが知
られている。従来の除氷装置に使用されるゴムの弾性率
は、典型的な氷の体積物の弾性率よりも非常に小さな弾
性率を有している。従来の空気式の除氷装置の大きな膨
張により、氷の体積物にクラックを生じ、または破壊さ
れて、衝突する気流により上記体積物は吹き飛ばされ
る。

【０００６】除氷効果を発揮する他の機械的手段には、
米国特許公報第3549964 号に開示されている電気機械式
の打擲手段等が含まれている。翼の外被の、長時間負荷
されることによる応力疲労の許容性が、こうした技術の
市販と適用とを阻んでいる。他の電気機械式の氷除去装
置が、米国特許公報第4690353 号に記載されている。１
つ或いはそれ以上の重ね合わされた可撓性リボンの導電
体が、その背面に折り曲げられて、弾性材料内に埋設さ
れている。大きな電流パルスが上記導電体に供給される
と、導電体の隣接する層の反対側のセグメントの非平行
な電流が、磁場と相互作用して、重ね合わせた導電体の
セグメント間に電気的排斥力を発生して、略瞬間的にそ
れらは離反する。この膨張により弾性材料から成る面上
の固体が除去される。他の電気機械式の氷除去システム
が、米国特許公報第4875644 号に記載されており、本明
細書に引用される。大きな電流が導電体に供給される
と、２つ或いはそれ以上のシート状のアレイが、急速、
強力に離隔するように駆動し、前記シート状のアレイ
は、離隔配置された複数の平行なリボン状の電気伝導体
を具備してる。

【０００７】米国特許第4706911 号と、4747575 号は、
前縁を除氷するための装置を開示しており、支持面と、
実質的に高められた率を有するシート状の外被と、の間
に配置された膨張管を急激に膨張させるために、加圧さ
れた流体のインパルスを与える。流体のインパルスが膨
張管に輸送されて高い弾性率の外被が変位し、次いで、
急速に停止される。氷の体積物に作用するモーメント
が、氷が更に動作して氷が剥離し、排除されることを補
助する。好ましい実施例において、膨張管は、0.1 秒よ
り短い時間、好ましくは約0.5 ミリ秒より短い時間、膨
張する。図４および米国特許第4706911 号は、上記空気
作動式の除氷装置に使用するのに適した、エジェクタ／
パイロット弁を記述する。図７は、米国特許公報第4747
575 号は、空気インパルス式の除氷装置に使用するため
のチャタリング弁を記述する。該チャタリング弁は、一
連の急速な流体圧力パルスを、前縁に取着された除氷装
置の膨張管に供給する。こうした空気作動式の除氷装置
を改良する努力により、所望の流体インパルスを供給す
るための弁が改良が導かれてきた。

【０００８】上述の特許において開示された装置および
方法は、航空機の除氷に適しているが、可及的に重量を
低減し寿命を長くし、信頼性を高める目的が残ってい
る。これらの目的に向かって、設計者や製造者は、高い
周波数において、有機樹脂または炭素のマトリックス中
の、炭素、グラファイト、アラミド、ガラス等を含む高
い弾性率の繊維から製造された軽量の複合材料を使用す
ることを、明らかとしている。航空機の翼やストラット
の前縁面は、米国特許公報第4706911 号と、第4747575
号に開示されたような、別個に製造された装置を具備し
ている。上記装置は、従前の翼構造に接着剤により取着
される。上記接着剤は、こうした付加的な除氷装置を接
着する。上記付加的な装置により前縁の輪郭は変形し、
望ましくない結果となる。代替的に、設計時において、
或いは上記装置を取着する前に、ある従来の実施例の翼
の前縁は、除氷装置を取着するために凹部を具備するよ
うに改良されている。然しながら、この例において、支
持面の下側と翼とは、除氷装置を加えることなく、構造
的に結合されている。除氷装置は、取着される下側の支
持面に対して付加的な、或いは少しも構造的な補強を提
供しない。これまで公知となってきた多数の除氷装置
は、ゴム（ネオプレン）またはウレタン等の弾性材料に
より形成される。これらの材料は、近代の大型の商業用
航空機や、一般航空機、通勤航空機に採用されているア
ルミニウム合金製前縁面よりも、飛行中、雨、あられ、
ひょう、雪の作用による浸食を受けやすい。上記航空機
は、厚さ0.64mm（0.025inch ）から4.83mm（0.190inch
）のアルミニウム合金の外被を備え、２０年或いはそ
れ以上の寿命を有している。上記除氷装置の修理、交換
を最小とすることは、航空機産業の１つの目的でる。理
想的には、除氷装置は、アルミニウム合金と同じ雨滴浸
食抵抗を有する、着氷面を具備することが望ましく、前
記アルミニウム合金は、抽気システムを使用する大型タ
ービンを動力源とする近時の商業用航空機で採用されて
いる。

【０００９】前縁は、雨滴からのみ衝撃を受けるとは限
らない。鳥、ひょう、或いは滑走路から撥ね上げられた
破片や、定期補修中に生じる事故も、航空機の寿命の間
には生じる。翼および除氷装置に対して必要な種々の改
良に加えて、周知の空気式除氷装置は、典型的に膨張管
の止着点近傍に、高い応力点と高い曲げモーメントを示
している。上記止着点に隣接して、「死空間（デッドス
ペース）」または不動領域が発生し、各管が作動または
膨張しても前記不動領域は変位せず、その結果高い応力
集中が生じる。高い応力のこれた不動領域では、外被、
特に、金属製の高い引張係数を有する外被に疲労が生じ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の問題点を解決する、航空機の前縁のための除氷装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
一体的な除氷機能面を有する構造部材が提供され、１つ
の実施例において、前記構造部材は、（ａ）非金属製の
高い引張係数の繊維強化マトリックス構造から成る複合
基部構造と、（ｂ）薄い変位手段と、（ｃ）前記基部構
造と、前記薄い変位手段とに接着された、高い引張り係
数の外被と、を具備し前記変位手段は、前記基部構造と
前記外被との間に配置され、かつ重なり合った管構造を
具備している。

【００１２】本発明の他の特徴によれば、一体的除氷機
能面を有する構造部材を製造する方法が提供され、該方
法は、（ａ）雌型を提供することと、（ｂ）金属製の外
被と、外側接着層とを前記雌型に挿入することと、
（ｃ）管マットから成る変位手段を形成し、かつ該変位
手段を前記外側接着層に適用することと、（ｄ）前記変
位手段に内側接着層を適用することと、（ｅ）ポリマー
マトリックス内の強化繊維の複数の層から成る複合基部
構造を形成し、かつ該基部構造を前記内側接着層に適用
することと、（ｆ）上記組み合わせられた外被と、変位
手段と、基部構造とを、高温、高圧で熱硬化させると共
に、相互に接着して一体的な部材を提供することとを含
んでいる。

【００１３】本発明の他の特徴によれば、空気作動式の
除氷装置は、変位力を分配するように作動する重ね合わ
せ構造の管部材を具備しており、これにより、外被の応
力集中と疲労とを低減しながら、同時に着氷面における
接線方向のまたは弦方向の曲げを増加する。本発明のこ
の特徴による除氷装置の改良は、除氷装置を別個に製造
し、そして翼または前縁に取着する従来の空気作動式の
除氷装置はもちろん、本明細書中において説明する、前
縁と一体的な除氷装置に使用するのに適している。

【００１４】

【実施例】本発明は、前縁を除氷可能な一体的な分離機
能面を有し、構造部材に形成された装置を提供する。ま
た、本発明は上記装置の製造方法と、該装置を利用して
除氷する方法を提供する。本発明は、また、除氷変位機
構の改良と、該装置を製造する方法を提供する。この改
良された除氷機構は、前縁の広い領域に剪断力面を拡大
して上記面からの氷の除去を改善しながら、氷着面の応
力疲労を低減する。除氷は、前縁に氷着した後に続いて
実施される。「前縁」は、ある構造の面に衝突する気流
と衝突して、該気流を破壊する上記構造の面の部分であ
る。例えば、航空機が飛行中に空気の流れが最初に衝突
する、翼や、スタビライザーや、ストラットや、ナセル
或いはその他のハウジングや突起の前部である。

【００１５】図１を参照すると、本発明による前縁構造
は、一体的に構成された除氷機能を有している。装置１
０は、作動して変形した状態で図示されており、理解し
やすくするために誇張して示されている。実際上、翼の
滑らかな連続する輪郭からの上記変形は、図示されてい
る状態よりも非常に小さな変形である。装置１０は、従
来の翼の前縁面に採用されていた、アルミニウム合金の
薄板（図示せず）の代わりに採用される。上記アルミニ
ウム合金の薄板は、典型的に、厚さが約0.64mm（0.025i
nch ）から4.8mm （0.190inch ）となっており、後者
は、定員１００人以上の民間機用である。装置１０は、
図１に示す面一固定具５０や接着により、翼構造の残余
部分に固定される。上記構造は、例えば、衝撃のために
装置１０を交換する必要が生じた場合に、装置１０を現
場で交換可能とする。

【００１６】図２に、本発明の好ましい実施例による除
氷装置２０を図示する。除氷装置２０は、少なくとも40
000kPaの弾性率を有する材料から成る表面層または外被
２２を有している。上記面または外被２２の直下は、ポ
リマー材料から成る外側接着層２４と成っている。該接
着層２４の直下は、排除力と変位を発生する変位手段２
６と成っている。該変位手段２６の直下は、ポリマー材
料から成る内側接着層２８と成っている。内側接着層２
８の直下は、繊維強化複合から成る基部構造３０と成っ
ている。着氷層１８が、外被２２の外面２３に図示され
ている。外被２２は、金属またはプラスチックにより形
成される。特に、好ましくは、チタン合金により外被２
２を形成する。外被２２の厚さは、典型的に金属の場合
約0.05mm（0.002inch ）から0.76mm（0.030inch ）、そ
してプラスチックの場合、約0.13mm（0.005 inch）から
2.03mm（0.080inch ）である。他の適当な材料として、
ステンレス鋼やアルミニウム合金が含まれる。上記外被
に特に好ましいプラスチック材料は、インペリアルケ
ミカルインダストリーＰＬＣから市販されているポ
リエーテルエーテルケトン（Polytheretherketone ）１
０である。長期に渡る耐用年数が要求される部分には、
金属が非常に好ましい。

【００１７】接着層２４、２８は、各々の層の両側に接
着するために適切なポリマー材料により形成される。上
記化合物は周知となっており、周囲の状態や、外被２２
に着氷した氷の性質および、外側接着層２４に対して
は、その直下の変位手段２６の性質や、そして内側接着
層２８に対しては、変位手段２６に使用されている材料
の性質や、隣接する直下の基部構造３０の接触層２９の
性質等種々の要因に基づいて特定の化合物が選択され
る。外被２２がチタン合金により形成され、変位手段２
６が中空の膨張管部材２７を具備している場合には、外
側接着層２４は、好ましくは、３Ｍ社から市販されてい
るフィルム状の接着剤AF32等の、フィルム状のニトリル
フェノール（nitrile phenolic）樹脂により形成され
る。内側接着層２８は、好ましい実施例において、厚さ
0.254mm （0.001inch ）のフィルム状のニトリルフェノ
ール接着剤により形成される。隣接する中空部材の間の
領域２５は、また同じニトリルフェノール樹脂により形
成される。３Ｍ社の製品であるAF32が、結合される層の
材料とAF32が親和性を有している場合には、外側接着層
２４と内側接着層２８に対して同じAF32が採用される。
外側接着層２４と内側接着層２８および領域２５に対す
る非常に適切な代替材料は、カリフォルニア州ピッツバ
ーグ市のハイソルエアロスペースプロダクト社から
市販されているEA951 等の柔軟化したエポキシフィルム
である。２つの接着層２４、２８と領域２５の材料は、
図示および表現し易く示されている。実際上は、各層は
見分けがつかず、そして領域２５の材料は、中空部材ま
たは層２４、２８の被覆から形成される。

【００１８】変位手段２６は薄く、そして典型的に2.54
mm（0.100inch ）の厚さを有している。膨張可能な各部
材２７は、除氷装置の長さに渡って、すなわち装置およ
び横のスパン方向に延設された管状の構造を有してい
る。膨張可能な各部材２７は、ポリマーにより被覆され
た織物により形成されている。上記織物は一方側のみ被
覆され、そして織物の層が接着して膨張可能か中空部材
の形成が妨げられないように、中空部材の内側に接着バ
リアーを置いて、被覆面を外側に、或いは被覆面を内側
にして中空部材を形成する。この適用において、上記接
着バリアーとしてポリ四フッ化エチレン（PTFE）が非常
に適している。膨張可能な各中空部材２７は、流体イン
パルス管として作用する。装置内の上記中空の膨張管部
材は、経路手段（図示せず）により除氷装置の残りの部
分（図示せず）に接続される。そして上記除氷装置の残
りの部分は、タイマー／制御装置（図示せず）と、高圧
ガス供給手段（図示せず）と、インパルスを発生する弁
手段（図示せず）とを具備している。本発明による構造
部材における、一体的に構成された分離機能面を有する
中空部材の流体インパルスによる膨張を発生させるため
に、適当な制御装置と、高圧弁手段の概要は、米国特許
公報第4706911 号に記載されており、該公報を参照され
たい。ガスインパルス発生弁手段の好ましい実施例は、
ロバートＭ．ホーエンシールと、ジェームズＣ．パ
ットに付与された米国特許公報第4873647 号に記載され
ており、該公報を参照されたい。

【００１９】図８は、本発明による構造部材の中空の膨
張管部材に、流体インパルスを発生させるための制御装
置１００と手段を図示している。上記制御装置１００
は、コンプレッサや、ジェットエンジンのタービンステ
ージからの抽気等の低圧空気源１８１を具備している。
空気源１８１は、低圧空気源の一定の圧力を確実に供給
するために、レギュレータ１８２、１８３に接続されて
いる。レギュレータ１８３は、各パイロット操作弁１５
０、１５１と組み合わされるであろうエゼクタ１７０
に、低圧空気を供給するように構成されている。パロッ
ト弁１５０、１５１主弁座が閉鎖している間、上記エゼ
クタに比較的低圧でガス源を供給することにより、パイ
ロット操作弁の出口ポートに真空が引かれて、図２に示
された中空の膨張管部材２７のような、図１０のマット
４００の中空の膨張管部材に真空が引かれる。レギュレ
ータ１８２は、低圧空気の一定圧力源を増圧器１８４に
供給し、該増圧器１８４は、低圧空気源１８１の圧力か
ら所望の高圧に空気圧を増圧する。上記高圧を受承する
ためにアキュムレータ１８５が具備されている。該アキ
ュムレータ１８５は、適切な或いは従来の金属製構造か
ら成る。主アキュムレータ１８５内の高圧空気が、適当
な経路１８６を介して、各パイロット弁１５０、１５１
と組み合わされたアキュムレータに供給される。各パイ
ロット操作弁１５０、１５１のアキュムレータ１５２か
らの高圧空気は、中空の膨張管部材２７（または、図１
０のマット４００の管部４２７）を有する個々の除氷装
置１８７、１８８、１８９に供給される。制御装置１９
０は、パイロット弁１５０、１５１のソレノイド１５９
の作動を制御し、これにより、高圧空気が除氷装置１８
７、１８８、１８９の中空の膨張管部材２７に、所定の
時間で供給される。制御装置１９０は、また、パイロッ
ト操作弁１５０、１５１にエゼクターが組み合わされて
いる場合に、該エゼクターに真空レギュレータ１８３か
ら供給される空気のタイミングと強度を制御する。上記
制御は、周知の方法で達成される。低圧空気源は、コン
プレッサーまたは機体貯蔵瓶（図示せず）等の高圧空気
源により置換可能であり、その場合増圧器は不要とな
る。真空レギュレータ１８３とレギュレータ１８２は、
真空を形成しそして増圧するための低圧空気を供給する
単体から構成してもよい。

【００２０】図８の右側に示された一方のパイロット弁
１５１は、パルス空気作動式の除氷装置に使用されるチ
ャタリング弁により構成してもよく、こうした弁は米国
特許公報第4747575 号に記載されている。好ましい実施
例において、流体のパルスが中空部材２７等のの中空の
膨張管部材を部分的に膨張させて、高い弾性率の外被を
変位させ、次いで急激に停止させる。その後段階的なパ
ルスの付加的な膨張が生じ、それによりパルス状に中空
部材が膨張する。繊維強化ポリマー材料の複合基部構造
３０は、熱硬化性のポリマー材料から成るマトリックス
内の繊維状の材料から成る複数の層により構成されてい
る。上記材料とその組合せによる積層された複合構造
は、周知となっている。上記装置が前縁要素を構成する
翼の性質、曲げ強度、ねじり強度、正面衝撃に対する抵
抗、全厚の制限、全重量の制限等の種々の要因に基づい
て特定材料が選定される。本発明による装置の、特に好
ましい実施例は、グラファイトまたは炭素繊維で強化さ
れたエポキシマトリックスにより構成された基部構造３
０を具備している。例えばアラミドやガラス繊維等、他
の高い弾性率、高強度の繊維を単体で、或いはこれらの
繊維または他の種類の繊維と組み合わせて使用してもよ
い。

【００２１】図３において、除氷装置２０が作動し、着
氷した氷が粒子となって分離する状態が示されている。
図３の除氷装置２０は、図２を参照して説明した除氷装
置と同じ構造を有している。図２は、除氷装置２０は休
止状態にあり、氷の層１８が付着している。作動状態に
おいて、中空の膨張管部材２７に高圧のガス、典型的に
は空気がパルスとして導入される。上記流体の導入によ
り、パルスが管に沿って移動する際、急速にそして瞬間
的に外被２２が変形する。本発明による装置２０の操作
は、米国特許公報第4706911 号と、米国特許公報第4747
575 号にほぼ記載されており、主膨張管から枝分かれす
る補助膨張管（本特許出願では図示されていない）が具
備されている場合には、米国特許公報第4826108 号に記
載されている。上記ガスパルスが発生するのと略同時
に、中空の膨張管部材２７を覆う表面に付着した氷に一
連の変形が生じ、氷の層１８が破壊されて粒子となって
排除される。出力が中空の膨張管部材２７に導入され
る、急速作動式の弁に供給される空気の典型的な圧力
は、少なくとも約6894kPa （1000psis）、更に好ましく
は10340kPa（1500psis）、そして13788kPa（2000psis）
以上でもよい。

【００２２】出願人は、金属製の外被内に複合材料から
成る基部構造を使用することを含む一体的な除氷装置
は、除氷すべき航空機の元来の外被の表面または他の目
的物の表面に、接着や機械的手段により取着するように
構成された従来の構造と比較して、非常に性能が改善さ
れることを発見した。これまで、除氷装置は、パッドま
たはブーツの形で翼の元来の構造外被から分離して制作
されていた。こうした装置は、除氷パッドまたは除氷ブ
ーツと呼ばれてきた。これに対して、本発明において、
前記装置は、組み合わされた航空機の元来の構造外被の
代わりに使用されるように構成されており、そして別個
に制作され、補助的な除氷装置として取着される。出願
人は、航空機産業で要求される、雨滴浸食（rain erosi
on）に対する優れた耐久性が本発明により示されること
を発見した。従来技術による装置は、雨滴浸食試験に対
して非常に低い耐久性を示し、氷が付着する金属製の外
被の破壊（ラプチャー）として典型的に示される損傷が
生じる。本発明のの有利な性能を以下のサンプルにより
示す。

【００２３】サンプル１サンプル１は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（天然ゴム接着剤）ｘｘｘｘｘ（中空の膨張管部材を有する変位手段）＃＃＃＃＃（天然ゴム）／／／／／（コンタクト接着剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−１時間３０分サンプル１の構造は、低圧空気式の除氷装置技術と高圧
空気インパルス技術の組合せにより得られた結果を代表
している。上記構造において、最高の雨滴浸食性能は１
時間３０分であり、このときチタン合金の表面に損傷が
観察された。

【００２４】サンプル２サンプル２は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（ニトリルフェノールの下地）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＝＝＝＝＝（コンタクト接着剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−２時間変位手段をチタン合金製の外被層に接合するために、サ
ンプル１において使用された天然ゴムのマトリックス
が、ニトリルフェノールの下地と、ニトリルフェノール
のフィルム状の接着剤により置換された。アルミニウム
製の基部構造に氷保護具を取着するために、コンタクト
接着剤が使用される。上記構造において、１時間３０分
において小さなクラックが観察されたが、雨滴浸食の最
高の性能は２時間であった。試験時間が２時間経過する
までに、上記クラックは拡大してその部分が損傷するに
到った。

【００２５】サンプル３サンプル３は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（ニトリルフェノールの下地）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＝＝＝＝＝（空気乾燥接着剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−２時間４５分サンプル３は、サンプル２で使用されたコンタクト接着
剤が、アルミニウム基部構造を接着するために室温で空
気乾燥する接着剤により置換されていることを除いて、
サンプル２の構造と同じ構造を有している。雨滴浸食試
験に曝されたとき、２時間３０を経過してサンプルの前
縁にクラックが発生し、３時間３０分経過したとき、内
側が著しくひび割れ、そして内側に浸食が観察された。
この部分は、２時間４５分経過したとき、使用不能と考
えられた。

【００２６】サンプル４サンプル４は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（空気乾燥下地））））））（空気乾燥接着剤）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＝＝＝＝＝（空気乾燥接着剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−３０分チタン面とアルミニウム基部構造は、室温で空気乾燥す
る接着剤により、各接触層に接着された。雨滴浸食試験
を開始してから、わずか３０分が経過した後、外被が損
傷（クラックと分解）が観察された。

【００２７】サンプル５サンプル５は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（ウレタン接着剤）ｘｘｘｘｘ（0.38mm（0.015inch ）のウレタンフィル
ム）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−１時間３０分試験の開始以前にサンプルの左下側に小さなクラックが
存在していたことを注意しておく。雨滴浸食試験におい
て、この初期の欠陥は、クラックの周囲を分解すること
により、チタン製の外被を破壊した。全ての損傷は、２
時間３０分経過後発生したと考えられる。

【００２８】サンプル６サンプル６は、以下のように構成されている。 −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（ニトリルフェノールの下地）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（アルミニウムの基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食結果−損傷することなく７時間サンプル１からサンプル６の各々のサンプルでは、市販
されている接着剤を製造者の指示に従って使用した。チ
タン合金の外被層は、厚さ0.13mm（0.005 inch）のAMS4
914 に従うTi-15V-3Al-3Cr-3Snであり、接着される面を
クロム酸で陽極化した。アルミニウムの基部構造または
裏当ては、図４から図６に示すような形状をした6061 T
6 である。アルミニウムの基部構造は、全長76.2mm（3i
nch ）、前縁半径12.7mm（0.50inch）、壁厚9.5mm （0.
25inch）、全高31.8mm（1.25inch）である。ニトリルフ
ェノールのフィルム状の接着剤（３Ｍ社のAF32、厚さ0.
254mm （0.001inch ）を、製造者の指示に従ってニトリ
ルフェノールの下地と共に使用した。ニトリルフェノー
ルのフィルム状の接着剤を適用する前に、下地を複合基
部構造に適用していない。

【００２９】サンプル６の製造方法は、２つの大きな段
階を含んでいる。先ず、第１の段階において、チタン合
金の外被をニトリルフェノールのフィルム状の接着剤の
外側の層に接着し、変位手段の領域とニトリルフェノー
ルのフィルム状の接着剤の内側の層を、244 °C （350
°F ）、約３気圧の高温空気オートクレーブの中で約１
時間、部分的に空気乾燥した。第２の段階において、グ
ラファイトエポキシプリプレッグの層を、ニトリルフェ
ノール接着剤の内側の層に積層することによりグラファ
イトエポキシプリプレッグ複合基部構造を、第１の段階
において形成された構造に接着し、244 °C （350 °F
）、約３気圧の高温空気オートクレーブの中に１時間
置く。こうして得られたサンプル６を７時間に渡って雨
滴浸食試験を行った。サンプルの両側の端部に僅かな浸
食が観察されたが、その他の部分には損傷は観察されな
かった。サンプル６に対して雨滴浸食試験の試験片は、
サンプル１からサンプル５の試験片と同じ寸法、同じ前
縁半径に形成した。繊維強化複合基部構造は、呼び厚2.
54mm（0.100inch ）を有している。試験片の各後縁に沿
って皿もみした複数の穴が形成されている。試験片は雨
滴浸食試験装置の回転羽根に固定されたアダプターに皿
ネジにより固定される。上記アダプターは、サンプル１
からサンプル５の試験片に関して利用された方法で、回
転羽根に固定されている。

【００３０】雨滴浸食試験の方法１サンプル１からサンプル６の雨滴浸食試験は、以下の方
法で実施された。試験片は、試験装置の回転腕に機械的
に固定される。試験装置は、サンプルの速度が804km/h
（500mph）となるように調節され、これは、回転腕の回
転数が1400rpmに相当する。3.03l/min （0.8gallon/min
）の流量で水を供給し、これは、雨滴の直径約1.5 〜
2.0mm 、降雨量25.4mm/h（25.4inch/h）の雨に相当す
る。サンプル１からサンプル６は、同じ装置、同じ条件
で試験された。

【００３１】サンプル６の優れた耐雨滴浸食性を確認す
るために、以下に示す構造を有するサンプルを準備し
た。サンプル７ −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）のチタン合金の
外被）＋＋＋＋＋（ニトリルフェノールの下地）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（グラファイトエポキシ複合基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食の結果−損傷することなく４時間３０分

【００３２】サンプル８ −−−−−（厚さ0.13mm（0.005 inch）の窒化チタン合
金の外被）＋＋＋＋＋（ニトリルフェノールの下地）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＃＃＃＃＃（中空の膨張管部材を有する変位手段）ｘｘｘｘｘ（ニトリルフェノールのフィルム状の接着
剤）＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊（グラファイトエポキシ複合基部構造）＊＊＊＊＊雨滴浸食の結果−損傷することなく４時間３０分

【００３３】雨滴浸食試験の方法２図７に図示する形状のサンプル７、８について、主要な
機体製造者において雨滴試験を実施した。サンプルの寸
法は、全長が少なくとも25.4mm（1inch ）、前縁７１の
半径が12.7mm（0.5inch ）で円弧部分が170 °、上部お
よび下部の前方平坦部７２、７３が、前縁の円弧部分に
おいて試験片の弦７８に関して20°の位置から後方に3
5.6mm（1.40inch）、上部および下部の後方平坦部７
４、７５が、試験片の弦７８に平行に前方平坦部７２、
７３から後方に約35.6mm（1.40inch）となっている。前
方平坦部と後方平坦部との接合部７６、７７は、1.52〜
6.35mm（0.06〜0,25inch）と成っている。試験条件は、
試験片の中央部における速度が965km/h （600mph）で、
水滴の直径を1.5 から2.0mm として76.2から102mm/h の
水を噴霧した。航空機製造者における最低性能は、上記
試験条件での４時間３０分の雨滴浸食試験において、試
験片の表面を手で触れたときの感触が、２４０グッリト
のサンドペーパのそれよりも滑らかであることである。
サンプル７、８は上記試験において、従来のアルミニウ
ム合金の航空機の外被よりも高い性能を示した。

【００３４】製造方法特に記載なき限り、圧力はゲージ圧とする。本発明によ
る分離機能を備えた一体的面を有する構造部材は、以下
のようにして形成される。先ず、前縁装置を装着する、
翼の輪郭に対応する成形型を準備する。最も好ましく
は、上記成形型を雌型とする。上記雌型により、該装置
の製造は高い弾性率の外被から開始され、次いで、翼と
接合される基部層に向けて内側に進行可能となる。製造
完了した装置の翼への接合方法は、典型的に窪んだネジ
または平坦なネジ、若くは窪んだリベットまたは平坦な
リベット等の機械的接合具により実施される。サンプル
７の詳細な構造を有し、図１から図３に示した実施例と
類似する実施例の製造方法を以下に記載する。チタン合
金のシートの一方の側を陽極とし、その後、製造者の指
示に従って、ニトリルフェノールの下地、つまり３Ｍ社
の製品であるEC3901の微細ミストにより噴霧する。下地
処理したチタン合金層は、その後、接着剤製造者の推奨
事項に従って、この例では、132 °Ｃ（180 °Ｆ）にお
いて３０分間焼成する。

【００３５】この適用のために望ましい寸法の、中空の
膨張管部材が、ポリマーを被覆した織物から組み立てら
れる。厚さ0.18mm（0.007inch ）の正方形に緊密に織ら
れたナイロン製織物の一方の面に、３Ｍ社製のAF32を被
覆して全体の厚さを0.38mm（0.015inch ）とした織物
が、上述のサンプル７の好ましい実施例に対して使用さ
れる。被覆した織物をバイアス方向に切断して、各管に
対して要求される長さおよび幅の帯とする。上記帯は、
コードが、帯の長手方向に対して約４５°のバイアス角
で走るように切断される。典型的な平坦に形成された管
は、25.4〜63.5mm（1 〜2.5inch ）の幅を有している。
また、前縁部を跨ぐ領域等、小さな半径の領域に沿って
延設される管に対しては、より小さな管幅が採用され
る。形成される管の幅に一致する幅の、ポリ四フッ化エ
チレンのテープ、或いは他の適当な非粘着性の材料が上
記管織物の各帯上に配置される。上記被覆された織物の
帯を、長手方向に延びる重なり部分が形成されるように
して、非粘着性の材料の周囲に長手方向に巻いて、各管
を形成する。好ましくは、上記テープと同じ幅、長さ
で、同テープよりも厚いポリ四フッ化エチレンの補助層
（以下ビレットと記載する）を、同テープに重ねて配置
する。該ビレットにより被覆された織物を管に形成し易
くなる。好ましくは、織物の被覆された面が、形成され
た管の内面となるように配置する。ポリ四フッ化エチレ
ンのフィルムは、ニトリルフェノールにより被覆された
織物の隣接する層が、次の工程において相互に固着され
ることを防止する。該ポリ四フッ化エチレンのテープま
たは他の適当なリリースフィルムまたはリリース処理
は、完成した構造内に残余していてもよい。リリーステ
ープが採用され、そして後にこれが除去されない場合、
該テープは管の一方の側に付着する。個々の管を、上記
雌型の成形型内において、得られる構造部材の配置され
るであろう位置に正しく配置し、そしてオートクレーブ
内で硬化させる。ポリ四フッ化エチレンのテープは、該
管形成工程の後に除去される。

【００３６】個々の管を硬化させる上記工程の後、各管
に１つの穴部が形成され、接続具が取り付けられる。上
記接続具を各管に接着するために、補助のフィルム接着
剤と繊維強化材が使用される。好ましい実施例におい
て、上記管の両端近傍に、入口接続具と出口接続具とが
設けられる。入口接続具の内部経路は、インパルス発生
装置に最も近い端部において円形となっており、そして
中空の膨張管部材が接続する、丸い端部の細長いスロッ
トを形成している。出口経路は、円形の内部経路を有し
ている。接続具を取り付けた後、例えばフィルム状の接
着剤を使用して、折り重ねて、管の端部が閉塞される。
組合せられた管と接続具は、管を形成する織物と同様に
被覆された織物の裏当て層により上張りされる。該組体
を、上記雌型の成形型内において、得られる構造部材の
占めるであろう位置に正しく配置し、オートクレーブ内
で真空状態で、更に熱硬化させる。上記雌型の成形型を
使用することにより、上記組体が、型の湾曲と整合する
ように湾曲することが保証される。硬化された後、上記
組体を成形型から取り外す。上記雌型の成形型は、同雌
型の成形型から熱硬化した上記組体を取り外し易くする
ための、リリース層またはリリース織物、或いは他の処
理手段を具備している。

【００３７】前記チタン合金の外被を、上記雌型の成形
型内に配置する。３Ｍ社のAF32のニトリルフェノールの
フィルム状接着材の層から成る外側接着層を、下地を施
され焼き固められた表面に適用し、そして高温空気ガン
により加熱されながら、手操作により巻き下げられる。
フィルム状の接着剤の外側接着層は、両者を成形型に挿
入する前に、好ましく、そして最も簡単に、作業台等の
平坦な表面に適用される。上記フィルム接着剤を適用し
た後、繊維強化層を外被の内面に適用する。該フィルム
状の接着剤を繊維強化してもよい。従前に焼き固めら
れ、組み合せられた管と、接続具と、裏当てと、から成
る中間組体を、成形型内において上記外側接着層に適用
する。この時、組み合わせられた外被と、接着層と、中
間組体を、244 °C （350 °F ）、３気圧の高温空気オ
ートクレーブの中で１時間置いて接着する。上記外被と
中間組体との接合に続いて、複合基部構造を構成する層
状体は、組体が雌型内に残っている間に、製造される部
品に適用される。好ましい、中間構造体の製造方法にお
いて、エポキシ樹脂のプレプレッグ強化繊維（例えば、
チバガイギ社のR6376/CGG108、グラファイト繊維エポキ
シプレプレッグ）を、所望の中間構造体が完成されるま
で続けて適用する。プレプレッグを積層して中間構造体
が完成した後、熱硬化を完了させるために組体を再びオ
ートクレーブ内に配置する。サンプル７を製造するため
に採用されたニトリルフェノール、エポキシシステムに
おいて、上記最終熱硬化は、244 °C （350 °F ）、３
気圧の乾燥空気中で１時間実施された。上述した熱硬化
の各工程は、類似した条件下において実施された。その
後、部品と成形型はオートクレーブから取り出され、そ
して部品が成形型から取り外される。

【００３８】機械的固定具により面一に挿着することを
容易にするために、チタンの外被を複合部品に積層する
前に、該外被を翼に適用するために正しい位置に、ディ
ンプル加工を施し貫通穴を形成しておく。全ての熱硬化
工程の完了に続いて、部品の上記ディンプルの位置に貫
通穴を形成する。完成した部品は、その後、図１に示す
ようなリベットやネジを使用して構造部材に装着され
る。部品を製造する間に備えられた、各管のガスインパ
ルスを膨張管部材に導入するための入口ポートは前記経
路に接続され、該経路は、次いで前記流体インパルス発
生装置と連通している。代替的に、以下に説明する平坦
な中間完成品を成形型内に挿入する際、上記管に皺（バ
ックリングまたはパッカリング）が発生しない程度に、
湾曲半径が充分大きい場合には、熱硬化していない管と
接続具を、平坦な作業台において外被とフィルム状の接
着層に適用して、中間完成品を形成してもよい。雌型の
湾曲部の半径が充分小さい場合には、上記平坦な中間完
成品を挿入する際、バックリングやパッカリングが発生
する。前記管や裏当てに、上記皺（バックリングまたは
パッカリング）が発生する場合には、同管は、好ましく
は、中間完成品を雌型に挿入した後に適用される。

【００３９】変位発生装置の代替実施例図１０に、一体的除氷装置を有する構造部材の代替実施
例を図示する。該実施例は、膨張管部材の異なる配置と
組み合わされており、疲労し易い着氷面を有する異なる
種類の前縁形状において、該配置により除氷性能が改善
される。変位手段の該代替実施例の他の利点は、上述し
た既存の翼または前縁に取着される従来の型の除氷装置
に容易に適用可能であるという点である。図１０におい
て、同様の要素は、図１から図９と同じ参照番号で指示
されている。図１０から図１２において、各要素の寸法
は誇張して図示されている。構造部材１０は、面一取着
部５０等の従来の手段により、翼の構造部材に取着また
は固定されている。図１２を参照すると、改良された除
氷装置３００は、図１から図３に示したような除氷装置
として同じ偏向要素を具備している。従って、高弾性率
の外層または外被２２が備えられる。該外被２２に隣接
してポリマー材料から成る外側接着層２４が配置され
る。該接着層２４の直下には、改良された変位手段２６
が配置され、該変位手段２６は、好ましくは、複管マッ
ト４００により構成される。該変位手段２６の直下に
は、ポリマー材料から成る内側接着層２８が配置され
る。該接着層２８の直下には、繊維強化された複合基部
構造３０が配置される。氷の層１８は、外被２２の着氷
面２３に付着している。

【００４０】外被２２は、好ましくは、チタン合金等の
高い弾性率の金属材料、またはポリエーテルエーテルケ
トン（Polytheretherketone ）等のプラスチック材料か
ら成る。然しながら当業者には理解されるように、上記
変位手段２６を、従来の除氷ブーツまたは除氷組体の代
替として利用する場合には、外被２２および着氷面は、
上記好ましい外被材料よりも実質的に高い可撓性、弾性
を有するエラストマー材料から構成される。除氷装置３
００のための材料および製造方法は、以下に記載する点
を除いて、記述した除氷装置２０の製造方法と同じでよ
い。最も明らかに異なる点は、除氷装置３００が複管マ
ット４００を具備する点であり、該マット４００は、好
ましくは、複合構造部材１０に挿着される前に、個別に
組み立てられる。複管マット４００は、複数の膨張管要
素４２７を具備しており、該膨張管要素４２７は、好ま
しくは、図１から図３の実施例の管部材２７と同じ方
法、同じ材料から形成される。然しながら、個々の管要
素が、特定の翼の形状に対して適切に所定長さ、幅で形
成された後で、かつ管要素４２７を熱硬化させる前に、
管要素は、先ず、中央管要素または前縁作動管要素４２
７ａから、長手方向に配置される。次いで、該中央管要
素４２７ａの両側の端部４６０、４６２に沿って幅方向
に重なるように、弦方向に隣接する第２の管要素４２７
ｂを配置する。従って、該好ましい実施例において、上
記管要素４２７は、一般的に、翼の前縁に沿ってスパン
方向に長手に延設され、かつ弦方向に隣り合い、重なり
合って配置される。マットを他の方向に配置可能である
ことは言うまでもない。図１１に示すように、前縁１０
に対して必要な氷の除去範囲によっては、横方向に補助
管要素４２７ｃを使用してもよい。

【００４１】図１１に示すように、各膨張管要素４２７
は、隣接する各管要素により全スパンに渡って幅方向に
重なり合っている。上記重なり合いに加えて、横方向に
隣接する管要素は、好ましくは、フェノールセメント等
の適当な接着剤により、上記重なり部分において相互に
接着される。適当な接着剤としては、３Ｍ社から市販さ
れているフィルム状の接着剤AF32である。管要素４２７
は、重なり部分において相互に接着されているが、好ま
しくは、相互に連通していない。すなわち、以下に説明
するように、各管要素は、個別に膨張可能と成ってお
り、１つの管要素の膨張により、好ましくは、隣接する
管要素に流体が流入しないように成っている。上記マッ
トを熱硬化させる前に、セメントを使用して一時的に相
互に固定することは、作業を容易にして好ましいが、絶
対的に要求されるものではない。例えば、個々の管要素
は、好ましくは、該管要素の内側に適用される接着材の
層により形成される。上記重なり部分を接着する接着剤
はもとより、以下に明らかとするように、該接着材を接
着層２４、２５を提供するために利用することは好まし
い。横方向に隣接する管要素間の接着された重なり部分
の大きさ、除氷装置組体の特定適用に非常に依存してい
る。然しながら、50.8mm（2inch ）の幅を有する管要素
に対しては、6.35mm（1/4inch ）の重なりが好ましい。
上記重なりは、個々の管要素４２７が膨張するとき、マ
ットの構造的一体性を維持し、同時に除氷力を充分に分
配可能とするのに充分な大きさである。多くの適用に対
して、各重ね合わせの大きさは、好ましくは、重ね合わ
されられる管要素の幅の２５％を超過することはない。

【００４２】記述の通り、マット４００は、好ましく
は、独立の組体として製造される。次いで、除氷装置２
０に関して記述したのと同様に接続具が取着される。次
いで、マットを上記雌型の成形型内において、得られる
構造部材の占めるであろう位置に正しく配置し、真空で
引いて、更に、オートクレーブ内で熱硬化させて相互に
接着する。熱硬化されたマットは、次いで、成形型から
取り外され、構造部材１０を記述の方法と略同一の方法
で完成する。好ましくは、上記マットは成形型の外側で
独立の組体として形成されるが、熱硬化に先立って、雌
型内において個々の管要素４２７を配置する間、重ね合
わせ形状を利用してマットを形成してもよい。然しなが
ら、多くの場合において上記アプローチは、成形型内で
組み立てる前にマットを独立して形成することと比較し
て効果的、有用ではない。

【００４３】図１３は、図３と同様の図であり、そして
改良した管マットが膨張した状体を示している。然しな
がら、図１３において、１本の管要素が膨張膨張すると
き隣接する管要素が変位することにより生じる、前縁面
を横断して負荷される増加した剪断応力（１本の管要素
が膨張するとき、全ての管要素が少なくとも一部が作動
すため）はもとより、改良した変位力の分配（曲げモー
メントと疲労が小さい）を図示するために、着氷面２３
と管要素の動作は誇張して示されている。図１３におい
て、前記中央管要素４２７ａは、高圧流体のインパルス
が適用されて膨張している。隣接する管要素４２７ｂ
は、加圧流体により膨張していないが、中央管要素４２
７ａに接着された隣接する管要素の面は、中央管要素４
２７ａの変位により変位力を受ける。該変位力は、接着
部分の近傍において最大となり、そこから弦方向に減少
する。従って、１本の管要素を膨張させることにより、
接着された各隣接管要素は作動し変位する。そして、そ
の効果により、着氷面２３に負荷される剪断力が分配さ
れる。実際上、取着された全ての管要素の、少なくとも
一部が作動する。除氷サイクルの間において、如何なる
管要素が空気式に作動しても、この増加した剪断力は、
複数の管要素の相互の作用から発生する。従って、着氷
面２３に負荷される曲げ力と変位力は、各管要素が独立
して膨張するとき、より広い領域に分配されて外被の重
なり部分近傍における曲げモーメントと応力点とを減少
する。然しながら、同時に、各管要素は、部分的に作動
すると共に、剪断変位力を上記着氷面２３に負荷するた
めに、着氷面２３に負荷される弦方向の曲げは明らかに
増加し、除氷装置の除氷容量は、前縁のより広い領域に
渡って改善される。このことを、剪断力ラインＢと共に
図１０に表す。中央管要素４２７ａが膨張するとき、小
さな半径の作動面には、面２３に垂直な最も大きな変位
力が作用し、そして前縁の残りの面にも重大な剪断力Ｂ
が負荷され、着氷面のより大きな領域に渡って氷が排除
される。

【００４４】空気作動式の変位手段を具備する、本発明
および、その様々な実施例を詳細に説明したが、該変位
手段は、離隔配置されたフィルム状の接着層の間に配置
された領域の、他の薄い如何なる変位手段とも代替可能
である。米国特許公報第4690353 号と、米国特許公報第
4875644 号には、電磁気力を利用したシート状の変位手
段が開示されている。図９に、本発明の代替実施例によ
る除氷装置１２０を図示する。除氷装置１２０は、表面
または外被２２または外被接着層２４の下側の変位手段
が、米国特許公報第4875644 号に開示されたのと同様
の、電磁気式の変位手段１２６により構成されている点
を除いて、図２を参照して説明した除氷装置と類似した
構造を有している。米国特許公報第4875644 号の電磁気
式の変位手段は、一対のシート状のアレイを具備してお
り、各アレイは、離隔配置された複数の平行なリボン状
の導電性部材を具備している。導電性部材は、電気的に
接続されており、導電性部材を流れる全ての電流は、第
２のシート状のアレイの導電性部材を反対方向に流れ
る。好ましくは、導電性部材は、同導電性部材を流れる
全ての電流が同じ方向に、第１のシート状部材の隣接す
る導電性部材を流れ、そして、また、第２のシート状の
アレイに隣接する導電性部材を反対の方向に流れるよう
に接続される。第１と第２のシート状のアレイは、同一
の広がりを有しており、そして第１と第２のシート状の
導電性部材が略平行となるように相互に積層されてい
る。該導電性部材は、相互に電気的に絶縁されている。
電源から大きな電流のパルスが上記導電体に供給され、
第１と第２のシート状のアレイを急速に力強く分離し、
それにより着氷した高い弾性率の外被を急速に動作させ
る。

【００４５】本発明を、最も好ましい実施例を含む種々
の実施例を参照して説明した。航空機の除氷装置の当業
者には理解されるように、本発明の更に他の実施例が可
能であることは明らかである。これら変形実施例は、本
明細書に包含される。異なる接着剤を使用してもよい。
異なる実施例において、個々の膨張管部材または管マッ
トを、個別的に適用されるフィルム状の接着層を使用す
ることなく、直接的に外被または基部構造に接着しても
よい。金属製の外被は、更に強度を高める処理をまたは
着氷係数を低減する処理を施してもよい。金属製の外被
に繊維強化樹脂により裏当てを備え、衝撃、例えばひょ
うや鳥が衝突した場合の衝撃に対する抵抗を高めてもよ
い。ガス圧インパルス変位手段と電気的に作動する変位
手段とを組み合わせて、一体的な部品を構成してもよ
い。複合基部構造は、全ての輪郭に渡って均一の厚さま
たは構成としなくともよく、適用条件によっては局所的
に異なる寸法、材料を使用してもよい。複合基部構造
は、翼のの残りの部分に機械的に接合する部位に隣接す
る部分を補強してもよい。膨張管部材２７、４２７を作
動させるために空気圧はもちろん、油圧を使用してもよ
い。個々の管部材または管マットは、図１と図１２にお
いて翼のスパン方向に延設されているが、弦方向（図示
せず）または、両方向に組み合わせて性能を高めてもよ
い。特定の適用において、管部材の最良の配置方法は、
当業者により経験的に決定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置を具備する翼の前縁部の略示
断面図であり、作動状態を示している。

【図２】図１と同様の装置の略示拡大断面図であり、非
作動状態を示している。

【図３】図２の装置の略示拡大断面図であり、作動状態
を示している。

【図４】雨滴浸食試験サンプルのホルダーの側面図であ
る。

【図５】雨滴浸食試験サンプルのホルダーの正面図であ
り、部分的に断面にして示している。

【図６】雨滴浸食試験サンプルのホルダーの底面図であ
る。

【図７】雨滴浸食試験の他のサンプルの斜視図である。

【図８】本発明による一体的分離機能面を有する構造部
材のための制御システムの略示構成図である。

【図９】変位手段が電磁作動式の装置を具備することを
除き、図２の装置と同様の装置の略示拡大断面図であ
る。

【図１０】除氷装置の代替実施例を有する、図１と同様
の翼の略示断面図である。

【図１１】図１０の円１１で指示される部分の拡大図で
ある。

【図１２】図１０に示された装置の、図２と同様の図で
ある。

【図１３】図１０に示された装置の、図３と同様の図で
ある。

【符号の説明】

１０…除氷装置１８…付着した氷の層２２…外被２３…着氷面２４…外側接着層２６…変位手段２７…膨張管部材２８…内側接着層３０…複合基部構造

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着氷面の直下に複数の変位要素を有し、
かつ該変位要素の下側に支持構造を有し、前記変位手段
が、流体の圧力の供給を受けるように接続された膨張可
能な管部材を備えた除氷装置において、前記着氷面に沿って長手方向に延設された第１の変位管
と、前記着氷面に沿って長手方向に延設された、少なくとも
１本の第２の変位管と、前記第１と第２の変位管を独立に膨張させるための膨張
手段とを具備し、前記第１と第２の変位管は、部分的に重ね合わせられ、
かつ幅方向の部分に沿って接合され、上記変位管の１つ
が膨張すると、他の変位管が部分的に作動し、それによ
り、前記着氷面において弦方向の曲げが増加し、疲労応
力を分配される前記着氷面を拡大するように構成した除
氷装置。
【請求項２】前記第１と第２の膨張管の重なり合い
は、各管の幅の２５％を超過しなように成っている請求
項１に記載の除氷装置。
【請求項３】前記第１と第２の膨張管は、前記重なり
部分において相互に接着されており、一方の管の膨張が
他の管の変位を誘導し、前記着氷面における剪断力が増
加するように構成された請求項１に記載の除氷装置。
【請求項４】前記着氷面は、高い引張係数の薄い外被
の一部により構成され、前記支持構造は、非金属の高い
引張係数の繊維強化樹脂から成る請求項１に記載の除氷
装置。
【請求項５】前記変位管は、ニトリルフェノール（ni
trile phenolic）またはエポキシの各層により、前記外
被と前記支持構造に接着され、前記外被と、前記変位管
と、支持構造とにより、一体的な除氷機能面を有する前
縁構造を形成する請求項４に記載の除氷装置。
【請求項６】中央変位管と、該中央変位管の両側に隣
接する、前記着氷面に沿って長手方向に延設された側部
変位管とを具備し、前記各変位管は、隣接する管に幅方向に部分的に重なる
ように、横に隣接する少なくとも１つの管と接合され、
前記全ての管により、前記着氷面と前記支持構造に構造
的に接着された、一体的なマットが形成される請求項１
に記載の除氷装置。
【請求項７】前記着氷面と、前記変位手段と、前記支
持構造は、翼の前縁に接着可能な一体的な除氷装置組体
を構成する請求項６に記載の除氷装置。
【請求項８】前記各変位手段は、上記管を形成するた
めに熱硬化するポリマー材料により少なくとも１つの面
が被覆された、少なくとも１つの織物の層により形成さ
れている請求項７に記載の除氷装置。
【請求項９】非金属の高い引張係数の繊維強化マトリ
ックス構造の複合基部構造と、高い引張係数の外被と、前記外被に沿って長手方向に延設された複数の膨張管要
素を備えた、薄い変位手段とを具備し、前記変位手段は、前記外被の下側に接着され、そして更
に前記基部構造上に接着されており、前記複数の膨張管要素は、少なくとも２つの横に隣接す
る、各端部に沿って幅方向に重なり合って接着された管
要素を有し、それにより、１つの管の膨張すると、前記
隣接する管の変位を誘導する曲げが発生するように構成
された、一体的な除氷機能面を有する構造部材。
【請求項１０】前記管要素は、接着された隣接する管
要素とは独立に膨張するように、流体インパルス膨張手
段に接続されている請求項９に記載の構造部材。
【請求項１１】前記管要素の１つの膨張により前記外
被が動作し、かつ隣接する管要素が動作して、前記外被
において弦方向の曲げが増加すると共に、疲労応力が分
配される前記着氷面が拡大する請求項９に記載の構造部
材。
【請求項１２】横に隣接する管要素は、１つの管要素
の幅の２５％以下の前記端部に沿って、相互に接着され
ている請求項１１に記載の構造部材。
【請求項１３】翼に組み合わされた請求項９に記載の
構造部材と、翼に固定されて該翼の前縁を構成する請求
項９に記載の構造部材。
【請求項１４】前縁のための中空の流体変位による除
氷装置を製造する方法において、着氷する外被を形成することと、隣接する膨張変位管を長手方向に平行に配置し、該管を
重ね合わせて結合するとにより、複式の変位手段マット
を形成することと、支持基部構造を形成することと、組み合わされた外被と、変位手段マットと、基部構造と
を高温高圧において、熱硬化させ、接着して前記除氷装
置を提供することとを含んで成る除氷装置製造方法。
【請求項１５】前記変位手段マットを形成するステッ
プは、ポリマーにより被覆された織物から膨張管部材を独立し
て形成することと、前記管部材を熱硬化させる前に、前記複数の管部材を接
着して前記マットを形成することと、前記外被と支持構造に接着する前に、前記変位マットを
完成した除氷装置に対応する形状に熱硬化させることを
含んでいる請求項１４に記載の除氷装置製造方法。
【請求項１６】前記外被は、高い引張係数の材料から
成り、前記基部構造は、ポリマーマトリックス内の強化
繊維から成る複数の層により形成される複合構造から成
る請求項１５に記載の除氷装置製造方法。
【請求項１７】前記除氷装置は、前縁構造部材と一体
的に形成される請求項１４に記載の除氷装置製造方法。
【請求項１８】前記除氷装置は、前縁の構造部材に取
着される請求項１４に記載の除氷装置製造方法。
【請求項１９】前記変位手段マットに内側の接着層を
適用し、前記外被に外側接着層を適用するステップを更
に含み、前記接着層は、組み合わされた要素が熱硬化され接着さ
れるステップの前に適用される請求項１４に記載の除氷
装置製造方法。