JPWO2010082352A1

JPWO2010082352A1 - 衝撃吸収装置

Info

Publication number: JPWO2010082352A1
Application number: JP2010546530A
Authority: JP
Inventors: 上柿　賢治; 賢治上柿
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2012-06-28
Also published as: WO2010082352A1; US20110272523A1

Abstract

衝撃吸収装置１においては、飛行不能等による地面への衝突時には、高圧空気ボンベ５によってエアバック４が膨張させられることで、カバー体２が航空機１０の胴体１１の底面部１１ａに対して外側に展開させられ、カバー体２の内側にエアバック４が配置される。これにより、十分な衝撃吸収ストロークを得て、飛行不能等による地面への衝突時に胴体１１に生じる衝撃を確実に吸収することができる。しかも、カバー体２が胴体１１の底面部１１ａに対して航空機１０の後方に向かって末広がりとなるように展開する。これにより、飛行不能等による地面への衝突時に胴体１１を地面に対してスムーズに滑らせることができる。従って、衝撃吸収装置１によれば、飛行不能等による地面への衝突時に航空機１０の胴体１１に損傷が生じるのを防止することが可能となる。

Description

本発明は、航空機に搭載される衝撃吸収装置に関する。

従来、飛行不能等による緊急時にパラシュートやエアバックを展開させて航空機を軟着陸させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−０５１０７０号公報

しかしながら、上述したような技術にあっては、開傘高度の不足によってパラシュートが十分に機能しなかったり、地面との接触によってエアバックが破裂したりして、航空機の胴体に損傷が生じるおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、飛行不能等による地面への衝突時に航空機の胴体に損傷が生じるのを防止することができる衝撃吸収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る衝撃吸収装置は、航空機に搭載される衝撃吸収装置であって、航空機の胴体の底面部に設けられたカバー体と、カバー体を底面部に対して外側に展開させる展開手段と、カバー体が展開手段によって展開させられた際にカバー体の内側に配置される衝撃吸収体と、を備え、カバー体は、底面部に対して航空機の後方に向かって末広がりとなるように展開することを特徴とする。

この衝撃吸収装置においては、カバー体が展開手段によって航空機の胴体の底面部に対して外側に展開させられ、カバー体の内側に衝撃吸収体が配置される。これにより、十分な衝撃吸収ストロークを得て、飛行不能等による地面への衝突時に航空機の胴体に生じる衝撃を確実に吸収することができる。しかも、カバー体が航空機の胴体の底面部に対して航空機の後方に向かって末広がりとなるように展開する。これにより、飛行不能等による地面への衝突時に航空機の胴体をスムーズに滑らせ、機体急停止による前後方向の減速度を緩和することができる。従って、この衝撃吸収装置によれば、飛行不能等による地面への衝突時に航空機の胴体に損傷が生じるのを防止することが可能となる。

また、カバー体の展開可否を判定する判定手段を更に備え、展開手段は、判定手段によって展開可と判定された場合にカバー体を展開させることが好ましい。この構成によれば、飛行不能等による地面への衝突時においてカバー体が展開可（例えば、航空機が胴体着陸可）となった際に適時にカバー体を展開させることができる。

このとき、判定手段は、航空機の脚部の接地状態に基づいて展開可否を判定することが好ましい。この構成によれば、飛行不能等による地面への衝突時においてより適時に且つ確実にカバー体を展開させることができる。

また、衝撃吸収体は、衝撃を吸収しながら収縮するエアバックであってもよいし、或いは、衝撃吸収体は、衝撃を吸収しながら軸方向に収縮するパイプ部材であってもよい。これらの構成によれば、簡単に且つ確実に衝撃を吸収することができる。

本発明によれば、飛行不能等による地面への衝突時に航空機の胴体に損傷が生じるのを防止することができる。

第１の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された航空機の側面図である。第１の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された他の航空機の側面図である。第２の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された航空機の側面図である。複数のパイプ部材が接続されて構成されたパイプ構造体の側面図である。

符号の説明

１…衝撃吸収装置、２…カバー体、４…エアバック（衝撃吸収体）、５…高圧空気ボンベ（展開手段）、９…制御部（判定手段）、１０…航空機、１１…胴体、１１ａ…底面部、１５…前脚（脚部）、２１…パイプ部材（衝撃吸収体）、２４…小型パラシュート（展開手段）。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１の実施形態）

図１は、第１の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された航空機の側面図である。図１に示されるように、航空機１０は固定翼機であり、航空機１０の胴体１１の底面部１１ａには、衝撃吸収装置１が搭載されている。衝撃吸収装置１は、胴体１１内において乗員用のシート１２が取り付けられた床１３の下側に位置している。

衝撃吸収装置１は、胴体１１の底面部１１ａに設けられたカバー体２を備えている。カバー体２は、底面部１１ａの胴壁の一部を構成しており、外側に緩やかに膨らむ流線型形状を有している。カバー体２の前端部２ａは、胴体１１に対して回動自在となるようにピボット３によって軸支されている。これにより、カバー体２は、底面部１１ａに対して航空機１０の後方に向かって末広がりとなるように展開する。換言すれば、カバー体２は、カバー体２と底面部１１ａとの距離が航空機１０の後方ほど大きくなるように展開する。なお、カバー体２は、例えば底面部１１ａの胴壁と別体的に設けられたスキッド構造体であってもよい。

カバー体２と床１３との間には、エアバック（衝撃吸収体）４が配置されている。エアバック４は、高圧空気ボンベ（展開手段）５によって５０Ｇ×１ton程度の荷重で２〜５barr程度の内圧となるように膨張させられ、このとき、カバー体２は、胴体１１の底面部１１ａに対して外側に展開させられる。つまり、エアバック４は、高圧空気ボンベ５の作用によってカバー体２が展開させられた際にカバー体２の内側に配置されることになる。エアバック４には、その膨張によって展開させられたカバー体２に衝撃が与えられた際に、衝撃を吸収しながらエアバック４が収縮するように、調圧弁６が設けられている。なお、エアバック４は、高圧空気ボンベ５に代えて火薬等によって膨張させられるものであってもよい。

カバー体２の後端部２ｂには、胴体１１との間に掛け渡されるように伸縮性のカバー部材７が取り付けられている。カバー部材７は、カバー体２が展開した際に、底面部１１ａに対して航空機１０の後方に向かって先細りとなるように展開する。換言すれば、カバー部材７は、カバー体２が展開した際に、カバー部材７と底面部１１ａとの距離が航空機１０の後方ほど小さくなるように展開する。これにより、誤作動によって飛行中にカバー体２が展開しても、胴体１１の後方部分が空力的に滑らかとなるので、飛行を継続することが可能となる。なお、カバー体２の後端部２ｂと胴体１１との間に加え、カバー体２の側端部と胴体１１との間にもカバー部材７を掛け渡せば、胴体１１の後方部分に加え、胴体１１の側方部分も空力的に滑らかにすることができる。

以上のように構成された衝撃吸収装置１においては、通常飛行時にはカバー体２が閉じられているが（図１（ａ）参照）、飛行不能等による緊急時には、例えば操縦者による入力（ボタン操作等）をトリガとして、高圧空気ボンベ５によってエアバック４が膨張させられることで、カバー体２が航空機１０の胴体１１の底面部１１ａに対して外側に展開させられ、カバー体２の内側にエアバック４が配置される（図１（ｂ）参照）。これにより、地面Ａへの衝突による上下方向Ｇ（機体軸鉛直方向減速加速度Ｇ）を緩和するのに十分な衝撃吸収ストロークを得て、飛行不能等による地面への衝突時に胴体１１に生じる衝撃を確実に吸収することができる。

例えば、航空機１０に衝撃吸収装置１が搭載されていないと、胴体１１の底面部１１ａの前端部分が接地してその点で上下速度が止まるため、胴体１１の底面部１１ａの後端部分が回転して下方向の加速が起こり、胴体１１の底面部１１ａの後端部分が接地する際にはより大きな上下Ｇが発生してしまう。これに対し、航空機１０に衝撃吸収装置１が搭載されていると、そのように胴体１１の底面部１１ａの後端部分が急回転するのを抑制することができる。

更に、衝撃吸収装置１においては、カバー体２が航空機１０の胴体１１の底面部１１ａに対して航空機１０の後方に向かって末広がりとなるように展開する（図１（ｂ）参照）。これにより、飛行不能等による地面への衝突時に航空機１０の胴体１１を地面Ａに対してスムーズに滑らせることができる。すなわち、地面Ａに対する胴体１１の潜り込みや引っ掛かり等に起因して、急激に減速前後Ｇ（機体軸方向減速加速度Ｇ）が発生したり、航空機１０が前のめり状態になったりするのを防止することができる。

従って、衝撃吸収装置１によれば、飛行不能等による地面への衝突時に航空機１０の胴体１１に損傷が生じるのを防止することが可能となる。そして、乗員の安全性を向上させることが可能となる。

なお、カバー体２の外側表面に、地面Ａとの摩擦により剥離又は摩滅する摩擦抵抗低減層を形成すれば、カバー体２の流線型形状と相俟って、飛行不能等による地面への衝突時に航空機１０の胴体１１を地面Ａに対してよりスムーズに滑らせることができる。そのような摩擦抵抗低減層としては、摩擦方向に繊維方向を合わせた木材、摩滅性或いは低摩擦性の樹脂材、又は、機体軸方向と垂直な機体円周方向に平行となるように、硬質樹脂からなる断面円形状の微小な棒状材を多数配置し、それらをより軟質な樹脂で固めたもの等が例示される。

次に、衝撃吸収体としてエアバック４を用いた衝撃吸収装置１の変形例について説明する。図２は、第１の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された他の航空機の側面図である。図２に示されるように、航空機１０は固定脚機であり、主脚１４及び前脚（脚部）１５を備えている。衝撃吸収装置１は、前脚１５の支持脚に取り付けられた荷重検知器８、並びに高圧空気ボンベ５及び調圧弁６を制御する制御部（判定手段）９を備えている。

制御部９は、荷重検知器８から送信される衝突信号（前脚１５の支持脚に生じる荷重や加速度を示す信号）、及び航空機１０から送信される機体飛行計器信号（機体速度や機体姿勢を示す信号）に基づいて、エアバック４が適切に膨張し得る高圧空気ボンベ５の作動タイミング、及び衝撃を吸収しながらエアバック４が適切に収縮し得る調圧弁６の減圧特性を演算する。そして、制御部９は、演算した作動タイミングで高圧空気ボンベ５を作動させると共に、演算した減圧特性を示すように調圧弁６の開度を調整する。

つまり、この衝撃吸収装置１においては、荷重検知器８から送信される衝突信号をトリガ信号として、航空機１０の前脚１５の接地状態に基づき、制御部９によって航空機１０の胴体着陸の可否が判定される。そして、制御部９によって胴体着陸可と判定された場合には、高圧空気ボンベ５によってエアバック４が膨張させられてカバー体２が展開させられる。よって、飛行不能等による地面への衝突時において適時に（例えば、地面Ａへの衝突時やその直前に）カバー体２を確実に展開させることが可能となる。また、前脚１５の地面衝突による物理的な破壊をトリガ信号として使うことで、誤検知による誤動作展開を防止することができる。

なお、航空機１０の失速が検知された場合に制御部９が胴体着陸可と判定するようにしてもよい。そして、制御部９によってカバー体２の展開可否が判定されるようにし、制御部９によって展開可と判定された場合に、カバー体２が展開させられるようにしてもよい。また、航空機１０が引込脚機である場合には、衝突信号を取得するために、胴体１１の底面部１１ａの前端部分にアンテナ状の突起物を設け、その突起物に荷重検知器８を取り付けてもよいし、或いは電波距離測定方式を採用してもよい。更に、高度計、ＧＰＳ、電波式地上高度計、速度計、ジャイロ式姿勢計等から送信される信号に基づいて、地面への衝突が起こり得る状況や領域を制御部９が判断し、そのような状況時や領域内において送信された衝突信号のみをトリガ信号として採用することで、飛行時に鳥等が衝突することなどによる誤作動を防止することができる。
（第２の実施形態）

第２の実施形態の衝撃吸収装置は、衝撃吸収体としてパイプ部材が用いられる点で、上述した第１の実施形態の衝撃吸収装置と主に相違している。以下、この相違点を中心に、第２の実施形態の衝撃吸収装置について説明する。

図３は、第２の実施形態の衝撃吸収装置が搭載された航空機の側面図である。図３に示されるように、衝撃吸収装置１は、カバー体２が展開させられた際にカバー体２の内側に配置されるパイプ部材（衝撃吸収体）２１を複数備えている。パイプ部材２１の一端部２１ａは、胴体１１における床１３下の部分に対して回動自在となるようにピボット２２によって軸支されており、パイプ部材２１の他端部２１ｂは、カバー体２が展開させられた際に、カバー体２に設けられ、ガイド機構２ｂをスライドさせた場合に所定位置に配置されているロック機構２３によってロックされる。パイプ部材２１は、炭素繊維強化プラスチックス（ＣＦＲＰ）からなり、展開したカバー体２に衝撃が与えられると、パイプ部材２１に軸方向への進行性破壊が生じ、パイプ部材２１が衝撃を吸収しながら軸方向に収縮する。

パイプ部材２１は、通常飛行時には、機体軸方向に沿った状態で床１３下に収納されており、飛行不能等による地面への衝突時には、機体軸方向と交差した状態でカバー体２を支持する。より具体的には、飛行不能等による地面への衝突時に、小型パラシュート（展開手段）２４が展開させられると、パイプ部材２１の他端部２１ｂが小型パラシュート２４と接続されたワイヤ２５によって引っ張られて、カバー体２に設けられたガイド機構２６をスライドし、ロック機構２３によってロックされる。なお、小型パラシュート２４に代えて、圧縮空気アクチュエータ、ゴム、ばね、火薬、電気モータ等を動力源として用いてもよい。

以上のように構成された衝撃吸収装置１においては、通常飛行時にはカバー体２が閉じられているが、飛行不能等による地面への衝突時には、例えば操縦者による入力（ボタン操作等）をトリガとして、小型パラシュート２４が展開させられることで、カバー体２が航空機１０の胴体１１の底面部１１ａに対して外側に展開させられ、伸長したパイプ部材２１が所定の角度（衝撃力の入力方向にパイプ部材２１の軸方向が一致するような角度）でカバー体２の内側に配置される。これにより、地面Ａへの衝突による上下方向Ｇ（機体軸鉛直方向減速加速度Ｇ）を緩和するのに十分な衝撃吸収ストロークを得て、飛行不能等による地面への衝突時に胴体１１に生じる衝撃を確実に吸収することができる。

更に、衝撃吸収装置１においては、カバー体２が航空機１０の胴体１１の底面部１１ａに対して航空機１０の後方に向かって末広がりとなるように展開する。これにより、飛行不能等による地面への衝突時に航空機１０の胴体１１を地面Ａに対してスムーズに滑らせることができる。すなわち、地面Ａに対する胴体１１の潜り込みや引っ掛かり等に起因して、急激に減速前後Ｇ（機体軸方向減速加速度Ｇ）が発生したり、航空機１０が前のめり状態になったりするのを防止することができる。

なお、パイプ部材２１の材料としては、ＣＦＲＰの他、ガラス繊維強化プラスチックス（ＧＦＲＰ）、アラミド等の有機繊維強化プラスチックス等が例示される。また、パイプ部材２１に代えて、蛇腹塑性変形の起点となる複数の横ビードが設けられた金属製のパイプ部材、オリフィスが設けられた油圧ダンパ機構（ショックアブソーバ状のもの）、金属からなる複数のパイプ部材が接続されて構成されたパイプ構造体等を用いてもよい。

図４は、複数のパイプ部材が接続されて構成されたパイプ構造体の側面図である。図４に示されるように、パイプ構造体２０は、金属からなる複数のパイプ部材２７，２８が接続されて構成されている。パイプ構造体２０においては、内側のパイプ部材２７の大径部２７ａが外側のパイプ部材２８の拡径部２８ａ内に配置されている。これにより、パイプ構造体２０に対して軸方向に衝撃が与えられると、金属塑性変形を生じながら衝撃を吸収しつつパイプ構造体２０が軸方向に収縮する。

Claims

航空機に搭載される衝撃吸収装置であって、
前記航空機の胴体の底面部に設けられたカバー体と、
前記カバー体を前記底面部に対して外側に展開させる展開手段と、
前記カバー体が前記展開手段によって展開させられた際に前記カバー体の内側に配置される衝撃吸収体と、を備え、
前記カバー体は、前記底面部に対して前記航空機の後方に向かって末広がりとなるように展開することを特徴とする衝撃吸収装置。
前記カバー体の展開可否を判定する判定手段を更に備え、
前記展開手段は、前記判定手段によって展開可と判定された場合に前記カバー体を展開させることを特徴とする請求項１記載の衝撃吸収装置。
前記判定手段は、前記航空機の脚部の接地状態に基づいて展開可否を判定することを特徴とする請求項２記載の衝撃吸収装置。
前記衝撃吸収体は、衝撃を吸収しながら収縮するエアバックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の衝撃吸収装置。
前記衝撃吸収体は、衝撃を吸収しながら軸方向に収縮するパイプ部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の衝撃吸収装置。