特許 6025246 翼用リブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6025246

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】翼用リブ

(51)【国際特許分類】

   B64C 3/20 20060101AFI20161107BHJP

   B64C 3/18 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   B64C3/20

   B64C3/18

【請求項の数】14

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-152643(P2012-152643)

(22)【出願日】2012年7月6日

(65)【公開番号】特開2014-15085(P2014-15085A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年6月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000232645

【氏名又は名称】日本飛行機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079005

【弁理士】

【氏名又は名称】宇高 克己

(74)【代理人】

【識別番号】100154405

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 大吾

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 正孝

(72)【発明者】

【氏名】福岡 照城

(72)【発明者】

【氏名】青井 達治

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００１１９２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１２８５５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−１５４４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０９９９９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ １／００

Ｂ６４Ｃ １／０６ − １／１２

Ｂ６４Ｃ ３／１８ − ３／２０

Ｂ６４Ｃ ３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアを内蔵したウェブと、前記ウェブの端部に設けられたフランジとを具備する翼用リブであって、
前記コアは、ハニカムコア又は発泡コアで構成されてなり、
前記コアを覆うウェブの表層部と前記フランジとは、同種の繊維強化複合材料が用いられて、継ぎ目が無く、一体に、構成されてなり、
（前記内蔵されたコアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）であり、
（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）＞（前記ウェブと前記フランジとの境界部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする翼用リブ。

【請求項2】

（前記コアの端部位置におけるコアの厚さ）≒（前記コアの中央部位置におけるコアの厚さ）であり、
（前記コアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記コアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）である
ことを特徴とする請求項１の翼用リブ。

【請求項3】

（前記内蔵されたコアの端部位置におけるウェブの厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする請求項２の翼用リブ。

【請求項4】

（前記内蔵されたコアの端部位置におけるコアの厚さ）＜（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるコアの厚さ）であり、
（前記内蔵されたコアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）である
ことを特徴とする請求項１の翼用リブ。

【請求項5】

前記内蔵されたコアの端部位置におけるコアの厚さは両側から略均等に薄くなる
ことを特徴とする請求項４の翼用リブ。

【請求項6】

（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）≧（前記内蔵されたコアの端部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする請求項５の翼用リブ。

【請求項7】

ｆ／ｅ＝１．０１〜２，ｇ／ｅ＝１．０２〜３，ｇ＞ｆ（但し、ｅ：前記コアの厚さ、ｆ：前記コアの中央部位置におけるウェブの厚さ、ｇ：前記コアの端部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかの翼用リブ。

【請求項8】

ｂ／ａ＝１．０２〜２，ｃ／ａ＝１．０１〜１．９（但し、ａ：前記コアの長さ、ｂ：前記フランジと前記フランジとの間の距離、ｃ：膨出部（前記コアの端部位置における膨出部）と膨出部との間の距離）である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかの翼用リブ。

【請求項9】

ｆ／ｈ＝１．０１〜５（但し、ｈ：前記ウェブと前記フランジとの境界部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする請求項１〜請求項８いずれかの翼用リブ。

【請求項10】

繊維強化複合材料が、炭素繊維強化複合材料、ガラス繊維強化複合材料、セラミックス繊維強化複合材料、有機繊維強化複合材料、金属繊維強化複合材料の群の中から選ばれる一つ以上である
ことを特徴とする請求項１〜請求項９いずれかの翼用リブ。

【請求項11】

前記コアは前記ウェブ端部近傍位置まで存する
ことを特徴とする請求項１〜請求項１０いずれかの翼用リブ。

【請求項12】

スティフナを具備しないことを特徴とする請求項１〜請求項１１いずれかの翼用リブ。

【請求項13】

コードを具備しない
ことを特徴とする請求項１〜請求項１２いずれかの翼用リブ。

【請求項14】

請求項１〜請求項１３いずれかの翼用リブの製造方法であって、
前記コアと、前記コアを覆うウェブの表層部および前記フランジを構成する繊維強化複合材料を構成することになる繊維が型にセットされた後、真空吸引又はポンプによる加圧により樹脂を含浸・硬化させる
ことを特徴とする翼用リブ製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は翼用リブに関する。

【背景技術】

【0002】

航空機の燃料タンクは主翼内に設けられている。主翼には翼型保持用のリブが内蔵されている。主翼が受ける外力に対する抗力は、例えば前記リブの強度に依存する。従って、主翼用リブには、軽量性の他にも、高強度が強く求められる。更には、低コストであることも求められる。例えば、主翼用リブの構造はシンプルなことが求められる。

【0003】

従来の金属製主翼用リブの一例が図４に示される。図４中、１１はウェブ、１２はフランジ（シアタイ）である。１３は、ウェブ１１とフランジ１２との境界部に設けられたコード（強化用コード）である。１４はスティフナである。フランジ１２やスティフナ１４は、例えばファスナ（図示せず）により、ウェブ１１に取り付けられている。すなわち、従来の主翼用リブは、別々に作製された各部（ウェブ１１、フランジ１２、コード１３、スティフナ１４）がファスナで連結されたものである。この為、コストが高い。ファスナによる連結個所の強度も懸念される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−３０２０９７号公報

【特許文献2】特開２００３−７２６９１号公報

【特許文献3】特開２００９−２２７１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、軽量性・高強度・低コスト（構造シンプル性）に優れた翼用リブを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の課題は、
コアを内蔵したウェブと、前記ウェブの端部に設けられたフランジとを具備する翼用リブであって、
前記コアは、ハニカムコア又は発泡コアで構成されてなり、
前記コアを覆うウェブの表層部と前記フランジとは、同種の繊維強化複合材料が用いられて、継ぎ目が無く、一体に、構成されてなり、
（前記内蔵されたコアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）であり、
（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）＞（前記ウェブと前記フランジとの境界部位置におけるウェブの厚さ）である
ことを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0007】

好ましくは、前記翼用リブであって、（前記コアの端部位置におけるコアの厚さ）≒（前記コアの中央部位置におけるコアの厚さ）であり、（前記コアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記コアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）であることを特徴とする翼用リブによって解決される。好ましくは、前記翼用リブであって、（前記内蔵されたコアの端部位置におけるウェブの厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）であることを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0008】

好ましくは、前記翼用リブであって、（前記内蔵されたコアの端部位置におけるコアの厚さ）＜（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるコアの厚さ）であり、（前記内蔵されたコアの端部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記内蔵されたコアの中央部位置における該コアを覆う表層部の厚さ）であることを特徴とする翼用リブによって解決される。好ましくは、前記翼用リブであって、前記内蔵されたコアの端部位置におけるコアの厚さは両側から略均等に薄くなることを特徴とする翼用リブによって解決される。好ましくは、前記翼用リブであって、（前記内蔵されたコアの中央部位置におけるウェブの厚さ）≧（前記内蔵されたコアの端部位置におけるウェブの厚さ）であることを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0009】

好ましくは、前記翼用リブであって、前記繊維強化複合材料が、炭素繊維強化複合材料、ガラス繊維強化複合材料、セラミックス繊維強化複合材料、有機繊維強化複合材料、金属繊維強化複合材料の群の中から選ばれる一つ以上であることを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0011】

好ましくは、前記翼用リブであって、前記コアは前記ウェブ端部近傍位置まで存することを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0012】

好ましくは、前記翼用リブであって、スティフナを具備しないことを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0013】

好ましくは、前記翼用リブであって、コードを具備しないことを特徴とする翼用リブによって解決される。

【0014】

前記の課題は、
前記翼用リブの製造方法であって、
前記コアと、前記コアを覆うウェブの表層部および前記フランジを構成する繊維強化複合材料を構成することになる繊維が型にセットされた後、真空吸引又はポンプによる加圧により樹脂を含浸・硬化させる
ことを特徴とする翼用リブ製造方法によって解決される。

【発明の効果】

【0015】

軽量性および機械的強度に富む翼用リブが低廉なコストで得られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態になる主翼用リブの概略平面図

【図2】本発明の第１実施形態になる主翼用リブの概略断面図

【図3】本発明の第２実施形態になる主翼用リブの概略断面図

【図4】従来の主翼用リブの概略断面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

第１の本発明は翼用リブである。特に主翼用リブ（インスパーリブ）である。前記リブはウェブを具備する。前記リブはフランジ（シアタイ）を具備する。前記フランジは前記ウェブの端部（特に、両端部）に設けられている。前記ウェブと前記フランジとは一体構成である。前記リブは、所謂、スティフナを具備しない。前記リブは、所謂、コードを具備しない。前記ウェブはコアを内蔵する。前記コアは前記リブの強度向上を目的として設けられたものである。前記コアは、例えば発泡コアで構成されている。或いは、ハニカムコアで構成されている。前記コアは、前記ウェブ端部近傍位置まで設けられている。前記リブは、条件Ａ［（前記内蔵コア端部位置における該内蔵コアを覆う表層部の厚さ）＞（前記内蔵コア中央部位置における該内蔵コアを覆う表層部の厚さ）］を満足する。

【0018】

前記条件Ａの満足は、条件Ｂ１［（前記コア端部位置におけるコア厚）≒（前記コア中央部位置におけるコア厚）］と、条件Ｂ２［（前記コア端部位置における前記表層部の厚さ）＞（前記コア中央部位置における前記表層部の厚さ）］とが満足される場合である。更に好ましくは、条件Ｂ３［（前記コア端部位置における前記ウェブの厚さ）＞（前記コア中央部位置における前記ウェブの厚さ）］が満足される場合である。

【0019】

更に好ましくは下記の条件を具備する場合である。
ｆ／ｅ＝１．０１〜２
ｇ／ｅ＝１．０２〜３
ｇ＞ｆ
ｅはコアの厚さである。ｆはコア中央部位置におけるウェブの厚さである。ｇはコア端部位置におけるウェブの厚さである。

【0020】

更に好ましくは下記の条件を具備する場合である。
ｂ／ａ＝１．０２〜２
ｃ／ａ＝１．０１〜１．９
ａはコアの長さである。ｂはフランジとフランジとの間の距離である。ｃは膨出部（コア端部位置における膨出部）と膨出部との間の距離である。

【0021】

更に好ましくは下記の条件を具備する場合である。
ｆ／ｈ＝１．０１〜５
ｈはフランジ手前位置の薄肉部の厚さである。

【0022】

前記条件Ａの満足は、条件Ｃ１［（前記コア端部位置におけるコア厚）＜（前記コア中央部位置におけるコア厚）］と、条件Ｃ２［（前記コア端部位置における前記表層部の厚さ）＞（前記コア中央部位置における前記表層部の厚さ）］とが満足される場合である。更に好ましくは、条件Ｃ３［（前記コア端部位置における前記ウェブの厚さ）≧（前記コア中央部位置における前記ウェブの厚さ）］が満足される場合である。前記コア端部位置におけるコア厚は、好ましくは、両側から略均等に薄くなる場合である。

【0023】

前記コア表層部は、好ましくは、繊維強化複合材料で構成される。更に好ましくは、前記フランジも繊維強化複合材料で構成される。特に、好ましくは、前記コア表層部および前記フランジが、共に、同種の繊維強化複合材料で構成される。これは、前記ウェブ（コア表層部）と前記フランジとが一体構成であることから容易に理解される。前記繊維強化複合材料は、例えば炭素繊維強化複合材料、ガラス繊維強化複合材料、セラミックス繊維強化複合材料、有機繊維強化複合材料、金属繊維強化複合材料の群の中から選ばれる一つ以上である。特に好ましい繊維強化複合材料は、軽量性や強度の観点から、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、又はアラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）等の有機繊維強化プラスチックである。

【0024】

第２の本発明は前記翼用リブの製造方法である。本製造方法は、前記繊維および前記コアを型にセットする工程を具備する。本製造方法は、前記工程後、真空吸引又はポンプによる加圧により樹脂を含浸・硬化させる工程を具備する。

【0025】

以下、本発明が具体的に説明される。但し、以下の説明は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明はこれに限定されるものでは無い。すなわち、本発明の特長が大きく損なわれない変形・応用例も本発明に含まれる。

【0026】

図１，２は本発明になる主翼用リブの説明図である。図１は主翼用リブの概略平面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線での概略断面図である。

【0027】

各図中、Ｒはリブである。リブＲは、大別して、ウェブ１と、フランジ（シアタイ）２とからなる。リブＲは、従来のリブが具備するコードやスティフナを持たない。

【0028】

ウェブ１は発泡樹脂製のコア３を内蔵する。コア３は平板状である。コア３を覆う表層部４は炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で構成されている。ウェブ１はサンドイッチ構造である。

【0029】

５はコア端部である。６はコア中央部である。コア端部５の位置における表層部４の厚さは、コア中央部６の位置における表層部４の厚さより、厚い。すなわち、コア端部５位置においては、ウェブ１は、膨出した形である。７は、コア端部５位置における膨出部８からフランジ２に至る途中において形成された薄肉部である。

【0030】

リブＲの断面形状は、図２からも判る通り、少なくとも、ウェブ１の個所では、左右対称である。本実施形態では、フランジ２の個所も含めて、左右対称である。場合によっては、フランジ２は片側にしかない場合もある。全体形状は、図１，２から判る通り、非常にシンプルである。

【0031】

リブＲは、コア３の周囲に、図１，２の形状となるように炭素繊維が配置された後、前記炭素繊維に樹脂が含浸させられたものである。すなわち、前記炭素繊維および前記コアが型にセットされた後、真空吸引（又は、ポンプによる加圧）により樹脂が炭素繊維に含浸させられた。前記含浸樹脂が硬化させられた。従って、各部が一体構成されてなる。各部が一体構成されてなるから、ファスナ等による各部の連結は不要である。一体構成であることから、フランジ２もＣＦＲＰで出来ている。本発明のリブＲは、従来のリブの如く、別々に製造された各パーツがファスナで連結されると言った形態では無い。簡単に得られることから、コストは低廉である。

【0032】

ウェブ１（表層部４）及びコア３は次の条件を満たす。
ｂ／ａ＝１．０２〜２．００
ｃ／ａ＝１．０１〜１．９０
ｄ＝５０ｍｍ〜５００ｍｍ
ｆ／ｅ＝１．０１〜２．００
ｇ／ｅ＝１．０２〜３．００
ｇ＞ｆ
ｇ＝５ｍｍ〜１００ｍｍ
ｆ／ｈ＝１．０１〜５
ａ＝コア３の長さ
ｂ＝フランジ２とフランジ２との間の距離
ｃ＝膨出部８と膨出部８との間の距離
ｄ＝膨出部８の長さ
ｅ＝コア３の厚さ
ｆ＝コア中央部６位置におけるウェブ１の厚さ
ｇ＝膨出部８におけるウェブ１の厚さ
ｈ＝薄肉部７の厚さ

【0033】

上記実施形態の主翼用リブの重さと、従来（図４タイプ）の主翼用リブの重さとが比べられた。上記実施形態の主翼用リブの方が格段に軽量であった。

【0034】

上記実施形態の主翼用リブが主翼内に配置された。比較の為に、従来（図４タイプ）の主翼用リブが主翼内に配置された。各々の主翼に力が加えられた。各々の主翼用リブの耐久性が調べられた。その結果、本実施形態の主翼用リブは、図４の主翼用リブに比べて、勝るものであっても、劣るものではなかった。

【0035】

比較の為に、図４タイプの形状の主翼用リブがＣＦＲＰで作製された。しかしながら、この主翼用リブは機械的強度に劣るものであった。このことは、構成材料が単に置換されたのみでは、満足できる主翼用リブが得られないことを示している。

【0036】

図３は、本発明になる第２実施形態の主翼用リブの概略断面図である。

【0037】

第１実施形態の主翼用リブのコア３は断面が四角形であった。

【0038】

これに対して、第２実施形態の主翼用リブのコア３は、図３から判る通り、コア端部５の断面形状が、二等辺三角形状である。すなわち、コア３の厚さは、フランジ２に近い先端部側の方が、薄い。かつ、コア端部（二等辺三角形状部）５位置のウェブ１の厚さと、コア中央部６位置におけるウェブ１の厚さとは、略同じである。本実施形態の場合、コア端部５位置の表層部４の厚さは、コア中央部６位置の表層部４の厚さより厚い。第２実施形態においては、コア端部５位置における膨出形態はないものの、機械的強度は確保されていた。第２実施形態の主翼用リブの他の基本的構成と第１実施形態の主翼用リブの他の基本的構成とは同様である。従って、詳細は省略される。

【符号の説明】

【0039】

Ｒ リブ（翼用リブ）
１ ウェブ
２ フランジ（シアタイ）
３ コア
４ 表層部
５ コア端部
６ コア中央部
７ 薄肉部
８ 膨出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】