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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024014824
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】航空機用の支持構造体
(51)【国際特許分類】
B64C 1/00 20060101AFI20240125BHJP
B64C 3/18 20060101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
B64C1/00 A
B64C3/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023118251
(22)【出願日】2023-07-20
(31)【優先権主張番号】17/869,918
(32)【優先日】2022-07-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔
(74)【代理人】
【識別番号】100103078
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(74)【代理人】
【識別番号】100130650
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 泰光
(74)【代理人】
【識別番号】100168099
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 伸太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100168044
【弁理士】
【氏名又は名称】小淵 景太
(74)【代理人】
【識別番号】100200609
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 智和
(74)【代理人】
【識別番号】100217467
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴崎 一磨
(74)【代理人】
【識別番号】100228706
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 皓太
(72)【発明者】
【氏名】ビクトリア エー． クラーク
(72)【発明者】
【氏名】オラフ ウェックナー
(72)【発明者】
【氏名】ジェイ ディー． スミス
(72)【発明者】
【氏名】シンシア ティー． パリッシュ
(72)【発明者】
【氏名】エリック エー． フィリップス
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー ジェイ． ディートリック
(72)【発明者】
【氏名】アンディ アン キュー． リー
(72)【発明者】
【氏名】ジェフ イー． バーンズ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】丸穴を備えた航空機用の支持構造体を提供する。
【解決手段】航空機用の支持構造体２０は、長手方向３２を規定する長手軸２８、及び前記長手軸２８に直交する横断軸３０を有する、略平面状の形状の構造部材２１と、前記長手方向３２に沿って形成された複数の丸穴４０と、を含む。各丸穴４０は、長径に沿った長軸４６、及び、前記長軸４６に直交するとともに、前記長径より短い短径に沿った短軸４８を有する。各丸穴４０は、当該丸穴の長軸４６が前記構造部材２１の長手軸３２に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている。前記構造部材２１は、前記長手軸２８又は前記横断軸３０に対して非平行な主荷重方向７０で当該構造部材２１に作用する１つ又は複数の外部荷重に耐えるように構成されている。各丸穴４０は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７０と略平行になるように配向されている。
【選択図】図２
【解決手段】航空機用の支持構造体２０は、長手方向３２を規定する長手軸２８、及び前記長手軸２８に直交する横断軸３０を有する、略平面状の形状の構造部材２１と、前記長手方向３２に沿って形成された複数の丸穴４０と、を含む。各丸穴４０は、長径に沿った長軸４６、及び、前記長軸４６に直交するとともに、前記長径より短い短径に沿った短軸４８を有する。各丸穴４０は、当該丸穴の長軸４６が前記構造部材２１の長手軸３２に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている。前記構造部材２１は、前記長手軸２８又は前記横断軸３０に対して非平行な主荷重方向７０で当該構造部材２１に作用する１つ又は複数の外部荷重に耐えるように構成されている。各丸穴４０は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７０と略平行になるように配向されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長手方向を規定する長手軸、及び前記長手軸に直交する横断軸を有する、略平面状の形状の構造部材と、
前記長手方向に沿って形成された複数の丸穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する丸穴と、を具備し、
前記丸穴の各々は、当該丸穴の前記長軸が前記構造部材の前記長手軸に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている、航空機用の支持構造体。
前記長手方向に沿って形成された複数の丸穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する丸穴と、を具備し、
前記丸穴の各々は、当該丸穴の前記長軸が前記構造部材の前記長手軸に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている、航空機用の支持構造体。
【請求項2】
前記丸穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、丸長方形、長円形、丸菱形、又は丸台形である、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項3】
前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項4】
前記丸穴の各々は、当該丸穴の前記短軸が前記構造部材の前記横断軸に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項5】
前記構造部材は、翼ボックス部材である、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項6】
前記翼ボックス部材は、リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つであり、前記丸穴の各々は、前記翼ボックス部材を貫通するアクセスホールである、請求項５に記載の支持構造体。
【請求項7】
前記構造部材は、胴体外板であり、前記丸穴の各々は、前記胴体外板を貫通する窓穴である、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項8】
前記構造部材は、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で当該構造部材に作用する１つ又は複数の外部荷重に耐えるように構成されており、前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項9】
前記構造部材は、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で当該構造部材に作用する１つ又は複数の外部荷重に耐えるように構成されており、前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されている、請求項１に記載の支持構造体。
【請求項10】
前記構造部材は、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成された複数の取付点であって、前記外部部材から１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む、請求項９に記載の支持構造体。
【請求項11】
長手方向を規定する長手軸、及び前記長手軸に直交する横断軸を有する、略平面状の形状の構造部材であって、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成されているとともに、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で前記外部部材から作用する１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む構造部材と、
前記長手方向に沿って形成された複数の丸穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する丸穴と、を具備し、
前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されている、航空機用の支持構造体。
前記長手方向に沿って形成された複数の丸穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する丸穴と、を具備し、
前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されている、航空機用の支持構造体。
【請求項12】
前記丸穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、長円形、角丸菱形、又は角丸台形である、請求項１１に記載の支持構造体。
【請求項13】
前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である、請求項１１に記載の支持構造体。
【請求項14】
前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている、請求項１１に記載の支持構造体。
【請求項15】
前記構造部材は、リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つを含む翼ボックス部材であり、前記丸穴の各々は、前記翼ボックス部材を貫通するアクセスホールである、請求項１１に記載の支持構造体。
【請求項16】
前記構造部材は、胴体外板であり、前記丸穴の各々は、前記胴体外板を貫通する窓穴である、請求項１１に記載の支持構造体。
【請求項17】
長手方向を規定する長手軸、及び前記長手軸に直交する横断軸を有する、略平面状の形状の構造部材であって、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成されているとともに、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で前記外部部材から作用する１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む構造部材と、
前記長手方向に沿って形成された複数の略楕円形の穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する略楕円形の穴を具備し、
前記略楕円形の穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されており、
前記構造部材は、
リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つを含む翼ボックス部材であって、前記穴の各々が当該翼ボックス部材を貫通するアクセスホールとして設けられた構成であるか、或いは、
胴体外板であって、前記穴の各々が前記胴体外板を貫通する窓穴として設けられた構成である、
航空機の翼ボックス又は胴体用の支持構造体。
前記長手方向に沿って形成された複数の略楕円形の穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する略楕円形の穴を具備し、
前記略楕円形の穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されており、
前記構造部材は、
リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つを含む翼ボックス部材であって、前記穴の各々が当該翼ボックス部材を貫通するアクセスホールとして設けられた構成であるか、或いは、
胴体外板であって、前記穴の各々が前記胴体外板を貫通する窓穴として設けられた構成である、
航空機の翼ボックス又は胴体用の支持構造体。
【請求項18】
前記略楕円形の穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、又は長円形である、請求項１７に記載の支持構造体。
【請求項19】
前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である、請求項１７に記載の支持構造体。
【請求項20】
前記略楕円形の穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている、請求項１７に記載の支持構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、航空機用の支持構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
固定翼機には、翼を構成する翼ボックスなる構造体を有するものがある。翼ボックスは、リブ、スパー、及びストリンガで構成された骨組みやフレームと、これを覆う上面外板及び下面外板を含む。
【0003】
リブやスパー、また特に下面外板は、所定数の丸形状の貫通孔をアクセスホールとして有する設計であることが多い。アクセスホールは、油圧、電気、及び燃料系統の配管を通したり、航空機翼の点検や修理の作業担当者が内部にアクセスしたりするために利用される。
【発明の概要】
【0004】
一実施形態によれば、航空機用の支持構造体は、長手軸及び当該長手軸に直交する横断軸を有する略平面状の形状の構造部材と、前記構造部材の長手方向に沿って形成された複数の丸穴と、を具備する。前記丸穴の各々は、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有しており、前記丸穴の各々は、当該丸穴の前記長軸が前記構造部材の前記長手軸に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている。
【0005】
前記丸穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、長円形、角丸菱形、又は角丸台形である。前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である。加えて、前記丸穴の各々は、当該丸穴の前記長軸が前記構造部材の前記長手軸に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている。
【0006】
本実施形態では、前記構造部材は、翼ボックス部材である。より具体的には、前記翼ボックス部材は、リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つであり、前記丸穴の各々は、前記翼ボックス部材を貫通するアクセスホールである。代替的に、前記構造部材は、胴体外板であり、前記丸穴の各々は、前記胴体外板を貫通する窓穴である。
【0007】
前記構造部材は、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で当該構造部材に作用する１つ又は複数の外部荷重に耐えるように構成されている。この構成では、前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されているか、或いは、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されている。前記構造部材は、さらに、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成された複数の取付点であって、前記外部部材から１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む。
【0008】
他の実施形態によれば、航空機用の支持構造体は、長手軸及び当該長手軸に直交する横断軸を有する略平面状の形状の構造部材であって、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成されているとともに、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で前記外部部材から作用する１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む構造部材と、前記構造部材の長手方向に沿って形成されており、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する複数の丸穴と、を具備し、前記穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されている。
【0009】
本実施形態では、前記丸穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、長円形、角丸菱形、又は角丸台形である。前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である。前記丸穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている。前記構造部材は、リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つを含む翼ボックス部材であり、前記丸穴の各々は、前記翼ボックス部材を貫通するアクセスホールである。代替的に、前記構造部材は、胴体外板であり、前記丸穴の各々は、前記胴体外板を貫通する窓穴である。
【0010】
さらに他の実施形態によれば、航空機の翼ボックス又は胴体用の支持構造体は、長手軸及び当該長手軸に直交する横断軸を有する略平面状の形状の構造部材であって、１つ又は複数の外部部材との接続部位となるように構成されているとともに、前記長手軸又は前記横断軸に対して非平行な主荷重方向で前記外部部材から作用する１つ又は複数の外部荷重を受けるように構成された複数の取付点を含む構造部材と、前記構造部材の長手方向に沿って形成された複数の略楕円形の穴であって、各々が、長径に沿った長軸、及び前記長軸に直交するとともに前記長径より短い短径に沿った短軸を有する複数の略楕円形の穴と、を具備する。前記略楕円形の穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向と平行になるように配向されており、前記構造部材は、（ｉ）リブ、スパー、上面外板、及び下面外板のうちの１つを含む翼ボックス部材であって、前記穴の各々が当該翼ボックス部材を貫通するアクセスホールとして設けられた構成であるか、或いは、（ｉｉ）胴体外板であって、前記穴の各々が前記胴体外板を貫通する窓穴として設けられた構成である。
【0011】
前記略楕円形の穴の各々は、所与の形状を有しており、各形状が、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、又は長円形である。前記構造部材の略平面状の形状は、略平坦な形状又は略湾曲した形状であり、前記構造部材の前記長手軸は、直線状の軸又は湾曲した軸である。前記略楕円形の穴の各々は、当該穴の前記長軸が前記主荷重方向に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている。
【0012】
本願教示における上述の特徴及び効果やその他の特徴及び効果は、添付の特許請求の範囲に定義される本願教示を実施するためのベストモード他の実施形態の詳細な説明と、添付図面を参照すれば明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】従来の配向で設けられた丸形状のアクセスホールを有する構造部材の概略立面図である。
【図2】本開示の配向で設けられた丸形状のアクセスホールを有する支持構造体の概略立面図である。
【図4】略平坦な平面形状を有し、長手軸が弧状に延びる支持構造体の概略立面図である。
【図5】略湾曲した平面形状を有し、長手軸が弧状に延びる支持構造体の概略斜視図である。
【図6】グロジンスキー輪郭面を模式的に表した図である。
【図7-13】アクセスホールの様々な丸形状として、楕円形、グロジンスキー輪郭面で形成された穴、卵形、角丸長方形、長円形、角丸菱形、及び角丸台形を示す立面図である。
【図14】本開示の実施例における要素、特徴、及び特性の様々な組み合わせを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、添付図面を参照して、航空機用の支持構造体２０（例えば、図２を参照）の様々な実施形態について説明する。図面全体を通して、同様の部材には同様の参照符号が用いられている。
【0015】
図１は、従来の構造部材１０を示す概略立面図であって、所定数の丸穴（rounded hole）１５が従来の配向で配置されている。構造部材１０は、略平面的な形状であって、長手方向（longitudinal direction）１２（図では、左右方向）に延びる長手軸（longitudinal axis）１１と、横断方向（transverse direction）１４（図では、上下方向）に延びる横断軸（transverse axis）１３を有している。横断軸１３及び横断方向１４は、それぞれ長手軸１１及び長手方向１２に対して垂直であり、直交している。構造部材１０の形状が略平面的であるので、構造部材１０の厚み（図には表れていないが、紙面の前後に延びている）は、構造部材１０の全体の長さ及び高さよりもはるかに小さい。
【0016】
丸穴１５の各々は、当該穴１５の長径（major length）Ｌmajに沿った長軸（major axis）１６と、当該穴１５の短径（minor length）Ｌminに沿った短軸（minor axis）１７を有しており、長軸１６と短軸１７は、互いに直交している。各穴１５の重心１８は、当該穴１５の長軸１６と短軸１７の交点に規定される。この従来の構造部材１０においては、各丸穴１５の長軸１６は、構造部材の長手軸１１に整列する又は平行な配向であり、各丸穴１５の短軸１７は、構造部材の横断軸１３に整列する又は平行な配向である。構造部材１０のこの構成を、例えば、航空機翼の下面外板に採用する場合、各穴１５は、長軸１６が下面外板の長手軸１１に整列するように配置され、これらの穴１５をアクセスホールとして使用することで、構造部材１０の内部に収容されて外板に覆われた油圧系、機械系、電気系の各部材に作業担当者がアクセスすることができる。図示の例では、下面外板の長手方向１２に沿って延びるストリンガ１９が配置されており、複数の丸穴１５も、同じく長手方向１２に沿って（よって、長手軸１１に沿って）配置されている。アクセスホールである丸穴１５には、当該穴１５と同様の形状のドア（図示せず）を被せて固定することで蓋をする構成でもよい。
【0017】
このような従来の構成の構造部材１０は、図２～図３に示す本開示の第１実施形態の支持構造体２０とは対照的である。これらの概略立面図に示す支持構造体２０が有する丸穴４０は、図１に示す配向とは意図的に大きく異なる配向で配置されている。
【0018】
係る相違点の説明の前に、従来の構造部材１０と本実施形態の支持構造体２０との類似点について説明する。例えば、図２～図３に示す支持構造体２０は、構造部材１０と同様に、略平面的な形状２２を有する構造部材２１を含んでおり、当該構造部材２１の長さに沿った長手軸２８と、この長手軸２８に直交するとともに、当該構造部材２１の幅に沿った横断軸３０と、を有する。この長手軸２８が長手方向３２を規定し、横断軸３０が横断方向３４を規定する。（なお、航空機の翼端と翼端を結ぶ軸を、従来から「横軸（transverse axis）」（又は、左右方向軸）と呼ぶことがあるが、本明細書に記載の横断軸（transverse axis）３０は、これとは異なる。同様に、横断方向（transverse direction）３４は、航空機の「横軸」に平行な航空機の横方向（transverse direction）（例えば、左舷と右舷の方向）とは、異なる。）また、構造部材２１には、長手方向３２に沿って複数の丸穴４０が形成されている。図２～図３に示す支持構造体２０の各丸穴４０は、図１に示す従来の構造部材１０の丸穴１５と同様に、長径Ｌmajに沿った長軸４６と、この長軸４６に直交するとともに、長径Ｌmajより短い短径Ｌmin（即ち、Ｌmin＜Ｌmaj）に沿った短軸４８を有する。各丸穴４０の長軸４６と短軸４８は、当該穴の重心４１で交差する。
【0019】
ただし、支持構造体２０では、各丸穴４０の長軸４６は、構造部材２１の長手軸２８に整列する配向や平行な配向ではない。丸穴４０の長軸４６は、構造部材２１の長手軸２８から意図的に回転させた配向となるように配置されている。具体的には、各長軸４６は、構造部材の長手軸２８に対して、０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配向されている。
【0020】
従来とは異なる配向で穴４０を配置する目的は、図２～図３から読み取ることができる。具体的には、図３は、図２の支持構造体２０と併せて、構造部材２１における複数の荷重点又は取付点７２に作用する様々な外部荷重又は外力Ｆを示している。これらの外部荷重Ｆは、構造部材２１の取付点又は荷重点７２に外部部材７４（図２～図３には示されていないが、図１４に示されている）が取り付けられることにより生じる荷重である。支持構造体２０は、様々な種類の部材６０の形態を取ることができる。例えば、長手方向３２に延びる支持ストリンガ６９を有する航空機翼の下面外板６８の形態や、リブ６３、スパー６４、及び上面外板６６など（図２～図３には示されていないが、図１４に示されている）、翼を支持して翼ボックスを形成する翼ボックス部材６２の形態を取ることができる。翼ボックス部材６２は、下面外板６８上の様々な取付点７２おいて下面外板６８に取り付け可能であり、下面外板６８の取付点７２に力Ｆを作用させる外部部材７４として機能しうる。なお、図２～図３に示す外力Ｆの各ベクトルを足し合わせると、これらの外力は、構造部材２１の質量中心２９に作用する単一の力とみなすことができる。この単一の力を、主荷重７０と呼び、その作用方向を主荷重方向（ＰＬＤ）７１とする。図２に示す様に、主荷重７０のＰＬＤ７１は、主荷重７０と構造部材２１の長手軸２８との間に形成されるＰＬＤ角度θPLDで規定される。
【0021】
図２～図３では、複数の外力Ｆが合成されて、構造部材２１にＰＬＤ７１の方向で作用する単一の主荷重７０として示されているので、丸穴４０の長軸４６がいずれもＰＬＤ７１と同一の方向を指すように（即ち平行に）配向されていることが分かる。例えば、図２に示す様に、各丸穴４０の長軸４６は、構造部材の長手軸２８に対して第１回転角度θ1を成しており、この第１回転角度θ1は、ＰＬＤ角度θPLDと合同（即ち、θ1≡θPLD）である。よって、丸穴４０の長軸４６は、ＰＬＤ７１に整列する又は平行な配向である。
【0022】
丸穴４０の長軸４６をＰＬＤ７１に整列する配向とする理由の１つは、構造部材２１及び支持構造体２０の全体で外部荷重Ｆをより効率的に負担するためである。また、このような配向とすることにより、外力Ｆに対する所望の耐性を維持しつつ、構造部材２１／支持構造体２０の軽量化が可能になる。
【0023】
多くの場合、取付点／荷重点７２、外部負荷Ｆの大きさ及び方向、並びに、支持構造体２０の直ぐ周辺に位置する他の構造体との近接具合は、穴４０の長軸４６がＰＬＤ７１に対して完全に整列する／平行になる配向とすることが可能な状態である。しかしながら、場合によっては、近接する他の構造体（例えば、油圧ライン、支持部材、モータ、電気ケーブル束など）が妨げとなって、１つ又は複数の穴４０について、長軸４６がＰＬＤ７１に完全に整列するように配向できなかったり、そのような構造体からの押圧などの影響によって、１つ又は複数の穴４０について、長軸４６がＰＬＤ７１と完全に整列する／平行になるように配向できなかったりする状態がありうる。例えば、１つ又は複数の丸穴４０は、長軸４６がＰＬＤ７１から何度か回転された配向で配置されるが、このときの第１回転角度θ1がＰＬＤ角度θPLDと異なる（即ち、θ1≠θPLD）場合がある。１つ又は複数の丸穴４０は、例えば、長軸４６がＰＬＤ７１から５度離れた方向、ＰＬＤ７１から１０度離れた方向、ＰＬＤ７１から１５度離れた方向、ＰＬＤ７１から２０度離れた方向、ＰＬＤ７１から２５度離れた方向、ＰＬＤ７１から３０度離れた方向、ＰＬＤ７１から３５度離れた方向、ＰＬＤ７１から４０度離れた方向、ＰＬＤ７１から４５度離れた方向などを指すように配置されうる。また、この他にも、ＰＬＤ７１から１度刻み、２度刻み、３度刻み、或いは４度刻みの角度離れた方向や、ＰＬＤ７１から６度刻み、７度刻み、８度刻み、或いは９度刻みの角度離れた方向を指すように配置されうる。
【0024】
よって、各丸穴４０は、長軸４６がＰＬＤ７１に完全に整列する／平行な配向であってもよいし、あるいは、ＰＬＤ７１に対して所与の回転角度（ただし、９０度未満）を成す配向であってもよい。本開示の支持構造体２０は、主荷重７０／ＰＬＤ７１が支持構造体２０の長手軸２８に整列しない場合や平行でない場合、つまり、主荷重７０／ＰＬＤ７１が長手軸２８に対して所与の角度を成す方向を指す場合にも使用可能であるので、このような場合には、丸穴４０も、長軸４６が構造部材２１の長手軸２８に対して０度超且つ９０度未満の回転角度を成すように配置されうる。同様に、各丸穴４０は、短軸４８がＰＬＤ７１に対して完全に垂直な又は直交する配向でもよいし、ＰＬＤ７１に対して完全に垂直な配向に対して所与の角度（０度超且つ９０度未満）回転された配向でもよい。各丸穴４０は、短軸４８が横断軸３０に対して第２回転角度θ2を成すような配向でもよい。つまり、丸穴４０は、短軸４８が横断軸３０に完全に整列する（第２回転角度θ2と横断軸３０との差が、実質的に０度である）配向でもよいし、或いは、短軸４８が横断軸３０に対して０度超且つ９０度未満の角度回転された（第２回転角度θ2と横断軸３０の間の差が、前出の角度である）配向でもよい。
【0025】
構造部材２１に設けられる丸穴４０は、すべてが同じ形状５０であってもよいし、複数の異なる形状５０であってもよい。場合によっては、すべての丸穴４０が、他のいずれの丸穴４０とも異なる独自の形状５０を有していてもよい。各穴４０が「丸形状」であるとは、つまり、穴４０の形状５０が鋭い急峻な角部は含んでおらず、代わりに、アールを付けた緩やかな輪郭や隅部（fillet）を有することを意味する。これにより、アールを付けた角部や隅部に対する応力集中係数ＫTを低減することができる。形状５０としては、図７～図１３に示す様に、例えば、楕円形５１（図７）、グロジンスキー輪郭面で形成された穴（Grodzinski-profiled hole）５２（図８）、卵形５３（図９）、角丸長方形５４（図１０）、長円形（stadium）５５（図１１）、角丸菱形５６（図１２）、又は、角丸台形５７（図１３）が挙げられる。なお、図８に示すグロジンスキー輪郭面で形成された穴５２は、グロジンスキー輪郭面ノッチ（Grodzinski-profiled notch）５９を４つ組み合わせることで構成される。図６は、そのようなグロジンスキー輪郭面ノッチ５９の１つを示している。このようなノッチ５９を形成するには、図示のように、水平軸に沿った所与の長さＸと、垂直軸に沿った所与の高さＹ（Ｘとは異なる）を選択し、選択した長さＸと高さＹのそれぞれを同じ数の等間隔の目盛り（この例では、１２個）で分割し、次いで、水平部分の各目盛りと、これに対応する垂直部分の目盛りとを選択的に線で結ぶ。この結果、図示のようなグリッドが形成され、このグリッドに現れる曲線状のエッジにより、特徴的なグロジンスキー輪郭面が規定される。さらに、図７～図１３に示す様に、各形状５０は、長軸４６と、この長軸４６に直交する又は垂直である短軸４８を有する。これらの丸穴４０は、以下に説明するように、構造部材２１の使用目的に応じて、アクセスホール４２や窓穴４４として使用される。
【0026】
図４は、支持構造体２０の他の実施形態を示す図であり、この支持構造体は、航空機翼の翼ボックスに用いられるリブ６３の全体形状を有する。この構造部材２１は、３つの丸穴４０a、４０b、４０cを有しており、これらの穴の長軸４６a、４６b、４６cは、いずれも主荷重７０／ＰＬＤ７１と同じ方向を指している。図２～図３の支持構造体２０と同様に、図４の支持構造体２０も略平面的な形状２２を有しており、具体的には、略平坦な平面形状２４を有している。これに対し、図５の支持構造体２０は、略平面的な形状２２を有しており、具体的には、略湾曲した平面形状２６を有している。図２～図３に示される構造部材２１の長手軸２８は、直線状の長手軸２８sであるが、図５に示される構造部材２１の長手軸２８は、湾曲した長手軸２８cである。さらに、図２～図３では、横断軸３０は直線状であるが、図５では、横断軸３０は湾曲している。
【0027】
図４に示される構造部材２１の長手軸２８は、直線状の長手軸２８s（翼弦線とも呼ばれる）、又は、湾曲した長手軸２８c（平均キャンバー線とも呼ばれる）のいずれかである。どちらの場合も、丸穴４０a、４０b、４０cは、構造部材２１の長手軸２８に沿って配置される。（なお、３つのうちの２つの丸穴４０a、４０bの中心４１a、４１bは、長手軸２８c上に位置しており、もう１つの丸穴４０cの中心４１cは、直線状の長手軸２８sと湾曲した長手軸２８cとの間に位置している。）
【0028】
図１４は、支持構造体２０の様々な要素、特徴、特性の組み合わせを示すブロック図であり、組み合わせ方によって、航空機９９における外部部材７４との接続部位となる胴体外板６１又は翼ボックス部材６２として機能する支持構造体の１つ又は複数の実施形態が提供される。いくつかの実施形態では、構造部材２１は、リブ６３、スパー６４、上面外板６６、又は下面外板６８などの翼ボックス部材６２であり、各丸穴４０は、翼ボックス部材６２を貫通するアクセスホール４２である。代替的な例では、構造部材２１は、胴体外板６１であり、丸穴４０は、胴体外板６１を貫通する窓穴４４である。また、このブロック図は、略平面的な形状２２は、例えば、略平坦な平面形状２４又は略湾曲した平面形状２６であり、長手軸２８は、例えば、直線的な長手軸２８s又は湾曲した長手軸２８cであり、各丸穴４０の形状５０は、例えば、楕円形５１、グロジンスキー曲面で形成された穴５２、卵形５３、丸長方形５４、長円形５５、丸菱形５６、丸台形５７、又は、その他の丸形状５８であることを示している。
【0029】
上述したように、構造部材２１は、長手軸２８又は横断軸３０に対して非平行な主荷重方向７１で当該構造部材２１に作用する１つ又は複数の外部負荷Ｆに耐えるように構成されている。この構成においては、各丸穴４０は、長軸４６が主荷重方向７１に対して０度超かつ４５度未満の回転角度を成すように配向される。或いは、各丸穴４０は、長軸４６が主荷重方向７１に平行になるように配向される。構造部材２１には、さらに、１つ又は複数の外部部材７４との接続部位となり、当該外部部材７４からの外部負荷Ｆを受けるように構成された複数の取付点７２が設けられている。
【0030】
他の実施形態によれば、航空機９９用の支持構造体２０は、長手方向３２を規定する長手軸２８及び当該長手軸２８に直交する横断軸３０を有する、略平面状の形状２２の構造部材２１を含む。構造部材２１は、複数の取付点７２を含み、これら取付点は、１つ又は複数の外部部材７４との接続部位となるように構成されているとともに、長手軸２８又は横断軸３０に対して非平行な主荷重方向７１で外部部材７４から構造部材２１に作用する１つ又は複数の外部荷重Ｆを受けるように構成されている。支持構造体２０は、さらに、長手方向３２に沿って形成された複数の丸穴４０を有する。各丸穴４０は、長径Ｌmajに沿った長軸４６と、長軸４６に直交するとともに、長径Ｌmajより短い短径Ｌminに沿った短軸４８を有する。丸穴４０の各々は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７１に平行になるように配向されている。
【0031】
この実施形態では、丸穴４０は、各々が所与の形状５０を有しており、各形状５０は、楕円形５１、グロジンスキー輪郭面で形成された穴５２、卵形５３、丸長方形５４、長円形５５、丸菱形５６、又は丸台形５７である。構造部材２１が有する略平面状の形状２２は、略平坦な平面形状２４又は略湾曲した平面形状２６であり、構造部材２１の長手軸２８は、直線状の長手軸２８s又は湾曲した長手軸２８cである。丸穴４０の各々は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７１に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている。構造部材２１は、例えば、リブ６３、スパー６４、上面外板６６、又は下面外板６８のうちの１つを含む翼ボックス部材６２であり、各丸穴４０は、翼ボックス部材６２を貫通するアクセスホール４２である。代替的な例では、構造部材２１は、胴体外板６１であり、丸穴４０は、胴体外板６１を貫通する窓穴４４である。
【0032】
さらに他の実施形態によれば、航空機９９の翼ボックス又は胴体用の支持構造体２０は、長手方向３２を規定する長手軸２８、及び前記長手軸２８に直交する横断軸３０を有する、略平面状の形状２２の構造部材２１を含む。構造部材２１は、複数の取付点７２を含み、これら取付点は、１つ又は複数の外部部材７４との接続部位となるように構成されているとともに、長手軸２８又は横断軸３０に対して非平行な主荷重方向７１で外部部材７４から構造部材２１に作用する１つ又は複数の外部荷重Ｆを受けるように構成されている。支持構造体２０は、さらに、構造部材２１の長手方向３２に沿って形成された複数の略楕円形の穴４０を有する。略楕円形の各穴４０は、長径Ｌmajに沿った長軸４６と、長軸４６に直交するとともに、長径Ｌmajより短い短径Ｌminに沿った短軸４８と、を有する。略楕円形の穴４０の各々は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７１と平行になるように配向されている。構造部材２１は、（ｉ）リブ６３、スパー６４、上面外板６６、及び下面外板６８のうちの１つを含む翼ボックス部材６２であって、丸穴４０の各々が、翼ボックス部材６２を貫通するアクセスホール４２として設けられた構成であるか、或いは、（ｉｉ）胴体外板６１であって、丸穴４０の各々が胴体外板６１を貫通する窓穴４４として設けられた構成である。
【0033】
略楕円形の穴４０は、各々が所与の形状５０を有しており、各形状５０が、楕円形５１、グロジンスキー輪郭面で形成された穴５２、卵形５３、丸長方形５４、又は長円形５５である。構造部材２１における略平面状の形状２２は、略平坦な平面形状又は略湾曲した平面形状であり、構造部材２１の長手軸２８は、直線状の長手軸又は湾曲した長手軸である。略楕円形の穴４０の各々は、当該穴の長軸４６が主荷重方向７１に対して０度超且つ４５度未満の回転角度を成すように配向されている。
【0034】
上述の説明は、例示を目的としたものであって、限定を課すものではない。本明細書に記載した寸法や材料の種類は、例示を目的としたものであって、なんら限定を課すものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。添付の請求の範囲の記載において、「第１」、「第２」、「上」、「下」などの用語が用いられている場合、これらの用語は、単に標識として用いられているにすぎず、これらの用語の対象物に何ら数的な要件や位置的な要件を課すものではない。本明細書において、単数形で記載されている要素やステップは、特段の記載がない限り、複数の要素やステップを排除するものではない。加えて、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という表現、並びに、「Ａ及び／又はＢ」という表現は、いずれも、「Ａのみ」、「Ｂのみ」、又は、「ＡとＢの両方」を意味するとして解釈されるべきである。加えて、特段の記載がない限り、特定の性質を有する１つ又は複数の要素を「具備する／含む」又は「有する」実施形態は、そのような性質を備えない同様の要素を付加的に含みうる。また、「実質的に」及び「概ね／略」など、大まかに説明する副詞が形容詞を修飾する場合、これらの副詞は、「ほとんど」、「主に」、「大部分は」、「著しい程度に」、「高い度合いで」、及び／又は、「１００％の可能性のうちの少なくとも５１％から９９％」などを意味するものであり、必ずしも「完全に」、「完璧に」、「厳密に」、「すべて」、又は「１００％」を意味するものではない。加えて、本明細書に「近傍の」なる用語が、ある物体やその一部分の位置を説明するために、及び／又は、２つの物体やそれらの一部分の位置関係を説明するために用いられている場合、当該用語は、「近く」、「隣接」、「接近」、「付近」、「その位置に」などを意味する。
【0035】
上述の説明は、ベストモードを含む例を用いて記載されており、当業者が本開示の装置、システム、物質の組成、及び方法の作製及び使用を実施することを可能にするものである。ただし、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲、及びその均等範囲によって定義される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7-13】
【図14】
【外国語明細書】