(57)【要約】【課題】  重錘荷重の要求値が小さい小型脚の場合も支障なく落下試験を実施することができる航空機脚落下試験装置を提供する。【解決手段】  航空機脚１０を下方に連結固定する重錘兼用の脚支持体２０を、案内枠３０内に鉛直方向で移動自在に支持する。案内枠３０内に脚支持体２０と共に、連結・解放機構付きの支持体昇降手段４０を設ける。支持体昇降手段４０は、脚支持体２０を下方に連結して案内枠３０内を昇降させ、案内枠３０内の所定レベルから脚支持体２０を解放して落下させると共に、脚支持体２０の連結・解放機構として、脚支持体２０に上方から吸着する電磁石４２を具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機脚を下方に連結固定する重錘兼用の脚支持体と、脚支持体を鉛直方向に移動自在に支持する案内枠と、脚支持体を下方に連結して案内枠内を昇降させ、案内枠内の所定レベルから脚支持体を解放して落下させる連結・解放機構付きの支持体昇降手段とを備えており、
前記支持体昇降手段は、脚支持体の連結・解放機構として、脚支持体に上方から吸着する電磁石を具備することを特徴とする航空機脚落下試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の航空機脚落下試験装置において、前記支持体昇降手段は、電磁石を吊り下げて昇降させるウインチ方式の昇降器を備える航空機脚落下試験装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の航空機脚落下試験装置において、脚支持体は、磁性体からなる吸着板を上面に備える航空機脚落下試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機脚の性能・強度試験に使用される落下試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より航空機脚の性能・強度試験の一つとして落下試験が実施されている。航空機脚の落下試験に使用されている試験装置の構造はおおよそ共通している。従来の落下試験装置の基本構造を以下に説明する。特許文献１、２に記載された試験装置も、この基本構造を採用している。
【０００３】
航空機脚の落下試験装置は、基本的に次の３つの部材からなる。一つ目は、航空機脚を下方に連結固定する重錘兼用の脚支持体、二つ目は、脚支持体を鉛直方向に移動自在に支持する案内枠、三つ目は、脚支持体を下方に連結して案内枠内を昇降させ、案内枠内の所定レベルから脚支持体を解放して落下させる連結・解放機構付きの支持体昇降手段である。
【０００４】
試験では、強度試験すべき航空機脚を脚支持体の下面に連結固定する。脚支持体は重錘を兼ねており、脚支持体だけでは重錘重量が不足する場合は別途、重錘を脚支持体に搭載する。重錘の重量調整が終わった脚支持体を支持体昇降手段の下方に連結し、支持体昇降手段により案内枠内の所定高さまで上昇させる。上昇位置で脚支持体を支持体昇降手段から解放する。解放された脚支持体は航空機脚と共に自然落下する。これにより航空機脚は、落下衝突に伴う衝撃荷重を受け、耐衝撃吸収特性を調査される。
【０００５】
このような落下試験に供される航空機脚の種類は様々であり、それに応じて試験装置も様々な規模のものが開発されている。大型の航空機脚を試験する試験装置については、試験装置を大型化し、重錘荷重が不足すれば、前述したように、脚支持体に重錘を別途、搭載すればよい。重錘荷重を重くすることは容易ということである。
【０００６】
ところが、重錘荷重を軽くすることは容易でない。なぜなら、試験装置を小型化しても、脚支持体に対しては、航空機脚を確実に支持でき、且つ落下時の衝撃に対しても変形しない剛性などが必要であるため、脚支持体の規模縮小、これによる軽量化には限界があるからである。この制限のため、無人飛行機用脚のような超小型の航空機脚を試験する場合、試験装置を小型化しても、脚支持体の自重だけで必要な重錘荷重を超えてしまうことがあり、航空機脚の種類によっては試験の実施自体が不可能なことがある。
【０００７】
ちなみに、航空機脚の落下試験を質量調整法にて行う場合、脚の分担重量に対し、その半分程度の重量が重錘荷重とし付与される。例えば無人飛行機等の超小型脚の脚分担重量は数十ｋｇ、落下試験に要求される重錘荷重も数十ｋｇに過ぎず、脚支持体の自重を数十ｋｇ内に収めることは、前述した諸々の制限から、現状では非常に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１７４５７３号公報
【特許文献２】特開２００８−２１６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、重錘荷重の要求値が小さい超小型脚の場合も支障なく落下試験を実施することができる航空機脚落下試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明者は、航空機脚落下試験装置を小型化した場合の脚支持体の小型化阻害要因、軽量化阻害要因を様々な方面から見直した。その結果、以下の事実が判明した。
【００１１】
脚支持体の高さを確保しておけば、横幅か奥行きの何れか一方を縮小しても、機械的強度の確保は可能である。しかし、現状の脚支持体においては、その横幅及び奥行きの縮小が困難である。現状の脚支持体において横幅及び奥行きを阻害している要因は二つあり、その一つは脚によって決まる取り付けに必要な寸法の確保、もう一つは、脚支持体を案内枠内の所定レベルに引き上げて保持する支持体昇降手段にあり、より詳しくは、その支持体昇降手段の下方に脚支持体を連結し、また、その昇降手段から解放する脚支持体の連結・解放機構にある。
【００１２】
この連結・解放機構については、その一つが特許文献２に詳しく説明されている。この機構は、支持体昇降手段の下面に取り付けられた両側一組の回転フック、両側一組のリンクを利用したフック同期回転機構、及びアクチュエータなどからなる。脚支持体が骨材を組み合わせた籠枠形状であるため、支持体昇降手段も骨材を矩形に組み合わせた形状をしており、回転フック形式の連結・解放機構は組み込みが容易であるが、その一方で、その連結・解放機構が脚支持体の横幅及び奥行きの縮小を制限しているのである。
【００１３】
そこで、本発明者は、この回転フック形式に代わる新たな連結・解放機構を模索し、小型装置への適性を調査検討した。その結果、リフマグ（商品名）などと通称される電磁石による連結・解放機構が、吸着面を小さくしても、脚支持体の連結保持に必要かつ十分な吸着力を確保できること、吸着面を小さくすることにより、脚支持体の横幅及び奥行きを従来より大幅に小さくできること、電気的な操作による着磁、消磁により脚支持体の連結・解放操作も容易に行い得ることなどが判明した。
【００１４】
本発明の航空機脚落下試験装置は、かかる知見を基礎として開発されたものであり、航空機脚を下方に連結固定する重錘兼用の脚支持体と、脚支持体を鉛直方向に移動自在に支持する案内枠と、脚支持体を下方に連結して案内枠内を昇降させ、案内枠内の所定レベルから脚支持体を解放して落下させる連結・解放機構付きの支持体昇降手段とを備えており、前記支持体昇降手段は、脚支持体の連結・解放機構として、脚支持体に上方から吸着する電磁石を具備している。
【００１５】
本発明の航空機脚落下試験装置においては、支持体昇降手段に装備される電磁石にて脚支持体を吸着し、昇降手段を作動させることにより、脚支持体を案内枠内の所定高さに引き上げる。この状態で電磁石を消磁すれば、脚支持体はリリースされ落下する。すなわち、電磁石の電気的遠隔操作による着磁、消磁により、脚支持体を連結、解放することができる。
【００１６】
リフマグと称される電磁石は小さな吸着面で大きな吸着力を発揮するので、これを連結、解放機構として使用することにより、脚支持体の横幅及び奥行きを小さくすることができ、その軽量化を図ることができる。したがって、無人飛行機に使用されるような超小型の航空機脚を落下試験する場合も、適切な重錘荷重を付加することができる。例えば最大吊り上げ力が１５０ｋｇのリフマグ（商品名）の吸着面は直径が約２００ｍｍの円形である。最大吊り上げ力は最大吸着力の１／４で示されるので、直径が２００ｍｍの円形の吸着面でさえ、最大吸着力は６００ｋｇに達する。
【００１７】
脚支持体の連結、解放機構として電磁石を使用すれば、支持体昇降手段は、この電磁石と、これを吊り下げて昇降させるウインチ方式の昇降器とで実質的に構成することができ、その構造が非常に簡素化される。遠隔操作機構についても、電磁石の着磁と消磁石、昇降器の巻き上げ、巻き戻しによる昇降操作を行うだけであるので、非常に簡単になる。
【００１８】
脚支持体の上面には、磁性体からなる吸着板を電磁石と対向するように設けるのがよい。そうすることにより、電磁石の吸着力を最大限発揮させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の航空機脚落下試験装置は、脚支持体を下方に連結して案内枠内の所定高さに支持する支持体昇降手段の脚支持体連結・解放する手段として、脚支持体に上方から吸着する電磁石を用いることにより、脚支持体の機械的強度を確保しつつその横幅及び奥行きを小さくし、重錘荷重を軽くできるので、重錘荷重の要求値が小さい小型脚の場合も支障なく落下試験を実施することができる。また、支持体昇降手段及び遠隔操作機構についても、その構造を簡素化できるので、小型化によるコストダウン以上の経済的効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す航空機脚落下試験装置の正面図である。
【図２】同航空機脚落下試験装置の側面図で、図１中のＢ矢示図である。
【図３】同航空機脚落下試験装置の平面図で、図１中のＡ矢示図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２２】
本実施形態の航空機脚落下試験装置は、図１〜図３に示すように、航空機脚１０の落下試験に使用されるものであって、小型の航空機脚１０の落下試験に適し、その航空機脚１０は落下試験装置に前後に向けてセットされる。
【００２３】
この落下試験装置は、落下試験をすべき航空機脚１０を下方に固定する脚支持体２０と、これを鉛直方向に移動自在に支持する門型の案内枠３０と、脚支持体２０を案内枠３０で懸吊支持し、所定レベルまで持ち上げて落下させる支持体昇降手段４０とを備えている。
【００２４】
脚支持体２０は、骨材を組み合わせた直方体状の本体２１と、その後方に突出する直角三角形状のサブフレーム２２とを有している。直方体状の本体２１は、強度確保と軽量化の両立のために横幅及び奥行きが制限された縦長形状に構成されている。サブフレーム２２は、試験すべき航空機脚１０を前後に向けてセットするために、本体２１の後面に取り付けられたアタッチメントである。このサブフレーム２２の取り付けにより、脚支持体２０の下面は、横に狭く、奥行き方向に長い長方形となっている。脚支持体２０の長方形状の下面には、試験すべき航空機脚１０が取り付け可能であり、脚支持体２０の上面（本体２１の上面）には、磁性体からなる円形の吸着板２３が取り付けられている。
【００２５】
この脚支持体２０は重錘を兼ねており、自重を最小重量とし、別に重錘を搭載することにより重錘重量を増やすことができる。サブフレーム２２は、落下試験すべき航空機脚１０の種類に応じて異なる形状のものに付け替え可能である。
【００２６】
門型の案内枠３０は、骨材を組み合わせて構成した左右一対のメインフレーム３１，３１と、メインフレーム３１，３１の上に跨がって取り付けられた門型のサブフレーム３２とを有している。メインフレーム３１，３１の対向面には、一組の鉛直な直線ガイド３３，３３が向き合って取り付けられている。一組の直線ガイド３３，３３は、左右のメインフレーム３１，３１の間で脚支持体２０を鉛直方向に移動自在に支持する。メインフレーム３１，３１間のベース上には、脚支持体２０の下面に取り付けられた航空機脚１０の衝突荷重を受けるための台座５０が設置されている。台座５０は衝突荷重を測定する機能を有する。
【００２７】
直線ガイド３３，３３による脚支持体２０の昇降ストロークは、脚支持体２０の下方に連結された航空機脚１０が台座５０に接地した状態でも脚支持体２０が支持され、その航空機脚１０を上限レベルまで引き上げた状態でも脚支持体２０が支持されるように設定されている。
【００２８】
支持体昇降手段４０は、案内枠３０における門型サブフレーム３２の中央部に吊り下げられた昇降器４１と、これに吊り下げられた電磁石４２とを有している。昇降器４１は、ウインチと呼ばれる巻き取り・巻き戻し装置であり、当該装置から垂下するワイヤ下端のフックに前記電磁石４２を吊り下げている。そして、昇降器４１はモータによるワイヤの巻き取りにより電磁石４２を上昇させ、同モータによるワイヤの巻き戻しにより電磁石４２を下降させる。
【００２９】
電磁石４２は、リフマグ（商品名）などと呼ばれる厚い円盤状の磁気吸着装置であり、脚支持体２０に対する連結・解放機構を構成している。すなわち、この電磁石４２は、電源オンで着磁状態となり、この状態で、吸着面である円形の下面を脚支持体２０の吸着板２３に吸着させることにより脚支持体２０を下方に連結する。また、電源オフで消磁状態となり、この状態で脚支持体２０を解放する。電磁石４２の下面に形成された円形の着磁面は、脚支持体２０の上面に取り付けられた円形の吸着板２３と同じ直径である。
【００３０】
次に、本実施形態の航空機脚落下試験装置の使用方法、機能及び優位性について説明する。
【００３１】
所定の重錘荷重を確保するべく、必要に応じて脚支持体２０に適宜、別の重錘を搭載する。これと前後して、支持体昇降手段４０における電磁石４２をオン状態としてその吸着面を脚支持体２０の吸着板２３に吸着させる。重錘荷重の調整、脚支持体２０の吸着が終わると、支持体昇降手段４０における昇降器４１を操作し、脚支持体２０の下に航空機脚１０の取り付けスペースが確保されるまで、その脚支持体２０を上昇させる。そして、脚支持体２０の下面に航空機脚１０を前後方向に向けて取り付ける。
【００３２】
航空機脚１０の取り付けが終わると、電磁石４２で脚支持体２０を吸着したまま、昇降器４１を操作して脚支持体２０を上昇させることにより、航空機脚１０を試験高さに保持する。その後、電磁石４２を着磁状態から消磁状態へ切り替える。これにより、脚支持体２０は支持体昇降手段４０から解放され、自然落下して下方の航空機脚１０を台座５０に衝突させる。航空機脚１０を試験高さに上昇させる前に、図示されない回転ドラムを航空機脚１０の車輪に転接させて、着陸時における進行方向の回転を与えることも可能である。
【００３３】
かくして、航空機脚１０の着陸を想定した落下試験が実施される。
【００３４】
ここで、本実施形態の航空機脚落下試験装置では、支持体昇降手段４０における連結・解放機構として電磁石４２を使用している。電磁石４２は着磁力に比して着磁面が小さい。このため、脚支持体２０の本体２１の横幅及び奥行きを小さくすることができる。例えば、小型機用の脚の落下試験に要求される重錘荷重は数十ｋｇである。これを実現しようとすると、脚支持体２０の横幅及び奥行きは１ｍ以内に抑えることが求められるところ、最大吊り上げ力が１５０ｋｇ（最大吸着力が６００ｋｇ）であるリフマグ（商品名）の吸着面は直径２００ｍｍの円形であるから、脚支持体２０の横幅及び奥行きを１ｍ以下、更には数十ｃｍ以下に縮小することは容易である。
【００３５】
また、支持体昇降手段４０は基本的にウインチと呼ばれる昇降器４１と、これに吊り下げられたリフマグ（商品名）などと呼ばれる電磁石４２とからなるので、構成が簡単である。
【００３６】
操作性については、支持体昇降手段４０による脚支持体２０の連結・解放操作が、電磁石２２のオン・オフ操作により行われるので、非常に簡単であり、航空機脚１０及び脚支持体２０の昇降も昇降器４１により簡単に行われる。したがって、本実施形態の航空機脚落下試験装置は、操作性も良好である。
【００３７】
本実施形態では、落下試験すべき航空機脚１０を案内枠３０内の脚支持体２０に前後を向けてセットしたが、横向きにセットする構成も可能である。この構成の場合、脚支持体２０は横長となり、これに伴って案内枠３０のメインフレーム３１，３１間も広がる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  航空機脚
２０  脚支持体
２１  本体
２２  サブフレーム
２３  吸着板
３０  案内枠
３１  メインフレーム
３２  サブフレーム
３３  直線ガイド
４０  支持体昇降手段
４１  昇降器（ウインチ）
４２  電磁石
５０  台座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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