(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼(１０)に固定された第１のフェアリング部分(３０)と、前記翼(１０)にヒンジ軸線(２２)上で枢着された制御サーフェス(１２)に設けられた第２のフェアリング部分(３２)とを備える航空機についてのフェアリング構成(２８)であって、
前記フェアリング構成(２８)は、前記翼(１０)と制御サーフェス(１２)の空気力学的なプロフィル(Ｓ，Ａ)の外方にはみ出して延出しており、
前記第１、第２のフェアリング部分(３０，３２)の各端縁(３４，４２)には、テーパー状に形成されて重なっている第１、第２のシーリングサーフェス(４４，４６)が設けられ、
前記第１、第２のシーリングサーフェス(４４，４６)は、制御サーフェス(１２)の移動経路(Ｐ)の方向に存在し、
前記制御サーフェス(１２)は、飛行方向に対して所定の角度だけ傾斜したヒンジ軸線(２２)を中心とする少なくとも正常な動作範囲に亘って所定の角度範囲で揺動可能であり、
前記第１、第２のシーリングサーフェス(４４，４６)は、前記正常な動作範囲に亘って互いに密接または接触状態で重なってシール部(４５)を形成するフェアリング構成(２８)。
【請求項２】
前記第１、第２のフェアリング部分(３０，３２)の少なくとも一方は、弾性材料で形成されている請求項１記載のフェアリング構成。
【請求項３】
フェアリング構成(２８)は、航空機の飛行方向、すなわち、機首から機尾の方向に延出しており，制御サーフェス(１２)は、飛行方向に対し所定の角度をなして傾斜したヒンジ軸線(２２)を中心に揺動可能であり、前記第１、第のシーリングサーフェス(４４，４６)の重なりは、制御サーフェス(１２)が傾斜したヒンジ軸線(２２)を中心に揺動する間、前記重なりを維持するために、Ｓ字状形態をなす請求項１記載のフェアリング構成。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
この発明は、航空機用のフェアリング構成に係り、主として、航空機の翼（ウィング）用のエルロン（補助翼）のような制御（コントロール）サーフェスに対するフェアリング（流線形の整形）構成（アレンジメント）に関する。
【０００２】
従来の技術
航空機の制御サーフェスはしばしばアクチュエータジャッキ（jack）という手段により作動されている。アクチュエータ寸法と、翼及び制御サーフェスの幾何学的形状とはこのアクチュエータが翼の下面（ローワサーフェス）よりも下にはみ出すことになり、フェアリング構成がジャッキもしくはアクチュエータデバイスを覆うことを必要とする。この発明は主としてこの種のフェアリング構成に関するものである。
【０００３】
各種の先行技術のフェアリング構成で、フレキシブルなシールを翼のような固定構造上の第１のフェアリング部分と、制御サーフェス上の第２のフェアリング構造との間に含んだものがＧＢ−Ａ−２３２３５７６に記述されている。このシールは空気力学的なプロフィル（輪郭）を保持していて、破壊物の破片（デブリス）などの進入を妨げるのに役立っている。この開示されているシールは制御サーフェスの動きの全範囲にわたって動作するか、このような動きの少くとも主要な部分にわたって動作することが意図されていて、このシールは機首から機尾までのかなり長くにわたっている必要がある。長いフレキシブルなシールは空気力学的形状を維持する観点からは理想的ではない。さらに、体験されるたわみがシールに疲労を生じさせる傾向にあり、それによって、サービス寿命が短いものとなり、これもまた理想的ではない。また、このように長いシールはかなりの量のたわみをとくに制御サーフェスが動きの極限にあるときに体験する傾向にあり、例えば航空機がアイドル状態にあるときに直線でかつ水平飛行位置からいわば−３０°エルロンが傾いているときがそれに当る。先行技術のシールは一般にすべてが球状をしており、これが全体のフェアリング形状の短縮化（フォアショートニング）を設計者に強制する傾向があって、シールに出会う場合に形状の不連続を回避するよう試みようとさせている。これは空気力学的に理想的とはいえない。通常は長く延びたシールがフェアリングに課することになる異なる空気力学的形状に加えて、シールについてのすべての既知技術設計は、巡行中にフェアリングの誇る空気流の内部に突出している。これもまた空気力学的には誘起されるドラグ（引張り力）が原因して望ましいものではない。
【０００４】
通常は、フェアリングは飛行方向に延びていて、これに対してエルロンの通常のヒンジ軸は飛行方向に対して例えば６０°位の角度で置かれている。したがって、シールが制御サーフェスの動きの範囲の少くとも主たる部分を受け容れできるようにすることに加えて、このようなシールはエルロンの並進移動にも適したものであることを要する。このエルロンの並進移動は飛行の方向に対して角度をもつようにヒンジ軸がなっていることの結果として生ずるものである。
【０００５】
この発明の目的は航空機用の改良されたフェアリング構成を提供することであり、この構成は上記概説の問題を減少もしくは除去し、しかもなおシーリングが制御サーフェスの動きの正常動作範囲にわたって実効をあげられるようにする。
【０００６】
課題を解決するための手段
この発明の１つの特徴によると、航空機用のフェアリング構成が提供されていて、そこには、翼のような固定した構造物上の第１のフェアリング部分と、該固定した構造物上にマウントされた制御表面上の第２のフェアリング部分とを含み、該フェアリング構成は該固定した構造物の空気力学的プロフィルの外方にはみ出していて、また制御サーフェスは該固定した構造物に関して角度変位可能とされていてその範囲は直線でかつ水平の飛行位置の両方に正と負の限界で制御サーフェスの移動の範囲となっており、該第１と第２の部分は制御サーフェスの正常動作範囲にわたり互に重なってシールを形成するようにされており、また制御サーフェスの移動方向の一方で範囲の残部にわたってはシールが形成されないようになっているフェアリング構成である。
【０００７】
エルロンの正常動作範囲にわたり主として効果があるようなシールを備えることにより、シールのサービス寿命は伸長できる。
【０００８】
フェアリング構成は航空機の飛行方向である機首から機尾の方向に延びているのがよく、これに対して、制御サーフェスは飛行方向に対して角度をもって傾いているヒンジ線の周りに角度的に変位可能であってよい。このような場合に、シールはＳ字形形状をしていてよく、傾いたヒンジ線の周りで制御サーフェスが移動する際にシールを維持できるようにする。
【０００９】
重なった部分は、直線でかつ水平飛行位置からの動きの方向の他の部分での制御サーフェスの動きの範囲の残りの全部についてはシールを形成するのが好い。
【００１０】
この範囲の残りの部分は制御サーフェスの角度的な動きの負の方向にあるのが好い。
【００１１】
重なり部分の一方は他の重なり部分と共働するためのシーリングサーフェスを形成してもよい。好ましいのは、前記重なり部分の一方が斜めのシーリングサーフェスを定義していて、それが制御サーフェスの正常動作範囲にわたって制御サーフェスの移動する経路の方向に実質的に延びていることである。好ましいのは、前記一方の重なり部分が他に対してテーパ状となっていて斜めの表面を形成していることである。
【００１２】
前記重なり部分の一方についてシーリングサーフェスを作り、それが実質的に制御サーフェスの動きの経路の方向に延びるようにすることによって、重なり部分の一方又は両方の著しいたわみは、通常は制御サーフェスの動きの方向に対して直角の方向であるが、正常動作範囲にわたる制御サーフェスの動きの間で、仮に回避されなくとも、最小とすることができる。しかし、耐久性という視座からはどちらがかなりの利点になるかという点はあるところである。さらに、シーリングサーフェスは動きの一方向での制御サーフェスの動きの正常動作範囲の外側ではシーリングサーフェスはシールをする必要はないので、機首から機尾への方向ではより小さく作ることができて、少くとも空気力学的形状という視座からは有用である。
【００１３】
好ましいのは、重なり部分が制御サーフェスの動きの動作範囲の一端で僅かに重なっていて、また／または、動作範囲の他端では実質的に完全に重なっていることである。
【００１４】
シーリングサーフェスは機首から機尾の方向に延びていて、それにより実質的にその全体の機首から機尾の展開にわたってシールが実効をあげるようにするのがよい。
【００１５】
好ましい実施形態では、重なり部分の一方がシーリング素子を備え、それが好ましくはフレキシブルであって、例えばファブリック（繊維質）のゴムをかけたものかプラスチックの材料から作られていることである。フレキシブルなシーリング素子を使用することは、重なった部分間での許容値を実効的にとるようにし、そこでのギャップを最小とするか除去するようにするので有役である。シーリング素子は制御サーフェスの動きについての正常動作範囲の少くとも一部にわたって他の重なりと接触をとることができる。好ましいのはこのシーリング素子が前記のシーリングサーフェス（表面）を用意することである。
【００１６】
前記重なり部分はリードイン部分とともに形成されてよく、他の重なり部分と正しく共働することを確実とする。リードイン部分は曲っているのが好い。
【００１７】
好ましい実施例では、他のフェアリング部分の重なり部分が前記一方の重なり部分に向ってテーパがついていて別の斜め表面を定義し、それが第２のシーリングサーフェスを与えている。この別の斜めの表面を与えている重なり部分はその表面を形成するためにテーパが付けてあってもよい。前記第２のシーリングサーフェスはまた、制御サーフェスの動きの正常動作範囲にわたって制御サーフェスの動きの経路の方向に実質的に置かれていてよい。好ましいのは、第１と第２のシーリングサーフェスが密接して置かれているか、あるいは制御サーフェスの動きの正常動作範囲全体で互に他と接触をしていることである。サーフェスが互に接触している場合には、第１と第２のサーフェスは正常動作範囲全体で制御サーフェスの動きの際に互に他との間でスライドしてよい。
【００１８】
動きについての正常動作範囲はたかだか±５°となることができる。
【００１９】
第１及び／又は第２のシーリングサーフェスは機首から機尾への方向に対して直角の方向に延びているのが好い。このような場合には、第１及び／又は第２のシーリングサーフェスはその長手方向に実質的にＳ字形をしていてよく、一般には弓状となっていて、傾いたヒンジ線の周りに制御サーフェスの動きをとるようにすることができる。
【００２０】
好ましいのは、テーパの角度がシーリングサーフェスの長さにわたって変ることである。このような構成は、制御サーフェスの動きが飛行方向に対して角度をもって置かれたヒンジ線の周りに行なわれる場合にシールを維持するのをさらに助けている。
【００２１】
この発明の別な特徴によると、航空機の飛行用（フライイング）サーフェスであってその上にこの発明の第１の特徴もしくはそれと同種のフェアリング構成をもつものが提供されている。
【００２２】
この発明のさらに別な特徴によると、この発明の第１の特徴もしくはそれと同種のフェアリング構成をもつ航空機が提供されている。
【００２３】
実施例
この発明によるフェアリング構成を添付の図面を参照して例を挙げて記述して行く。
【００２４】
図１ないし４を参照すると、航空機翼１０はブラケット１４上にエルロン１２を載せている（図４）。２つのエルロンアクチュエータ１８は既知のやり方で翼１０上にマウントされていて、ブラケット１４を介してエルロン１２への動きを伝える。ヒンジ部分１６と別のヒンジ部分２０とが一緒になってエルロンヒンジ線２２を定義している。エルロン１２はヒンジ部分２０に取付けられている。図１と図４とは方向性の矢印２４，２６を示してあり、そこには“前方（FORWARD）”と“外方（OUTBOARD）”としてある。前方矢印２４は航空機の飛行方向（これは機首から機尾の方向とも読んでいる）を示す。図１と図４とは２つのフェアリング構成２８が機首から機尾の方向に延びている仕方を示している。
【００２５】
各フェアリング構成２８は翼（ウィング）１０上にマウントされた第１のフェアリング部分３０と、エルロン１２上にマウントされた第２のフェアリング部分３２とを含んでいる。第１のフェアリング部分３０は前端３３で翼１０の表面上に滑らかに融合（ブレンド）されて、弓状の断面をした後縁３４にまで延びている。後縁３４はシーリング素子３６を含んでいる。シーリング素子３６は図７ないし１０ではっきり見ることができるように、後縁３４上に半分のジョイント３８を介してマウントされている。このようにして、滑らかでしっかりした接合が後縁３４とシーリング素子３６との間で存在する。シーリング素子３６はリベットのようなファスナによるか、接着剤によるか、あるいは両者を組合せて場所に保持できるようにする。第２のフェアリング部分３２は後端４０でエルロンのサーフェスに滑らかに融合し、弓状のクロス前面縁４２まで延びている。各フェアリング構成２８は翼とエルロン１０，１２の下側からはみ出していて、それ故に図２に示すように翼とエルロン１０，１２の空気力学的プロフィルＳとＡからそれぞれはみ出されている。このようにして各フェアリング構成２８はアクチュエータ１８（図４に示し、図２には図式的に示す）で翼１０の下側サーフェスからはみ出しているものをカバーすることになる。
【００２６】
図７から分かるように、第１のフェアリング部分３０のシーリング素子３６は１２°といったような角度Ｘで第２のフェアリング部分３２に対してテーパが付けてあって、それによりフェアリング部分３０の隣接する表面に対して斜めになっている第１のシーリングサーフェス４４を与えるようにしている。
【００２７】
同じように、第２フェアリング部分３４は同じ角度Ｘで第１のフェアリング部分に向けてテーパがつけてあり、フェアリング部分３２の隣接するサーフェスに対して斜めになっている第２のシーリングサーフェス４６を作っている。斜めのシーリングサーフェス４４，４６はそれぞれ第１と第２のフェアリング部分３０，３２の重なる部分を定義している。シーリング素子３６はフレキシブルなプラスチック、ゴムを加えたか繊維質の材料から作られていて、また図５と６とにそれぞれ示すように正面図では弓状の形に平面図ではＳ字形に形成されている。シーリング素子３６により定義された第１のシーリング表面４４は第２のシーリングサーフェス４６と摺動するように接触がとられることを意図されていてシール４５を形成し、また重なっている縁３４，４２（この各々は図１から明らかなように平面図でＳ字形となっている）の間の製造許容値をとるようにしている。
【００２８】
エルロン１２は動きの正と負の限界間で０°位置（図２と８とに示すように直線で水平飛行にあるエルロンの位置である）の各側に角度移動の相当な範囲をとることができる。動きの正方向は０°位置からのエルロンの上方の角度移動に対応し、また負方向は０°位置からの下方の角度移動に対応する。エルロン１２の正常動作範囲は正と負との限界間の動きの全範囲よりもかなり小さく、一般には約±５°あるいはそれよりも下である。
【００２９】
シーリング素子３６の形状と第１と第２のフェアリング部分３０，３２の重なっている縁３４，４２の形状とは、各フェアリング構成２８が機首から機尾の方向に延びていることと、ヒンジ線２２が一般にその方向に対して角度をもっていることを心に留めて反復方法を用いて理論的に決定することができる。この段階は位置Ｐ１仮想平面Ｐを置くことによって始まり、この平面はヒンジ軸２２の領域内でフェアリングを通って切断するもので、ヒンジ軸は機首から機尾の方向に対してほぼ直角であり、第１と第２のフェアリング部分３０，３２を形成するようにし、次に第２のフェアリング部分３２をヒンジ線２２の周りに最大の負範囲を通って移動させて、第２のフェアリング部分３２の最大の負変位の位置で第１のフェアリング部分と交差するようにする。平面Ｐはそこで第２の位置、例えばＰ１に対して角度をもって設定された位置Ｐ２まで移動することができ、このプロセスが必要なだけ繰返しできる。このプロセスは飛行方向でＰ１から間隔をとった別の平面についても繰返すことができる。平面Ｐはこのように一連の段階を介して移動できて、最適のシール形状が得られる点に到達することができ、この点は平面Ｐがヒンジ軸２２と平行である場所であってもよいしなくてもよい。第１のフェアリング部分３０の最適な機尾縁形状が定義されると、次に第２のフェアリング部分３２がその中央の巡行（クルース）飛行動作位置に戻るように移動される。第２のフェアリング部分の前縁がそこで形作られ、そのやり方は第１のフェアリング部分の機尾縁について前記定義された形とは相補的（コンプレメンタリィ）であり、通常は縁がその位置で第２のフェアリング位置とシールされることが確実となるように僅かな重なりをもつようにしている。このようにして、第１と第２のフェアリング部分は互に他と実質的にシールがとれるようにし、これは正常の巡行動作範囲でも、また第２のフェアリング部分が最大負変位の位置にあるときでも両方でシールがされる。同時に、最大負変位位置での第１と第２のフェアリング部分間の干渉が実質的に回避される。この幾何学的形状は、フェアリング部分の一方の上でのフレキシブルシールの若干のたわみが最大負変位位置と負変位の他の適宜な位置との両方で発生して、実効的なシールが確保されるようにするように設計されてもよい。
【００３０】
成就されるべき設計パラメータとしては次のものが含まれる：フェアリング構成のジョイント（接合部）をまたいで全部のところに形成されるシール、すなわち、第２のフェアリング部分の正の変位を正常の巡行飛行動作範囲におけるよりも大きく節減するために第１と第２のフェアリング部分の間には隙き間（クリアランス）が存在してはならない；第２のフェアリング部分と翼もしくはそこに取付けた部品との間の干渉がないこと；一方のフェアリング部分上のテーパの付いたサーフェスと、他方のフェアリング部分上のサーフェスとの間の平滑な摺動移動；一方のフェアリング部分上に置かれたフレキシブルシールが他方のフェアリング部分と係合するときに所定のたわみをすること。
【００３１】
エルロン１２の正常動作範囲にわたって、縁４２とシーリングサーフェス４４との間の距離でヒンジ線２２とシーリングサーフェス４４上の点とを通る半径Ｒに沿ったものは図７ないし９に示すように、正常動作範囲にわたるエルロン１２の動きの際に、実質的に一定か僅かだけ変ることになるようにできる。このような精度が得られる場合には、縁４２とシーリングサーフェス４４とは互に十分に近づけて位置どりができ、シーリング素子３６の使用をしないでもフェアリング部分３０，３２の重なった部分間で適切なシールを与えることになる。このような場合は（図示されてはいないが）、第１のフェアリング部分３０の後縁３４はテーパがつけられることになり、シーリング素子３６が採用される。しかしながら、図示のようにシーリング素子３６を使用することは好ましいとされ、その理由として製造上の許容値がそれなしにシーリングの必要とされる角度を得ることをむづかしくすることがあげられる。テーパＸの角度は少くともシーリングサーフェス４４の長さに対して変化するのがよい。図６に示した例では、シーリング素子３６にある角度Ｘは９．６°から１２．６°まで増加してシーリングサーフェス４４とシーリングサーフェス４６との間で正確なシーリング関係を与えるようにしている。
【００３２】
図７から分るように、第１のシーリングサーフェス４４は第２のシーリングサーフェス４６に隣接する領域におけるエルロン１２の動きＰの経路の方向にほとんど置かれている。示した例では、第１のシーリング表面４４はヒンジ線２２を通る半径Ｒに対してほとんど直角に置かれている。同様に、第２のシーリングサーフェス４６はエルロン１２の動きＰの経路の方向にほとんど置かれてはいるが全くその方向というのではなく、ここでも再び示した例では半径Ｒに対してほとんど直角に置かれている。したがって、エルロン１２がヒンジ線２２の周りで動くことになるときは、第１と第２のシーリングサーフェス４４，４６は互に他の上を摺動するか通り過ぎることが正常動作範囲にわたって可能となり、その間にシーリング素子３６が図９に示したような程度だけたわむようになる。
【００３３】
シーリングサーフェス４４，４６が実用上重なる程度は図７ないし９から見ることができる。図７では、エルロン１２は図８に示した０°位置（直線でかつ水平飛行に対するエルロン１２の位置）から＋５°だけは上方に移動している。図７の位置では、縁３４，３２はわずかな隙き間をもって互に他と僅かだけ重なっている。図８ではシーリングサーフェス４４，４６が互に他と完全に重なってシーリング接触となっている。図９では、エルロンは下側に−５°だけは動いていて、この場合はある程度の干渉が存在し、それがシーリング素子３６を非常に僅かだけたわませている。しかしながら正常巡行飛行をしている航空機での実例では、エルロン１２は±３°を越えては動くことはなさそうであり、従って、シーリング素子３６のこのようなたわみは減らされるか除去されている。したがって、正常の巡行飛行では、この発明の構成は２つのフェアリング部分３０，３２間で適切なシールを与え、最適化され、実質的には干渉を受けない、フェアリング構成３０，３２（図７ないし９を参照）を備えていることになる。
【００３４】
航空機がアイドル状態にある場合には、エルロン１２にとっては図１０に示すように下側にたれ下っているのは全く普通のことである。この場合に第２のシーリングサーフェス４６の表面部分５０後尾は第１のシーリングサーフェス４４の上を摺動して、シーリング素子３６をたわませる。しかし、このたわみは大きくはなく、シーリング素子の全体の耐久性に著しい効果をもたらさないと期待されている。エルロン１２が上側に動いた場合には、シーリングサーフェス４４，４６は正常動作範囲についてのシールを与えることになるが、その範囲を越えることはない。
【００３５】
いったんシーリングサーフェス４４，４６が正常動作範囲を越えた角度移動が原因となって分離すると、シーリング効果を停止する。この点を考慮して、シール４５は機首から機尾への方向には比較的短く作ることができて、それによってこれまでに提案されたように比較的長いシールを使用する必要を回避していて、それ故に空気力学的形状を維持するという観点からは利点となっている。
【００３６】
図１１の破線で示したように、斜めのシーリングサーフェス４６が曲線状のリードイン部分５２をその上に備えた別のやり方で形成できる。このリードイン部分５２は、シーリング素子との重なりの中へシーリング素子３６のテーパのついた端がフェアリング部分32が動くときに、フェアリング部分３２の内部に滑り込まないことを確かにしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の２つのフェアリング構成を並べて示した航空機翼の一部の底面図。
【図２】  図１のII-II線での、図１のフェアリング構成の一方を通る断面図。
【図３】  図１のIII−III線での、図１のフェアリング構成を通る断面図。
【図４】  図１に示した航空機翼の一部であって、エルロンは省略し、エルロンに対するアクチュエータを示した平面図。
【図５】  シーリング素子のエレベーション（持ち上げた）図。
【図６】  図５のシーリング素子の平面図。
【図７】  図２で円で囲んだ重なった部分を、反対側から見て、重なった部分はエルロンの正常動作範囲内に置かれている拡大図。
【図８】  図２で円で囲んだ重なった部分を、反対側から見て、重なった部分はエルロンの正常動作範囲内に置かれている拡大図。
【図９】  図２で円で囲んだ重なった部分を、反対側から見て、重なった部分はエルロンの正常動作範囲内に置かれている拡大図。
【図１０】  図７ないし９と同様の図であるが航空機がアイドル状態にあるときのドループした（頭を下げた）位置にあるエルロンを示す図。
【図１１】  図８と同様の図であり、１つの重なった部分がリードイン（引込み）部分とともに作られていることを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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