(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、多数の孔を超音波振動を付加した刃具、又は熱を付加した刃具、若しくはレーザにて、孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化させながら孔明けすることを特徴とする航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機にはエンジンが発する騒音を防止するために、エンジンをカバーするエンジンナセルと称する部分に、吸音パネルという吸音性能を有するハニカムサンドイッチ構造体が用いられている。このハニカムサンドイッチ構造体の面板には、多数の孔を有する多孔板が使用されており、この多孔板は従来アルミニウム合金製であった。このアルミニウム合金製多孔板は、パンチング加工やドリル加工等により孔明けした後、エンジンナセル形状にプレス成形、ストレッチ成形、バーソン成形等により製作している。
【０００３】
ところで、以前から飛行場が臨海地区にある場合や海上に頻繁に飛行する航空機の場合、エンジンは塩分を多量に含んだ風を受けることが多く、金属製エンジンナセルは塩害による腐食が問題視されてきた。そこで近年では、軽量化と耐腐食性の向上を目的に、金属（アルミニウム合金）に代わり複合材製エンジンナセルの開発が進められている。しかし、複合材製多孔板を製造する工程が難しく、これまで複合材素材をナセル形状に成形硬化後にドリルで孔明けする方法（未だ世界の主流）や、多数の孔明け用ピンの付いたプラスチック製ピンプレートを硬化前の複合材素材に突き刺した後に加熱硬化させた多孔板とする方法が採用されてきた。（特開昭４７−２１３１号）また、最近では、未硬化複合材素材（プリプレグ）を樹脂流れが悪くなるまで予備加熱後に平板状態でパンチにより孔明けし、その後曲面成形型に賦型して加熱硬化する方法も紹介されている。（特開平成１０−１２８７７８号）
【０００４】
然し乍ら、前記の複合材素材をナセル形状に成形硬化後にドリルで孔明けする方法は、加工に時間と費用がかかり、成形品形状が三次元コンター品だと加工が難しく、ＮＣ制御ドリルマシンを必要とし、その導入・維持管理が大変なものとなる。また、プラスチック製ピンプレートを硬化前の複合材素材を突き刺した後に加熱硬化させ多孔板とする方法は、ピンプレートを三次元コンターに合せて製作する必要があり、そのプレートの製作に多くの時間と費用がかかる。さらに、プリプレグを予備加熱後に平板状態でパンチにより孔明けし、その後曲面成形型に賦型して加熱硬化する方法は、プリプレグ全体が固く粘着力が無くなり、曲面成形型に賦型し貼付けするのが困難となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記従来技術のような問題点が無く、孔明けを簡単な装置構成で正確且つ高速にしかも容易に行うことができ、また孔明け時熱が孔周りにしかかからないようにしてプリプレグ全体を柔く粘着力を持った状態に保つことができ、さらに明けた孔に加熱硬化中にプリプレグの樹脂が流れないようにして孔塞ぎを防ぐことができるようにした航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明による航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法は、未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、多数の孔を超音波振動を付加した刃具、又は熱を付加した刃具、若しくはレーザにて、孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化させながら孔明けすることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明による航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法の実施形態について説明すると、本孔明け方法は、未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、多数の孔を、各々孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化させながら孔明けするもので、孔明けの手段は、超音波振動を付加した刃具、熱を付加した刃具、レーザのいずれかによる。以下これらの孔明け手段による各々の孔明け方法を図によって説明する。超音波振動を付加した刃具による孔明け方法について説明すると、図１に示すように未硬化繊維強化樹脂プリプレグシート材１を所要の寸法に裁断して面板２とし、この面板２を部品図面により所要枚数積層する。次にこの積層した未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２を図２に示すように多数の孔３を明けた上側のプリプレグ押え板４と下側の受刃兼プリプレグ押え板５とにより挟んで固定した後、超音波発信ホーン６により超音波振動を付加した刃具７をプレス機８にて下降すると、図３のａに示すように未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２に接触した刃具７の刃先で超音波摩擦熱が発生し、この状態の刃先と受刃兼プリプレグ押え板５との剪断作用により図３のｂに示すように上記面板２に孔９が明けられると同時に刃具７の超音波摩擦熱により孔周りが加熱されてその孔周りのプリプレグ中の樹脂は半硬化される。従って、後のオートクレーブでのプリプレグの硬化工程において、明けられた孔９内にプリプレグ中の樹脂が流れることがない。しかも得られた積層未硬化繊維樹脂プリプレグ多孔面板１０は柔らかく粘着力を保持している。そして図３のｃにように孔明けによって抜かれたプリプレグ１１は、図２に示される真空ポンプ１２に吸引されてタンク１３に貯められる。
【０００８】
熱を付加した刃具による孔明け方法について説明すると、図１に示すように未硬化繊維強化樹脂プリプレグシート材１を所要の寸法に裁断して面板２とし、この面板２を所要枚数積層する。次にこの積層した未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２を図４に示すように多数の孔３を明けた上側のプリプレグ押え板４と下側の受刃兼プリプレグ押え板５とにより挟んで固定した後、加熱器１４より加熱した刃具１５をプレス機１６にて下降すると、刃具１５の刃先と受刃兼プリプレグ押え板５との剪断作用により上記面板２に前記と同様に孔９が明けられると同時に刃具１５の熱により孔周りが加熱されてその孔周りのプリプレグ中の樹脂が半硬化される。従って、後のオートクレーブでのプリプレグの硬化工程において、明けられた孔９内にプリプレグ中の樹脂が流れることがない。しかも得られた積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０は柔かく粘着力を保持している。そして孔明けによって抜かれたプリプレグは、真空ポンプ１２に吸引されてタンク１３に貯められる。
【０００９】
上記２つの孔明け方法は、特に同時に多数孔の加工ができる点で製作性に優れれている。そしてこれらの孔明け方法における超音波振動を付加した刃具７及び加熱した刃具１５は、共に打抜き用刃具で、その円形の刃先は図５に示すように断面薄刃状で円周方向で波形状に上下しているが、これを図６に示す押切り用刃具に代えてもよい。これは超硬より成る中空の下刃１７とアルミニウム製の上側の受台（押し切り台）１８との間に図７のａに示すように未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２を配し、上側の受台（押し切り台）１８に超音波振動を付加するか、或いはこの受台（押し切り台）１８を加熱するかした後、受台（押し切り台）１８を図７のｂに示すように下降し、上記面板２を中空の下刃１７に押え付けて孔９を明けると同時に受台（押し切り台）１８の超音波摩擦熱或いは加熱された受台（押し切り台）１８の熱により孔周りを加熱してその孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化する。従って、明けられた孔９内にプリプレグ中の樹脂が流れることがなく、しかも得られた積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０は柔かく粘着力が保持している。そして孔明けによって抜かれたプリプレグ１１は前記と同様真空ポンプに吸引されてタンクに貯められる。
【００１０】
レーザによる孔明け方法について説明すると、図１に示すように未硬化樹脂プリプレグ帯板１を所要の寸法に裁断して面板２とし、この面板２を部品図面により所要枚数積層する。次にこの積層した未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２に図８に示すようにレーザ１９による熱加工で多数の孔９を逐次明けると同時に孔周りを加熱してその孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化する。従って、後のオートクレーブでのプリプレグの硬化工程において、明けられた孔９内にプリプレグ中の樹脂が流れることがない。しかも得られた積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０は柔かく粘着力を保持している。そして孔明けによって抜かれたプリプレグは、前記と同様真空ポンプに吸引されてタンクに貯められる。
【００１１】
上記の本発明による孔明け方法により図９のａに示すように所要枚数積層した平面状態の所要寸法の未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板２に、図９のｂに示すように多数の孔９を、孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化させながら孔明けした積層未硬化繊維強化プリプレグ多孔面板１０により航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板を製造するには、先ず積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０を図９のｃに示すように曲面成形型２０に賦型し貼付けし、次に図９のｄに示すように伸び率の高い離型フィルム２１を被い、さらにその上から伸び率の高いバッグフィルム２２をかぶせて曲面成形型２０の周縁にシール材２３を介して取り付け、次いでバッグフィルム２２内を真空引きして離型フィルム２１及びバッグフィルム２２を大気との差圧で積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０に沿わせ、然る後曲面成形型２０ごと図９のｅに示すオートクレーブ２４中に入れ、加熱・加圧して硬化し、図９のｆに示す曲面形状の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板２５を得た。
【００１２】
本発明の孔明け方法により孔明けした積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０は多数の孔９の孔周りだけに高い温度が付与されてその部分のプリプレグ中の樹脂が半硬化されて硬くなっているため、オートクレーブ２４中でのプリプレグの硬化中に孔９内にプリプレグ中の樹脂が流れず、孔９の寸法，形状が維持される。しかも積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板１０全体としては柔軟で粘着力を保持しているので、これを曲面成形型２０に賦型し貼付けすることは至って簡単である。また、これに離型フィルム２１を被い、さらにその上からバッグフィルム２２をかぶせてシール材２３にてシールの上真空引きした後、曲面成形型２０ごとオートクレーブ２４中に入れ、加熱・加圧して硬化した際、プリプレグ中の樹脂が孔９内に流れず、孔９を塞ぐことがないので、寸法，精度の高い曲面形状の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板２２が容易に得られる。
【００１３】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法は、未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、多数の孔を超音波振動を付加した刃具、又は熱を付加した刃具、若しくはレーザにて、孔周りのプリプレグ中の樹脂を半硬化させながら孔明けするのであるから、後のオートクレーブでのプリプレグの硬化工程において、明けられた孔内にプリプレグ中の樹脂が流れることはなく、孔の寸法，形状が維持される。また、得られた未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板は、孔周りにしか熱がかかっていないため全体として柔軟で粘着力を保持している。そして、上記の孔明け方法は平面状態の未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に孔明けするのであるから、簡単な装置構成で、未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、多数の孔を正確に且つ高速にしかも容易に孔明けすることができる。
【００１４】
また、本発明の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法により得た未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板は、全体として柔軟で粘着力を有するので、曲面成形型に賦型し貼付けするのは至って簡単で、またこれをバッグフィルムによる真空引き工程後曲面成形型ごとオートクレーブ中に入れ、加熱・加圧して硬化した際、プリプレグ中の樹脂が孔内に流れず、孔を塞ぐことがないので、寸法，精度の高い曲面形状の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】未硬化繊維強化樹脂プリプレグ帯板を所要寸法に裁断して面板を得る状態を示す図である。
【図２】図１で得た未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板を所要枚数積層し、これに超音波振動を付加した刃具により孔明けする本発明の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法の１つを示す図である。
【図３】ａ〜ｃは図２の孔明け方法により未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に孔明けする工程を示す図である。
【図４】図１で得られた未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板を所要枚数積層し、これに加熱した刃具により孔明けする本発明の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法の他の１つを示す図である。
【図５】図２及び図４の孔明け方法において用いられる刃具の断面形状を示すもので、ａは斜視図、ｂは断面図である。
【図６】図２，図４における刃具に代わる押切り用刃具を示す図である。
【図７】ａ，ｂは図６の押切り用刃具により未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に孔明けする工程を示す図である。
【図８】図１で得た未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板に、レーザにより孔明けする本発明の航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板の孔明け方法のさらに他の１つを示す図である。
【図９】ａ〜ｆは本発明の孔明け方法により孔明けして積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板を作った上、航空機エンジンナセル吸音パネル用多孔板を製造する工程を示す図である。
【符号の説明】
１  未硬化繊維強化樹脂プリプレグシート材
２  未硬化繊維強化樹脂プリプレグ面板
３  押え板の孔
４  上側のプリプレグ押え板
５  下側の受刃兼プリプレグ押え板
６  超音波発信ホーン
７  超音波振動を付加した刃具
８  プレス機
９  面板の孔
１０  積層未硬化繊維強化樹脂プリプレグ多孔面板
１１  孔明けによって抜かれたプリプレグ
１２  真空ポンプ
１３  孔明けによって抜かれたプリプレグを貯めるタンク
１４  加熱器
１５  加熱した刃具
１６  プレス機
１７  中空の下刃
１８  受台（押し切り台）
１９  レーザ
２０  曲面成形型
２１  離型フィルム
２２  バッグフィルム
２３  シール材
２４  オートクレーブ
【図１】
0003603161.tif 000002
【図２】
0003603161.tif 000003
【図３】
0003603161.tif 000004
【図４】
0003603161.tif 000005
【図５】
0003603161.tif 000006
【図６】
0003603161.tif 000007
【図７】
0003603161.tif 000008
【図８】
0003603161.tif 000009
【図９】
0003603161.tif 000010