(57)【要約】  航空機胴体用構造体が開示され、それは円周方向に延在するフレーム、長手方向に延在する縦通材、およびその上に配置されるとともに航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板を備える。本発明によれば、航空機胴体用構造体は、各ユニットが胴体セグメントの円周方向に延在し、内部に胴体セグメントのフレーム（１１）と、縦通材（２２）および外板（２１）を具備する外板エレメント（２０）への連結用連結エレメント（１７、１８）とを形成するようにあらかじめ製作した一体構成ユニット（１０）を含む。
2009539673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体において、前記航空機胴体用構造体は各ユニットが胴体セグメントの円周方向に延在するようにあらかじめ製作した一体構成ユニット（１０）を含み、前記一体構成ユニット（１０）の各々が、
フレーム（１１）と、
縦通材（２２）および外板（２１）を具備する外板エレメント（２０）への連結用の連結エレメント（１７、１８）とを具備する航空機胴体用構造体であって、
前記一体構成ユニット（１０）の各々がさらに、前記一体構成ユニット（１０）の各々の単一コンポーネントを形成するクロスビーム（１２、１３、１４）を具備することを特徴とする航空機胴体用構造体。
【請求項２】
前記一体構成ユニット（１０）の各々が１部品としてあらかじめ製作されることを特徴とする、請求項１に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項３】
前記一体構成ユニット（１０）の各々が、基本的に胴体セグメントの面に延在して前記フレーム（１１）形成するメインボディと、そこから張り出して、縦通材（２２）および外板（２１）を具備する外板エレメント（２０）に連結することを意図した連結エレメント（１７、１８）とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項４】
前記一体構成ユニット（１０）が胴体セグメントの全周にわたって環状に閉じた形で延在することを特徴とする、請求項１、２または３に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項５】
前記一体構成ユニット（１０）が貨物室用クロス部材（１２）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項６】
前記一体構成ユニット（１０）が荷物棚補強手段（１３）を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項７】
前記一体構成ユニット（１０）がメインデッキクロス部材（１４）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項８】
前記一体構成ユニット（１０）がクロス部材（１２、１３、１４）用の支持エレメント（１５、１５ａ、１６、１６ａ、１７、１７ａ）を含むことを特徴とする、請求項５から７のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項９】
前記一体構成ユニット（１０）が繊維強化プラスチックから製造されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項１０】
前記一体構成ユニット（１０）が炭素繊維強化プラスチックから製造されることを特徴とする、請求項９に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項１１】
前記航空機胴体用構造体を、あらかじめ製作した多数の一体構成ユニット（１０）と、外板エレメントに連結するとともに、外板（２１）および縦通材（２２）を含むあらかじめ製作した多数の外板エレメント（２０）とから組み立てることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項１２】
前記連結エレメント（１７、１８）は、メインボディが前記フレーム（１１）を形成する前記一体構成ユニット（１０）の前記メインボディから張り出す歯を備える力伝達コーム（１８）によって形成され、前記外板エレメント（２０）を前記力伝達コームに固定することを特徴とする、請求項１１に記載の航空機胴体用構造体。
【請求項１３】
円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体を製造する方法であって、
胴体セグメントの前記フレーム（１１）と、縦通材（２２）および外板（２１）を具備する外板エレメント（２０）への連結用の連結エレメント（１７、１８）と、クロスビーム（１２、１３、１４）とをそれぞれ含む一体構成ユニット（１０）の各々を１部品として製造する工程と、
外板（２１）と縦通材（２２）とを含む外板エレメント（２０）を製造する工程と、
前記一体構成ユニット（１０）を組立装置（３０）に配置して調整する工程と、
前記外板エレメント（２０）を前記一体構成ユニット（１０）に取り付けて連結する工程とを具備する、航空機胴体用構造体の製造方法。
【請求項１４】
前記一体構成ユニット（１０）に形成される力伝達コーム（１８）を前記外板エレメント（２０）に連結することを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項１５】
前記一体構成ユニット（１０）に形成されるフレームアングルブラケット（１９）を前記外板エレメント（２０）にリベット止めすることを特徴とする、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項１６】
前記一体構成ユニット（１０）の領域に、強化手段として、前記外板エレメント（２０）の前記外板（２１）の内側にガラス繊維とアルミニウムの複合材タブを設けることを特徴とする、請求項２５、２６または２７に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラス繊維とアルミニウムの複合材タブを前記外板エレメント（２０）の連結点に設け、隣り合う外板エレメント（２０）の前記外板（２１）を連結することを特徴とする、請求項２５から２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記外板エレメント（２０）は、組立前に、縦通材（２２）、窓枠およびドア枠を完備することを特徴とする、請求項２５から２９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体に関する。さらに、本発明は、この種の航空機胴体用構造体用の一体構成ユニット、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、商用航空機の与圧胴体は、外板、縦通材およびフレームを互いに連結した複数のシェルから各々構成される複数のセクションから組み立てられるのが一般的である。その後、貨物室、メインデッキ、および荷物棚用のクロス部材をフレームにリベット止めして、クロス部材とフレームの間に支持ロッドを装着し、対応する箇所にリベット止めされている接合金具にボルト止めする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、重量を軽減し、かつ少ない個別部品から構成できる航空機胴体用構造体を提供することにある。この目的は、請求項１の特徴を備える航空機胴体用構造体により達成される。本発明はまた、この種の航空機胴体用構造体用の一体構成ユニット、およびこの種の航空機胴体用構造体を製造する方法も提供する。
【０００４】
各実施形態および展開は従属請求項に記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体を提供する。本発明によれば、航空機胴体用構造体は、各ユニットが胴体セグメントの円周方向に延在し、内部に胴体セグメントのフレームと、縦通材および外板を具備する外板エレメントへの連結用連結エレメントとを形成するようにあらかじめ製作した一体構成ユニットを含む。
【０００６】
また、本発明は、円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体用一体構成ユニットを提供する。本発明によれば、一体構成ユニットは、胴体セグメントのフレームと、縦通材および外板を具備する外板エレメントへの連結用連結エレメントとを含んであらかじめ製作される。
【０００７】
最後に、本発明は、円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、航空機胴体を圧縮に耐えるように外部から密閉する外板とを備える航空機胴体用構造体を製造する方法を提供する。本発明により、胴体セグメントのフレームと、縦通材および外板を具備する外板エレメントへの連結用連結エレメントとを含んであらかじめ製作される一体構成ユニットを製造し、外板と縦通材とを含む外板エレメントを製造し、一体構成ユニットを組立装置に配置して調整し、外板エレメントを一体構成ユニットに取り付けて連結することが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の例示的な実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、円周方向に延在するフレームと、長手方向に延在する縦通材と、その上に配置されるとともに、外部に対して航空機胴体を圧縮に耐えるよう密閉することを意図した外板とを含む航空機胴体用構造体の製造に供される一体構成ユニット１０を示す。図１（ａ）に平面図として、図１（ｂ）に側面図として示す一体構成ユニット１０は、胴体セグメント、すなわち航空機胴体を長手方向に対して垂直に横断する面のフレーム１１と、後でより詳細に図示するが、縦通材および外板を具備する外板エレメントとの連結のための連結エレメント１８、１９とを含む。
【０００９】
図示する例示的な実施形態では、一体構成ユニット１０はそれぞれ一部品としてあらかじめ製作され、胴体セグメントの全周にわたって環状に完全に閉じた形で延在する。
一体構成ユニット１０は胴体セグメントの面に延在するとともにフレーム１０を形成するメインボディと、そこから張り出して、縦通材２２および外板２１を具備する外板エレメントに連結することを意図した連結エレメント１８、１９とを具備する。これら連結エレメント１８、１９は、図２（ａ）および（ｂ）でより詳細に図示されているが、一体構成ユニット１０のメインボディに垂直に張り出す歯によって形成される力伝達コーム１８を具備する。メインボディはフレーム１１を形成する。外板エレメント２０は前記歯に摩擦によりまたは互いにかみ合わせて固定される。この固定は、チタン製ボルトでリベット止めすることによって行うことができ、また外板エレメント２０間の縦継目を閉じることもできる。
【００１０】
図１に示すように、一体構成ユニット１０は、貨物室用クロス部材１２と、荷物棚補強手段１３と、メインクロス部材１４とを含む。貨物室用クロス部材１２は各支持エレメント１５、１５ａによって一体構成ユニット１０のメインボディに支持され、荷物棚用クロス部材１３は各支持エレメント１６、１６ａによって一体構成ユニット１０のメインボディに支持され、メインデッキクロス部材１４は各支持エレメント１７、１７ａによって一体構成ユニット１０のメインボディに支持される。図示する例示的な実施形態では、貨物室用クロス部材１２、荷物棚用クロス部材１３およびメインデッキクロス部材１４、並びにその支持エレメント１５、１５ａ、１６、１６ａおよび１７、１７ａも一体構成ユニット１０の一体的な単一コンポーネントとして設計される。
【００１１】
説明する例示的な実施形態の一体構成ユニット１０は繊維強化プラスチック、すなわち炭素繊維強化プラスチックから製造される。
一体構成ユニット１０の製造は、具体的には、1回の加工で、必要なコンポーネント全部を１部品として、すわなち一体的に製造することで行える。具体的には、製造は、金型で、生じる公差をそれぞれ組立に重要ではない側に分配するように、すなわちメインボディがフレームを形成する一体構成ユニット１０のメインボディの内部フランジと、クロス部材１２、１３および１４の下側に分配するように行うことができる。
【００１２】
胴体セグメントにある支持エレメントおよび連結エレメントの全部を一体構成ユニットにして一体形成すると同時に、前記の軽量化したＣＦＲＰ製構造にすることで、重量を軽減するとともに強度を高め、さらに各エレメント間の多数の接合点および連結点を省ける。
【００１３】
本発明による航空機胴体用構造体の製造方法を、図３を参照しながら以下に説明する。前記方法は、航空機胴体用構造体に必要で、胴体セグメントのフレーム１１と、縦通材２２および外板２１を具備する外板エレメント２０との連結用の連結エレメント１８、１９と、クロス部材１２、１３、１４と、支持エレメント１５、１５ａ、１６、１６ａ、１７、１７ａと、任意でここには具体的に図示していない別のエレメントとを含む、前述の種類の一体構成ユニット１０の製造を含む。さらに、外板２１と縦通材２２とを含む外板エレメント２０を製造する。さらに、外板エレメント２０は予め窓枠、ドア枠およびその他同様なものを完備していてもよい。完成した一体構成ユニット１０を図３（ａ）に模式的に示している。次に、図３（ｃ）に模式的に示すように、一体構成ユニット１０を組立装置３０に配置して調整し、外板エレメント２０を一体構成ユニット１０に取り付けて連結する。
【００１４】
外板エレメント２０の製造中、ガラス繊維とアルミニウムの複合材タブ（「ＧＬＡＲＥ」）を、重要な位置、具体的には後で一体構成ユニット１０の領域に配置される位置に設けることができる。この種の複合材タブは、アルミニウム合金箔と繊維材料、すなわち織物またはガラス繊維のインサートまたは層状に交互に重ね合わせた同様な適切な繊維を層にした積層板によって形成される。この種の複合材タブは、軽金属合金及び繊維強化プラスチックの異なる熱膨張係数を補償するのに役立つ。その複合材構造により、含まれる材料の異なる膨張係数に適応できる。この種の複合材タブを、外板２１に隣接する外板エレメント２０の連結点に設けることもできる。
【００１５】
一体構成ユニット１０に形成されるフレームアングルブラケット１８は外板エレメント２０にリベット止めされる。次に、シートレールおよびそのサポートなど、航空機胴体用構造体に設けられる長手部材のすべてを差し込んで、ボルトで締められる。
【００１６】
外板シェル２０、その外板２１およびその縦通材２２は、繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ）または軽金属から製造できる。繊維強化プラスチック材製でない場合、一体構成ユニットと外板エレメント２０の異なる熱膨張係数を円周方向で、力伝達コーム１８、リベット止めおよび外板２１によって対処しなければならない。異なる熱膨張係数の補償は、前述のガラス繊維とアルミニウムの複合材タブで行うことができる。この種の複合材タブは、航空機胴体用構造体に異常な応力がかかった場合に起こりうる長手方向の大きな亀裂に対して外板エレメント２０を強化するためにも使用できる。
【００１７】
説明したように製造される航空機胴体用構造体には、さらに、操縦室ユニットと、尾部ユニットを支持するコーナーセクションとが追加され、完全な航空機胴体となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の例示的な実施形態による航空機胴体用構造体用に提供される一体構成ユニットの平面図であり、（ｂ）はその側面図を示す。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の例示的な実施形態による、図１に示す種類の一体構成ユニットを、縦通材および外板を具備する外板エレメントに連結する各連結エレメントを示す。
【図３】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の例示的な実施形態による、あらかじめ製作した一体構成ユニットとあらかじめ製作した外板とを互いに接合して航空機胴体用構造体を形成する航空機胴体用構造体の製造方法の概略図を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１０…一体構成ユニット、１１…フレーム、メインボディ、１２…貨物室用クロス部材、１３…荷物棚用クロス部材、１４…メインデッキクロス部材、１５、１５ａ…支持エレメント、１６、１６ａ…支持エレメント、１７、１７ａ…支持エレメント、１８…力伝達コーム、１９…フレームブラケット、２０…外板エレメント、２１…外板、２２…縦通材、３０…組立装置。
【図１ａ）】
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【図１ｂ）】
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【図２ａ）】
2009539673.tif 000005
【図２ｂ）】
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【図３ａ）】
2009539673.tif 000007
【図３ｂ）】
2009539673.tif 000008
【図３ｃ）】
2009539673.tif 000009
【国際調査報告】
2009539673.tif 000010
2009539673.tif 000011
2009539673.tif 000012