(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機の翼に関し、特に、電磁影響に対応した航空機用翼及びその製造方法を提供する。【解決手段】翼１００は、相互接続された翼桁１０２を含むウィングボックス１３２と、ウィングボックスに設けられた内部システムと、ウィングボックスに固定されるとともに当該ウィングボックスを覆う、対向する一対の外板１３０と、を含む。外板のうちの一方は、翼をクローズアウトする。翼は、外板を翼桁に固定し、電磁影響からの保護を行うように構成された複数の留め具システム２００を含む。各留め具システムは、ネジ付き留め具２０４と、本体及びカバー２１０を含むナットプレート２０２と、ナットプレート内の本体とカバーとの間に設けられたナット２０６と、を含む。ナットは、ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、ナットプレート内においてナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる。【選択図】図５
2018076049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互接続された翼桁を含むウィングボックスと、
前記ウィングボックス内に設けられた内部システムと、
前記ウィングボックスに固定され且つ前記ウィングボックスを覆う、対向する一対の外板と、を含み、前記外板のうちの一方によりクローズアウトされる、翼。
【請求項２】
前記外板を前記翼桁に固定するように構成された複数の留め具システムをさらに含み、各留め具システムが、
ネジ付き留め具と、
本体及びカバーを含むナットプレートと、
前記ナットプレート内の前記本体と前記カバーとの間に設けられたナットと、を含み、
前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、かつ前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由直線移動する構成とされている、請求項１に記載の翼。
【請求項３】
前記本体及び前記カバーは、一体的なナットプレートを構成している、請求項２に記載の翼。
【請求項４】
前記ナットプレートは、付加製造プロセスによって作製される、請求項２又は３に記載の翼。
【請求項５】
前記翼桁は、複数の翼桁留め具孔を含み、各翼桁留め具孔は、翼桁留め具孔径を有し、
前記外板は、複数の外板留め具孔を含み、各外板留め具孔は、外板留め具孔径を有し、
前記翼桁留め具孔径は、前記外板留め具孔径よりも大きい、請求項２、３、又は４に記載の翼。
【請求項６】
前記複数の翼桁留め具孔は、確定組み立て処理により前記翼桁に穿孔され、前記外板留め具孔は、前記確定組み立て処理により前記翼桁に穿孔される、請求項５に記載の翼。
【請求項７】
各外板留め具孔の外板留め具孔中央軸心は、各翼桁留め具孔の翼桁留め具孔中央軸心と同軸上に整列していない、請求項５又は６に記載の翼。
【請求項８】
前記ナットプレートの前記本体は、当該ナットプレートを前記翼桁に取り付けるべく前記翼桁留め具孔に受容されるスリーブを含んでおり、
前記留め具は、前記外板留め具孔及び前記スリーブを貫通して配置されるとともに、前記ナットと係合しており、
前記ナットのナット軸心は、前記外板留め具孔中央軸心と同軸上に整列している、請求項７に記載の翼。
【請求項９】
前記スリーブのスリーブ外径は、前記スリーブを、周方向の張力により前記翼桁留め具孔のうちの関連する１つの内部に取り付けるために、前記翼桁留め具孔の翼桁留め具孔径とほぼ等しいか或いは当該孔径よりも大きくなるように冷間加工処理により広げられている、請求項８に記載の翼。
【請求項１０】
前記スリーブは、内径面に設けられた誘電被膜を有する、請求項８又は９に記載の翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、航空機の翼に関し、特に、電磁影響に対応した航空機用翼及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材構造体は、強度重量比、耐食性、及び、他の好適な特性が高いため、航空機、宇宙船、回転翼機、並びに、他の輸送体及び構造体の製造を含む様々な用途に用いられる。航空宇宙産業においては、例えば、翼、尾部、胴体、及び他の部品の形成に多くの複合材構造体が用いられている。この理由としては、複合材構造体が、比強度及び比剛性に優れており、これが、軽量化や、ひいては、燃料の節約及び運転コストの低減につながることが挙げられる。
【０００３】
一例として、複合材料を用いた航空機用翼には、一般に「外板(skin)」と呼ばれる上側及び下側の複合材外翼の外板パネルが用いられており、これらは、内部フレームに機械的に装着又は接合されている。内部フレームは、外板の強度及び安定性を向上させるために、典型的には、翼桁、リブ、及び／又は、ストリンガなどの補強構造体を含みうる。例えば、外板を翼桁に取り付けた場合、翼桁により翼の構造的完全性が実現される。また、多くの航空機用翼は、燃料タンクとして利用可能であり（例えば、燃料タンクは、翼の内部に画定されている）、これらの燃料タンクは、例えば、前翼桁と後翼桁との間に格納されている。
【０００４】
しかしながら、航空機の複合材構造体は、落雷によって発生する極端に高い電流や電磁力を容易に消散させることができない。このため、複合材翼などの複合材構造体を用いた航空機は、落雷による電磁影響（ＥＭＥ）に対する保護手段を有しうる。例えば、下地金属構造体や留め具システムから雷電流を消散させるために、表面に導電性媒体を設けることができる。さらに、留め具部分（例えば、２ピース留め具）間の隙間、及び、留め具部分と構造部材との間の隙間をＥＭＥ保護のための誘電シーリング剤で埋めることもできる。このようにすると、万が一、一部の電流を逸らすことができなくても、シーリング剤により、隙間を横切るアークやスパークの発生を防ぐことができる。
【０００５】
しかしながら、複合材翼のための現行のＥＭＥ保護アーキテクチャは、複雑なうえに高価である。一例として、２ピース留め具を取り付け且つシーリング剤を塗布するプロセスは、製造の手間がかかるうえに、狭い空間で行われる。例えば、翼の製造プロセスは、典型的には、翼桁と外板とをマッチドリル処理する工程と、表面仕上げのために翼桁から外板を取り外す工程と、翼をクローズアウトするために外板を翼桁に再整列させる工程とを含む。翼がクローズアウトされた後、留め具の部品の取り付け、他の内部システムの設置、及び、シーリング剤の注入のために翼内にアクセスする際には、下側の外板に形成されたアクセス孔を用いるが、この方法は、非効率で、作業員にとっても危険を伴うものである。さらに、シーリング剤により航空機の重量が増してしまう。１つの留め具システムに加わるシーリング剤の重量は微々たるものだが、１つの航空機における数万単位の留め具に対してシーリング剤を塗布すると、数百ポンドの重量が加わる可能性がある。
【０００６】
このようなことから、航空機の翼、特に、ＥＭＥ対応型の翼の分野では、当業者による研究及び開発の努力が続けられている。
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態において、本開示の翼は、相互接続された翼桁を含むウィングボックスと、前記ウィングボックス内に設けられた内部システムと、前記ウィングボックスに固定されるとともに前記ウィングボックスを覆う、対向する一対の外板と、を含む。前記翼は、前記外板のうちの一方によりクローズアウトされる。
【０００８】
他の実施形態において、本開示の翼は、相互接続された翼桁を含むか、或いは相互接続された翼桁及びリブを含むウィングボックスと、前記ウィングボックス内に設けられた内部システムと、前記ウィングボックスに固定されるとともに前記ウィングボックスを覆う、対向する一対の外板と、を含む。前記翼は、前記外板のうちの一方によりクローズアウトされる。前記翼は、前記外板を前記翼桁に固定し、電磁影響からの保護を行うように構成された複数の留め具システムをさらに含む。前記留め具システムの各々は、ネジ付き留め具と、本体及びカバーを含むナットプレートと、前記ナットプレート内の前記本体と前記カバーとの間に設けられたナットと、を含む。前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる。
【０００９】
他の実施形態において、外板を翼の翼桁に固定するための留め具システムは、前記外板における外板留め具孔に受容されるように構成されたネジ付き留め具と、本体とカバーとを含むナットプレートであって、前記外板留め具孔とほぼ整列する前記翼桁の翼桁留め具孔内に取り付け可能に構成されたナットプレートと、前記ナットプレート内の前記本体と前記カバーとの間に設けられたナットと、を含む。前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる。
【００１０】
他の実施形態において、翼を作製するための本開示の方法は、（１）相互接続された翼桁であって、翼桁留め具孔径を有する複数の翼桁留め具孔が形成された翼桁を含むウィングボックスを形成することと、（２）各々が外板留め具孔径を有する複数の外板留め具孔を含む外板を形成し、その際、前記外板留め具孔径よりも、前記翼桁留め具孔径が大きくなるようにすることと、（３）前記ウィングボックス内に内部システムを設けることと、（４）前記翼桁留め具孔の各々にナットプレートを挿入することと、を含む。前記ナットプレートの各々は、前記翼桁留め具孔のうちの関連する１つの内部に受容及び保持されるように構成されたスリーブと、前記スリーブから径方向に延びるとともに、ナット受容凹部を規定するフランジと、前記スリーブとは反対側において前記フランジから軸方向に延びるとともに、内部チャンバを規定するドームカバーと、少なくとも部分的に前記ナット受容凹部に受容されるとともに、前記カバーに格納されたナットと、を含む。前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる。前記方法は、（５）前記翼桁留め具孔と前記外板留め具孔とをほぼ整列させた状態において、前記外板間に前記ウィングボックスを挟むとともに、前記外板で前記内部システムを囲むことをさらに含む。前記外板留め具孔の各々の外板留め具孔中央軸心は、前記翼桁留め具孔の各々の翼桁留め具孔中央軸心と同軸上に並んでいない。前記方法は、（６）前記外板留め具孔の各々、及び、前記ナットプレートの各々の前記スリーブに留め具を挿通させることと、（７）前記ナットのナット軸心を前記外板留め具孔中央軸心と同軸上に整列させることと、（８）前記留め具をナットプレートの前記ナットに締結することと、（９）電磁影響からの保護を提供することと、（１０）前記翼をクローズアウトすることと、をさらに含む。
【００１１】
本開示の装置及び方法の他の実施形態は、以下の詳細な説明、添付図面、及び、添付の請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】航空機を示す概略図である。
【図２】航空機の製造及び保守方法を示す概略ブロック図である。
【図３】本開示の翼の一実施形態を示す概略側方斜視図である。
【図４】本開示の留め具システムの一実施形態を断面で示す概略側面図である。
【図５】本開示の翼及び留め具システムの一実施形態を断面で示す概略部分側面図である。
【図６】本開示の翼及び留め具システムの他の実施形態を断面で示す概略部分側面図である。
【図７】本開示の翼及び留め具システムの他の実施形態を断面で示す概略的な拡大部分側面図である。
【図８】翼を作製するための本開示の方法の一実施形態を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明は、添付図面を参照しており、これらの図面は、本開示で説明する特定の実施形態や実施例を示すものである。異なる構造及び工程を有する他の実施形態や実施例も、本開示の範囲から逸脱するものではない。異なる図面において、同じ特徴、要素、又は部品には同様の参照番号を用いる場合がある。
【００１４】
以下に、本開示による要旨の例示的且つ非包括的な実施例を示す。これらの実施例は、請求の範囲に記載されているものも、記載されていないものも含まれうる。
【００１５】
図１は、飛行機１２１６（例えば、固定翼機）の形態などの、航空機１２００の例示的な実施形態を示す概略図である。図１に示すように、航空機１２００は、２つ又はそれ以上の翼１２１８を含む。各翼１２１８には、本開示の翼１００（図３）、及び、本開示の留め具システム２００（図４）についての１つ又は複数の実施形態が用いられている。航空機１２００は、さらに、胴体１２２０と、水平安定板１２２４及び垂直安定板１２２６を含む尾部１２２２とを含む。翼１２１８、水平安定板１２２４、及び／又は垂直安定板１２２６は、エーロフォイルの形態を有しうる（例えば、断面がエーロフォイル形状のボディを含む）。図１にさらに示すように、各翼１２１８は、前縁１２２８と、後縁１２３０と、先端１２３２と、基端１２３４と、内部フレーム１２３６とを含む。各翼１２１８は、燃料タンク１２４０などの１つ又は複数の燃料格納領域を含みうる。
【００１６】
本開示の翼１００、留め具システム２００、及びこれらを作製する方法５００の実施例は、図２に示す航空機の製造及び保守方法１１００に関連させて、又は、図１に示す航空機１２００に関連させて、説明することができる。
【００１７】
図２は、航空機の製造及び保守方法１１００の例示的な実施形態を示すフロー図である。航空機１２００の生産開始前の工程として、例示的な方法１１００は、ブロック１１０２に示す仕様決定及び設計と、ブロック１１０４に示す材料調達とを含みうる。この設計には、翼１００の設計も含まれうる。航空機１２００の生産中の工程としては、ブロック１１０６に示す部品及び小組立品の製造、及び、ブロック１１０８に示すシステムインテグレーションが行われる。本明細書で説明する、翼１００の生産は、上記生産の一部、部品及び小組立品の製造ステップ（ブロック１１０６）、及び／又は、システムインテグレーション（ブロック１１０８）の一部として実現されてもよい。その後、航空機１２００は、ブロック１１１０に示すように、認可及び納品を経て、ブロック１１１２に示すように、使用に入る。使用中、航空機１２００は、ブロック１１１４に示すように、定例のメンテナンス及び保守のスケジュールに組み込まれる。定例のメンテナンス及び保守には、航空機１２００の１つ又は複数のシステムの改良、再構成、改修などが含まれる（これには、改良、再構成、改修、及び他の適切な保守もさらに含まれうる）。
【００１８】
航空機の製造及び保守方法１１００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施することができる。なお、システムインテグレータは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでもよいが、これに限定されない。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。
【００１９】
図１に示すように、例示的な航空機の製造及び保守方法１１００により生産される航空機１２００は、機体１２０２と、複数の高水準システム１２０４と、内装１２０６とを含みうる。高水準システム１２０４の例には、推進系１２０８、電気系１２１０、油圧系１２１２、及び、環境系１２１４のうちの１つ又は複数が含まれる。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。
【００２０】
図１に示す航空機１２００は、概して、本開示の翼１００の１つ又は複数の実施形態を用いる翼１２１８を有する商用旅客機を表している。しかしながら、本開示の実施の形態の教示は、他の旅客機、貨物航空機、軍用機、回転翼機、及びその他のタイプの航空機又は航空ビークル、並びに、宇宙船、衛星、宇宙打上げ機、ロケット、及びその他の航空宇宙ビークル、並びに、自動車及びその他の陸上ビークル、並びに、ボート及びその他の船舶、並びに、風車などの構造体又は他の適切な構造体に適用することができる。
【００２１】
本明細書で具現化される装置、システム、及び方法は、航空機の製造及び保守方法１１００における、１つ又は複数のどの段階において採用してもよい。例えば、部品及び小組立品の製造（ブロック１１０６）に対応する部品又は小組立品は、航空機１２００の使用中（ブロック１１１２）に製造される部品又は小組立品と同様の方法で製造することができる。また、１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又は、それらの組み合わせを、部品及び小組立品の製造（ブロック１１０６）及びシステムインテグレーション（ブロック１１０８）で用いることにより、電磁影響（ＥＭＥ）の要件を満たしつつ、実質的に航空機１２００の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることもできる。同様に、１つ又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又は、それらの組み合わせを、例えば、限定するものではないが、航空機１２００の使用中（ブロック１１１２）、及び、整備及び保守（ブロック１１１４）に用いることもできる。
【００２２】
図３は、本開示の翼１００、例えば、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの複合材翼の例示的な実施形態を概略的に示す側方斜視図である。例示的な実施形態においては、翼１００は、１つ又は複数の翼桁１０２と、概括的に外板１３０と呼ばれる複数の補強された外翼用外板パネルとを含む。翼１００は、さらに、複数のリブ１２８を含みうる。使用において、リブ１２８は、翼桁１０２に接続されており、例えば、隣り合う一対の翼桁１０２間を略垂直に延びている。翼桁１０２、又は、翼桁１０２及びリブ１２８は、航空機用翼１２１８（図１）の内部フレーム１２３６（図１）などの、翼の内部フレーム１３４を形成している。
【００２３】
各翼桁１０２は、第１端１０４と、縦方向に反対側の第２端１０６と、長状の本体１０８とを含む。本体１０８は、連続した（例えば、一体的な）ボディを有していてもよいし、分割されていてもよい。一例として、例示的な翼１００は、前翼桁１０２ａと後翼桁１０２ｂとを含む。前翼桁１０２ａは、航空機用翼１２１８（図１）の前縁１２２８の形態などの翼１００の前縁１１０に沿って、長さ方向に配置されている。後翼桁１０２ｂは、航空機用翼１２１８の後縁１２３０の形態などの翼１００の後縁１１２に沿って、長さ方向に配置されている。他の例として、翼１００は、さらに、１つ又は複数の中間翼桁（明示せず）を含みうる。中間翼桁は、前翼桁１０２ａと後翼桁１０２ｂとの間において、長さ方向に（例えば、中間位置に）配置されている。翼桁１０２は、翼１００に強度を与え、例えば、軸力及び曲げモーメントを受ける。
【００２４】
例示的な実施形態においては、翼桁１０２の各々は、航空機１２００（図１）の胴体１２２０（図１）などの、航空機の胴体に取り付けることができる。一例として、翼桁１０２の各々の第１端１０４は、胴体に取り付け可能に構成されている。他の実施形態においては、翼桁１０２は、航空機の他の適切な構造体に取り付け可能である。
【００２５】
翼桁１０２は、胴体から延びており、具体的には、翼１００の基端１１４から先端１１６へ向かって、例えば、航空機用翼１２１８（図１）の基端１２３４（図１）から先端１２３２（図１）へ向かって、長さ方向に延びている。例示的な実施形態においては、翼桁１０２の各々の第２端１０６は、翼１００の先端１１６へ向かって延びており、必要に応じ、先端１１６に近接して（例えば、当該先端において又はその近くで）終結する構成とされる。
【００２６】
例示的な実施形態においては、翼１００は、航空機用翼１２１８（図１）の燃料格納領域１２３８（図１）の形態などの、翼１００に設けられた１つ又は複数の燃料格納領域１１８を含む。例示的な実施形態において、燃料格納領域１１８は、燃料タンク１２４０（図１）の形態などの燃料タンク１２０を含む。しかしながら、他の実施形態においては、燃料格納領域１１８は、燃料セル、又は、他の適切な燃料格納領域もしくは構造体を含みうる。
【００２７】
一例においては、図３に示すように、燃料タンク１２０の形態などの燃料格納領域１１８は、当該燃料格納領域１１８の外縁を形成する燃料格納境界１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄを有する。図３に示す例示的な燃料格納領域１１８は、４つの辺を有する略矩形の構成を有するが、他の例においては、燃料格納領域は、他の適切な構成を有していてもよい。
【００２８】
翼１００の実施形態において、前翼桁１０２ａ及び後翼桁１０２ｂは、中間翼桁よりも先端１１６に近い位置まで延びており、中間翼桁は、燃料格納領域１１８の中間部分の近くで終結する第２端を有しうる。しかしながら、他の実施形態においては、中間翼桁の第２端は、燃料格納領域１１８内において、より長い距離又は短い距離で終結していてもよい。
【００２９】
例示的な実施形態において、前翼桁１０２ａ及び後翼桁１０２ｂは、翼１００において燃料格納領域１１８を含むウェット部位１２４、及び、翼１００において燃料格納領域１１８を含まないドライ部位１２６の両部位を通って、長さ方向に延びている。本明細書においては、「ウェット部位」は、燃料が蓄えられる燃料バリア領域を意味し、「ドライ部位」は、燃料が蓄えられない領域を意味する。
【００３０】
一実施形態においては、１つ又は複数の翼桁１０２の一部が、１つ又は複数の燃料格納領域１１８のうちの少なくとも１つの構造壁を形成していてもよい。例えば、前翼桁１０２ａの一部が、燃料格納境界１２２ｄに沿って、燃料格納領域１１８の構造壁を形成していてもよい。例えば、前翼桁１０２ａの一部が、燃料格納境界１２２ｄに沿って、燃料格納領域１１８の構造壁を形成していてもよい。構造壁を形成する翼桁１０２の一部は、翼桁１０２の内側部分である。
【００３１】
例示的な実施形態においては、複数のリブ１２８は、上述した翼桁１０２に対しあるいはこれらの間で実質的に垂直に取り付けられている。例えば、複数のリブ１２８の各々は、翼桁１０２と交わっている。複数のリブ１２８は、翼１００を安定させるとともに、これを支持する。一実施形態において、複数のリブ１２８の一部は、翼１００内における１つ又は複数の燃料格納領域１１８を区分する。
【００３２】
例示的な実施形態において、外板１３０は、概括的に、上側外板１３０ａと呼ばれる１つ又は複数の補強された上側外翼外板パネルと、概括的に、下側外板１３０ｂと呼ばれる１つ又は複数の補強された下側外翼外板パネルとを含む。図３に破線で示すように、上側外板１３０ａは、翼１００の内部フレーム１３４を見やすくするために、透明に描かれている。
【００３３】
上側外板１３０ａ及び下側外板１３０ｂは、当該上側外板１３０ａ及び下側外板１３０ｂの間の１つ又は複数の燃料格納領域１１８、１つ又は複数の翼桁１０２、及び、複数のリブ１２８を覆う又は挟む構成とされている。複数のリブ１２８は、翼桁１０２と、上側外板１３０ａと、下側外板１３０ｂとの間の負荷を伝達することができる。
【００３４】
例示的な実施形態において、航空機用翼１２１８の形態などの翼１００は、翼桁ウィングボックス（spar wing box）を含む。翼桁ウィングボックスは、単にウィングボックス１３２と呼ばれることもあれば、梯子状アセンブリ（ladder assembly）と呼ばれることもある。ウィングボックス１３２は、翼１００の内部フレーム１３４又は基礎構造体を含み、相互接続する翼桁１０２及びリブ１２８を含む（例えば、これらにより形成されている）。ウィングボックス１３２は、燃料格納領域１１８を含みうる。上側外板１３０ａ及び下側外板１３０ｂは、ウィングボックス１３２を覆う又は挟むことで、ウィングボックス１３２を閉じる構成とされている。
【００３５】
例示的な実施形態として、翼桁１０２（例えば、前翼桁１０２ａ、後翼桁１０２ｂ、及び／又は、任意の中間翼桁）は、複合材料で作製（例えば、形成）されている。一例として、翼桁１０２は、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化ポリマー（ＧＦＲＰ）などの、繊維で強化されたポリマーマトリックスを含む繊維強化ポリマー又は繊維強化プラスチックで作製されている。他の例示的な実施形態として、翼桁１０２は、アルミニウムなどの金属で作製されてもよいし、アルミニウム合金などの金属合金で作製されてもよい。他の実施形態においては、翼桁１０２は、他の適切な材料又は材料の組み合わせで作製されてもよい。
【００３６】
例示的な実施形態として、リブ１２８は、複合材料で作製されてもよい。一例として、リブ１２８は、炭素繊維強化ポリマーＣＦＲＰやＧＦＲＰなどの、繊維で強化されたポリマーマトリックスを含む繊維強化ポリマーで作製されてもよい。他の例示的な実施形態として、リブ１２８は、アルミニウムなどの金属で作製されてもよいし、アルミニウム合金などの金属合金で作製されてもよい。他の実施形態においては、リブ１２８は、他の適切な材料、又は材料の組み合わせで作製されてもよい。
【００３７】
したがって、例示的な実施形態においては、ウィングボックス１３２（例えば、翼１００の内部フレーム１３４を形成する翼桁１０２、又は、翼桁１０２及びリブ１２８）は、金属又は金属合金で作製されてもよい。他の例示的な実施形態においては、ウィングボックス１３２は、複合材料で作製されてもよい。さらに他の例示的な実施形態においては、ウィングボックス１３２は、金属と複合材料との組み合わせで作製されてもよい。ウィングボックス１３２は、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの翼１００の内部の基礎構造体を形成している。
【００３８】
図３に示す翼１００の例示的な実施形態は、翼桁１０２及びリブ１２８で構築されるウィングボックス１３２を示している（例えば、ウィングボックス１３２は、相互接続された翼桁１０２及びリブ１２８を含む）。なお、当業者であれば、翼１００の他の実施形態において、ウィングボックス１３２が複数の翼桁１０２のみから形成されるマルチ翼桁設計（例えばウィングボックス１３２が相互接続された翼桁１０２を含む）であってもよいことが分かるであろう。
【００３９】
例示的な実施形態として、外板１３０（例えば、上側外板１３０ａ、及び／又は、下側外板１３０ｂ）は、複合材料で作製されてもよい。一例として、外板１３０は、炭素繊維強化ポリマーＣＦＲＰやＧＦＲＰなどの、繊維で強化されたポリマーマトリックスを含む繊維強化ポリマーで作製されてもよい。他の例示的な実施形態として、外板１３０は、アルミニウムなどの金属で作製されてもよいし、アルミニウム合金などの金属合金で作製されてもよい。他の実施形態においては、外板１３０は、他の適切な材料、又は材料の組み合わせで作製されてもよい。
【００４０】
したがって、例示的な実施形態においては、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの本開示の翼１００（例えば、ウィングボックス１３２及び外板１３０）は、複合材料で作製することができる。他の実施形態においては、本開示の翼１００は、金属で作製することができる。さらに他の例示的な実施形態においては、ウィングボックス１００は、金属と複合材料との組み合わせで作製されてもよい。
【００４１】
例示的な実施形態においては、翼桁１０２、リブ１２８、及び／又は、外板１３０の作製に用いる繊維強化ポリマーのポリマーマトリックス、又は繊維強化プラスチック（例えば、複合材料の樹脂材料系）は、熱可塑性樹脂であってもよい。本開示の認識では、熱可塑性樹脂を用いることにより、オーブン又はオートクレーブ外における複合材料の加熱及び再形成が可能であり、有利な実施形態を提供できる。他の例示的な実施形態においては、翼桁１０２、リブ１２８、及び／又は、外板１３０の作製に用いる繊維強化ポリマーのポリマーマトリックス、又は繊維強化プラスチックは、熱硬化性樹脂であってもよい。さらに他の例においては、翼桁１０２、リブ１２８、及び／又は、外板１３０の作製に用いる繊維強化ポリマーのポリマーマトリックス、又は繊維強化プラスチックは、エポキシ樹脂であってもよい。
【００４２】
翼桁１０２及びリブ１２８の作製に用いる材料に応じて、様々な方法に従って、ウィングボックス１３２が作製される。様々な実施形態においては、相互接続された翼桁１０２及びリブ１２８がウィングボックス１３２を形成しており、このウィングボックスが、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの翼１００の内部フレーム１３４を形成している。例示的な実施形態においては、例えば、機械式留め具を用いて翼桁１０２とリブ１２８とを相互に接続してウィングボックス１３２を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、例えば、接着剤を用いて翼桁１０２とリブ１２８とを相互に接合してウィングボックス１３２を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、例えば、接着による接合と機械的な接続の両方により翼桁１０２とリブ１２８とを相互に接合してウィングボックス１３２を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを二次接合して（secondary bonded）ウィングボックス１３２を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを共接合（co-bonded together）してウィングボックス１３２を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを共硬化（co-cured）させてウィングボックス１３２を形成してもよい。さらに他の例示的な実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを二次接合、共接合、又は、共硬化させる際、これらをさらに機械的に（例えば、留め具を用いて）相互接続してもよい。
【００４３】
一例として、翼桁１０２及びリブ１２８が金属、又は、金属と複合材料との組み合わせで作製されている実施形態においては、機械式留め具、接着剤（例えば、金属接合）、又は、機械式留め具及び接着剤の組み合わせを用いて、翼桁１０２とリブ１２８とを結合してもよい。
【００４４】
他の例として、翼桁１０２及びリブ１２８が複合材料で作製されている実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを二次接合してもよい。本明細書において、二次接合は、予備硬化された(pre-cured)翼桁１０２と予備硬化されたリブ１２８とを、接着接合により結合することを含む。
【００４５】
他の例として、翼桁１０２及びリブ１２８が複合材料で作製されている実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを共接合してもよい。本明細書において、共接合は、翼桁１０２及びリブ１２８のうちの一方が十分に硬化され、他方が硬化されていない状態で、翼桁１０２とリブ１２８とを硬化接合することを含む。
【００４６】
さらに他の例として、翼桁１０２及びリブ１２８が複合材料で作製されている実施形態においては、翼桁１０２とリブ１２８とを共硬化させてもよい。本明細書において、共硬化は、翼桁１０２及びリブ１２８が未硬化の状態で、翼桁１０２とリブ１２８とを共に硬化させて同時に接合することを含む。
【００４７】
翼桁１０２、リブ１２８、及び外板１３０の作製に用いる材料に応じて、様々な方法に従って、翼が作製される。様々な実施形態においては、外板１３０をウィングボックス１３２に接続することにより、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの翼１００が形成されている。一例として、外板１３０（例えば、上側外板１３０ａ及び／又は下側外板１３０ｂのうちの一方または両方）は、翼桁１０２に接続されている（例えば、前翼桁１０２ａ、後翼桁１０２ｂ、及び／又は、中間翼桁のうちの１つ又は複数）。例示的な実施形態においては、例えば、機械式留め具を用いて外板１３０と翼桁１０２とを接続して、翼１００を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、例えば、接着剤を用いて、外板１３０と翼桁１０２とを接合して、翼１００を形成してもよい。他の例においては、外板１３０と翼桁１０２とを接着により接合するとともに機械的に接続して、翼１００を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２（例えば、翼桁１０２及びリブ１２８）とを二次接合して翼１００を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２とを共接合して翼１００を形成してもよい。他の例示的な実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２とを共硬化させて、翼１００を形成してもよい。さらに他の例示的な実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２とを二次接合、共接合、又は、共硬化させる際、（例えば、留め具を用いて）これらをさらに機械的に相互接続してもよい。
【００４８】
一例として、ウィングボックス１３２（例えば、翼桁１０２及びリブ１２８）が金属、又は、金属と複合材料との組み合わせで作製され、外板１３０が、複合材料で作製されている実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２とは、機械式留め具、接着剤、又は、機械式留め具と接着剤との組み合わせを用いて接続されてもよい。
【００４９】
他の例として、外板１３０及びウィングボックス１３２（例えば、翼桁１０２及びリブ１２８）が複合材料で作製されている実施形態においては、外板１０３とウィングボックス１３２とを二次接合してもよい。本明細書において、二次接合は、予備硬化された外板１３０と予備硬化されたウィングボックス１３２とを、接着接合により結合することを含む。
【００５０】
他の例として、外板１３０及びウィングボックス１３２が複合材料で作製されている実施形態においては、外板１３０とウィングボックスとを共接合してもよい。本明細書において、共接合は、外板１３０及びウィングボックス１３２のうちの一方が十分に硬化され、他方が硬化されていない状態で、外板１３０とウィングボックス１３２とを硬化接合することを含む。本開示の認識では、外板１３０及びウィングボックス１３２（例えば、外板１３０及び翼桁１０２）を共接合することにより、有利な実施形態を提供することができる。これは、外板１３０及びウィングボックス１３２の共接合により、実質的に一体的な（例えば単一の）翼１００を形成しうることによる。また、多大な時間を要しかつコスト高のプロセス、例えば表面境界の検査や、外板１３０とウィングボックス１３２との合わせ面の隙間（例えば０．００５インチよりも大きい）を埋めるシム(shim)の取付けを行わなくて済むことによる。
【００５１】
他の例として、外板１３０及びウィングボックス１３２が複合材料で作製されている実施形態においては、外板１３０とウィングボックス１３２とを共硬化させてもよい。本明細書において、共硬化は、外板１３０及びウィングボックス１３２の双方が未硬化の状態で、外板１３０とウィングボックス１３２とを共に硬化させて同時に接合することを含む。本開示の認識では、外板１３０及びウィングボックス１３２（例えば、外板１３０及び翼桁１０２）を共硬化させることにより、有利な実施形態を提供することができる。これは、外板１３０及びウィングボックス１３２の共硬化により、実質的に一体的な（例えば単一の）翼１００を形成しうることによる。また、多大な時間を要しかつコスト高のプロセス、例えば表面境界の検査や、外板１３０とウィングボックス１３２との合わせ面の隙間（例えば０．００５インチよりも大きい）を埋めるシムの取付けを行わなくて済むことによる。
【００５２】
外板１３０及びウィングボックス１３２が複合材料で作製されている実施形態においては、様々な複合材レイアップ方法に従って、翼１００の個々の部品（例えば、翼桁１０２、リブ１２８、及び／又は、外板１３０）又は翼１００全体を形成することができる。一例として、翼１００の個々の部品又は翼１００全体をドライレイアップで形成してもよい。このドライレイアップにおいては、各々がポリマーマトリックス材料で予備含浸された繊維強化材の複数のシート又はプライ（例えば、プリプレグテープ）が、例えば、モールド内にレイアップされて、部分的又は全体的に硬化される。他の例として、翼１００の個々の部品又は翼１００全体をウェットレイアップで形成してもよい。このウェットレイアップにおいては、繊維強化材の複数のシート又はプライが、例えば、モールド内にレイアップされ、レイアップされた繊維強化材のシート又はプライにポリマーマトリックス材料が塗布（例えば、注入）されて、部分的又は全体的に硬化される。本開示の認識では、ウェットレイアッププロセスを用いて、材料費及び処理費を低減しつつ、翼１００の個々の部品又は翼１００全体を作製できるため、有利な実施形態を提供できる。
【００５３】
航空機用翼１２１８（図１）の形態などの、本開示の翼１００の様々な実施形態においては、翼１００をクローズアウトするために外板１３０が用いられる。本明細書において、「クローズアウトする」、「クローズアウトされる」、及び、同様の文言は、翼１００の製造方法、プロセス又は状況に関して、ウィングボックス１３２及び任意の内部システム１３６が、対向する外板１３０（例えば、上側外板１３０ａ及び下側外板１３０ｂ）によって完全に囲まれる、或いはこれらの間に挟まれることをいう。言い換えれば、任意の３次元構造体がクローズアウトされるとは、最後の部品又はコンポーネントが設置されることにより、その全体が閉じられて、当該構造体が形成された状態となることを意味する。例えば、翼１００の場合、まず、翼１００の６つの面のうちの５つが設置される（例えば、ウィングボックス１３２および一枚の外板１３０により形成される）。続いて、最後の面が設置される（例えば、先の外板に対向する外板１３０によって形成される）。これにより、翼１００が「クローズアウト」されたことになる。内部システム１３６の例は、限定するものではないが、電気系、油圧系、燃料系、ポンプ、バルブ、流体管系などが含まれる。内部システム１３８は、一般に詰め込みシステムと呼ばれているが、これは、ウィングボックス１３２に内部システムが充填される（詰め込まれる）からである。
【００５４】
このように、外板１３０をウィングボックス１３２に接続し、当該ボックスをクローズアウトすることにより、翼１００の内部コンポーネントの最終組立てが完了する。さらに、本開示の留め具システム２００を用いることにより、クローズアウトに引き続き、外板１３０がウィングボックス１３２に固定される。本開示の認識では、外板１３０を用いてウィングボックス１３２をクローズアウトすることにより、オープンなシステムインストレーション及びＥＭＥ保護が可能となる。一方、下側外板に形成されたアクセス孔を通じて留め具を取り付けたり、内部システム１３６を取り付けたり、ＥＭＥ保護シーリング剤を注入したりする、複雑、高価、且つ労力のかかる作業を行わなくて済む。したがって、外板１３０を用いてウィングボックス１３２をクローズアウトすることにより、有利な実施形態を提供することができる。
【００５５】
一例として、外板１３０及びウィングボックス１３２の両方が複合材料で作製され、共接合又は共硬化されている実施形態においては、下側外板１３０ｂとウィングボックス１３２とを共接合又は共硬化して、硬化部品（例えば、前駆体複合材翼（pre-cursor composite wing））を形成してもよい。下側外板１３０ｂとウィングボックス１３２との間に離型剤を用いることにより、共接合又は共硬化の処理を行った後に下側外板１３０ｂを取り外すことができる。内部システム１３６は、上側外板１３０ａがない状態、及び／又は、下側外板１３０ｂを取り外した状態の（オープンなシステムインストレーションにより）開放されたウィングボックス１３２内に設けられる。下側外板１３０ｂは、一時的に取り外された場合、その後ウィングボックス１３２に再度接続される。次に、上側外板１３０ａが、前駆体複合材翼（例えば、再接続された下側外板１３０ｂを有するウィングボックス１３２）に接続される。例として、上側外板１３０ａは、未硬化部品であってもよく、硬化された前駆体複合材翼と未硬化の上側外板１３０ａとを共接合して翼１００を形成してもよい。他の例として、上側外板１３０ａは硬化部品であってもよく、硬化された前駆体複合材翼と硬化された上側外板１３０ａとを二次接合及び／又は（留め具を用いて）機械接合して、翼１００を形成してもよい。このプロセスは、４分の３共硬化（three-quarter co-cure）と呼ばれることがある。
【００５６】
一例として、外板１３０及びウィングボックス１３２の両方が複合材料で作製され、共接合又は共硬化されている実施形態においては、上側外板１３０ａと、下側外板１３０ｂと、ウィングボックス１３２とを共接合又は共硬化して、硬化部品（例えば、翼１００）を形成してもよい。上側外板１３０ａとウィングボックス１３２との間に離型剤を用いることにより、共接合又は共硬化の処理を行った後に上側外板１３０ａを取り外すことができる。同様に、下側外板１３０ｂとウィングボックス１３２との間に離型剤を用いることにより、共接合又は共硬化の処理を行った後に下側外板１３０ｂを取り外すことができる。上側外板１３０ａ及び／又は下側外板１３０ｂのうちの一方又は両方を取り外した後、上側外板１３０ａがない状態の（オープンなシステムインストレーションにより）開放されたウィングボックス１３２内に、内部システム１３６が設けられる。その後、上側外板１３０ａ及び／又は下側外板１３０ｂを、複合材翼に再度接続する。このプロセスは、完全共硬化（full co-cure）と呼ばれることがある。
【００５７】
図４は、本開示の留め具システム２００の例示的な実施形態を概略的に示す側方断面図である。航空機用翼１２１８（図１）の形態などの、本明細書で説明される翼１００（図３）の様々な実施形態においては、外板１３０（図３）をウィングボックス１３２（図３）に接続する追加手段として、複数の留め具システム２００が用いられる。一例として、１つ又は複数の上側外板１３０ａ及び／又は下側外板１３０ｂ（図３）を、１つ又は複数の翼桁１０２（図３）により確実に接続する（例えば機械的に接続する）ために、複数の留め具システム２００が用いられる。
【００５８】
留め具システム２００は、２部構成のシステムである。例示的な実施形態においては、留め具システム２００は、ナットプレート２０２と留め具２０４とを含む。留め具システム２００は、さらに、ナットプレート２０２内に設けられたナット２０６を含む。
【００５９】
例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２は、本体２０８とカバー２１０とを含む。例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２（例えば本体２０８及びカバー２１０）は、金属で形成されている。具体的且つ非限定的な例として、ナットプレート２０２は、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼、アルミニウム、チタン、銅ニッケル合金、銅ベリリウム合金などの耐食性金属で形成されている。他の具体的且つ非限定的な例として、ナットプレート２０２は、バリア被膜又は犠牲被膜などの耐食性被膜でコーティングされていてもよい。
【００６０】
ナットプレート２０２は、中央のナットプレート軸心２１８を含む。本体２０８及びカバー２１０は、ナットプレート軸心２１８に沿って互いに同軸である。例示的な実施形態において、本体２０８とカバー２１０とは、互いに接続された別個の異なる部品である。一例として、本体２０８とカバー２１０とが接触又は結合している縁を一緒にクリンプして、ナットプレート２０２を形成することができる。他の例示的な実施形態においては、本体２０８及びカバー２１０は、一体的な（単一の）部材を形成している。例えば、以下に詳述するように、ナットプレート２０２は、付加製造された部品であってもよい。
【００６１】
例示的な実施形態においては、本体２０８は、フランジ２１２とスリーブ２１４とを含む。スリーブ２１４は、筒状部材（例えば、中空筒状部材）を含む。フランジ２１２は、円形部材を含み、当該円形部材は、スリーブ２１４から径方向外側に延びるとともに、スリーブ２１４に垂直な外側肩部２２６を形成している。スリーブ２１４は、ナットプレート軸心２１８に沿ってフランジ２１２から軸方向に延びている。
【００６２】
例示的な実施形態においては、カバー２１０は、ドーム２１６を含む。ドーム２１６は、中空内部チャンバ２２４（例えば、空気チャンバ）を画定している。ドーム２１６は、ナットプレート軸心２１８に沿って、スリーブ２１４の反対側で、フランジ２１２から軸方向に延びている。
【００６３】
例示的な実施形態においては、留め具２０４は、シャンク２２０と、シャンク２２０の端部に設けられたヘッド２２２とを含み、留め具軸心２３２を有している。一例においては、シャンク２２０の少なくとも一部は、例えば、ヘッド２２２に近接して（例えば、当該ヘッド又はその近くに）配置された滑らかな外面を含む。さらに、シャンク２２０の他の少なくとも一部は、例えば、ヘッド２２２とは反対側において、シャンク２２０の他端に近接したシャンクの一部を覆う外側ネジ部を含む。シャンク２２０のネジ部は、留め具２０４とナット２０６とを締結するために、ナット２０６に螺合するように構成されている。
【００６４】
例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２は、ナットプレート軸心２１８を中心としたナット２０６の回転運動を制限（例えば、防止）するように構成されている。一例として、ナットプレート２０２は、当該ナットプレート２０２に対するナット２０６の回転位置を固定し、これにより、ナット２０６が、留め具軸心２３２を中心とした留め具２０４の係合及び回転運動に対して固定された状態を維持する（例えば、ナットプレート軸心２１８を中心として回転しない）ようにして、留め具２０４を、ナット２０６に締結させる（例えば、螺合させる）。
【００６５】
例示的な実施形態において、スリーブ２１４は、スリーブ外径Ｄ１とスリーブ内径Ｄ２とを有する。スリーブ２１４のスリーブ内径Ｄ２は、留め具２０４のシャンク２２０のシャンク直径Ｄ３よりも大きい。一例として、スリーブ２１４のスリーブ内径Ｄ２がシャンク２２０のシャンク直径Ｄ３よりも大きいため、留め具軸心２３２とナットプレート軸心２１８とが同軸上に並ばない位置で留め具２０４をスリーブ２１４に挿通することができる。スリーブ２１４のスリーブ内径Ｄ２とシャンク２２０のシャンク直径Ｄ３との間の差異は、外板留め具孔１４４と翼桁留め具孔１４２との位置合わせのための位置公差範囲を規定している。スリーブ２１４のスリーブ内径Ｄ２、及び留め具２０４のシャンク２２０のシャンク直径Ｄ３のそれぞれの特定の寸法は、実施形態に応じて異なりうる。具体的且つ非限定的な例として、留め具２０４のシャンク直径Ｄ３は、約０．００３インチであり、スリーブ２１４のスリーブ内径Ｄ２は、約０．００６インチである。これにより、外板１３０を翼桁１０２に接続するために外板留め具孔１４４と翼桁留め具孔１４２とを位置合わせする際、任意の径方向において０．００３インチの浮動が可能となる。
【００６６】
また、例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２は、ナット２０６が、ナットプレート軸心２１８に直交して直線運動を行えるように構成されている。一例として、ナットプレート２０２は、ナット２０６が、ナットプレート２０２に対して直線方向に、且つ、ナットプレート軸心２１８に対して垂直に自由に移動（例えば、浮動）するのを許容する。ナット２０６が自由に直交方向に移動することにより、例えば、留め具２０４がスリーブ２１４内にあり、且つ、留め具軸心２３２がナットプレート軸心２１８と同軸上に並んでいない場合であっても、ナット２０６の中央のナット軸心２３４が留め具軸心２３２と同軸上に並び、留め具２０４とナット２０６とが係合することができる。
【００６７】
例示的な実施形態においては、ナット２０６は、少なくとも部分的に本体２０８内に配置されるとともに、少なくとも部分的にカバー２１０内に配置される。本体２０８及びカバー２１０は、例えば、ナット２０６及び締結界面が燃料格納領域１１８（図３）内の燃料などに汚染されないように、ナット２０６の全体を囲み、ナットプレート２０２内に当該ナットを密閉している。例示的な実施形態においては、ナット２０６は、径方向外側に延びる鍔部２３６を有している。この例示的な実施形態においては、本体２０８のフランジ２１２は、ナット受容凹部２３０を規定する内壁を有しており、当該ナット受容凹部が、ナット２０６の鍔部２３６を全体的に受容あるいは少なくとも部分的に受容するように構成されている。ナット２０６の一部は、例えば、鍔部２３６からナット軸心２３４に沿って軸方向に延び、カバー２１０のドーム２１６内に配置される構成とされる。
【００６８】
図６は、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの本開示の翼１００、及び、本開示の留め具システム２００の他の実施形態を概略的に示す部分断面図である。例示的な実施形態においては、フランジ２１２は、内側肩部（座部）２３８を形成するとともに、ナット受容凹部２３０を少なくとも部分的に規定する周縁部２６０を形成している。フランジ２１２の内側肩部２３８は、ナット２０６の鍔部２３６を支持する。一例において、ナット受容凹部２３０（例えば、フランジ２１２の内面）は、フランジ２１２内でナット２０６が回転するのを防ぐために、例えば、六角形状などの、鍔部２３６の外側の幾何学形状に一致する内側の幾何学形状を有しうる。他の例においては、鍔部２３６は、フランジ２１２内でナット２０６が回転するのを防ぐためにフランジ２１２の内面の一部と係合する翼状部(wing)又は他の突起部を含みうる。他の例においては、フランジ２１２の内部及び／又はナット２０６の鍔部２３６は、フランジ２１２内でナット２０６が回転するのを防ぐための他の要素を含みうる。
【００６９】
図５は、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの本開示の翼１００、及び、本開示の留め具システム２００の例示的な実施形態を概略的に示す、図３の線５−５に沿った部分断面図である。例示的な実施形態においては、留め具システム２００は、ウィングボックス１３２、例えば翼桁１０２に、外板１３０を締結するために用いられる。
【００７０】
例示的な実施形態においては、１つ又は複数の翼桁１０２（例えば、前翼桁１０２ａ、後翼桁１０２ｂ、及び／又は、任意の中間翼桁）（図３）の各々は、Ｃ字形状の断面を有するＣ字形チャネル翼桁であってもよい。翼桁１０２のＣ字形断面は、翼桁１０２の長さ方向に沿う位置に応じて変化しうる。図５には、Ｃ字形チャネル翼桁の一端（例えば、上端）部分のみが示されている。当業者であれば、他の実施形態において、翼桁１０２のうちの１つ又は複数が、Ｌ字形状やＴ字形状などの他の断面形状を有しうることが分かるであろう。翼桁１０２は、対向する一対の翼弦（chords）１４０、例えば、第１（例えば、上側）翼弦１４０と、反対側の第２（例えば、下側）翼弦１４０との間に設けられたウェブ部１３８を含む。この例示的な実施形態においては、Ｃ字形チャネル翼桁１０２は、その断面全体に亘って単一の構成を有する。翼桁１０２の翼弦１４０は、外板１３０に接続可能に構成されている。一例として、上側翼弦１４０は、上側外板１３０ａ（図３）に接続可能に構成されており、下側翼弦１４０は、下側外板１３０ｂ（図３）に接続可能に構成されている。図５には、１つ（例えば、上側）の外板１３０に接続された１つ（例えば、上側）の翼弦１４０のみが示されている。
【００７１】
例示的な実施形態においては、翼桁１０２は、翼弦１４０に形成された（例えば穿孔又は加工された）翼桁留め具孔１４２を含む。翼桁留め具孔１４２は、ナットプレート２０２を配置しうる（例えば収容する）ように構成されている。例えば、翼桁留め具孔１４２は、スリーブ２１４を配置しうる（例えば収容する）ように構成されている。フランジ２１２の外側肩部２２６は、フランジ接触面２２８を規定している。当該フランジ接触面は、スリーブ２１４が、翼桁留め具孔１４２に挿入されると、翼桁１０２の第１面１５０の一部、例えば、翼桁留め具孔１４２の縁部に近接する（例えば、当該縁部又はそれに近い）部分と密着するように構成されている。本実施形態においては、翼桁１０２の面１５０及びフランジ接触面２２８は、フランジ‐翼桁界面２５４を規定している。同様に、外板１３０は、当該外板を貫通して形成された外板留め具孔１４４を含む。外板留め具孔１４４は、留め具２０４を配置しうる（例えば収容する）ように構成されている。外板１３０を翼桁１０２に接続するための留め具システム２００を配置すべく、翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４は、互いの位置がほぼ一致するように位置合わせされている。
【００７２】
他の実施形態において、リブ１２８のうちの１つ又は複数は、当該リブ１２８に形成された（例えば、穿孔又は加工された）１つ又は複数のリブ留め具孔（明示せず）を、さらに含みうる。リブ留め具孔は、本明細書に開示しているように、形態、構造、及び機能において、翼桁留め具孔１４２と実質的に同様であってもよい。一例として、リブ留め具孔は、ナットプレート２０２を収容（例えば、受容）するように構成されている。フランジ接触面２２８は、スリーブ２１４が、リブ留め具孔に挿入されると、リブ留め具孔の縁部に近接する（例えば、当該縁部又はそれに近い）部分と密着するように構成されている。
【００７３】
本開示の認識では、留め具システム２００により、有利な実施形態を提供することができる。これは、自由に浮動するナット２０６（例えば、ナットプレート軸心２１８に直交して自由に移動可能）（図４）により、翼１００の確定組み立て（DA）を行うことができるので、時間がかかり複雑かつ費用のかさむ翼１００の固定具式組み立て（fixture assembly）を行う必要がないことによる。翼１００の固定具式組み立ては、例えば、マッチドリル処理を含む。この処理は、ウィングボックス１３２と外板１３０とを固定具を用いて組み付けること、翼桁１０２及び外板１３０の両方に留め具孔を一括形成することと、外板１３０とウィングボックス１３２とを分離させることと、外板１３０及びウィングボックス１３２のバリ取り又は表面仕上げを行うことと、外板１３０及びウィングボックス１３２を再度組み立てることと、留め具を締結することを含む。これに対し、確定組み立ては、翼１００の組み立てをより迅速に、シンプルに、且つ、低コストで行うことができる処理である。具体的には、例えば、パターンに基づいて外板１３０及び翼桁１０２にそれぞれ予め穿孔を施して留め具孔を形成しておくことにより、付加的な工具を用いずに、外板１３０と翼桁１０２とを迅速に整列させることができる。
【００７４】
例示的な実施形態においては、翼桁１０２の翼弦１４０に翼桁留め具孔１４２が予め穿孔され、外板１３０に外板留め具孔１４４が予め穿孔される。翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４のうちの一方又は両方は、例えば、翼１００の構築の際さらに穿孔する必要がない原寸大の孔であってもよい。翼桁留め具孔１４２は、翼桁留め具孔径Ｄ４を含み、外板留め具孔１４４は、外板留め具保持直径Ｄ５を含む。例示的な実施形態において、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４は、外板留め具孔１４４の外板留め具孔径Ｄ５よりも大きい。翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４は、スリーブ２１４のスリーブ外径Ｄ１（図４）にほぼ等しい。外板留め具孔１４４の外板留め具孔径Ｄ５は、留め具２０４のシャンク直径Ｄ３（図４）にほぼ等しい。
【００７５】
本開示の認識では、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４が外板留め具孔１４４の外板留め具孔径Ｄ５よりも大きいため、翼桁留め具孔１４２と外板留め具孔１４４とを同軸に揃えることなく、本開示の留め具システム２００を用いて外板１３０を翼桁１０２に締結することができ、これにより、ナットプレート軸心２１８（図４）と留め具軸心２３２（図４）とが同軸に整列しなくても、留め具２０４をナット２０６に締結することができる。したがって、本開示の翼１００により有利な実施形態を提供することができる。図６に示すように、ナット２０６は、ナットプレート２０２内においてナットプレート軸心２１８（図４）に直交して移動し、留め具軸心２３２（図４）及び外板留め具孔中央軸心１４８と同軸整列する。これにより、留め具２０４をナット２０６に締結することが可能となる。
【００７６】
図６を参照すると、例示的な実施形態においては、翼桁１０２に外板１３０を組み付けるとき、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔中央軸心１４６と外板留め具孔１４４の外板留め具孔中央軸心１４８とは、同軸上に整列していない。この状態で留め具２０４を外板留め具孔１４４、及び、ナットプレート２０２のスリーブ２１４に挿入すると、留め具２０４がナット２０６に係合し、ナット２０６が直線移動する。これにより、ナット軸心２３４（図４）及び留め具軸心２３２（図４）、さらに外板留め具孔中央軸心１４８が整列し、シャンク２２０のネジ付き端が受容される。一例において、留め具２０４の端部には、留め具２０４をナット２０６内に誘導したり、ナットプレート２０２に対してナット２０６を位置決めしたりするための、引き込み面取り部（lead-in chamfer）が形成されていてもよい。
【００７７】
このように、本開示の留め具システム２００においては、確定組み立て処理で生じうる翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４の位置ずれが考慮されている。留め具システム２００は、翼桁留め具孔１４２と外板留め具孔１４４とが同軸整列していなくても、外板１３０を翼桁１０２に固定することができる。留め具システム２００が取り付けられた後は、翼桁留め具孔１４２及びスリーブ内径Ｄ２（図４）が、留め具２０４のシャンク直径Ｄ３（図４）よりも大きいために起こる外板１３０と翼桁１０２との間の動きを、留め具システム２００により生じるクランプ力によって防止することができる。
【００７８】
次に、図５及び図６を参照すると、ナットプレート２０２は、スリーブ２１４が翼桁留め具孔１４２に受容される所定の位置において、翼桁１０２、例えば翼桁１０２の翼弦１４０に取り付け可能に構成されている。ナットプレート２０２は、ナット２０６が留め具２０４の端部との係合に適した位置に配置されるようにしつつ、当該ナットの翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４に対する位置を大まかに規定する。上述したように、ナットプレート２０２は、留め具２０４がナット２０６と締結しうるように、ナット２０６の回転運動を制限するとともに、ナット２０６の直交方向への運動を許容する。
【００７９】
ナットプレート２０２は、様々な手法により翼桁１０２に取り付け可能である。例示的な実施形態においては、冷間膨張（cold expansion）処理、又は、冷間加工（cold working）処理により、ナットプレート２０２が翼桁１０２に取り付けられる。一例として、ナットプレート２０２の取付け前において、スリーブ２１４のスリーブ外径Ｄ１が、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４よりも小さくなるように設定しておく。そして、スリーブ２１４を翼桁留め具孔１４２内に受容させた状態で、プルガン（pull gun）（図示略）を操作し、スリーブ２１４にマンドレル（図示略）を挿通させる。この際に、マンドレルの先端がスリーブ２１４の外端よりも外方に延在するようにする。マンドレルの先端にスリーブ２１４の厚みを加えた直径は、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４にほぼ等しい。その後、マンドレルを引き戻してスリーブ２１４を変形させ、スリーブ２１４のスリーブ外径Ｄ１を広げて（例えば、冷間膨張）、翼桁留め具孔１４２の翼桁留め具孔径Ｄ４とほぼ等しくするか、或いはこれよりも大きくすることにより、翼桁１０２に対してナットプレート２０２が適所で保持されるようにする。スリーブ２１４は、翼桁留め具孔１４２の周囲に沿った張力により翼桁留め具孔１４２内に保持される。例示的な実施形態においては、ナット２０６は、座ぐり穴を含む。この座ぐり穴は、マンドレルが、ナットプレート２０２のスリーブ２１４を貫通して、ナット２０６の干渉を受けずにスリーブ２１４を広げることを許容するように構成されている。本開示の認識では、例えば、翼桁１０２を金属で作製した場合、冷間加工処理を用いてスリーブ２１４を広げることにより、スリーブ２１４を加工硬化させるとともに、ナットプレート２０２及び／又は翼桁１０２の耐疲労性及び耐久性（fatigue and durability）を向上させることができる。したがって、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００８０】
他の例示的な実施形態においては、スリーブ２１４が翼桁留め具孔１４２内にある状態で、ナットプレート２０２を翼桁１０２に接着接合してもよい。さらに他の例示的な実施形態においては、スリーブ２１４が翼桁留め具孔１４２内にある状態で、例えばリベットなどを用いてナットプレート２０２を翼桁１０２に機械的に締結してもよい。他の例においては、ナットプレート２０２を翼桁１０２に組み込んでもよい。一例としては、ナットプレート２０２又はナットプレート２０２の一部（例えば、ナットプレート２０２の本体２０８）を翼桁１０２と一体的に成形してもよい。その後、一体型ドーム２１６により形成された内部チャンバ２２４内にナット２０６を配置してもよい。一体型ナットプレート２０２上に、ネジ付ワッシャーなどのインサートを配置し、当該インサートが、周縁部２６０として機能し、ナットプレート２０２内にナット２０６を保持するようにしてもよい。
【００８１】
図７は、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの本開示の翼１００、及び、本開示の留め具システム２００の他の実施形態を概略的に示す拡大部分断面図である。例示的な実施形態において、留め具システム２００は、ＥＭＥ保護留め具システムである。
【００８２】
本開示の認識では、留め具システム２００を用いて外板１３０を翼桁１０２に固定することにより、特別なＥＭＥ留め具、ＥＭＥシーリング剤、及び／又は、他のＥＭＥ保護装置を使用する必要がないので、ＥＭＥ保護のコスト、時間、及び複雑性を減らすことができる。したがって、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００８３】
例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２は、スリーブ２１４の内面２４２に誘電被膜２４０を含む。本開示の認識では、誘電被膜２４０により、留め具２０４（例えば、シャンク２２０）とナットプレート２０２（例えば、スリーブ２１４の内径面２４２）との間のアークを防ぎ、ＥＭＥ保護を行うことができる。したがって、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。一例として、誘電被膜は、ＳＡＥ ＡＳ５２７２などの固形フィルム潤滑剤を含む。
【００８４】
例示的な実施形態において、ナットプレート２０２は、ナット２０６と本体２０８との間に導電性ナット‐フランジ界面２４４を含む。導電性ナット‐フランジ界面２４４は、ナット２０６とナットプレート２０２との間で電気接続を確立する。一例として、ナット２０６は、ナット導電性接触面２４６を含み、フランジ２１２は、フランジ導電性接触面２４８を含み、これらが、導電性ナット‐フランジ界面２４４を規定している。一例として、ナット導電性接触面２４６は、鍔部２３６の１つ又は複数の面により規定されており、フランジ導電性接触面２４８は、ナット受容凹部２３０を形成する、例えば、周縁部２６０などの、フランジ２１２の１つ又は複数の内面により規定されている。一例においては、ナット導電性接触面２４６及びフランジ導電性接触面２４８は、両方ともベアメタル面（bare metal surfaces）であって、導電性ナット‐フランジ界面２４４は、金属‐金属界面である。本開示の認識では、導電性ナット‐フランジ界面２４４により、ナット２０６と本体２０８との間を電気的に接続して、スパークを発生させることなくこれらの間に電流を流してＥＭＥ保護を行うことができる。したがって、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００８５】
例示的な実施形態においては、ナット２０６とシャンク２２０のネジ付き端部との間のネジ付き留め具‐ナット界面２５６に対して、潤滑剤２５０が塗布される。本開示の認識では、潤滑剤２５０により、取り付け力を低減するとともにＨＥＲＥを防止して、トルクと張力との関係の繰り返し性を向上させることができる。したがって、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００８６】
例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２のカバー２１０のドーム２１６は、スパークに起因する燃焼などの、ＥＭＥに起因して蓄積した圧力を閉じ込めるように構成されている。この例においては、ナットプレート２０２のカバー２１０のドーム２１６で形成される内部チャンバ２２４は、例えば、ＥＭＥにより生じる燃焼に起因するガス膨張に対応するのに十分な容積を有する。一例として、内部チャンバ２２４は、当該内部チャンバ２２４においてナット２０６に占有される部分の体積よりも少なくとも約５０パーセント大きい総容積を有する。
【００８７】
例示的な実施形態においては、スリーブ２１４は、スリーブ高さＨを有する。例示的な実施形態においては、スリーブ高さＨは、翼桁１０２（例えば、翼弦１４０）（図６）の翼桁厚みＴとほぼ等しい。本実施形態においては、外板１３０を翼桁１０２に固定するために、スリーブ２１４が翼桁留め具孔１４２内に受容されるとともに、外板１３０が翼桁１０２に対して組み立て位置に配置されており、且つ、例えば、ナット２０６に留め具２０４を締結するために、翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４が、ほぼ整列している状態において、スリーブ２１４の端部は、外板１３０の第１面１５２の一部、例えば、外板留め具孔１４４の縁部に近接する（例えば、当該縁部又はそれに近い）部分と密着するように配置されている。本実施形態においては、外板１３０の表面１５２とスリーブ２１４の端部は、スリーブ‐外板界面２５２を規定している。本開示の認識では、スリーブ‐外板界面２５２においてスリーブ２１４と外板１３０の表面１５２とが密着することにより、例えば、ＥＭＥに起因して蓄積した圧力によってナットプレート２０２のカバー２１０の内部チャンバ２２４から高いエネルギーが逃げるのを防止して、ＥＭＥ保護を行うことが可能であるため、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。本開示の認識では、スリーブ２１４と外板１３０の第１面１５２とを密着させることにより、スリーブ２１４と外板１３０との間に隙間が形成されるのを制御（抑制又は防止）してＥＭＥ保護を行い、これらの部品間のスパークを防止することが可能であるため、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００８８】
他の例示的な実施形態においては、スリーブ高さＨは、翼桁１０２（例えば、翼弦１４０）（図６）の翼桁厚みＴよりも小さい。本実施形態においては、外板１３０を翼桁１０２に固定するために、スリーブ２１４が翼桁留め具孔１４２内に受容されるとともに、外板１３０が翼桁１０２に対して組み立て位置に配置されており、且つ、例えば、ナット２０６に留め具２０４を締結するために、翼桁留め具孔１４２及び外板留め具孔１４４が、ほぼ整列している状態において、スリーブ２１４の端部は、外板１３０の第１面１５２と離れて配置されている。この実施形態において、スリーブ‐外板界面２５２は、隙間（明示せず）を規定している。
【００８９】
例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２と、翼桁１０２及び／又は外板１３０との間の１つ又は複数の界面は、接合シール２５８を含む。接合シール２５８は、対向する界面により形成された合わせ面を封止するものである。例えば、接合シール２５８を、フランジ‐翼桁界面２５４、スリーブ‐外板界面２５２、スリーブ‐翼桁界面２６２、及び／又は、他の適切な表面界面のうちの１つ又は複数に塗布してもよい。一例として、適切な表面処理を行った後、例えば、任意の適切な塗布技術を用いて、約１０ミル（mil）の厚みで、表面界面の合わせ面の一方に対してシーリング剤を一様に塗布する。本開示の認識では、水が溜まって部品間の腐食の原因となったり、電流が横切ってスパークを生じさせたりする可能性のある空間や隙間に接合シール２５８を用いてこれらの空間や隙間を無くすことにより、ＥＭＥ保護を行うことができるため、本開示の留め具システム２００により有利な実施形態を提供することができる。
【００９０】
他の例示的な実施形態においては、ナットプレート２０２は、例えば、単一の部材又は部品であり、本体２０８及びカバー２１０は、１つの部材を形成している。ナット２０６は、単一のナットプレート２０２内において、鍔部２３６がフランジ２１２のナット受容凹部２３０内に位置し、且つ、ナット２０６の一部がカバー２１０のドーム２１６内に位置するように、配置されている。本開示の認識では、単一のナットプレート２０２により、接合界面の数を最小限に抑えてスパークの発生を抑制することができる。また、ナットプレート２０２が封止されており、部品界面や接合部（例えば、本体２０８とカバー２１０との間のクリンプ接合部）が存在しないため、例えば、ＥＭＥに起因する高いエネルギーを閉じ込め、より好適なＥＭＥ保護を行うことができる。したがって、本開示の留め具システム２００により、有利な実施形態を提供することができる。さらに、単一のナットプレート２０２により内部チャンバ２２４を一体的に封止することができるため、二次的な封止キャップを用いる必要がない。
【００９１】
例示的な実施形態において、ナットプレート２０２は、単一の部材を形成するために付加製造プロセス（例えば、積層造形プロセス）により製造される。すなわち、一体的なナットプレート２０２は、付加製造された部品である。３Ｄ印刷としても知られる付加製造プロセスは、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）技術を用いた一体化処理であり、モールドやダイス型を用いずに一層ずつ機能的な複合部品を製造することができる。典型的には、このプロセスは、レーザービーム又は電子ビームなどの強力な熱源を用いて、金属粉又はワイヤの形態の金属を調整された量だけ溶融し、溶融した金属をまずワークピースのベースプレートに配置する。次に、後続する層を、先行する層に積層する。すなわち、付加製造プロセスにおいては、従来の加工処理とは対照的に、材料を除去する代わりに材料を付加していくことにより、完全な機能部品、或いは、既存の部品の特徴部を作製する。この例示的な実施形態において、ナットプレート２０２は、ナット２０６の周りに一層ずつ形成される。
【００９２】
付加製造技術の例としては、レーザービームで金属粉末を溶融する選択的レーザー溶融法（Selective Laser Melting (SLM)）や電子ビームで金属粉末を溶融する電子ビーム溶融法（Electron Beam Melting (EBM)）などの粉末床技術（powder bed technologies）；金属粉末をレーザービームと同軸に吹き付けて、ベースとなる金属上で当該粉末を溶融し、その後冷却することにより金属結合させる、レーザー金属積層法（Laser Metal Deposition）又はレーザークラッデイング法（Laser cladding）としても知られる吹き出し粉末技術（blown powder technologies）；及び、レーザービームにより金属粉末を焼結する選択的レーザー焼結法などが挙げられる。
【００９３】
一例として、例えば、粉末床内にベースプレートを配置し、粉末の表面を平らにならして、ベースプレートの表面がちょうど覆われる程度にする。その後、ナットプレート２０２の形状の一部を規定する経路に沿ってベースプレート上をレーザーで走査する。粉末は、この形状に従って溶融し、ベースプレート上で所望の形状の金属層に固化する。その後、粉末を前回よりも若干高い位置で、再度平坦にし、この作業を繰り返す。これにより、ナットプレート２０２において形状の連続した部分、例えば、カバー２１０のドーム２１６、及び、内側肩部２３８を規定するフランジ２１２の一部を形成しうる。次に、ドーム２１６により形成された内部チャンバ２２４内にナット２０６を配置する。その際、鍔部２３６がフランジ２１２の内側肩部２３８により支持されるようにする。その後、粉末を前回よりも若干高い位置で、再度平坦にし、この作業を、ナットプレートの形状の残りの部分、例えば、外側肩部２２６及びスリーブ２１４を規定するフランジ２１２の残りの部分が完全に形成されるまで、繰り返し行う。
【００９４】
図８は、航空機用翼１２１８（図１）の形態などの本開示の翼１００（図４）を作製するための、本開示の方法５００の例示的な実施形態を示すフロー図である。
【００９５】
例示的な実施形態においては、方法５００は、ブロック５０２に示すように、ウィングボックス１３２（図３）を形成するステップを含む。一例として、ウィングボックス１３２は、１つ又は複数の翼桁１０２（図３）と、翼桁１０２に接続された複数のリブ１２８（図３）とを含む。翼桁１０２は、貫通形成（例えば、穿孔又は加工）された複数の翼桁留め具孔１４２（図５）を含む。翼桁留め具孔１４２の各々は、翼桁留め具孔径Ｄ４（図５）を有する。
【００９６】
方法５００は、ブロック５０４に示すように、外板１３０（例えば、上側外板１３０ａ及び下側外板１３０ｂ）（図３）を形成するステップを、さらに含む。一例として、外板１３０は、貫通形成された複数の外板留め具穴１４４（図５）を有する。外板留め具穴１４４の各々は、外板留め具孔径Ｄ５（図５）を含む。翼桁留め具孔径Ｄ４は、外板留め具孔径Ｄ５よりも大きい。
【００９７】
方法５００は、ブロック５０８に示すように、複数の翼桁留め具孔１４２（図５）の各々に、本開示の留め具システム２００（図４）のナットプレート２０２（図４）を挿入するステップを、さらに含む。一例として、ナットプレート２０２の各々は、翼桁留め具孔１４２のうちの関連する１つに受容及び保持されるように構成されたスリーブ２１４（図４）と、スリーブ２１４から径方向に延びるとともに、ナット受容凹部２３０（図４）を規定するフランジ２１２（図４）と、スリーブ２１４の反対側において、フランジ２１２から軸方向に延びるとともに、内部チャンバ２２４（図４）を規定するドームカバー（図４）と、ナット受容凹部２３０内に少なくとも部分的に受容されるとともに、カバー２１０に格納されたナット２０６（図４）と、を含む。ナット２０６は、ナットプレート２０２内においてナットプレート軸心２１８（図４）を中心とする回転が制限されており、且つ、ナットプレート内においてナットプレート軸心２１８に直交して自由に直線移動することができる。
【００９８】
方法５００は、ブロック５０６に示すように、ウィングボックス１３２内に内部システム１３６（図３）のうちの１つ又は複数を設置するステップを、さらに含む。
【００９９】
方法５００は、ブロック５１０に示すように、ウィングボックス１３２（図３）を外板１３０（図３）間に挟むとともに、これらの外板で内部システム１３６（図３）を囲むステップを、さらに含む。外板留め具孔１４４（図５）は、翼桁留め具孔１４２とほぼ整列している。外板留め具孔１４４の各々の外板留め具孔中央軸心１４８（図６）は、翼桁留め具孔１４２の各々の翼桁留め具孔中央軸心１４６（図６）と同軸上に整列していない。
【０１００】
方法５００は、ブロック５１２に示すように、留め具２０４（図４）を取り付けるステップをさらに含む。留め具２０４は、外板留め具孔１４４（図５）の各々を通り、翼桁留め具孔１４２のうちの関連する孔に受容されるナットプレート２０２（図４）の各々のスリーブ２１４（図４）を通って、取り付けられる。
【０１０１】
方法５００は、ブロック５１４に示すように、ナット２０６（図４）のナット軸心２３４（図４）と、外板留め具孔中央軸心１４８（図６）とを、同軸上に整列させるステップを、さらに含む。ナット２０６のナット軸心２３４は、外板留め具孔１４４（図６）のうちの関連する１つの外板留め具孔中央軸心１４８と同軸上に整列される。ナット軸心２３４と外板留め具孔中央軸心１４８との同軸整列は、ナットプレート２０２内のナット２０６が留め具２０４と係合したときに、当該ナットをナットプレート軸心２１８（図４）に直交して直線移動させることにより、行うことができる。
【０１０２】
方法５００は、ブロック５１６に示すように、関連するナットプレート２０２（図４）に格納されているナット２０６に対して、留め具２０４（図４）を回転させる（例えば、締結する）ステップを、さらに含む。翼桁１０２に取り付けられているナットプレート２０２に格納されたナット２０６に対して、留め具２０４を回転させることにより、外板１３０を翼桁１０２に固定することができる。
【０１０３】
方法５００は、ブロック５１８に示すように、ＥＭＥからの保護を提供するステップを、さらに含む。一例として、ＥＭＥからの保護は、留め具システム２００において、ナット２０６（図７）のフランジ導電性接触面２４８（図７）と、フランジ２１２（図７）のナット導電性接触面２４６との間に、導電性ナット‐フランジ界面２４４（図７）を形成することにより、提供される。他の例として、ＥＭＥからの保護は、留め具システム２００において、スリーブ２１４（図７）の内径面に誘電被膜２４０（図７）を塗布することにより、提供される。他の例として、ＥＭＥからの保護は、留め具システム２００において、スリーブ２１４のスリーブ高さＨ（図７）を翼桁１０２（図７）の翼桁厚さＴ（図７）とほぼ等しくして、スリーブ‐外板界面２５２（図７）を形成することにより、提供される。他の例として、ＥＭＥからの保護は、留め具システム２００において、カバー２１０（図７）のドーム２１６（図７）により形成される内部チャンバ２２４（図７）が、ナット２０６により占有される体積よりも少なくとも５０パーセント大きい容積を有するようにすることで、提供される。さらに他の例として、ＥＭＥからの保護は、留め具システム２００において、本体２０８（図７）とカバー２１０とを一体化して、単一のナットプレート２０２を形成することにより、内部チャンバ２２４を密閉するとともに、ナットプレート２０２内にナット２０６を格納することにより、提供される。
【０１０４】
方法５００は、ブロック５２０に示すように、翼１００（図３）をクローズアウトするステップを、さらに含む。翼１００のクローズアウトは、翼１００を最終的にクローズアウトするパネルとして外板１３０（図３）を用いることで実現される。
【０１０５】
このように、本開示の認識では、開示に係る翼１００により、有利な実施形態を提供することができる。これは、留め具システム２００を用いて外板１３０をウィングボックス１３２に固定しているので、翼１００を最終的にクローズアウトするパネルが外板１３０であることを明確にすることができるからである。また本開示の認識では、浮動ナット２０６を有するナットプレート２０２により、翼１００の確定組み立てを行うことができ、外板１３０にアクセス用ドアや孔を形成する必要性をなくし、内部システム１３６を予めすべて内部に配置することができ、且つ、より薄い翼を設計することができる。したがって、本開示の留め具システム２００により、有利な実施形態を提供することができる。さらに、留め具システム２００を用いた本開示の翼１００は、航空機のＥＭＥ要件を満たしつつ、ＥＭＥアーキテクチャを簡素化することができるが、これは、封止キャップや接合シール、フィレットシールなどが不要であり、また銅箔、誘電体天板、アップリケなどの表面保護が不要であることによる。また、留め具システム２００を用いた本開示の翼１００は、固定具式組み立て及びマッチドリル処理に関連する時間、複雑性、及びコストを減らすことができるため、有利な実施形態を提供することができる。
【０１０６】
本明細書において、「実施形態」とは、その実施形態に関連して説明する１つ又は複数の特徴、構造、要素、コンポーネント、又は特性が、本開示の発明の少なくとも１つの実施例に含まれていることを意味する。したがって、本開示において「一実施形態」、「他の実施形態」、及びこれらに類する用語は、必ずしもそうとは限らないが、同じ実施形態について言及していることもありうる。さらに、１つの実施形態を特徴付ける事項が、他の実施形態を特徴付ける事項を含む場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。
【０１０７】
同様に、本明細書において、「例」とは、その例に関連して説明する１つ又は複数の特徴、構造、要素、コンポーネント、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本開示において「一例」、「他の例」、及びこれらに類する用語は、必ずしもそうとは限らないが、同じ例について言及していることもありうる。さらに、１つの例を特徴付ける事項が、他の例を特徴付ける事項を含む場合もあるが、必ずしもそうとは限らない。
【０１０８】
別段の示唆がない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本明細書において、単に標識として用いられており、これらの用語が言及する要素に対して、順序、位置、又は階層的な要件を課すものではない。また、例えば「第２」の要素について言及することは、番号の小さい要素（例えば、「第１」の要素）、及び／又は、番号の大きい要素（例えば、「第３」の要素）の存在を要件とするものでも排除するものでもない。
【０１０９】
本明細書において、「少なくとも１つの」という語句が、要素の列挙とともに用いられる場合、列挙された要素のうちの１つ又は複数を様々な組み合わせで使用する場合もあるし、列挙された要素のうちの１つのみを必要とする場合もあることを意味する。要素は、特定の対象、物、又はカテゴリであってもよい。すなわち、「少なくとも１つの」は、列挙された要素を任意の組み合わせで任意の数だけ使用してもよいが、列挙された要素の全てを必要としない場合もあることを意味する。例えば、「要素Ａ、要素Ｂ、及び要素Ｃのうちの少なくとも１つ」は、要素Ａ；要素Ａと要素Ｂ；要素Ｂ；要素Ａと要素Ｂと要素Ｃ；又は、要素Ｂと要素Ｃ、を意味する場合がある。場合によっては、「要素Ａ、要素Ｂ、及び要素Ｃのうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個の要素Ａと、１個の要素Ｂと、１０個の要素Ｃ；４個の要素Ｂと７個の要素Ｃ；又は、他の適切な組み合わせを意味する。
【０１１０】
上述した図２及び図８におけるブロックは、動作及び／又はその一部を示す場合があり、様々なブロックを繋ぐ線は、動作又はその一部の特定の順序又は従属関係を暗示するものではない。破線で示されるブロックがある場合、これらは代替の動作及び／又はその一部を示している。様々なブロックを繋ぐ破線がある場合、これらは、工程やその一部の代替的な従属関係を示す。なお、開示されている様々な工程間の従属関係が、全て示されているとは限らない。本明細書に記載の本開示の方法における工程を説明する図２、図８、及び、開示は、これらの工程が行われる順序を必ずしも決定するものではない。むしろ、１つの例示的な順序が示されてはいるが、これらの工程の順序は適宜変更可能であると理解されるべきである。したがって、これらの工程に対して、変更、追加、及び／又は、削除を行うことが可能であり、また、工程のいくつかを、異なる順序で行ったり、同時に行ったりすることが可能である。さらに、当業者であれば分かるように、記載した工程の必ずしも全てを行う必要はない。
【０１１１】
さらに、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【０１１２】
付記１．翼は、
相互接続された翼桁を含むウィングボックスと、
前記ウィングボックス内に設けられた内部システムと、
前記ウィングボックスに固定されるとともに前記ウィングボックスを覆う、対向する一対の外板と、を含み、前記一対の外板のうちの一方により当該翼がクローズアウトされる。
【０１１３】
付記２．前記外板を前記翼桁に固定するように構成された複数の留め具システムをさらに含み、前記複数の留め具システムの各々が、
ネジ付き留め具と、
本体及びカバーを含むナットプレートと、
前記ナットプレート内の前記本体と前記カバーとの間に設けられたナットと、を含み、
前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる、付記１に記載の翼。
【０１１４】
付記３．前記本体及び前記カバーは、一体的なナットプレートを構成している、付記２に記載の翼。
【０１１５】
付記４．前記ナットプレートは、付加製造プロセスによって作製される、付記３に記載の翼。
【０１１６】
付記５．前記翼桁は、複数の翼桁留め具孔を含み、前記複数の翼桁留め具孔の各々は、翼桁留め具孔径を有し、
前記外板は、複数の外板留め具孔を含み、前記複数の外板留め具孔の各々は、外板留め具孔径を有し、
前記翼桁留め具孔径は、前記外板留め具孔径よりも大きい、付記２に記載の翼。
【０１１７】
付記６．前記複数の翼桁留め具孔は、確定組み立て処理により前記翼桁に穿孔され、前記複数の外板留め具孔は、前記確定組み立て処理により前記翼桁に穿孔される、付記５に記載の翼。
【０１１８】
付記７．前記複数の外板留め具孔の各々の外板留め具孔中央軸心は、前記複数の翼桁留め具孔の各々の翼桁留め具孔中央軸心と同軸上に整列していない、付記５に記載の翼。
【０１１９】
付記８．前記ナットプレートの前記本体は、スリーブを含み、前記スリーブは、前記ナットプレートを前記翼桁に取り付けるに際して、前記複数の翼桁留め具孔の各々に受容され、
前記留め具は、前記複数の外板留め具孔の各々及び前記スリーブを貫通して配置されるとともに、前記ナットと係合し、
前記ナットのナット軸心は、前記外板留め具孔中央軸心と同軸上に整列している、付記７に記載の翼。
【０１２０】
付記９．前記スリーブのスリーブ外径は、前記スリーブを、周方向の張力により前記翼桁留め具孔のうちの関連する１つの内部に取り付けるために、前記翼桁留め具孔の翼桁留め具孔径とほぼ等しいか或いは当該孔径よりも大きくなるように冷間加工処理により広げられている、付記８に記載の翼。
【０１２１】
付記１０．前記スリーブは、内径面に設けられた誘電被膜を含む、付記８に記載の翼。
【０１２２】
付記１１．前記スリーブは、前記翼桁の翼桁厚みとほぼ等しいスリーブ高さを有する、付記８に記載の翼。
【０１２３】
付記１２．前記ナットプレートの前記本体は、フランジをさらに含み、前記フランジは、前記スリーブから径方向に延びるとともに、前記翼桁と表面接触しており、且つ、ナット受容凹部及び導電性ナット‐フランジ界面を規定している、付記８に記載の翼。
【０１２４】
付記１３．外板を翼の翼桁に固定するための留め具システムであって、
前記外板における外板留め具孔に受容されるように構成されたネジ付き留め具と、
本体とカバーとを含むナットプレートであって、前記外板留め具孔とほぼ整列する前記翼桁の翼桁留め具孔内に取り付け可能に構成されたナットプレートと、
前記ナットプレート内の前記本体と前記カバーとの間に設けられたナットと、を含み、前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができる、留め具システム。
【０１２５】
付記１４．前記本体及び前記カバーは、付加製造プロセスによって作製された一体的なナットプレートを構成している、付記１３に記載の留め具システム。
【０１２６】
付記１５．前記ナットプレートの前記本体は、前記翼桁留め具孔内に受容及び保持されるように構成されたスリーブと、前記スリーブから径方向に延びるフランジとを含み、
前記カバーは、前記スリーブの反対側において前記フランジから軸方向に延びるドームを含み、
前記ナットは、径方向鍔部を含み、
前記フランジは、前記フランジ内に形成されたナット受容凹部を規定する、周縁部及び前記周縁部の反対側の内側肩部を含み、
前記ナット受容凹部は、少なくとも部分的に前記鍔部を受容するように構成されており、前記内側肩部は、前記鍔部を支持するように構成されており、
前記留め具が、前記スリーブに受容され前記ナットに締結されている状態において、前記ナットは、ナット軸心と前記外板留め具孔の外板留め具孔中央軸心とを同軸上に整列させて、前記周縁部に当接するように構成されている、付記１３に記載の留め具システム。
【０１２７】
付記１６．前記スリーブは、内径面に設けられた誘電被膜を含む、付記１５に記載の留め具システム。
【０１２８】
付記１７．前記ドームは、中空内部チャンバを規定しており、前記中空内部チャンバは、前記ナットに占有される体積よりも少なくとも５０パーセント大きい容積を有する、付記１５に記載の留め具システム。
【０１２９】
付記１８．前記スリーブは、前記翼桁の翼桁厚みとほぼ等しいスリーブ高さを有する、付記１５に記載の留め具システム。
【０１３０】
付記１９．前記フランジの前記周縁部の少なくとも一部は、フランジ導電性接触面を規定しており、
前記鍔部の少なくとも一部は、ナット導電性接触面を規定しており、
前記フランジ導電性接触面及び前記ナット導電性接触面は、導電性ナット‐フランジ界面を規定している、付記１５に記載の留め具システム。
【０１３１】
付記２０．翼を作製するための方法は、
翼桁留め具孔径を有する複数の翼桁留め具孔が形成された複数の翼桁を相互接続してなるウィングボックスを形成することと、
前記翼桁留め具孔径よりも大きな外板留め具孔径を有する複数の外板留め具孔が形成された複数の外板を形成することと、
前記ウィングボックス内に内部システムを設けることと、
前記複数の翼桁留め具孔の各々の内部にナットプレートを設けることと、を含み、各ナットプレートが、
前記複数の翼桁留め具孔のうちの関連する１つの内部に受容及び保持されるように構成されたスリーブと、
前記スリーブから径方向に延びるとともに、ナット受容凹部を規定するフランジと、
前記スリーブとは反対側において前記フランジから軸方向に延びるとともに、内部チャンバを規定するドームカバーと、
少なくとも部分的に前記ナット受容凹部に受容されるとともに、前記カバーに格納されたナットと、を含み、
前記ナットは、前記ナットプレート内においてナットプレート軸心を中心とする回転が制限されており、且つ、前記ナットプレート内において前記ナットプレート軸心に直交して自由に直線移動することができ、
前記方法は、前記複数の翼桁留め具孔と前記複数の外板留め具孔とをほぼ整列させた状態において、前記外板間に前記ウィングボックスを挟むとともに前記内部システムを囲むことを含み、前記複数の外板留め具孔の各々の外板留め具孔中央軸心は、前記複数の翼桁留め具孔の各々の翼桁留め具孔中央軸心と同軸上に並んでおらず、
前記方法は、
前記複数の外板留め具孔の各々、及び、前記複数のナットプレートの各々の前記スリーブに留め具を挿通させることと、
前記ナットのナット軸心を前記外板留め具孔中央軸心と同軸上に整列させることと、
前記複数の留め具を前記複数のナットプレートそれぞれのナットに締結することと、
電磁影響からの保護手段を提供することと、
前記翼をクローズアウトすることと、を含んでいる。
【０１３２】
本開示の装置、システム、及び方法の様々な実施形態を図示及び説明してきたが、本明細書を理解した当業者には種々の改変が可能となろう。本願は、そのような改変も包含するものであり、限定は特許請求の範囲によってのみなされるものである。
【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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【外国語明細書】
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