(57)【要約】【課題】機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際における機体にかかる減速加速度を小さくすることにより、機体に対するショックを小さくすることができる航空機衝撃低減装置を提供する。【解決手段】  小型航空機Ｍにおおける機体１には、衝撃低減装置２が設けられている。衝撃低減装置２は、ファイヤウォール２１を備えており、ファイヤウォール２１の下面にはスキッド２２が形成されている。スキッド２２における機体幅方向中央部には、凹部２３が形成されている。凹部２３は、前記機体が軟弱地面と接触した際に、前記機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、前記機体後方部に入り込む前記物質の量よりも少なくなるように構成されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機が地面に接触した際に、機体に与える衝撃を低減する航空機衝撃低減装置であって、
前記機体における前方下端部に凹部を形成し、
前記凹部は、前記機体が軟弱地面と接触した際に、前記機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、前記機体後方部に入り込む前記物質の量よりも少なくなるように構成されていることを特徴とする航空機衝撃低減装置。
【請求項２】
前記凹部は、前方の機体幅方向の長さが、後方の機体幅方向の長さよりも長くされている請求項１に記載の航空機衝撃低減装置。
【請求項３】
前記凹部は、前方の深さが後方の深さよりも深くされている請求項１または請求項２に記載の航空機衝撃低減装置。
【請求項４】
前記凹部の両端における側壁部位は、下面が湾曲しまたは前記機体の後方に行くにしたがって下降するテーパ状をなしている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の航空機衝撃低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機が地面に接触した際における機体への衝撃を低減する航空機衝撃低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行体が地面に接触した際における機体への衝撃を低減する技術として、従来、機体の底部に補強を施した航空機の耐衝撃構造が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この航空機の機体底部には、互いに交差する第１および第２床下ビームが設けられている。また、衝突時の圧縮荷重が集中するこれらのビームの交差部には繊維強化複合材料からなる衝撃吸収体が設けられ、この衝撃吸収体によって第１および第２のビームを結合させている。これらの床下ビームや衝撃吸収体によって耐衝撃構造が設けられている。このような耐衝撃構造により、衝突時における床面加速度の低減効果を得られるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４１６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された耐衝撃構造を備えた航空機を想定した際、この航空機が機体の先端部から地盤に接触した場合を考えると、地面に対する機体の進入角によっては機体先端部が地盤に突き刺さってしまうことがある。特に、接触した地面の地盤が砂質土などからなる軟弱地盤である場合に、この傾向が顕著となる。地面への接触時に機体先端部が地盤に突き刺さると、機体に大きな減速加速度がかかり、ショックが生じるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際における機体にかかる減速加速度を小さくすることにより、機体に対するショックを小さくすることができる航空機衝撃低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係る航空機衝撃低減装置は、航空機が地面に接触した際に、機体に与える衝撃を低減する航空機衝撃低減装置であって、機体における前方下端部に凹部を形成し、凹部は、機体が軟弱地面と接触した際に、機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、機体後方部に入り込む物質の量よりも少なくなるように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る航空機衝撃低減装置においては、機体における前方下端部に凹部が形成されている。このため、航空機が落下して軟弱地盤からなる地面に接触した際、凹部に軟弱地盤を形成する物質が入り込み、機体の後方へと流れる。このとき、凹部は、機体が軟弱地面と接触した際に、機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、機体後方部に入り込む物質の量よりも少なくなるように構成されている。このため、後方に流れた物質は、逃げ場を失い嵩高方向に分流する。嵩高方向に分流した土砂は、機首上げ方向に反力を付与し、機首を押し上げるように作用する。その結果、一旦埋没した機首は、機首上げ方向に反力が付与されることによって再び浮上する。機首が再浮上することにより、機体の進行方向の抗力が減ぜられる。したがって、機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際における機体にかかる減速加速度を小さくするができ、機体に対するショックを小さくすることができる
【０００８】
ここで、凹部は、前方の機体幅方向の長さが、後方の機体幅方向の長さよりも長くされている態様とすることができる。
【０００９】
さらに、凹部は、前方の深さが後方の深さよりも深くされている態様とすることができる。
【００１０】
このように、機体が軟弱地面と接触した際に、機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、機体後方部に入り込む物質の量よりも少なくなるように構成されている凹部の態様としては、前方の機体幅方向の長さが、後方の機体幅方向の長さよりも長くされていることができる。また、前方の深さが後方の深さよりも深くされている態様とすることができる。あるいは、前方の機体幅方向の長さが、後方の機体幅方向の長さよりも長くされているとともに前方の深さが後方の深さよりも深くされている態様とすることができる。
【００１１】
また、凹部の両端における側壁部位は、下面が湾曲しまたは機体の後方に行くにしたがって下降するテーパ状をなしている態様とすることもできる。
【００１２】
このように、凹部の両端における側壁部位は、下面が湾曲しまたは機体の後方に行くにしたがって下降するテーパ状をなしていることにより、機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際に、地面の上を機首が滑動することとなる。その結果、機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際における機体にかかる減速加速度の減少に対して、好適に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る航空機衝撃低減装置によれば、機体が軟弱地盤からなる地面に接触した際における機体にかかる減速加速度を小さくすることにより、機体に対するショックを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の航空機衝撃低減装置を備える小型飛行機を示す斜視図である。
【図２】小型飛行機の先端部の拡大側面図である。
【図３】本発明に係る衝撃低減装置の斜視図である。
【図４】比較例に係る衝撃低減装置の斜視図である。
【図５】衝撃低減装置の効果についての実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１６】
図１は、本発明の航空機衝撃低減装置を備える小型飛行機を示す斜視図、図２はその先端部の拡大側面図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、小型航空機Ｍは、機体１を備えている。機体１には、胴体１１が設けられており、胴体１１には、窓１２に囲まれた操縦室が形成されている。また、胴体１１の側部には主翼１３が取り付けられている。さらに、胴体１１の後方側部には、水平尾翼１４が取り付けられ、胴体１１の後方上部に垂直尾翼１５が取り付けられている。
【００１８】
胴体１１の先端部における機首には、エンジンカウル１６が設けられており、エンジンカウル１６には、プロペラ１７が取り付けられている。プロペラ１７は、図示しないレシプロエンジンによってトルクを得て回転し、機体１に対して水力を付与している。主翼１３は、小型航空機Ｍの運動を制御するとともに、機体１の揚力を発生させる。また、水平尾翼１４および垂直尾翼１５は、小型航空機Ｍの運動を制御するほか、機体１の横揺れや縦揺れに関して適度な安定感を与える機能を有している。
【００１９】
また、図３に示すように、小型航空機Ｍの機首には、衝撃低減装置２が設けられている。衝撃低減装置２はファイヤウォール２１を備えている。ファイヤウォール２１は、エンジンカウル１６の内側に設けられており、機体の主骨格を形成している。さらに、ファイヤウォール２１の下面側には、スキッド２２が形成されている。スキッド２２は、所定の曲率をもって機体の下面側からファイヤウォール２１の表面に繋がるように形成されている。
【００２０】
スキッド２２における機体幅方向中央部には、凹部２３が形成されている。スキッド２２は、本発明の側壁を構成する。凹部２３は、ファイヤウォール２１の下面側で、その前端部から後端部に渡って形成されている。また、ファイヤウォール２１の形状は、機体前方側が機体幅方向の幅が広く、機体後方に行くにしたがって機体幅方向の幅が狭くなっていく。
【００２１】
また、機体前方側の深さが深く、機体後方に行くにしたがって深さが浅くなっていく形状をなしている。このように、凹部２３の形状は、機体１が軟弱地面と接触した際に、機体後方部に入り込む軟弱地盤を形成する物質の量が、機体後方部に入り込む物質の量よりも少なくなるように構成されている。
【００２２】
次に、本実施形態に係る航空機における衝撃低減装置の作用について説明する。
【００２３】
本実施形態に係る衝撃低減装置２を備える小型航空機Ｍが落下し、機首側から地面に接触する場合について説明する。また、地面が軟弱地盤であるときについて説明する。ここでの軟弱地盤とは、たとえば砂質土のような崩壊性の高い土壌が挙げられる。小型航空機Ｍが落下して機首が地面に接触すると、地面との接触によって機体１からエンジンカウル１６およびプロペラ１７が外れ、衝撃低減装置２が露出する。
【００２４】
衝撃低減装置２が露出したら、衝撃低減装置２におけるファイヤウォール２１の下面側に形成されたスキッド２２が地面と接触する。地面とスキッド２２とが接触すると、機体１は直ちに反力を発生させることはなく、ファイヤウォール２１が埋没するように排斥される。
【００２５】
このとき、機体１は前進方向の速度を持っているため、埋没した機首周りに、相対的な土砂の流れが発生する。埋没した機首周りで相対的に流れる土砂は、凹部２３の間口の広い開口部より吸い込まれ、凹部２３の後端方向に移動する。ここで、凹部２３は後方にいくにしたがって機体幅方向の幅が狭くなっているため、凹部２３の後方に流れる土砂は、逃げ場を失って嵩高方向に分流する。
【００２６】
嵩高方向に分流した土砂は、機首上げ方向に反力を付与し、機首を押し上げるように作用する。その結果、一旦埋没した機首は、機首上げ方向に反力が付与されることによって再び浮上する。機首が再浮上することにより、機体の進行方向の抗力が減ぜられる。ここでの抗力とは、土壌がファイヤウォール２１でブルドージングされて発生する抵抗を意味する。機体の進行方向の抗力が減ぜられることから、進行方向の減速がわずかとなり、減速加速度が低減されることとなる。その結果、機体が地面に接触した際における機体にかかる減速加速度を小さくすることにより、機体に対するショックを小さくすることができる。
【００２７】
また、本実施形態に係る衝撃低減装置２では、ファイヤウォール２１の下面に所定の曲率をもつスキッド２２が形成されている。このため、機首が埋没する直前直後のときに軟弱地盤上を摺動することができる。したがって、その分減速加速度をさらに小さくすることができ、機体に対するショックをさらに好適に小さくすることができる。
【００２８】
次に、本実施形態に係る衝撃低減装置の効果を確認するために行った実験およびその結果について説明する。この実験では、図３に示す本実施形態に係る衝撃低減装置２および図４に示す比較例としての衝撃低減装置３、さらには、従来の衝撃低減装置およびＡＧＴＥ（Advanced General AviationTransport Experiments）において示される衝撃低減装置（以下「ＡＧＡＴＥ衝撃低減装置」という）を用いた。以下、これらの約１／１０スケールのモデルをそれぞれ第１モデル〜第４モデルという。
【００２９】
本実施形態に係る衝撃低減装置２を模したモデルである第１モデルにおける凹部２３の機体前方側の幅は６３ｍｍ、機体後方側の幅は１０ｍｍとされている。また、凹部２３の深さは２０ｍｍとし、Ｒ５０ｍｍの一定曲率とした。
【００３０】
また、図４に示す比較例としての衝撃低減装置３を模したモデルである第２モデルは、機体１に取り付けられており、ファイヤウォール３１を備えている。ファイヤウォール３１は、機体１の先端部に取り付けられている。また、機体１の上部戦端位置には、突起部材３２が取り付けられている。突起部材３２は、略三角柱状をなしており、その一辺が機体の先端位置に配置されている。三角柱の一側面がファイヤウォール３１の上部と略平行に配置されている。この突起部材３２における先端角θの角度は４５°とされている。さらに、突起部材３２におけるファイヤウォール３１から突出した部分の長さＬは２０ｍｍとされている。
【００３１】
また、従来の衝撃低減装置は、図４に示す衝撃低減装置３における突起部材３２を取り除いた形状をなしている。実験では、この従来の衝撃低減装置を模したモデルを第３モデルとしている。さらに、実験では、ＡＧＡＴＥ衝撃低減装置３を模したモデルを第４モデルとしている。
【００３２】
これらの第１モデル〜第４モデルを高さ２０００ｍｍの支持点、弦長２３００ｍｍの振り子の錘とし、平滑したＪＩＳ４号硅砂に衝突させた。このときの衝突速度は６．２ｍ／ｓとした。さらに、第１モデル〜第４モデルにそれぞれ加速度計を取り付けた。そして、第１モデル〜第４モデルについて、それぞれ硅砂に衝突する前後の加速度と時間との相関関係を取得し、加速度と時間との相関関係から第１モデル〜第４モデルのそれぞれの速度変化を計測した。その結果を図５に示す。
【００３３】
図５に示すように、従来の衝撃吸収装置を模した第３モデルは、硅砂に接触した後の速度の低下が小さくなった。また、ＡＧＡＴＥ衝撃低減装置を模した第４モデルは、その次に速度の低下が小さく、さらに、比較例としての衝撃低減装置３を模した第２モデルは、その次に速度の低下が小さかった。そして、本実施形態に係る衝撃低減装置を模した第１モデルは、もっとも速度低下が大きくなり、減速加速度を大きくすることができることがわかった。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、凹部２３の幅が機体後方に行くほど広くなるとともに深さが浅くなる態様とされているが、凹部２３の幅が機体後方に行くほど広くなり、深さが一定であったり、凹部２３の幅は一定であり、深さが後方に行くほど浅くなったりする態様とすることができる。
【００３５】
また、上記実施形態では、ファイヤウォール２１の下面にスキッド２２が形成されているが、スキッド２２が形成されていない態様とすることもできる。さらに、上記実施形態では、衝撃低減装置２がエンジンカウル１６の内側に設けられているが、衝撃低減装置が機体の外面に露出している態様とすることもできる。他方、上記実施形態では、航空機として小型飛行機Ｍを挙げているが、その他の航空機、たとえばヘリコプターなどに衝撃低減装置を設ける態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１…機体、２…衝撃低減装置、１１…胴体、１２…窓、１３…主翼、１４…水平尾翼、１５…垂直尾翼、１６…エンジンカウル、１７…プロペラ、２１…ファイヤウォール、２２…スキッド、２３…凹部、Ｍ…小型航空機。
【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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