(57)【要約】【課題】亀裂または穴による構造上の問題がある場合に飛行中の航空機の弾性を向上する、航空機の構造領域の損傷回復システム、およびこのシステムを組み込んだ航空機を提供すること。【解決手段】ポリウレタン発泡体を収容したタンク（８）と、発泡体を受け入れるようにタンクに流体結合された主要ダクト（１０ａ）と、主要ダクトに流体結合された補助ダクト（１０ｂ）と、補助ダクトからの発泡体の流出を可能にするように構成された分配手段（１２）と、を備える、航空機（３）の機体（１）の損傷回復システム。グラフェン粉末を混合し、ポリウレタン発泡体に添加することができる。飛行中、機体における起こり得る漏れ（亀裂または穴）は、グラフェン粉末を含むポリウレタン発泡体によって塞がれる。【選択図】図３
2019085105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  ポリウレタン発泡体を収容した第１のタンク（８）と、
−  第１の動作条件の間、前記ポリウレタン発泡体を受け入れるように、前記第１のタンク（８）に流体結合された主要ダクト（１０ａ）と、
−  前記第１の動作条件の間、前記ポリウレタン発泡体を受け入れるように、前記主要ダクト（１０ａ）に流体結合された複数の補助ダクト（１０ｂ）と、
−  前記補助ダクト（１０ｂ）に動作可能に連結され、前記第１の動作条件の間、前記補助ダクト（１０ｂ）から前記ポリウレタン発泡体が流出するのを可能にするように構成された、前記ポリウレタン発泡体を放出する放出手段（１２）と、
−  前記ポリウレタン発泡体が前記放出手段（１２）から流出する間、グラフェン粉末を放出することによって、前記グラフェン粉末が前記ポリウレタン発泡体と混ざり合うことができるように構成された、前記放出手段（１２）の近傍に配置され、前記グラフェン粉末を収容したカプセル（３０）と、
を備える、航空機（３）の構造領域（１）の損傷回復システム。
【請求項２】
前記主要ダクト（１０ａ）および前記補助ダクト（１０ｂ）が、「ヘリンボーン」または「櫛形」形状を有する、前記ポリウレタン発泡体の分配ネットワーク（１０）を形成するように互いに対して配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の動作条件が、前記機体（１）の減圧の条件であり、前記システムが、前記ポリウレタン発泡体が前記第１のタンク（８）に閉じ込められた第２の動作条件における閉止状態と、前記第１の動作条件の間の開放状態と、で制御されるように構成された、前記第１のタンク（８）と前記主要ダクト（１０ａ）との境界部分に動作可能に配置された主要電磁弁（１６）をさらに備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムが、それぞれの補助ダクト（１０ｂ）に動作可能に連結された複数の補助電磁弁（１８）をさらに備え、前記補助電磁弁（１８）が、第１の動作条件の間、開放状態または閉止状態で選択的に制御されて、前記ポリウレタン発泡体が前記主要ダクト（１０ａ）から前記補助ダクト（１０ｂ）のいくつかに向かってのみ流出できるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記放出手段（１２）が前記補助ダクト（１０ｂ）を通る開口部である、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記放出手段（１２）が電磁弁である、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記主要ダクト（１０ａ）が２ｃｍから３０ｃｍの範囲の直径を有する円形断面を有し、前記補助ダクト（１０ｂ）がそれぞれ２ｃｍから６ｃｍの範囲の直径を有する円形断面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記主要ダクト（１０ａ）および前記補助ダクト（１０ｂ）が、アルミニウム、アラミド合成繊維、プラスチック材料、炭素繊維、ガラス繊維強化材、熱可塑性材料、複合材料から選ばれた１つまたは複数の材料で作られる、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のタンク（８）が、金属、複合材、プラスチックから選ばれた１つまたは複数の材料で作られる、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のタンク（８）が、１．５・１０５Ｐａ〜３・１０５Ｐａの作動圧力で前記ポリウレタン発泡体を収容するように構成された、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のタンク（８）が１リットルから５０リットルの範囲の容量を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ポリウレタン発泡体が、−６０℃から＋１００℃の範囲の耐熱性、約０．０２５ｇ／ｃｍ３〜２５ｋｇ／ｍ３に等しい硬化発泡体の密度、−３％の最大寸法安定性（２４時間後）、０．０２Ｗ／ｍＫから０．０４Ｗ／ｍＫの断熱という特性を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記グラフェン粉末が、１０μｍ２から１ｍｍ２の範囲の面積を有する純粋なグラフェンの砕片を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記カプセル（３０）が、前記ポリウレタン発泡体が前記放出手段（１２）を通って流出するときに前記ポリウレタン発泡体の動きによって破損するように構成された、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カプセル（３０）が、０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲の厚さを有する紙材料で作られる、請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記カプセル（３０）が、３０ｃｍ２から９０ｃｍ２の範囲の量のグラフェンを収容する、請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
各カプセル（３０）が、それぞれの放出手段（１２）から１ｃｍ〜３ｃｍの距離で補助ダクト（１０ｂ）上に配置される、請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記カプセル（３０）が、接着／封止材料の連結領域を用いて前記補助ダクト（１０ｂ）に連結される、請求項１から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記カプセル（３０）がそれぞれ、前記第１の動作条件の間、開放状態に制御することができるそれぞれの放出電磁弁を備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
各カプセル（３０）が補助ダクト（１０ｂ）に機械的に連結されて、それぞれの放出手段（１２）に重ねられることによって、前記ポリウレタン発泡体が前記放出手段（１２）から流出する間、前記グラフェン粉末が流出し、重力によって落下して、前記ポリウレタン発泡体と混ざり合うことができる、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記システムが、少なくとも１つの第２のタンク（８）をさらに備え、前記第２のタンク（８）が、ポリウレタン発泡体を収容し、前記主要ダクト（１０ａ）のそれぞれの部分に流体結合されて、前記第２のタンク（８）の中に収容された前記ポリウレタン発泡体を前記主要ダクト（１０ａ）内へと供給する、請求項１から２０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システムが、制御回路（２０）をさらに備え、前記制御回路（２０）が、電気的接続ワイヤ（２６）を用いて前記主要電磁弁（１６）に電気的に連結され、前記第１の動作条件の間、開放状態で前記主要電磁弁（１６）を制御するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項２３】
前記制御回路（２０）が、マイクロコントローラ（２４）と、電圧発生機（２７）と、起動手段（２２）と、を備え、
前記第２の動作条件と前記第１の動作条件との間の移行に対応して、前記マイクロコントローラ（２４）が前記起動手段（２２）から起動信号を受信し、前記電圧発生機（２７）を制御して前記主要電磁弁（１６）の開放信号を供給する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記起動手段（２２）が、手動操作スイッチ、１つまたは複数の圧力センサのうち少なくとも１つを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記起動手段（２２）が１つまたは複数の圧力センサを含む場合、前記マイクロコントローラ（２４）が、前記圧力センサ（２２）が前記航空機（３）の前記構造領域（１）の減圧を検出したことを前記起動信号が識別すると、前記電圧発生機（２７）を起動するように構成される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
−  機体（１）と、
−  前記機体（１）の隙間（６）と、
−  前記隙間（６）内へと少なくとも部分的に延在する、請求項１から２５のいずれか一項に記載の損傷回復または検出システムと、
を備える、航空機（３）。
【請求項２７】
前記第１のタンク（８）が、前記隙間（６）の内部に配置され、前記損傷回復または検出システムが、前記主要ダクト（１０ａ）に流体結合され前記隙間（６）の内部に配置された複数のタンク（８）をさらに備える、請求項２６に記載の航空機。
【請求項２８】
前記第１のタンク（８）が前記隙間（６）の外部で前記航空機（３）内に配置されている、請求項２６に記載の航空機。
【請求項２９】
前記隙間（６）内へと少なくとも部分的に延在する、請求項１から２５のいずれか一項に記載の損傷回復または検出システムを複数備える、請求項２６から２８のいずれか一項に記載の航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１１月７日に出願されたイタリア特許出願第１０２０１７０００１２６５８７号の優先権を主張し、その開示を参照により援用する。
【０００２】
本発明は、航空機の損傷回復システムに関する。より具体的には、本発明は、航空機の構造的弾性を強化するシステム、または、むしろ、安全動作状態を、この安全動作状態の摂動イベント後に回復するための、航空機の能力を強化するシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
より一般的に使用されるタイプの繊維および樹脂に関する材料コストの減少に伴って、複合材料（特に、エポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維を含む炭素繊維）が、特に航空宇宙分野で、輸送手段の部品の製造において大規模に適用されている。この分野では、それらの使用は、基本的に、消費燃料を低減するとともにペイロードを増加させるために、航空機の機械的特性を損なうことなく、または改善すらしつつ、航空機の重量を低減する必要性と関連付けられる。他の有利な特性は、良好な断熱、腐食現象の排除、および保守管理計画の単純化（その結果としてのコスト削減と共に）に関する。
【０００４】
炭素繊維構造は、積層するか（事前含浸シートのオーバーレイ層）、あるいは挟み込む（即ち、炭素繊維、ケブラー、ガラス繊維、および／または薄板金属の２つの積層体の間に差し挟まれた、ハニカム構造を有する低重量材料）ことができる。それらは、設計要件からの何らかのずれという意味で、製造欠陥を有することがある。検出され排除されなかった場合、これらの欠陥は、それらが形成する構造の動作寿命の間に成長して、性能を損なう可能性がある。
【０００５】
当然、これらの問題は炭素繊維の構造のみに影響するわけではない。アルミニウム合金シートも多数の欠陥の原因となる場合があり、その寸法を監視して、寸法が（シートの破損に結び付くであろう）臨界レベルを超えたときにその構造に対し処置をとらなければならない。
【０００６】
換言すれば、製造段階で起こる欠陥と、構造の動作寿命の間に発生することがある欠陥と、の両方に対して、処置をとることが適切である。
【０００７】
通常、構造および構成要素は、損傷した場合であっても機能するが、周期的に検査しなければならない。
【０００８】
それにもかかわらず、例えば、局所的な過負荷を引き起こす操作、極端に苛酷な環境、または亀裂、裂け傷、もしくは穴に発展する未知の細かい割れ目など、予見できない例外的な事象が、航空機の構造的安定性を、また結果として飛行の安全性を著しく損なう場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、特に、機体に影響を及ぼし得る、および減圧の問題を引き起こし、飛行の安全性を損ない得る、亀裂または穴に起因する構造上の問題がある場合に、飛行中の（その初期動作状態をこの状態に対する変更が生じた後に回復する能力として意図される）航空機の弾性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、添付の特許請求の範囲において定義されるような、航空機の構造領域の損傷回復システムによって、およびこのシステムを組み込んだ航空機によって達成される。
【００１１】
ここで、本発明をより良く理解するため、単に非限定例として、および添付の図面を参照して、いくつかの好ましい実施形態が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様による、修復用流体分配システムを装備した航空機の機体の一部分を示す断面図である。
【図２】本発明の一態様による、流体分配システムを組み込んだ航空機を示す側面図である。
【図３】本発明の一態様による、流体分配システムの一部分をさらに詳細に示す図である。
【図４】流体分配システムの制御回路を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照すると、航空機３の機体１の一部分の断面図と、直交軸Ｘ、Ｙ、およびＺの座標系と、が示されている。
【００１４】
図２は、図１の座標系で航空機３の側面図を示している。
【００１５】
空気力学的観点から見ると、機体１は翼を尾翼に接続する役割を果たすが、明らかに航空機は通常は輸送手段なので、機体は、航空機３によって輸送されるペイロードを、例えば乗客および／または物品および／または他のタイプの貨物を収納する。
【００１６】
与圧室を有する輸送用航空機の場合、機体１は、通常、機首および機尾で先細になっている円筒形状を有し、コックピットを収納する前方部１’、尾翼を支持する後方の先細部１’’、およびペイロードを保持する中央部１’’’という３つの部分によって形成される。
【００１７】
一般的に、民間航空機では、荷物用の区画４が機体１の床２の下に見られ、操縦装置、電気ケーブル、給水系統配管、および換気系統管路は、隙間６を通っている。内部では、機体１は防音防火材料で裏打ちされている。これに関連して、隙間６は、航空機の外板１ａ（通常、シート状の金属または複合材料）と、航空機の内側ライニング１ｂ（通常、プラスチック材料で作られる）と、の間に延在する中空領域である。軸ＸまたはＺの方向に沿って（即ち、図１の円周１ａおよび１ｂ両方に対して径方向に沿って）測定した外板１ａとライニング１ｂとの間の距離は、一般的に、小型の機体（例えば、乗客輸送には適さない小型飛行機）の場合の３ｃｍ〜５ｃｍから、大型の機体（例えば、数百名の乗客を輸送する航空機）の場合の１０ｃｍ〜３０ｃｍまでの範囲である。
【００１８】
本発明の一態様によれば、隙間６は、さらに詳細に後述するように、ポリウレタン発泡体を保持するように構成された、１つまたは複数のタンク８（複数のタンク８が図１には示されている）を収納する。本発明の目的に適したポリウレタン発泡体は市販のものであり、一例として、−６０℃〜＋１００℃の耐熱性、約０．０２５ｇ／ｃｍ３〜２５ｋｇ／ｍ３の硬化発泡体密度、−３％の最大寸法安定性（２４時間後）、良好な断熱特性（０．２Ｗ／ｍＫ〜０．０４Ｗ／ｍＫ、例えば０．０３６Ｗ／ｍＫに等しい）といった特性を有する。
【００１９】
図２を参照すると、１つまたは複数のタンク８は、主要ダクト１０ａとそこから分岐する複数の補助ダクト１０ｂとを備える分配ネットワーク１０に流体結合される。補助ダクト１０ｂは、それらが分岐する主要ダクト１０ａの部分と、また主要ダクトを通して１つまたは複数のタンク８と流体接続される。分配ネットワーク１０およびタンク８は、使用中、また必要に応じて、タンク８内に収容されたポリウレタン発泡体が主要ダクト１０ａを通って流れ、またそこから補助ダクト１０ｂに流れることができるように構成される。
【００２０】
補助ダクト１０ｂはまた、１つまたは複数のそれぞれの開口部１２（図３に示される）を有し、補助ダクトを流れるポリウレタン発泡体が開口部を介して流出し、隙間６の内部に広がることができる。
【００２１】
航空機３が飛行運転条件のとき、機体１外部の環境と機体１内部（隙間６を含む）との圧力差は、外板１ａにおいて生じ得る亀裂または穴（一般に、容積シールの不完全性もしくは漏れ）によって、機体１内部の環境の減圧が起こり、それによってポリウレタン発泡体が補助ダクト１０ｂの開口部１２から亀裂または穴に向かって優先的に動くような圧力差である。
【００２２】
ポリウレタン発泡体は、使用中、機体１の内部と外部との間に圧力勾配が存在する結果として（図２の矢印５によって示されるように）広がり、漏れの周りの表面を占めるように構成される。
【００２３】
ポリウレタン発泡体は、漏れの上で凝固し、漏れを塞ぎ、減圧の原因を修復する。
【００２４】
換言すれば、発泡体は、漏れの近くで放出され、修復用発泡体として働いて、漏れを封止し、それによって減圧の問題を解決するとともに、漏れの範囲がさらに拡大する可能性を防ぐ。
【００２５】
本発明の一態様によれば、ポリウレタン発泡体が補助ダクト１０ｂの開口部１２から流出するとき、即ち塞ぐべき漏れの周りおよび上でポリウレタン発泡体が凝固する前に、１０μｍ２〜１ｍｍ２の範囲の面積を有する純粋なグラフェンの砕片または粒子によって形成されるグラフェン粉末が、ポリウレタン発泡体と混合される。
【００２６】
本出願人は、グラフェンの砕片を使用することによって、ポリウレタン発泡体が凝固するときに、高い固体性が得られることを観察している。したがって、それ自体が知られているタイプのグラフェンの粉末または砕片をポリウレタン発泡体に添加することによって、化合物の固体度を増加させる効果が得られて、航空学の分野で使用するのに適したものになり、特に航空機の外板１ａにある構造的損傷（亀裂もしくは穴など）を一時的に修復するのに適したものになることが可能である。
【００２７】
一般に、隙間６の内部で分散する瞬間にグラフェン粉末が添加される、タンク８に収容されたポリウレタン発泡体は、重量の力(weight force)が圧力勾配による保持力に比べて無視できる程度であって高い移動度を確保するように、低密度である特性、航空機内部の隙間と外部環境との間の温度勾配によって漏れの位置で凝固して、漏れに対する封止作用を有するようにするという特性のうち、１つまたは複数を有する。
【００２８】
図３は、補助ダクト１０ｂがそこから分岐する、主要ダクト１０ａに流体結合されたタンク８を示している。図示されない他のタンク８が存在し、主要ダクト１０ａのそれぞれの領域に連結することができる。この例では、各補助ダクト１０ｂは、タンク８に収容されたポリウレタン発泡体の出口を形成するように構成された、それぞれの複数の開口部１２を備える。開口部１２は、一例として、１ｃｍ２〜１０ｃｍ２の範囲の面積を有する矩形形状を有する。明らかに、開口部１２は、矩形の開口部に関して示した上述のサイズと同等のサイズの、任意の形状、例えば楕円形、台形、総称的な多角形、またはさらに他の形状を有することができる。
【００２９】
小型航空機の場合、主要ダクト１０ａは、例えば３ｃｍ〜１０ｃｍの直径を有する円形断面を有し、補助ダクト１０ｂは、２ｃｍ〜３ｃｍの直径を有する円形断面を有する。大型航空機の場合、主要ダクト１０ａは、例えば１０ｃｍ〜３０ｃｍの直径を有する円形断面を有し、補助ダクト１０ｂは、４ｃｍ〜６ｃｍの直径を有する円形断面を有する。
【００３０】
主要ダクト１０ａおよび補助ダクト１０ｂは、様々なタイプの材料、例えばアルミニウムもしくはアラミド合成繊維（ケブラー（登録商標）もしくはプラスチック材料、または必要に応じて選ばれた別の材料（例えば、炭素繊維、ガラス繊維、熱可塑性材料、もしくは複合材料））で作ることができる。一実施形態では、主要ダクト１０ａおよび補助ダクト１０ｂはアルミニウム製であり、鋼製の接続区画を有する。
【００３１】
タンク８は、金属または複合材料またはプラスチック材料で作られ、０．５ｍｍ〜５ｍｍの間で変動する厚さを有し、前記発泡体を１．５ａｔｍ〜３ａｔｍ（１．５・１０５Ｐａ〜３・１０５Ｐａ）の作動圧力で収容するように構成される。
【００３２】
図３に概略的に示されるように、分配ネットワーク１０のダクトは、各補助ダクト１０ｂが最も近い補助ダクト１０ｂから約１メートル離れるようにして、隙間６に分配されたネットワークを形成するように、相互に延在する。主要ダクト１０ａは機体１を長手方向に（即ち、軸Ｙの方向に沿って）通り、より断面が小さい補助ダクト１０ｂは、「ヘリンボーン」構成または「櫛形」構成で、垂直方向で（即ち、軸Ｚの方向に沿って）主要ダクト１０ａと係合する。主要ダクト１０ａは、発泡体をタンク８から機体１の全長に沿って運搬する機能を有し、補助ダクト１０ｂは、使用中、発泡体を漏れが存在する隙間６の内壁に分配する機能を有する。
【００３３】
本発明の一態様によれば、いくつかのタンク８が主要ダクト１０ａの長手方向延長線に沿って配置され、局所的接続ダクトを介して主要ダクト１０ａに流体結合される。この場合、タンク８は隙間６に収納され、タンク８を収容する隙間６の寸法に対応するような形状を有する。特に、ほぼ矩形のタンクの場合、１つの寸法は、外板１ａとライニング１ｂとの間の有用な距離（空き空間）として意図される、隙間６の厚さによって限定され、例えば、主要ダクト１０ａに関して想起される直径（例えば、３ｃｍ〜１０ｃｍ）に等しい。タンク８はまた、２５ｃｍ２〜２５００ｃｍ２の範囲の面積と、最大で隙間６のサイズに等しい高さと、を有するベース面を有する。異なる実施形態によれば、タンクは、例えば、隙間の特別な構成に合わせて適合させるように、必要に応じて形作ることができ、それによって部分的に湾曲した形状を有することができる。一般に、各タンク８は、隙間に収納されるタンクに関して、１０ｃｌ〜５０ｃｌの量の発泡体を収容するように構成される。異なる実施形態によれば、主要ダクト１０ａおよび補助ダクト１０ｂに供給するのに十分な量の発泡体を収容するように構成された、単一のタンク（例えば、数十リットルに等しい、例えば４０リットル超過の容量のタンク）が存在する。この場合、タンクは、隙間６に簡単に配置できないような寸法を有する。したがって、かかるタンクは、隙間に加えて機体１の内部に、例えば荷物室４、乗客エリア、または適切と見なされる別の場所に配置することができる。
【００３４】
複数の分配されたタンク８を想起する解決策は、重量の最適な分配が可能になり、発泡体が開口部１２から流出するのに短い距離だけ移動すればよく、その送達速度が最大になるので、単一のタンク８を想起する解決策と比べて有利である。
【００３５】
隙間６に加えて機体１の内部に（例えば、荷物室４、乗客エリア、または適切と見なされる別の場所に）収納された、複数の大型または中型のタンク８（例えば、２つ〜４つのタンク８）を含む、中間の解決策も提供することができる。この解決策は、大型航空機に特に適しており、この場合、タンク８はそれぞれ１０リットル〜５０リットルの範囲の容量を有し、それらはそれぞれ、機体１のそれぞれ大きい断面として、即ち数十平方メートル、例えば２５ｍ２のサイズの表面として役立つように位置付けられる。この例では、機体１の隙間６全体の表面を考慮して、２５ｍ２の各断面がタンク８によって与えられる。
【００３６】
必要なときのみ発泡体を分配ネットワーク１０に供給するために（ダクト内で発泡体が凝固するのを回避するために）、１つまたは複数の弁、特に電磁弁が提供される。図３を参照すると、主要電磁弁１６が主要ダクト１０ａと各タンク８との間の連結領域の近くまたは連結領域に置かれ、任意に、更なる電磁弁１８が各補助ダクト１０ｂに置かれて、主要ダクト１０ａからそれぞれの補助ダクト１０ｂへと発泡体が流れることができるようにするか、または発泡体が流れることを阻害する。
【００３７】
電磁弁１６は、存在する場合の電磁弁１８それぞれと同じく、一実施形態では、液圧用途向けの電磁弁であって、上昇させて発泡体の流出を可能にするかまたは下降させて発泡体の保留を可能にする、隔膜タイプの機械的開閉デバイスによって形成される。各電磁弁の隔膜は、例えば、電気によって作動させられ、電流が通過すると隔膜に連結された鉄芯を誘引して隔膜を動かし、それによってそれぞれの電磁弁が開閉するようにする、ソレノイドによって制御される。このタイプの電磁弁は、当該分野の専門家に知られており、市販されている。
【００３８】
一実施形態では、電磁弁１６および１８は、電源が独立している、双安定タイプのもの、即ち２つのソレノイドを備えたものであることができる。弁は、弁の開放または閉止によって達した最後の状態で安定平衡の位置にある。位置を変化させるため、他方の位置にあるソレノイドに電流を供給する必要がある。しかしながら、この解決策は、漏れの位置に発泡体を供給する必要がないときでも、電流の消費を必然的に伴う。
【００３９】
したがって、単安定性の電磁弁１６および１８、即ち、電力供給されていないときに安定平衡（ここでは、弁閉止状態）であり、適切な電力供給を受け取ると起動する（ここでは、弁開放状態）ように構成された電磁弁を使用するのが好ましいことがある。このように、電磁弁１６および１８に対する電気制御信号は、必要なときのみ、即ち機体に漏れがあるときに発生する。
【００４０】
図３において上記に記載し例示したものの代替例では、本発明の更なる実施形態は、各開口部１２を、必要なときに開くように制御されるそれぞれの局所的電磁弁と置き換えることを想起する。このように、特定の関心領域に位置する電磁弁のみを起動し、修復すべき漏れの影響がない隙間６の領域に発泡体が分散される可能性を回避することが可能である。
【００４１】
図４に概略的に示される制御系２０は、マイクロコントローラ２４と、制御系２０を電磁弁１６に、また存在する場合は電磁弁１８に接続する、電気的接続手段２６（例えば、電気ケーブル）と、を含む。制御系２０は、必要なときに、即ち機体１の内部領域の減圧が検出されたとき、電磁弁１６および１８の開放を制御するように構成される。
【００４２】
圧力センサ２２は、航空機の内圧を監視する目的で航空機に既に存在しており、本発明に関連して、それらが発生する出力信号を使用することができる。圧力センサ２２の信号が航空機の減圧を識別すると、電気的制御信号がケーブル２６を介して電磁弁１６および１８に供給される。電磁弁の制御信号は、マイクロコントローラ２４によって制御される電圧／電流発生機２７によって発生する電流信号であって、適切な電圧Ｖｃ（例えば、１２Ｖ〜４８Ｖ）を有し、それ自体が知られている手法で、電磁弁１６および１８の開放を指示して、発泡体が主要ダクト１０ａおよび補助ダクト１０ｂを通って流れることができるようにするようなものである。この目的に使用される電圧／電流の値は、既知のタイプの航空機の機上電源と適合する。
【００４３】
１つの可能な実施形態では、制御系２０は、「コマンドシステム」としても知られる開ループシステムであり、即ち、操作者によって、特に航空機の乗務員によって付与される手動コマンドに基づいて動作する、非自動システムである。
【００４４】
したがって、この場合、操作者は、システムを手動で起動する、つまり電磁弁の起動（開放）コマンドを送信する動作を行う。一実施形態では、制御系２０は全ての弁を同時に開放し、更なる実施形態では、操作者は、マルチセレクタスイッチ２９を用いて、機体１の特定の区画にそれぞれ対応するグループ単位で弁を開放または閉止するような、より多くの選択肢を有する。これに関連して、既に存在する、機上換気および照明システムを管理するのに使用される、アナログまたはデジタルのマルチセレクタスイッチに類似したタイプの、アナログまたはデジタルのマルチセレクタスイッチが提供される。マルチセレクタスイッチに対するアナログの解決策は、電磁弁１８に選択的に電力供給して、分配ネットワーク１０の分岐のいくつかのみを開放することを可能にする、異なるＤＣ電圧レベルを発生させる加減抵抗器を使用することを想起する。
【００４５】
異なる実施形態では、上述のものの代替または補足において、制御系２０のマイクロコントローラ２４は、圧力情報を圧力センサ２２から受信し、受信した信号に基づいて、手動コマンドが操作者によって付与されない場合であっても、電磁弁１６および１８の開放を自動的に起動するように構成される。このように、航空機の減圧が圧力センサ２２によって検出されるとすぐに、マイクロコントローラ２４は弁１６および１８の開放コマンドを送信し、発泡体は、有効な圧力勾配の存在下において隙間６で伝播することができる。圧力センサ２２が不具合を起こして、存在しない減圧を検出した場合、発泡体の流れを起動する圧力勾配はなく、したがって発泡体は放出されない。
【００４６】
システム「オフ」条件、即ち発泡体が分配ネットワーク１０から流れない（電磁弁１６および１８が閉止した）動作条件では、タンク８はダクトに流体接続されているが、制御系２０は発泡体をタンク８内に封止されたままにする。
【００４７】
システム「オン」条件では、また機体１の漏れによって引き起こされる航空機の有効な減圧の存在下では、制御系２０は電磁弁１６（および存在する場合は電磁弁１８の１つもしくは複数）を開放し、発泡体はダクト１０ａおよび１０ｂに流入する。ダクト１０ａおよび１０ｂ内における発泡体の流れは、それが開口部１２を通って流出するまで、漏れによって必然的に生じる圧力勾配によって保証され、そのため、発泡体は、漏れに最も近い開口部１２へとより大きい流量で流れ、漏れが塞がれると自動的に停止する。圧力勾配はベクトル量であり、その方向は高圧力範囲から低圧力範囲へと方向付けられ、航空機が飛行中の場合、内圧は外圧よりも高く、このため、穴／亀裂の存在下において、発泡体は、勾配の方向に沿って航空機の内部から外部へと広がることに留意すべきである。本発明の要旨を形成するシステムの起動の場合、穴／亀裂に幾何学的に最も近い開口部１２は、より大きい勾配に晒されるので、発泡体はそれらの開口部からより大きい流量で流れて、勾配の方向に沿って、即ち開口部１２を穴／亀裂に結び付ける線に沿って広がる。
【００４８】
グラフェン粉末は、比重量がポリウレタン発泡体よりも低いため、発泡体の流れの表面に留まり、主に穴を通過する発泡体の部分に集中して、発泡体の凝固および固体性に寄与する。純粋なグラフェンの砕片を添加することによって、化合物の固体性を増加し、凝固を早める効果を得ることが可能であって、原則的に、航空学の分野で封止のために使用される二成分樹脂のように働く。
【００４９】
ポリウレタン発泡体の凝固時間は数分程度、例えば１５分〜２０分であり、これに関して、開口部１２と機体１を通る任意の起こり得る漏れとの間の最大距離を、約０．３ａｔｍ（０．３・１０５Ｐａ）超過の圧力勾配条件下において１０分未満で発泡体によって被覆することができるように、分配ネットワーク１０をサイズ決めすることが好ましい。この目的のため、各開口部１２は、約０．２５ｍ２〜１ｍ２の表面で作用するように意図されるので、各補助ダクト１０ｂの開口部１２は、それぞれの補助ダクト１０ｂの長さに沿って５０ｃｍ〜１ｍ毎に少なくとも１つの開口部を有する規則的な間隔で位置付けられる。さらに、各開口部１２は約０．５ｃｍ〜１ｃｍの直径を有する。
【００５０】
グラフェン粉末は、それぞれの開口部１２の近くにそれぞれ置かれるカプセル３０に収容される。開口部１２の閉塞の可能性を回避するため、グラフェン粉末とポリウレタン発泡体との混合は開口部１２の外部で行われる。カプセル３０は、ポリウレタン発泡体が開口部１２から流出するときにその動きによって破裂する材料で作られ、例えば、カプセル３０は、発泡体の膨張による機械的動きを受けて破裂し、その内容物を放出するなどの、０．５ｍｍから１．５ｍｍの範囲の厚さを有する紙で作られる。開口すると、カプセル３０は、流出する発泡体の第１の部分に集中したグラフェン粉末を放出するが、それは、正確には発泡体のこの第１の部分が優先的に漏れを通り、凝固して、漏れを塞ぐためである。その後に漏れへと流れる発泡体は、グラフェン粉末が豊富な凝固した表面層を補強する役割を果たす。
【００５１】
本出願人は、記載の方法を使用して塞ぐことができる穴／亀裂が１０ｃｍ２〜３０ｃｍ２程度の表面積を有することを確認しており、単一のカプセル３０内におけるグラフェン粉末の量は、扱う最大表面の三倍の表面を考慮してサイズ決めされ、またそのため、各カプセルは約３０ｃｍ２〜９０ｃｍ２の純粋なグラフェンを収容する。
【００５２】
紙カプセル３０は、接着／封止材料を用いて、開口部１２から数センチメートル（１ｃｍ〜３ｃｍ）の距離で補助ダクト１０ｂに連結されるので、発泡体の流れが圧力勾配の効果によって広がると、カプセルが破裂し、グラフェンが漏出し、発泡体に添加される。
【００５３】
記載してきたものの代替例では、カプセル３０はまた、プラスチックまたは金属材料で作られ、それらの開口部がそれぞれの電磁弁（図面には図示なし）によって制御されることが可能である。この場合、カプセル３０は、開口部１２上に重ねられるようにして開口部１２に位置付けられ、適切な機械的手段、例えばクリップを介して、それぞれの補助ダクト１０ｂに機械的に連結される。カプセル３０の開放に関するコマンドは、電磁弁１６および１８に対するコマンド（例えば、同じ電気制御信号による）と同時に与えられるので、その中に収容されたグラフェン粉末が漏出することができ、重力によって落下して、開口部１２を通して広がる発泡体に添加することができる。
【００５４】
ダクト１０ａおよび１０ｂとタンク８とを含む分配ネットワーク１０は、例えば既知のタイプの航空機内部の空調分配用の既存の管路（隙間６に収容される）、または既知のタイプの航空機における液圧系統の配管（やはり隙間６に収容される）を保持するのに使用されるのと同じ締結手段を介して、隙間６を内部で区切る壁に締結することができる。これらの締結手段としては、例えば、縦通材（機体の骨格の長手方向梁）を支持体として使用する、クリップまたはリベットが挙げられる。
【００５５】
本発明は、航空機の安全レベルを向上するのに使用することができる、発泡体が機体の隙間に配備されたタンクのシステムの実現例に基づいて、技術的解決策を提供する。実際に、本発明は、飛行中の航空機の構造的弾性を向上することができる。穴または亀裂または他のタイプの漏れによる減圧が起こった場合、発泡体分配ネットワークによって、修復用発泡体を広げることができ、修復用発泡体が次いで、漏れを有する表面を占め、その接着作用を通して漏れを封止して、飛行の安全性を損なうであろう減圧および漏れの拡大のリスクを制限する。
【００５６】
記載してきたことから、本発明による革新は、文献において報告され最新技術において知られているものに対する顕著な進展を表していることは明白である。
【００５７】
特に、本発明は、上述したように、航空機の機体の構造的弾性能力を改善することができる。
【００５８】
記載した技術的解決策はまた、発泡体に高い固体性を持たせる修復用化合物の重要な要素として、グラフェン粉末を使用することを想起するという点で有利である。純粋なグラフェンの砕片を添加することによって、化合物の固体性を向上する効果を得ることが可能である。
【００５９】
最後に、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載し例示する本発明に対して修正および変形を行い得ることは明白である。
【００６０】
例えば、同じ航空機が、冗長性のため、それぞれの１つまたは複数のタンク８に連結された、複数のポリウレタン発泡体分配ネットワークを収納することができる。
【００６１】
さらに、いくつかの修正を用いて、本発明による分配ネットワーク１０を異なる用途で使用することができる。この更なる用途としては、航空機が地上にある状態で、最終試運転または定期オーバーホールの間、容積シールの不完全性を検出する試験を実施することが挙げられる。この場合、タンク８には非接着性の発泡体が充填され、グラフェン粉末を収容したカプセル３０は存在しない。非接着性の発泡体は、不活性なダストとして凝固する発泡体なので、試験の段階の終了時に簡単に除去することができる。この発泡体（通常、油の誘導体で作られる）自体、知られており、既にパイプまたはガス漏れ検出システムの非破壊試験で使用されている。
【００６２】
試験の間、機体は外圧（大気圧）よりも高い内圧（例えば、約２．５ａｔｍ）にされ、システムが起動されて発泡体を放出する。検出されるべき欠陥による空気漏れがある場合、発泡体は漏れを通り、外表面において目に付くようになる。発泡体は、その動きを終えた後、不活性なダストとして凝固し、吸引によって除去することができる。この試験技術は、分解能、時間、およびコストの点で、現在使用されている技術よりも効果的であることが分かっている。
【００６３】
さらに、機体の外表面における、空気漏れを引き起こすあらゆる亀裂または穴の位置を視覚的に強調する効果がある、検出用発泡体のような働きをするように、着色剤を発泡体に添加することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  機体
１’  前方部
１’’  先細部
１’’’  中央部
１ａ  外板
１ｂ  内側ライニング
２  床
３  航空機
４  区画
５  矢印
６  隙間
８  タンク
１０ａ  主要ダクト
１０ｂ  補助ダクト
１２  開口部
１６  主要電磁弁
１８  電磁弁
２０  制御系
２２  圧力センサ
２４  マイクロコントローラ
２６  電気的接続手段
２７  電圧／電流発生機
２９  マルチセレクタスイッチ
３０  カプセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2019085105000001.pdf