(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定翼及び該固定翼の先端に翼端装置を備える、航空機翼の製造方法であって、前記翼端装置は、前記固定翼に対して、
・飛行中に用いる飛行設定状態と、
・地上ベースの操作中に用いる地上設定状態であり、該地上設定状態では、前記翼の翼幅を低減するように、前記翼端装置が、前記固定翼に対して回転させられる、地上設定状態と、
の間で回転可能であり、
当該方法は、
ａ）前記翼端装置を前記飛行設定状態から前記地上設定状態まで回転させるための、回転オイラー軸の向きを決定し、次に前記固定翼と前記翼端装置とを分離する切断面の位置を決定し、前記切断面を、前記オイラー軸に対して垂直に向けること、
又は、
ｂ）前記固定翼と前記翼端装置とを分離する切断面の位置及び向きを決定し、次に前記翼端装置を前記飛行設定状態から前記地上設定状態に回転させるための、回転オイラー軸の位置を決定し、前記オイラー軸を前記切断面に対して垂直に向けること、
によって、前記翼を設計するステップと、
１つ以上の設計基準を達成する好適な切断面が得られるまで、前記ステップ（ａ）又はステップ（ｂ）を反復して繰り返すステップと、
次にこの設計による翼を製造するステップと、
を含む、航空機の翼の製造方法。
【請求項２】
前記１つ以上の設計基準は、
ｉ．前記地上設定状態における前記翼端装置の選択された位置、
ｉｉ．前記飛行設定状態と前記地上設定状態との間で前記翼端装置を作動させるための選択された作動荷重閾値、
ｉｉｉ．前記翼内に収納された内部システムとの干渉の最小化、
ｉｖ．前記翼内の内部構造物との干渉の最小化、
ｖ．前記固定翼と前記翼端装置との間の、前記切断面内の界面領域の選択、及び／又は
ｖｉ．前記翼の上面と前記翼の下面との間の前記切断面に沿う距離の選択、
のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の航空機の翼の製造方法。
【請求項３】
前記翼端装置は、また、前記飛行設定状態と、飛行中に用いる飛行制御設定状態との間で前記固定翼に対して回転可能であり、
前記飛行制御設定状態では、前記翼端装置は、前記地上設定状態に向かうか、又はその状態から離れる方向に少量回転し、前記飛行制御設定状態において、前記翼にかかる荷重が飛行を制御するために変更される、
請求項１又は２に記載の航空機の翼の製造方法。
【請求項４】
前記翼端装置は、前記オイラー軸の周りを、前記飛行制御設定状態に向かって／その状態から回転可能であり、前記１つ以上の設計基準は、
ｖｉｉ．前記飛行制御設定状態における前記翼端装置の選択された位置
を含む、
請求項３に記載の航空機の翼の製造方法。
【請求項５】
前記航空機は２つの翼を備え、各翼は航空機の胴体の反対側から延在し、
本方法は、請求項１〜４に記載のステップにより前記翼の各々を設計するステップを含み、
各翼の前記翼端装置は、該翼端装置が前記地上設定状態時に非対称に回転するよう、
反対方向に回転するように配置される、
請求項１〜４のいずれかに記載の航空機の翼の製造方法。
【請求項６】
翼を備える航空機であって、前記翼は、固定翼及び前記固定翼の先端に翼端装置を備え、前記翼端装置は、前記固定翼に対して、
・飛行中に用いる飛行設定状態と、
・地上ベースの操作中に用いる地上設定状態であり、該地上設定状態では、前記翼の翼幅を低減するように、前記翼端装置が、前記固定翼に対して回転させられる、地上設定状態と、
の間で回転可能である、航空機において、
前記翼端装置は、前記飛行設定状態と前記地上設定状態との間で、縦方向、横方向及び垂直方向の、３つの全ての方向に対して傾いた、回転オイラー軸を中心に回転可能であり、前記縦方向、前記横方向及び前記垂直方向の全ては、相互に互いに垂直であり、
前記翼端装置及び前記固定翼は、切断面に沿って分離され、前記切断面は、前記飛行設定状態及び地上設定状態との間で回転する際に、前記固定翼及び前記翼端装置が衝突しないように、前記オイラー軸に対して垂直に向けられることを特徴とする、
航空機。
【請求項７】
前記オイラー軸は、前記切断面が浅いカットとなるように、前記垂直方向から小さい角度で傾いている、請求項６に記載の航空機。
【請求項８】
前記オイラー軸は、前記切断面が前記固定翼に対してオーバーカットされるように、翼端に近い方へ傾いている、請求項６又は７に記載の航空機。
【請求項９】
前記オイラー軸は、前記切断面が前記固定翼に対してアンダーカットされるように、胴体寄りに傾いている、請求項６又は７に記載の航空機。
【請求項１０】
前記航空機は、請求項６〜９のいずれかに記載の前記翼を２つ備え、各翼は、前記航空機の胴体の反対側から延在し、各翼の前記翼端装置は、該翼端装置が前記地上設定状態時に非対称に回転するように、反対方向に回転するよう配置される、請求項６〜９のいずれかに記載の航空機。
【請求項１１】
前記飛行設定状態において、前記翼端装置の後縁は、前記固定翼の後縁と連続し、前記翼端装置の前縁は、前記固定翼の前縁と連続し、前記翼端装置の上面及び下面は、前記固定翼の上面及び下面と連続し、前記固定翼から前記翼端装置への移行部は滑らかである、
請求項６〜１０のいずれかに記載の航空機。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法によって製造される翼を備える、航空機。
【請求項１３】
請求項６〜１１のいずれかに記載の翼端装置として用いる、翼端装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折り畳み式の空気力学的構造物を備える航空機及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能効率（例えば燃料燃焼の低減）を有する旅客機の大型化がますます増える傾向にあり、翼幅をそれ相当に大きくするのが望ましい。しかしながら、航空機の最大翼幅は、空港周辺を操縦する際に必要とされる様々な空間距離（clearances）（例えば、ゲート進入及び誘導路の安全な使用のために必要とされる、翼幅及び／又は地上空間距離など）を規定している、空港の運用規則によって実際には制限されている。
【０００３】
いくつかの提案設計では、航空機には、地上での航空機の翼幅を縮小するために（航空機が飛行用に設定される場合に比較して）、翼の一部が折り畳まれるように（例えば、上方又は下方に、及び後方又は前方に）、或る合成角度に向けられた軸の周りを回転し得る翼を設けている。しかしながら、このような構成（その一例は、グラマンアヴェンジャー航空機の折り畳み式翼である）の欠点は、翼の内側部分と外側部分とが衝突するのを避けるために、一連の二次的構造物を動かさざるを得ないということである。より一般的な折り畳み式翼の設計におけるその他の欠点は、翼が、翼の固定された部分と、折り畳まれる部分との間の接合部付近にて限られた容積を有する傾向があるということである。翼内に、必須の内部構造物（例えば、リブ、スパー又は他の支持構造物）及び／又は航空機システム（例えば、アクチュエータ）を収容するためには、翼の内部レイアウトを再設計し、接合部付近における翼の容積を局所的に増やし、及び／又は、そのような接合部の可能な位置を有意に制限する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上述の問題点の少なくともいくつかを軽減することを目的とする。
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、固定翼及び固定翼の先端に翼端装置を備える航空機翼の製造方法であって、翼端装置は、固定翼に対して、飛行中に用いる飛行設定状態（fright configuration）と、地上ベースの操作中に用いる地上設定状態（ground configuration）であり、地上設定状態では、翼の翼幅を低減するように、翼端装置が固定翼に対して回転させられる、地上設定状態と、の間で回転可能である航空機翼の製造方法が提供される。該方法は、（ａ）翼端装置を地上設定状態から飛行設定状態まで回転させるための、回転オイラー軸の向きを決定し、次に固定翼と翼端装置とを分離する切断面の位置を決定し、切断面を、オイラー軸に対して垂直に向けること、又は、（ｂ）固定翼と翼端装置とを分離する切断面の位置及び向きを決定し、次に翼端装置を飛行設定状態から地上設定状態に回転させるための、回転オイラー軸の位置を決定し、オイラー軸を切断面に対して垂直に向けること、によって、翼を設計するステップを含む。該方法は、また、１つ以上の設計基準を達成する好適な切断面が得られるまで、ステップ（ａ）又はステップ（ｂ）を反復して繰り返すステップと、次にこの設計による翼を製造するステップと、を含む。
【０００６】
設計プロセスに回転オイラー軸及び切断面を用いることによって、固定翼及び翼端装置がオイラー軸の周りを回転する間に衝突しないことを保証することができる。これは、折り畳みの間に移動させる、いかなる二次構造物の必要性もなくする。
【０００７】
このような設計プロセスは、１つ以上の設計基準を達成する切断面を得ることも可能にする。換言すれば、好適な切断面の位置及び／又は向きは、航空機翼の特定の要件を考慮して最適化することができ、従って、その特定翼に合わせて調整することができる。これにより、航空機の設計者は、より大きな柔軟性を得ることができ、翼への折り畳み式翼端装置の効果的な組み入れを促進することができる。
【０００８】
１つ以上の設計基準は、地上設定状態における翼端装置の選択された位置を含むことができる。例えば、翼端装置が、地上設定状態において特定の（選択された）位置をとって、それが最小の地上空間距離を超えるようにするのが望ましい。
【０００９】
１つ以上の設計基準は、飛行設定状態と地上設定状態との間で翼端装置を作動させるための選択された作動荷重閾値を含んでもよい。本発明者らは、切断面の向きが、翼端装置を動かすのに必要な作動荷重に影響を及ぼすことを認識した。浅い切断面（従って、垂直方向から比較的小さな角度にあるオイラー軸）を有することにより、翼端装置の大部分を、特に遠くに持ち上げなくて済む（地上設定状態への移動は、主として、浅い切断面に対して水平面内にある）。本発明者らは、さらに、好適な切断面は、設計プロセスにおいて、翼端装置を作動させるための、特定の（選択された）作動荷重を達成するように調整できることを認識した。
【００１０】
１つ以上の設計基準は、翼内に収容された内部システムとの干渉の最小化を含むことができる。例えば、好適な切断面は、アクチュエータなどのような、翼内のシステムを避けるために得ることができる。
【００１１】
１つ以上の設計基準は、翼内の内部構造物との干渉の最小化を含んでもよい。例えば、好適な切断面は、リブのような、翼内の構造物と交差するのを避けるために得ることができる。
【００１２】
内部システム又は構造物は、この段階では翼内に実際に物理的に存在する必要はないことを理解されたい。それは他の設計プロセスの一部として、翼内に暫定的に配置されていてもよい。
【００１３】
１つ以上の設計基準は、固定翼と翼端装置との間の切断面内の、界面の選択領域を含んでもよい。１つ以上の設計基準は、翼の上面と翼の下面との間の切断面に沿う、距離の選択を含んでもよい。切断面に沿う領域及び／又は距離は、翼端装置と固定翼との間の荷重伝達に影響を及ぼす。
【００１４】
オイラー軸の向きは、翼端装置がその軸を中心に、飛行設定状態から地上設定状態に回転すると、翼幅が縮小されるような向きとするのが好ましい。
【００１５】
オイラー軸は、３つの互いに垂直な方向の全てに対して或る角度に向けられるようにするのが好ましい（即ち、３つの全ての方向に対して平行でも垂直でもない）。オイラー軸は、好適には、縦方向に対して或る角度を成す（即ち、縦方向に対して平行でも垂直でもない）。オイラー軸は、好適には、横方向に対して或る角度を成す（即ち、横方向に対して平行でも垂直でもない）。オイラー軸は、好適には、垂直方向に対して或る角度を成す（即ち、垂直方向に対して平行でも垂直でもない）。垂直方向は、好適には、縦方向と横方向の両方に対して垂直である。いくつかの実施形態において、縦方向、横方向及び垂直方向は、絶対基準フレーム内にある（即ち、縦方向は機首―機尾（fore-aft）方向であり、横方向は航空機の左側―右側（port-starboard）方向である）。構造物が翼である実施形態では、縦方向は翼弦方向であってもよく、横方向は翼幅方向であってもよい。他の実施形態では、空気力学的構造物に対する局所的な基準フレーム内にて縦方向、横方向及び垂直方向を用いるのがふさわしいこともある。例えば、後退翼の場合には、長手方向は、代わりに翼の長さ方向に沿ってもよく、横方向は翼の幅方向に沿ってもよい（即ち、縦方向に対して垂直に計測される前縁から後縁まで）。
【００１６】
角度は、鋭角としてもよい。鋭角は、正の角度又は負の角度とすることができる。角度は、合成角度と称することができる。
【００１７】
オイラー軸は、好適には、翼を含む、より好適には固定翼を含む平面（即ち、観念的な平面）に対して或る合成角度にて配向される（即ち、平面は、一般に固定翼の翼スパー及びリブを含む）。
【００１８】
オイラー軸は、垂直方向から、好適には４５度未満、より好適には２５度未満の角度である。オイラー軸は、垂直方向から１５度未満の角度であってもよい。オイラー軸を垂直方向から比較的小さな角度にすると、翼端装置の重量は、それを回転させる時に短い垂直距離を持ち上げるだけで済むことになるため、有益であることが分かっている（比較的真っ直ぐな軸は、上下回転よりもむしろ前後回転の方が回転成分が相対的に大きくなる）。また、翼端装置が回転する際の、垂直方向の空間距離問題もほとんどない。さらに、このような軸の向きによって切断面が浅くなり、接合界面の長さを比較的長くすることができる。
【００１９】
オイラー軸は、切断面に対して垂直であり、従って、切断面は好適には斜めの（即ち、非垂直及び非水平の）面である。切断面は、好適には、縦方向、横方向及び垂直方向を含む平面のそれぞれに対して或る角度を成す（即ち、平行又は垂直の方向を含まない）。
【００２０】
本方法は、１つ以上の設計基準を達成するための好適な切断面が得られるまで、ステップ（ａ）又はステップ（ｂ）を反復して繰り返すステップを含む。反復プロセスは、好適なオイラー軸及び切断面が達成されるまで行うのが好適である。
【００２１】
ステップ（ａ）及び／又はステップ（ｂ）を実行してもよいことを理解されたい。本発明のいくつかの実施形態では、ステップ（ａ）のみが実行される。これは、なぜなら、設計するときに、或る（最初の）オイラー軸の向きから開始し、そこから作業するのが最も簡便だからである。本発明のいくつかの実施形態では、ステップ（ｂ）のみが実行される。これは、設計するときに、或る（最初の）切断面の向き及び／又は位置から開始し、そこから作業するのが最も簡便であるからである。
【００２２】
オイラー軸の位置及び／又は向きは、オイラー軸が、翼端装置の重心に近いところ、好適には実質的に重心を通過するように、より好ましくは、翼端装置の質量中心を通るように決定してもよい。このような配置は、翼端装置をオイラー軸を中心に回転させるのに必要とされる、アクチュエータの容量を最小化するのに有益である。このような配置は、翼端装置が非平面の翼端装置（ウィングレット等）であるときに特に有益である
【００２３】
翼端装置は、飛行設定状態と地上設定状態との間で移動可能である。翼端装置は、これらの２つの設定状態の間の中間設定状態にも移動可能であってもよい。翼端装置は、飛行中に用いる飛行設定状態と飛行制御設定状態との間で、固定翼に対して回転可能であってもよい。飛行制御設定状態では、空気力学的構造物の翼端装置は、飛行制御状態にある時に、飛行（例えば、突風荷重軽減といったような、翼に作用する飛行方向、姿勢及び／又は飛行荷重の分布）を制御するために翼にかかる荷重を変えられるように、地上設定状態に向かう又はそれから離れる方向に少しだけ回転させることができる。このような構成では、切断面は飛行方向に対して或る角度に向けるのが好適である。
【００２４】
翼端装置は、オイラー軸を中心に、飛行制御設定状態に向けて／それから回転可能であってもよい。１つ以上の設計基準は、飛行制御設定状態における翼端装置の選択された位置を含んでもよい。
【００２５】
航空機は、２つの折り畳み式の翼を備えることができ、各々は航空機胴体の反対側から延在する。本発明のいくつかの実施形態において、各翼の地上設定状態は、実質的に同じであってもよい（即ち、航空機は両方の構造物が地上設定状態にあるときは対称である）。しかしながら、本方法は、本明細書に記載の本発明の実施形態による各折り畳み式翼を設計するのに、地上設定状態にあるときに、外側領域が非対称に回転されるように、各翼の翼端装置を反対方向に回転させるように構成するステップを含んでもよい。反対方向に回転する空気力学的構造物を有することによって、航空機は、航空機のドア（積載物の積み降ろし時）又は燃料補給や除氷といったような翼関連の地上作業への地上車両及び／又は装置のアクセスを確実にするなど、特定のシナリオに合わせて調整することができる。
【００２６】
翼端装置は、翼端延長部とすることができ、例えば、翼端装置は平面的な先端延長部とすることができる。他の実施形態において、翼端装置は、ウィングレット等の非平面的な装置を備えてもよく、又はそれで構成してもよい。飛行設定状態では、翼端装置の後縁は、固定翼の後縁と連続しているのが好ましい。翼端装置の前縁は、固定翼の前縁と連続させ、固定翼から翼端装置に滑らかな遷移があるようにするのが好適である。固定翼と翼端装置との間の接合部におけるスイープ又はねじれに変化があっても、滑らかな遷移があることを理解されたい。しかしながら、固定翼と翼端装置との間の接合部には不連続部が存在しないのが好適である。翼端装置の上面及び下面は、固定翼の上面及び下面と連続していてもよい。 
【００２７】
翼端装置が地上設定状態であるとき、その翼を組み込んでいる航空機は、飛行には適していない。例えば、翼端装置は、地上設定状態においては、空気力学的及び／又は構造的に飛行には適していない。航空機は、飛行中、翼端装置が地上設定状態に移動できないように構成されるのが好ましい。航空機は、航空機が飛行状態であるときを感知するセンサを備えることができる。センサが航空機は飛行中であることを感知すると、翼端装置を地上設定状態に移動できないようにする制御システムを配置するのが好適である。
【００２８】
本発明の他の態様によれば、本明細書に記載の製造方法を参照して設計するステップを含む、翼の設計方法が提供される。
【００２９】
本発明のさらに他の態様によれば、固定翼及び前記固定翼の端に翼端装置を備え、翼端装置は、固定翼に対して、飛行中に用いる飛行設定状態と、地上ベースの操作中に用いる地上設定状態であり、この地上設定状態では、翼幅を低減するように、翼端装置が、固定翼に対して回転させられた地上設定状態と、の間で回転可能である、翼を備える航空機が提供される。翼端装置は、飛行設定状態及び地上設定状態との間で、回転オイラー軸を中心に回転可能であり、固定翼及び翼端装置は、切断面に沿って分離され、切断面は、飛行設定状態と地上設定状態との間で回転するときに、固定翼及び翼端装置が衝突しないように、オイラー軸に対して垂直に向けられるようにする。
【００３０】
切断面は、好適には、固定翼と翼端装置とを分離する観念上の平面である（例えば、切断面は翼の設計段階で形成される）。切断面は、必ずしもそれ自体が物理的な平面として現れる必要はないことを理解されたい。固定翼と翼端装置との間の物理的な界面は、実際には、切断面から外れているか、又は非平行である、いくつかの構造を有していてもよい。しかしながら、これらの切断面からの構造上のずれは、飛行設定状態と地上設定状態との間の回転中に衝突を引き起こすのに不十分であることが好ましい。
【００３１】
切断面は、単一平面の切れ目に沿って、固定翼と翼端装置とを分離するのが好ましい。換言すれば、固定翼と翼端装置との間の接合部は、単一の、斜めの平面（切断面）内に在るのが好ましい。
【００３２】
本発明の好適な実施形態において、翼は、切断面に対して平行に向けられる少なくともいくつかの平面構造を含む。翼は、固定翼と翼端装置との間の界面を含んでもよい。界面は、切断面に平行に向けられる実質的に平面的な構造を含んでもよい。固定翼は、切断面に実質的に平行に向けられるリブを備えることができる。翼端装置は、切断面に対して実質的に平行に向けられるリブを備えてもよい。固定翼及び翼端装置のこれらのリブは、固定翼と翼端装置との間の界面に位置付けられるのが好ましい。
【００３３】
オイラー軸は、切断面が比較的浅いカットとなるように、垂直方向から比較的小さい角度で傾斜させてもよい。これは、翼端装置を作用させるための作用荷重を最小化することから有利である。
【００３４】
オイラー軸は、切断面が固定翼に対してオーバーカットするように、翼端寄りに傾けてもよい。
【００３５】
オイラー軸は、切断面が固定翼に対してアンダーカットするように胴体寄りに傾けてもよい。
【００３６】
オイラー軸は、３つの互いに垂直な方向の全てに対して、或る角度に向けられる（即ち、平行又は垂直にはならない）のが好ましい。オイラー軸は、縦方向に対して或る角度を成す（即ち、平行又は垂直にはならない）のが好ましい。オイラー軸は、横方向に対して或る角度を成す（即ち、平行又は垂直にはならない）のが好ましい。オイラー軸は、垂直方向に対して或る角度を成す（即ち、平行又は垂直にはならない）のが好ましい。
【００３７】
オイラー軸は、翼端装置の質量中心に近接し、好適には実質的にその質量中心を通過すてもよい。オイラー軸は、翼端装置の重心に近接し、好適には実質的にその重心を通過してもよい。航空機は、オイラー軸の周りの領域で翼端装置を回転させるように配置されるアクチュエータを備えることができる。アクチュエータは、好適には回転式のアクチュエータである。
【００３８】
航空機は、本発明のこの態様による翼を２つ備えることができる。各翼は、航空機の胴体の反対側から延在し、各翼の翼端装置のそれぞれは、地上設定状態にあるときに、翼端装置が非対象に回転するように、反対方向に回転するように構成されてもよい。
【００３９】
航空機は、有人航空機又はＵＡＶのような任意の航空機であってもよい。より好適には、航空機は旅客機である。旅客機は、多数の乗客を収容するための複数の行と列の座席ユニットを含む乗客キャビンを備えるのが好ましい。航空機は、少なくとも２０、より好適には少なくとも５０人、より好適には５０人以上の定員とすることができる。航空機は、好適には動力航空機である。航空機は、好適には、航空機を推進させるためのエンジンを備える。航空機は、翼に取付けられる、好ましくは翼下エンジンを備えてもよい。
【００４０】
本発明のその他の態様によれば、本明細書に記載の製造方法により製造された翼を備える航空機が提供される。
【００４１】
本発明のその他の態様によれば、本明細書に記載の翼端装置として用いる翼端装置が提供される。
【００４２】
本発明の上述の態様は、翼に関して本明細書に記載される。しかしながら、本発明は、原則として、内側領域及び外側領域（内側領域に対して回転可能）を備える任意の折り畳み式の空気力学的構造物にも適用し得る。本発明のさらなる態様によれば、特許請求されるも、内側領域及び外側領域を備える空気力学的構造についての方法及び装置が提供される。‘固定翼’に対する本明細の言及は、‘内側領域’にも等しく適用可能であり、翼端装置に対する言及は、‘外側領域’にも等しく適用可能である。
【００４３】
本発明の１つの態様に関連して記載される特徴は、本発明の他の態様に組み込むことができることは勿論である。例えば、本発明の方法は、本発明の装置に関連して記載される特徴のいずれかを組み入れることができ、逆もまた同様である。
【００４４】
以下、本発明の実施形態を、添付の概略図面を参照して、単なる例により説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１ａ】本発明の第１の実施形態による旅客機の後退翼の斜視図である。
【図１ｂ】本発明の第１の実施形態による旅客機の正面図である。
【図２ａ】翼端装置をオイラー軸を中心に回転させ、地上設定状態にしたときの、図１ａの翼の斜視図である。
【図２ｂ】翼端装置をオイラー軸を中心に回転させ、地上設定状態にしたときの、図１ａの翼の平面図である。
【図２ｃ】翼端装置をオイラー軸を中心に回転させ、地上設定状態にしたときの、図１ａの翼の正面図である。
【図３】図１ａ〜図２ｃにおける固定翼と翼端装置に達するように導くステップを示すフローチャートである。
【図４】オイラー軸の角度とその後の翼端装置の動きとの関係を示すチャートである。
【図５】５ａは、本発明の第２の実施形態による旅客機の翼の平面図であり、５ｂは、本発明の第２の実施形態による旅客機の翼の斜視図である。
【図６】６ａは、本発明の第３の実施形態による旅客機の翼の平面図であり、６ｂは、本発明の第３の実施形態による、旅客機の翼の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１ａは、本発明の第１の実施形態による、航空機２（図１ｂ参照）の固定翼１及び翼端装置３の斜視図である。第１の実施形態では、翼端装置３は平面的な翼端延長部の形状をしているが、本発明は、他のタイプの翼端装置（ウイングレットなど）及び他の折り畳み式空気力学的構造物そのものにも適用し得る。
【００４７】
翼端装置３は、飛行設定状態（図１ａ）と地上設定状態（図２ａ〜ｃ）との間で移動可能である。飛行設定状態では、翼端装置３の前縁５’及び後縁７’は、固定翼１の前縁５及び後縁７と連続している。さらに、翼端装置３の上面及び下面は、固定翼１の上面及び下面と連続している。従って、固定翼１から翼端装置３へ滑らかに移行している。図１ａの翼外板は、スパー４などの内部機構の一部が見えるように、極めて細い線で示されている。
【００４８】
翼端装置３は、飛行のために飛行設定状態にセットされる。従って、飛行設定状態では、翼端装置３は航空機の翼幅を増大させる（それによって、有益な空力効果を提供し、例えば、誘導抗力の成分を低減させ、揚力を増大させる）。原理上は、常にこのような大きな翼幅を維持し、単に大きな固定翼を有するのが望ましい。しかしながら、航空機の最大翼幅は、空港の周りを操縦する際に必要とされる様々な空間距離（例えば、ゲートに入るため及び誘導路の安全使用のために必要とされる、翼幅及び／又は地上高等）を決めている空港の運用規則によって事実上制限されている。従って、本発明の第１の実施形態では、翼端装置３は、地上にある時の使用のために、地上設定状態に動かすことができる。
【００４９】
地上設定状態（図２ａ〜ｃ）では、翼端装置３は、上述の飛行設定状態から、翼端装置が下向きの円弧を描いて後方（機尾方向）に回転するように折り畳まれる。図２ａは地上設定状態における翼端装置３を示している斜視図であり、図２ｂは地上設定状態における翼端装置３の平面図であり、図２ｃは、地上設定状態における翼端装置３の正面図である。特に図２ｂから明らかなように、このように翼端装置３を折り畳むことによって、航空機２の翼幅は低減される。従って、翼端装置３が地上設定状態にあるとき、航空機２は上述した空港の空間距離に準拠する。
【００５０】
航空機の翼幅を変更すること自体は公知である。いくつかの提案設計では、航空機に、地上での航空機の翼幅を低減するために（航空機が飛行のために設定されるときに比べて）、折り畳める翼を設けている。しかしながら、このような構成（その一例は、グラマンアヴェンジャー航空機の折り畳み翼である）の欠点は、これらは、翼の内側部分と外側部分との衝突を避けるために動かさなければならない、一連の二次構造物を必要とすることである。より一般的な折り畳み翼の設計におけるその他の欠点は、翼が、その固定部分と、折り畳み部分との間の接合部付近で容積が制限される傾向にあるということである。翼内に、必須の内部構造物（例えば、リブ、スパー又は他の支持構造物）及び／又は航空機システム（例えば、アクチュエータ）を収容するために、翼の内部レイアウトを再設計し、固定翼と翼端装置との間の接合部付近の翼の容積を局所的に増やし、及び／又は、接合部の可能な位置を有意に制限する必要がある。
【００５１】
第１の実施形態は、これらの問題に対処しようとする。本発明の第１の実施形態において、航空機の固定翼１及び翼端３は、図３に示すプロセスを用いて設計されている。
【００５２】
図１ａ〜図３の全てを参照するに、このプロセスは、設計者が、地上設定状態（図２ａ、図２ｂ、図２ｃ）にあるときの、翼端装置３の最終好適位置を選択することにより開始する。これは第１の設計基準である。この実施形態では、翼端装置は下向きの円弧で後方に回転させるのが望ましい（けれども、他の実施形態では、翼端装置を上向きの円弧で前方に回転させるように、異なる位置／移動が所望されることもある）。
【００５３】
次に、設計者は、地上設定状態における所望な位置を達成するために、その周りを翼端装置３が、飛行設定状態から回転させる必要がある、回転オイラー軸１１の位置及び向きを選択する。第１の実施形態において、オイラー軸１１は、その軸１１が固定翼の平面から延在するように、翼の平面に対して或る合成角度を成す（図１ａに最も明確に示されている）。オイラー軸は、翼端装置の動きをその周りに１回転で表すことができる軸である。第１の実施形態において、オイラー軸は、回転型アクチュエータ（図示せず）のシャフトによって物理的に規定されるが、他の実施形態では、オイラー軸は翼端装置の回転動作を表すことができる仮想軸であってもよい。
【００５４】
次に、設計者は、例えば、ＣＡＤパッケージを用いて、固定翼１と翼端装置３とを分離する切断面１３を決定する。切断面１３は、オイラー軸に対して垂直に延在し、概念上、固定翼１と翼端装置３とを分離する平面である。切断面１３はオイラー軸１１に垂直であるから、飛行設定状態と地上設定状態との間での翼端装置の回転の間に、固定翼及び翼端装置が衝突しないようにしている。
【００５５】
設計プロセスの最初のステップでは、切断面は翼内部の航空機の構造物又はシステム（図示せず）を過度に妨害するかもしれない。従って、設計者は、このような干渉を回避、又は少なくとも最小限に抑える切断面１３が得られるまで、上述したステップを繰り返す。構造物及びシステムとの干渉を最小限に抑えることは、第２の設計基準である。
【００５６】
折り畳み式翼が後に製造される、最終的な設計が、図１ａ〜図２ｃに示されている。最終設計では、オイラー軸は、３つの相互に直交する方向（垂直方向Ｚ、翼弦方向Ｘ及び翼幅方向Ｙ）の全てに対して或る角度に向けられる。設計プロセスが完了すると、オイラー軸１１は、垂直方向Ｚから１５度の角度で、翼の前縁に対して４５度の角度にある。従って、絶対基準面において、オイラー軸は翼幅方向Ｙに対して、４５度＋局所スイープ角の角度を成す。翼弦方向Ｘに対する角度は、これから９０度ずれている。翼幅方向及び翼弦方向に対する角度は、ＸＹ平面での投影に基づいて計測される。
【００５７】
従って、本発明の実施形態は、衝突を防ぐための複雑な二次的な動きの必要性を排除する折り畳み式翼の設計を容易にする。さらに、回転オイラー軸及び切断面を反復的に修正することによって、設計者は、地上設定状態における翼端装置の特定の位置を得たり、翼と翼端装置との間の接合部付近の翼容積の使用を最適化したり、翼内の構造物及びシステムとの干渉を最小化したりするといったような、選択された設計基準を達成することができる。従って、設計者は折り畳み式翼を設計するときに、より大きな自由度及び柔軟性を持つことができる。
【００５８】
図１ａ〜図２ｃは、航空機の左側の翼１を示している。右側の翼も、その先端に翼端装置を有する。設計者は、固定翼と翼端との間の切断面を決定するのに、上に述べたのと実質的に同じプロセスを用いる。
【００５９】
代替的な実施形態（図示せず）では、地上設定状態における左側の翼端装置は、下向きの弧でスイープしながら後方に回転するが、右側翼にとっての翼端装置は、上向きの円弧を描いて前方に回転する。従って、オイラー軸及び切断面は、それぞれの反対側の翼で実質的に異なる。このような構成により、翼端装置を反対方向に逆回転させることができるため、航空機は、航空機の各側の特定の状況に使用するように調整することができる（例えば、一方の側での貨物ドアへの良好なアクセスを可能にし、他方の側での燃料補給カップリングへのより良好なアクセスを可能にする）。他の実施形態において、翼端装置は、同じ方向に回転して、実質的に同一の地上設定状態になるように構成してもよいことは勿論である。
【００６０】
オイラー軸を特定の方向に向けることによって、翼端装置の動き方を変えることができることを認識されたい。図４は、オイラー軸の角度とそれに続いて起きる翼端装置の動きとの間の関係を示すチャートである。これは、回転軸１１の平面図を表しており、中心の点は垂直軸を表している。この点から軸を４象限のそれぞれに固定−駆動するように、回転軸の基部をとると、図に示すように翼が回転することになる。例えば、図１ａ〜図２ｃの第１の実施形態では、軸は機尾及び翼端寄りに傾き、翼端装置の動きは、右下象限に示される動きとなる。
【００６１】
図５ａ及び図５ｂは、本発明の第２の実施形態に従って設計される、固定翼及び翼端装置を示す。本発明の第２の実施形態の特徴は、本発明の第１の実施形態における同様の特徴に対応し、第１の実施形態におけるものと同様の参照数字で示されるが、頭に‘１’を付けている（又は、‘１０’が適当であるところもある）。
【００６２】
第２の実施形態は、切断面１３が翼弦方向に対して異なる角度であることを除いて、第１の実施形態と同じであり、切断面は、翼端装置が後縁から前縁に動くときに（切断面が翼端の方へ延在している図１ａとは対照的に）胴体寄りに延在している。切断面は、垂直方向に対しても異なる角度である（即ち、翼の上面よりも下面が胴体寄り（切断面が上面よりも下面の方が翼端寄りである図１ａに対して））。従って、オイラー軸１１１は、垂直方向、翼幅方向及び翼弦方向に対して、相当する異なる角度に向けられることによって、固定翼１０３をアンダーカットする平らな切断面１１３となる。図４を参照すると、これは、第１の実施形態のように右下の象限というよりも、右上の象限において説明される形態の動きになることを意味している。
【００６３】
第２の実施形態は、翼端装置１０３を、上向きの弧で前方回転させるため、地上の作業車両のアクセス性を向上させる。さらに、翼端装置は、航空機が前進する際の空気力学的な力の影響を受けると、必然的に飛行設定状態に強いられるため、有利だと考えられる（万が一、翼端装置が飛行設定状態に正しくロックされていなかったときに有用である）。
【００６４】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の第３の実施形態に従って設計される、固定翼及び翼端装置を示す。本発明の第３の実施形態の特徴は、本発明の第１の実施形態における同様の特徴に対応し、第１の実施形態におけるものと同様の参照数字で示されるが、頭に‘２’を付けている（又は、‘２０’が適当であるところもある）。第３の実施形態は、翼端装置２０３がさらに軸２１１を中心に回転し、地上設定状態において、翼端装置２０３が固定翼２０１の上方に位置するように配置されることを除いて、第１の実施形態と同様である。これは、サービス車両のアクセスを改善する上で有利である。また、翼端装置の重量は主翼ボックスの片側（第１の実施形態のように）よりはむしろ、主翼ボックスの上にかかるため、地上設定状態において、主翼ボックスに加えられるねじり荷重が低くなることも意味する。
【００６５】
本発明は特定の実施形態について説明され、図示されているが、当業者であれば、本発明は本明細書に具体的に示されない、多くの異なる種類の変形例に役立てることができることを理解されるであろう。例として、外部領域は必ずしも翼端装置である必要はなく、空気力学的構造物は必ずしも翼である必要はなく、例えば尾翼の一部、又は制御面でもよく、航空機は、必ずしも旅客機である必要なく、例えば、ＵＡＶとしてもよい。
【００６６】
上述の本明細書において、構成又は要素は、公知の、明白あるいは予測できる等価物として言及され、このような等価物は、個別に説明されたものとして、ここに包含される。本発明の真の特許請求の範囲を決定するために、請求項に記載の構成が参照され、また、このような等価物を包含するように構成すべきである。読者には理解できるように、好適な、有益かつ便利な同等物として記載されている本発明の構成及び特徴は、選択可能であり、独立請求項の範囲を制限するものではない。さらに、このような選択可能な構成及び特徴は、本発明のいくつかの実施形態に利益があるとともに、他の実施形態では、好ましくなくかつそれゆえ欠けているかもしれないことを理解されたい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
0006580064.tif 000004
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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