(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の機体のいずれかの構造体の内部に浸入した水分を、前記構造体から排出する排水システムであって、
導入端と排出端を備え、導入端から導入された前記水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、
前記排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、
を備え、
前記加熱器は、前記排水路を前記排出端まで搬送されてきた水分を加熱して乾燥させることを特徴とする航空機の排水システム。
【請求項２】
航空機の機体のいずれかの構造体の内部に浸入した水分を、前記構造体から排出する排水システムであって、
導入端と排出端を備え、導入端から導入された前記水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、
前記排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、
を備え、
前記排水路の前記導入端は、
前記航空機が駐機中に、前記構造体の内部における水分が貯留しうる範囲で、鉛直方向の最も低い領域に設けられることを特徴とする、排水システム。
【請求項３】
航空機の機体のいずれかの構造体の内部に浸入した水分を、前記構造体から排出する排水システムであって、
導入端と排出端を備え、導入端から導入された前記水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、
前記排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、
を備え、
前記構造体の内部が、複数のセルに区切られている場合に、
複数の前記セルのなかから選択された特定の前記セルに前記排水路が設けられるか、または、
複数の前記セルの全てに前記排水路が設けられることを特徴とする排水システム。
【請求項４】
航空機の機体のいずれかの構造体の内部に浸入した水分を、前記構造体から排出する排水システムであって、
導入端と排出端を備え、導入端から導入された前記水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、
前記排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、
を備え、
前記加熱器は、
前記航空機が備える補助動力装置からの抽気を熱源として前記水分を乾燥させる、
ことを特徴とする排水システム。
【請求項５】
航空機の機体の応力外皮構造としての構造体の内部に浸入した水分を、前記構造体から排出する排水システムであって、
導入端と排出端を備え、導入端から導入された前記水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、
前記排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、
を備えることを特徴とする排水システム。
【請求項６】
前記排水路は、
ペーパードレーン材によりなることを特徴とする、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の排水システム。
【請求項７】
複数の前記導入端に対応する複数の前記排水路が、所定位置まで独立して設けられ、前記所定位置からは束ねられて引き回さられることを特徴とする、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の排水システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の排水システムを備える、
ことを特徴とする航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の翼に代表される応力外皮構造の内部に浸入した水分を排出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機が備える応力外皮構造である例えば翼では、外皮を補強材に固定するファスナが貫通するファスナ・ホールから応力外皮構造の内部に水分が浸入することがあり、この水分は、通常、飛行中の高度が高いときには氷結しているが、地上に着陸すると融解する。したがって、航空機の航行を続けると、浸入した水分は、氷結と融解を繰り返し、氷結した位置によっては、構造強度の低下を誘発するおそれがある。例えば特許文献１には、航空機の翼への着氷を加熱により防止又は融解する装置が開示されているが、翼の内部に浸入した水分を排出するには至らない。
したがって、現状では、航空機が着陸して駐機中に、当該部位をランプなどの加熱手段によって加熱することにより、水分を乾燥している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６３４８０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、昨今のエアラインでは着陸してから次のフライトまでの時間を短縮することが求められており、そのために、応力外皮構造から水分をより迅速に排出することが望まれる。
そこで本発明は、応力外皮構造の内部に浸入した水分を迅速に排出させることのできるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと、本発明は、航空機の機体のいずれかの構造体の内部に浸入した水分を、構造体から排出する排水システムであって、導入端と排出端を備え、導入端から導入された水分を毛細管現象により排出端に向けて搬送する排水路と、排水路を搬送されてきた水分を加熱により乾燥する加熱器と、を備えることを特徴とする航空機の排水システムである。
本発明によれば、構造体の内部に毛細管現象を利用した排水路を設けるので、浸入した水分が排水路の導入端に触れさえすれば、格別の処理を施すことなく、当該水分は当該構造体の外部に排出させることができる。しかも、排水路の排出端に向けて搬送される水分は、加熱器により乾燥されるので、導入端からの残余の水分の導入が促進されることになり、内部に浸入した水分の排水が迅速に行われる。
【０００６】
本発明の排水システムにおいて、排水路は、ペーパードレーン材からなることが好ましい。
【０００７】
本発明の排水システムにおいて、排水路の導入端は、航空機が駐機中に、構造体の内部における水分が貯留しうる範囲で、鉛直方向の最も低い領域に設けられることが好ましい。
【０００８】
本発明の排水システムにおいて、構造体の内部が、複数のセルに区切られている場合に、複数のセルの中から選択された特定のセルに排水路を設けるか、または、複数のセルの全てに排水路を設けることができる。
【０００９】
本発明の排水システムにおいて、加熱器は、航空機が備える補助動力装置からの抽気を熱源として、水分を乾燥させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、構造体の内部に毛細管現象を利用した排水路を設けることにより、浸入した水分が排水路に触れれば、格別の処理を施すことなく、当該水分は当該構造体の内部に排出される。しかも、排水路の排出端に向けて搬送される水分は、加熱器により乾燥されるので、導入端からの残余の水分の導入が促進されることになり、内部に浸入した水分の排水が迅速に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態における排水システムが適用される航空機の外観を示す斜視図である。
【図２】本実施形態における排水システムが設けられる水平尾翼の内部構造を示す図である。
【図３】本実施形態における排水システムの要素である搬送路を示す図である。
【図４】本実施形態における排水システムの要素である搬送路と加熱器の配置例を示す図である。
【図５】本実施形態における搬送路の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
本実施形態は、図１に示すように、航空機１の応力外皮構造の一つである水平尾翼７Ｌ，７Ｒに設けられ、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入した水分を胴体３の後端部に排出させる排水システム１０に関するものである。なお、ここでは水平尾翼７Ｌ，７Ｒを例にするが、航空機１の他の部位について本実施形態と同様の排水システムを設けることもできる。
排水システム１０は、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入した水分を毛細管現象により、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部から胴体３の後端部に搬送する排水路２０と、排水路２０を搬送されてきた水分を加熱により乾燥される加熱器３０と、を備えている。以下、排水路２０と加熱器３０を順に説明するが、その前に、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの概略の構造と、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入する水分の挙動について説明する。
【００１３】
図２に示すように、水平尾翼７（７Ｌ，７Ｒ）は、それぞれ、鉛直方向の上側に配置される外板８Ａと鉛直方向の下側に配置される外板８Ｂと、外板８Ａと外板８Ｂの間を繋ぐ複数のリブ８Ｃと、複数のリブ８Ｃを翼長方向に繋ぐ桁フランジ８Ｄと、外板８Ａと外板８Ｂの強度を補強するストリンガ８Ｅと、を備えており、応力外皮構造をなしている。
【００１４】
水平尾翼７Ｌ，７Ｒは、外板８Ａ，８Ｂとリブ８Ｃを固定する手段として、締結具としてのファスナ（図示を省略）を用いており、ファスナは、外板８Ａ，８Ｂの表裏を貫通するファスナ・ホール（図示を省略）を介してリブ８Ｃと締結されるが、航空機１の飛行中に、大気中の水分がこのファスナ・ホールを通って水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入し得る。水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入した水分は、飛行中の高度が高い領域においては固相の氷として存在するが、着陸のために高度が低くなると溶けて液相の水になる。航行を続けると、航空機１は低い高度と高い高度を繰り返して行き来するので、水平尾翼７Ｌ，７Ｒに浸入した水分は、氷結と融解を繰り返すが、浸入した箇所によっては構造強度の低下を招いてしまう。そこで、排水路２０を用いて水平尾翼７Ｌ，７Ｒに浸入した水分を水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部から排出させ、かつ、加熱器３０を用いて排出された水分を乾燥させることで水平尾翼７Ｌ，７Ｒからの水分の排出を促進させる。
【００１５】
［排水路２０］
排水路２０は、図３（ａ）に示すように、水平尾翼７（７Ｌ，７Ｒ）のそれぞれのセルＳにおける外板８Ｂの内面に接する導入端２１から、胴体３の後端部の排出端２２まで延びており、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部と胴体３の内部とを繋いでいる。
【００１６】
排水路２０は、毛細管現象を利用するドレーン材Ｄにより水平尾翼７（７Ｌ，７Ｒ）に浸入した水分を導入端２１から排出端２２まで搬送する。毛細管現象を生じ得るものである限り、排水路２０を構成する部材は問われないが、ペーパードレーン材と称される部材、プラスチックボードドレーン材と称される部材を好適に用いることができる。これらの部材は、紙質や合成樹脂、化学繊維、不織布等からなる長尺の帯状材であって、当該ペーパーの細孔や繊維間隙を通じて毛細管現象により水分を搬送するものであり、軟弱地盤中の水を地上に排出させる土木分野での利用実績が多い。また、これらの部材は屈曲部分においても水分を搬送できる。ドレーン材Ｄとしては、他に、医療分野で用いられているドレーンチューブを用いることができる。ドレーンチューブとしては、ペンローズドレーンに代表されるフィルム型、ファイコンチューブ、プリーツチューブ、デュープルチューブなどが知られるチューブ型などを用いることができる。
【００１７】
ドレーン材Ｄを用いた排水路２０の構成は、図３（ｂ）に示すように、例えば複数のペーパードレーン材を用意し、それぞれのドレーン材Ｄの導入端２１の側をそれぞれのセルＳの外板８Ｂの所定位置に配置させるとともにセルＳから引き出した部分を、セルＳを区切るリブ８Ｃの挿通孔８Ｆを通過させて胴体３の後端部まで延設させる。リブ８Ｃの挿通孔８Ｆを通る部分は、束ねることにより、外観の上では一つのドレーン材として引き回すことができる。
【００１８】
［加熱器３０］
加熱器３０は、図４に示すように、排水路２０を排出端２２まで搬送されてきた水分を加熱して乾燥させるために設けられる。
加熱器３０は、水分の乾燥のために新たに設けることもできるが、もともと航空機１に備えられる要素を用いることが好ましく、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの水分を排出する本実施形態の場合には、胴体３の後端部に設けられる補助動力装置（Auxiliary Power Unit : ＡＰＵ）１７の抽気を利用するのがよい。補助動力装置１７は、航空機１の各部に圧縮空気や油圧、電力を供給するため、航空機１の飛行のための動力を担うメインエンジンとは別に搭載された小型のエンジンである。補助動力装置１７は、メインエンジンを起動するために必要な圧縮空気の供給、また駐機中における空調装置などの各装置への動力の供給に用いられる。補助動力装置１７からの抽気が通る配管１８に加熱器３０を設けるとともに、排水路２０の排出端２２を加熱器３０に挿入することで、配管１８を通る抽気の熱を利用して、搬送されてきた水分を乾燥させる。
【００１９】
［作用及び効果］
以上説明したように、航空機１は水平尾翼７Ｌ，７Ｒから胴体３の後端にかけて、排水システム１０を備え、以下のようにして、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの内部に浸入した水分を排出させる。
つまり、浸入した水分は、前述したように、氷結及び融解を繰り返すが、融解すると水平尾翼７Ｌ，７Ｒの下側の外板８Ｂの上に溜る。下側の外板８Ｂには排水路２０の導入端２１が接しているので、融解した水は毛細管現象により導入端２１から排出端２２に向けて搬送される。排出端２２は、加熱器３０による加熱領域に含まれているので、搬送されてきた水は排出端２２及び排出端２２の近傍において、迅速に乾燥される。排出端２２及び排出端２２の近傍において排水路２０の水は乾燥されるので、当該部分は毛細管現象による水分の搬送能力が復元されるので、導入端２１からの水分の導入及び排出端２２に向けた水分の搬送を継続的に行うことができる。
【００２０】
本実施形態の加熱器３０は補助動力装置を利用するものであり、この補助動力装置は駐機中に駆動されるものであるから、水分が融解するタイミングに合わせて駆動されることになる。したがって、格別の操作を伴うことなく、排水路２０を搬送されてきた水分を加熱して乾燥することができる。
【００２１】
また、本実施形態の排水システム１０は、水平尾翼７Ｌ，７Ｒの全てのセルＳに排水路２０の導入端２１を設けているので、それぞれのセルＳにおいて生じた融解水を排出させることができる。
また、本実施形態の排水システム１０は、航空機１について新たな構成要素として排水路２０を設けているが、排水路２０に用いられるドレーン材Ｄとしては、例えばペーパードレーン材のように軽量であり、しかも、リブ８Ｃに設けられた挿通孔８Ｆを介してセルＳの内部に設けることができる。さらに、排水路２０を搬送されてきた水分の乾燥も、航空機１が不可避的に備えている補助動力装置１７を利用するものであり、新たな構成要素を必要としないか、必要としたとしても軽微ですむ。したがって、本実施形態によれば、既存の航空機１の構成にほとんど変更をきたすことなく、水平尾翼７Ｌ，７Ｒに浸入した水部を水平尾翼７Ｌ，７Ｒの外部に排出することができる。
【００２２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
排水路２０は、それぞれのセルＳに独立したドレーン材Ｄを一つずつ設けているが、本発明はこれに限られるものでなく、例えば、図５（ａ）に示すように、複数のセルＳにわたって単一のドレーン材Ｄを設けることができる。図５（ａ）は、三つのセルＳに対して一つのドレーン材Ｄを設ける例を示しており、ドレーン材Ｄを蛇行させることにより、それぞれのセルＳにおいて下側の外板８Ｂの内面にドレーン材Ｄを接触させることができる。また、逆に、一つのセルＳにそれぞれが独立するドレーン材Ｄを設けることができる。例えば、図５（ｂ）に示す例のように、一つのセルＳの翼幅方向の前縁部分、中央部分及び後縁部分の三カ所にそれぞれが独立するドレーン材Ｄからなる排水路２０を設けることができる。また、水分が溜まる箇所が特定されていれば、当該箇所だけに排水路２０をもうけることもできる。
【００２３】
また、ドレーン材ＤがセルＳの内部において下側の外板８Ｂと接触する位置は任意であるが、駐機中の航空機１の姿勢を考慮することが好ましい。例えば、図５（ｃ）に示すように、駐機中に水平尾翼７Ｌ，７Ｒの後縁部分の鉛直方向の位置が前縁部分に比べて低い場合には、溶解した水は鉛直方向の最も低い領域である後縁部分に集まるので、ドレーン材Ｄの導入端２１を後縁部分において下側の外板８Ｂを接触させることが好ましい。
【００２４】
また、以上では、水平尾翼７Ｌ，７Ｒに排水システム１０を設ける例を示したが、本発明の排水システムは、水分が浸入し得る航空機の応力外皮構造、例えば主翼５、垂直尾翼６などに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１      航空機
３      胴体
５      主翼
６      垂直尾翼
７，７Ｌ，７Ｒ  水平尾翼
８Ａ，８Ｂ    外板
８Ｃ    リブ
８Ｄ    桁フランジ
８Ｅ    ストリンガ
８Ｆ    挿通孔
１０    排水システム
１７    補助動力装置
２０    排水路
２１    導入端
２２    排出端
３０    加熱器
Ｄ      ドレーン材
Ｓ      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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【図５】
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