(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計する胴体の断面形状設計方法であって、
前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、
前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定工程と、
前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷する荷重負荷工程と、
前記与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する設計形状設定工程と、
前記胴体内部の空間的な制約条件を設定する制約条件設定工程と、
前記胴体の前記設計断面形状が、前記制約条件を満たすか否かを判定する制約条件判定工程と、
前記制約条件判定工程において前記制約条件を満たさないと判定された場合、前記制約条件を満たすように、前記胴体の前記設計断面形状における剛性分布を調整する剛性調整工程と、を備えることを特徴とする胴体の断面形状設計方法。
【請求項２】
前記荷重負荷工程において得られる前記胴体に発生する曲げモーメントが、予め設定された規定曲げモーメント以下であるか否かを判定する確認工程を、さらに備え、
前記確認工程において、前記曲げモーメントが前記規定曲げモーメント以下であると判定されると、前記設計形状設定工程において、前記与圧荷重を負荷する前の前記胴体の断面形状を、前記胴体の前記設計断面形状として取得する一方で、
前記確認工程において、前記曲げモーメントが前記規定曲げモーメントよりも大きいと判定されると、前記与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記初期断面形状として再設定することを特徴とする請求項１に記載の胴体の断面形状設計方法。
【請求項３】
長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計する設計装置であって、
前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、
前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定ステップと、
前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する設計形状設定ステップと、
前記胴体内部の空間的な制約条件を設定する制約条件設定ステップと、
前記胴体の前記設計断面形状が、前記制約条件を満たすか否かを判定する制約条件判定ステップと、
前記制約条件判定ステップにおいて前記制約条件を満たさないと判定された場合、前記制約条件を満たすように、前記胴体の前記設計断面形状における剛性分布を調整する剛性調整ステップと、を実行することを特徴とする設計装置。
【請求項４】
長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計するために、設計装置に実行される設計プログラムであって、
前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、
前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定ステップと、
前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する設計形状設定ステップと、
前記胴体内部の空間的な制約条件を設定する制約条件設定ステップと、
前記胴体の前記設計断面形状が、前記制約条件を満たすか否かを判定する制約条件判定ステップと、
前記制約条件判定ステップにおいて前記制約条件を満たさないと判定された場合、前記制約条件を満たすように、前記胴体の前記設計断面形状における剛性分布を調整する剛性調整ステップと、を前記設計装置に実行させることを特徴とする設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等の飛行体の胴体の断面形状を設計する胴体の断面形状設計方法、設計装置及び設計プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機の胴体として、胴体の幅方向が長軸方向となり、胴体の高さ方向（鉛直方向）が短軸方向となる略楕円形状の断面を有する航空機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８２９２２２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
航空機等の飛行体の胴体における断面形状が、特許文献１に示すような楕円形状等の非真円形状である場合、上空において胴体内外の差圧によって胴体の内部から外部へ向けて与圧荷重が負荷されると、胴体は、真円形状となる断面に比して、発生する曲げモーメントが大きくなる。この曲げモーメントに対する補強を行うと、補強によって胴体の重量が増加してしまう。したがって、胴体の構造軽量化のためには、非真円形状の断面となる胴体を、発生する曲げモーメントが小さくなるように設計する必要がある。
【０００５】
そこで、本発明は、断面が非真円形状となる胴体であっても、発生する曲げモーメントが抑制された胴体を設計することができる胴体の断面形状設計方法、設計装置及び設計プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の胴体の断面形状設計方法は、長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計する胴体の断面形状設計方法であって、前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定工程と、前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷する荷重負荷工程と、前記与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する設計形状設定工程と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の設計装置は、長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計する設計装置であって、前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定ステップと、前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する設計形状設定ステップと、を実行することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の設計プログラムは、長さ方向に延在する胴体を有する飛行体の前記長さ方向に直交する面で切った前記胴体の断面形状を設計するために、設計装置に実行される設計プログラムであって、前記胴体の断面形状は、非真円形状となっており、前記胴体の初期となる断面形状である初期断面形状を設定する初期設定ステップと、前記初期断面形状となる前記胴体に対して、与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記胴体の前記設計断面形状として取得する設計形状設定ステップと、を前記設計装置に実行させることを特徴とする。
【０００９】
これらの構成によれば、与圧荷重を負荷した後の断面形状を、設計断面形状として採用することにより、発生する曲げモーメントが抑制された非真円形状の断面となる胴体を設計することができる。つまり、初期断面形状となる胴体に与圧荷重を負荷したときに、大きな曲げモーメントが発生する場合であっても、与圧荷重を負荷したときの胴体の断面形状を、設計断面形状として採用することで、設計断面形状となる胴体は、与圧荷重に対して大きな曲げモーメントが発生し難い形状となるからである。なお、与圧荷重を負荷すると、非真円形状の胴体は、真円側の形状になり易いことから、設計断面形状は、初期断面形状に比して真円側の形状となり易いものとなる。
【００１０】
また、前記荷重負荷工程において得られる前記胴体に発生する曲げモーメントが、予め設定された規定曲げモーメント以下であるか否かを判定する確認工程を、さらに備え、前記確認工程において、前記曲げモーメントが前記規定曲げモーメント以下であると判定されると、前記設計形状設定工程において、前記与圧荷重を負荷する前の前記胴体の断面形状を、前記胴体の設計断面形状として取得する一方で、前記確認工程において、前記曲げモーメントが前記規定曲げモーメントよりも大きいと判定されると、前記与圧荷重を負荷した後の前記胴体の断面形状を、前記初期断面形状として再設定することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、設計断面形状に発生する曲げモーメントが、規定曲げモーメントよりも小さくなっていることを確認することができ、発生する曲げモーメントが抑制された設計断面形状となる胴体を設計することができる。
【００１２】
また、前記胴体内部の空間的な制約条件を設定する制約条件設定工程と、前記胴体の前記設計断面形状が、前記制約条件を満たすか否かを判定する制約条件判定工程と、をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、設計断面形状が、空間的な制約条件を満たすか否かを判定することができるため、制約条件を満たした設計断面形状となる胴体を設計することができる。
【００１４】
また、前記制約条件判定工程において前記制約条件を満たさないと判定された場合、前記制約条件を満たすように、前記胴体の前記設計断面形状における剛性分布を調整する剛性調整工程を、さらに備えることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、設計断面形状となる胴体の剛性分布を調整することで、制約条件を満足する設計断面形状に変更することができる。なお、設計断面形状となる胴体の一部の剛性が高くなるように調整された場合、胴体の製造段階において、胴体を構成するスキンまたはフレームの一部の板厚を厚くする等して、設計された胴体を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係る設計装置の制御ブロックを示す構成図である。
【図２】図２は、ロール軸方向に直交する面で切った胴体の断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る設計装置の制御動作の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図５】図５は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図６】図６は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図７】図７は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図８】図８は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図９】図９は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図１０】図１０は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図１１】図１１は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【図１２】図１２は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００１８】
［実施形態］
図１は、本実施形態に係る設計装置の制御ブロックを示す構成図である。図２は、ロール軸方向に直交する面で切った胴体の断面図である。図３は、本実施形態に係る設計装置の制御動作の一例を示す説明図である。図４から図９は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。
【００１９】
本実施形態に係る設計装置１は、航空機等の飛行体の胴体を設計するために用いられる装置であり、一例として、胴体の断面形状を設計している。先ず、図２を参照して、設計対象となる胴体５について説明する。
【００２０】
胴体５は、長さ方向となるロール軸方向に延在して形成されている。図２は、胴体５のロール軸方向に直交する面で切った断面となっている。このため、図２において、ロール軸方向は、前後方向（図２の紙面に垂直方向）となっており、ロール軸方向に直交するピッチ軸方向は、図２の左右方向となっており、ロール軸方向及びピッチ軸方向に直交するヨー軸方向は、図２の鉛直方向となっている。
【００２１】
図２に示すように、胴体５は、その断面が非真円形状に形成されており、具体的に、ピッチ軸方向が長軸方向となり、ヨー軸方向が短軸方向となる、略楕円形状に形成されている。つまり、胴体５は、ピッチ軸方向に扁平な環状となる非真円形状に形成されている。この胴体５は、図示しない胴体フレーム及びスキンを含んで構成されている。
【００２２】
また、胴体５は、その内部に、フロアビーム６と、フロアビーム６と胴体５とを接続するロッド７と、が設けられている。フロアビーム６は、ピッチ軸方向（長軸方向）と平行に延在して設けられ、その両端部が、胴体５の内周面に接続される。ロッド７は、フロアビーム６のピッチ軸方向の中央を挟んで両側に設けられ、フロアビーム６の下面と胴体５の内周面とをそれぞれ接続している。
【００２３】
また、胴体５は、その内部において、所定の空間が確保されるように形成されている。所定の空間としては、座席が設けられる座席空間１０、人が行き来する通路空間１１、手荷物を収容するオーバーヘッドビン空間１２、貨物を収容する貨物室用空間１３等がある。座席空間１０は、フロアビーム６の上方側に３つ設けられ、３つの座席空間１０は、ピッチ軸方向の両側及び中央にそれぞれ設けられている。通路空間１１は、フロアビーム６の上方側に２つ設けられ、３つの座席空間１０の間にそれぞれ挟まれて設けられている。オーバーヘッドビン空間１２は、フロアビーム６の上方側に２つ設けられ、ピッチ軸方向の両側の座席空間１０の上方側に設けられている。貨物室用空間１３は、フロアビーム６の下方側に設けられ、ピッチ軸方向の両側のロッド７の間に設けられている。
【００２４】
このように構成される胴体５を有する航空機は、上空を飛行することで、胴体５の内部圧力に比して外部圧力が低下し、内外の圧力差によって、内部から外部へ向けて与圧荷重が負荷される。胴体５は、与圧荷重が負荷されることにより発生する曲げモーメントが抑制されるように、下記する設計装置１により設計される。また、胴体５は、設計時において、上記した所定の空間を確保するための空間的な制約条件が設定される。
【００２５】
次に、図１を参照して、設計装置１について説明する。図１に示すように、設計装置１は、設計者によって操作される装置であり、この設計装置１上において、胴体５の設計が行われる。設計装置１は、入力部２１と、表示部２２と、処理部２３と、記憶部２４とを有している。なお、設計装置１は、単一の装置で構成されることに特に限定されず、複数の装置が協働する構成であってもよい。
【００２６】
入力部２１は、キーボード及びマウス等の入力装置を含み、利用者が入力装置に対して行う操作に対応する信号を処理部２３へ出力する。表示部２２は、ディスプレイ等の表示装置を含み、処理部２３から出力される表示信号に基づいて、文字や図形等の各種情報を含む画面を表示する。
【００２７】
処理部２３は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の集積回路と、作業領域となるメモリとを含み、これらのハードウェア資源を用いて各種プログラムを実行することによって各種処理を実行する。具体的に、処理部２３は、記憶部２４に記憶されているプログラムを読み出してメモリに展開し、メモリに展開されたプログラムに含まれる命令をＣＰＵに実行させることで、各種処理を実行する。
【００２８】
記憶部２４は、磁気記憶装置や半導体記憶装置等の不揮発性を有する記憶装置からなり、各種のプログラムおよびデータを記憶する。記憶部２４に記憶されるプログラムとしては、胴体５を設計する設計プログラム２８が含まれている。また、記憶部２４に記憶されるデータとしては、制約条件に関するデータである制約条件データ２９が含まれている。
【００２９】
このように構成される設計装置１は、処理部２３が設計プログラム２８を実行することで、胴体５の設計を行うことが可能となる。
【００３０】
次に、図３を参照して、上記の設計装置１の制御動作について説明する。図３では、設計装置１による胴体５の断面形状の設計に関する制御動作について説明する。
【００３１】
図３に示すように、先ず、設計者は、設計装置１の入力部２１を操作して、胴体５の制約条件を入力する。制約条件としては、上記の座席空間１０、通路空間１１、オーバーヘッドビン空間１２及び貨物室用空間１３等の空間を設定する。設計装置１の処理部２３は、設計者の操作に応じた入力部２１からの入力信号に応じて、入力された制約条件を設定すると共に、入力された制約条件に基づいて制約条件データ２９を生成して、記憶部２４に保存する（ステップＳ１１：制約条件設定工程）。
【００３２】
続いて、設計者は、設計装置１の入力部２１を操作して、胴体５の初期となる断面形状である初期断面形状を入力する。設計装置１の処理部２３は、設計者の操作に応じた入力部２１からの入力信号に応じて、入力された胴体５の初期断面形状を設定する（ステップＳ１２：初期設定工程）。なお、設定される胴体５の初期断面形状は、解析を行うためのモデルである解析モデルとして生成され設定される。
【００３３】
図４には、初期設定工程Ｓ１２により設定される解析モデルとしての初期断面形状が示されており、また、図４に示す初期断面形状には、制約条件が設定されている。
【００３４】
初期断面形状が設定されると、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ１３：制約条件判定工程）。つまり、設計装置１は、初期断面形状の内部において、座席空間１０、通路空間１１、オーバーヘッドビン空間１２及び貨物室用空間１３等の空間を確保可能であるか否かを判定する。設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していないと判定する（ステップＳ１３：Ｎｏ）と、ステップＳ１２に進み、初期断面形状の再設定を要求する。
【００３５】
一方で、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していると判定する（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）と、初期断面形状となる胴体５に対して、与圧荷重を負荷する（ステップＳ１４：荷重負荷工程）。荷重負荷工程Ｓ１４では、解析モデルとしての初期断面形状に対して、与圧荷重を負荷して解析処理を行う。そして、設計装置１は、解析処理結果として、胴体５に発生する曲げモーメントを導出する（ステップＳ１５）。
【００３６】
図５には、ステップＳ１４において与圧荷重を負荷した後の胴体５を示している。与圧荷重を負荷した後の胴体５には、曲げモーメントＭが発生している。図５に示す曲げモーメントＭは、胴体５の外周に沿った各位置での値を示しており、胴体５の外周における位置を基準（ゼロ）として、胴体外側を正の値、胴体内側を負の値として示している。また、曲げモーメントＭの値は、胴体５の外周における位置からの距離で大小を示しており、距離が遠いほど大きな曲げモーメントが発生していることを示す。曲げモーメントＭは、正の値が、胴体５のヨー軸方向における上方側の部位、及びフロアビーム６の両端側における胴体５の部位において大きなものとなっている。また、曲げモーメントＭは、負の値が、胴体５の上方側の部位と、フロアビーム６の両端側における胴体５の部位との間の部位において大きなものとなっている。
【００３７】
続いて、設計装置１は、導出した曲げモーメントが、予め設定された規定曲げモーメント以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６：確認工程）。ここで、規定曲げモーメントは、胴体５の周方向に沿って発生する曲げモーメントを許容可能な許容値として設定される。なお、規定曲げモーメントは、胴体５の周方向に沿って発生する曲げモーメントが均一となる値として設定されてもよい。設計装置１は、導出した曲げモーメントが、規定曲げモーメント以下であると判定する（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）と、初期断面形状を設計断面形状として取得し（ステップＳ１７：設計形状設定工程）、一連の制御動作を終了する。
【００３８】
一方で、設計装置１は、導出した曲げモーメントが、規定曲げモーメントよりも大きいと判定する（ステップＳ１６：Ｎｏ）と、与圧荷重を負荷した変形後の胴体５の断面形状を取得する（ステップＳ１８）。そして、設計装置１は、取得した変形後の胴体５の断面形状を、初期断面形状として再設定する（ステップＳ１９：初期設定工程）。
【００３９】
図６には、変形前の胴体５の断面形状（■）と、変形後の胴体５の断面形状（○）とを示している。変形前の胴体５の断面形状（■）は、ステップＳ１２で設定された初期断面形状であり、変形後の胴体５の断面形状（○）は、ステップＳ１９で設定された初期断面形状となっている。図６に示すように、与圧荷重を負荷すると、略楕円形状の胴体５は、真円側の形状となる。このため、設計断面形状は、初期断面形状に比して真円側の形状となり易いものとなる。
【００４０】
初期断面形状が設定されると、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ２０：制約条件判定工程）。図７に示すように、変形後の胴体５の断面形状となる初期断面形状には、制約条件が設定されている。なお、ステップＳ２０は、ステップＳ１３と同様の工程であるため、説明を省略する。設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していると判定する（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）と、ステップＳ２１からステップＳ２３を実行する。なお、ステップＳ２１からステップＳ２３も、ステップＳ１４からステップＳ１６と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
一方で、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していないと判定する（ステップＳ２０：Ｎｏ）と、初期断面形状の剛性分布を調整する（ステップＳ２４：剛性調整工程）。つまり、設計者は、設計装置１の入力部２１を操作して、制約条件を満足するように、胴体５の初期断面形状における剛性分布を調整する。設計装置１の処理部２３は、設計者の操作に応じた入力部２１からの入力信号に応じて、胴体５の初期断面形状に対して調整後の剛性分布を設定する。
【００４２】
そして、設計装置１は、剛性分布調整後の断面形状に与圧荷重を負荷し、与圧荷重を負荷した変形後の断面形状を取得する（ステップＳ２５）。そして、設計装置１は、剛性分布調整後の胴体５の断面形状を、初期断面形状として再設定する（ステップＳ２６：初期設定工程）。
【００４３】
図８には、剛性分布調整前の胴体５の断面形状（■）と、剛性分布調整した変形後の胴体５の断面形状（◇）とを示している。そして、ステップＳ２６で再設定される断面形状は、剛性分布調整した変形後の胴体５の断面形状（◇）となる。
【００４４】
初期断面形状が設定されると、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足しているか否かを判定する（ステップＳ２７：制約条件判定工程）。なお、ステップＳ２７は、ステップＳ１３，Ｓ２０と同様の工程であるため、説明を省略する。設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していないと判定する（ステップＳ２７：Ｎｏ）と、ステップＳ２４に進み、剛性分布の再調整を設計者へ向けて要求する。設計者は、設計装置１から剛性分布の再調整の要求が出されると、設計装置１の入力部２１を操作して、制約条件を満足するように、胴体５の初期断面形状における剛性分布を再び調整する。
【００４５】
一方で、設計装置１は、初期断面形状が制約条件を満足していると判定する（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）と、ステップＳ２８からステップＳ３０を実行する。なお、ステップＳ２８からステップＳ３０も、ステップＳ１４からステップＳ１６、及びステップＳ２１からステップＳ２３と同様であるため、説明を省略する。設計装置１は、ステップＳ３０において、導出した曲げモーメントが、規定曲げモーメントよりも大きいと判定する（ステップＳ３０：Ｎｏ）と、ステップＳ２４に進み、剛性分布の再調整を要求する。
【００４６】
一方で、設計装置１は、ステップＳ３０において、導出した曲げモーメントが、規定曲げモーメント以下であると判定する（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）と、初期断面形状を設計断面形状として取得し（ステップＳ１７：設計形状設定工程）、一連の制御動作を終了する。
【００４７】
図９には、ステップＳ２８において与圧荷重を負荷した後の胴体５を示している。与圧荷重を負荷した後の胴体５には、曲げモーメントＭが発生しているものの、ステップＳ１４において発生した図５に示す曲げモーメントＭに比して抑制されていることが示されている。つまり、図９に示す曲げモーメントＭは、正の値が、胴体５のヨー軸方向における上方側の部位、及びフロアビーム６の両端側における胴体５の部位において、図５に比して小さく（胴体外面からの距離が短く）なっている。また、曲げモーメントＭは、負の値が、胴体５の上方側の部位と、フロアビーム６の両端側における胴体５の部位との間の部位において、図５に比して小さく（胴体外面からの距離が短く）なっている。このように、剛性分布調整によって発生する曲げモーメントＭは、図９に示すように図５に比して十分に小さいものとなっている。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、与圧荷重を負荷した後の断面形状を、設計断面形状として採用することにより、発生する曲げモーメントＭが抑制された非真円形状の断面となる胴体５を設計することができる。つまり、初期断面形状となる胴体５に与圧荷重を負荷したときに、大きな曲げモーメントＭが発生する場合であっても、与圧荷重を負荷したときの胴体５の断面形状を、設計断面形状として採用することで、設計断面形状となる胴体５は、与圧荷重に対して大きな曲げモーメントＭが発生し難い形状となるからである。
【００４９】
また、本実施形態によれば、確認工程Ｓ１６，２３，３０を行うことで、設計断面形状に発生する曲げモーメントが、規定曲げモーメントよりも小さくなっていることを確認することができ、曲げモーメントが抑制された設計断面形状となる胴体５を設計することができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、長軸方向に平行なフロアビーム６が設けられた略楕円形状の胴体５において、曲げモーメントが抑制された胴体５を設計することができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、制約条件判定工程Ｓ１３，２０，２７を行うことで、設計断面形状が、空間的な制約条件を満たすか否かを判定することができるため、制約条件を満たした設計断面形状となる胴体５を設計することができる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、剛性調整工程Ｓ２４を行うことで、制約条件を満足する設計断面形状に変更することができる。なお、設計断面形状となる胴体５の一部の剛性が高くなるように調整された場合、胴体５の製造段階において、胴体５を構成するスキンまたはフレームの一部の板厚を厚くする等して、設計された胴体５を実現することが可能である。
【００５３】
なお、本実施形態では、設計装置１上において、解析モデルとしての初期断面形状に対して与圧荷重を負荷する解析処理を実行することで曲げモーメントＭを取得したが、初期断面形状となる試験体としての胴体５に、与圧荷重を実験的に負荷して曲げモーメントＭを取得してもよい。
【００５４】
さらに、本実施形態では、設計装置１上において、ピッチ軸方向が長軸方向となり、ヨー軸方向が短軸方向となる、略楕円形状の断面の胴体で曲げモーメントが抑制された設計断面形状となる胴体５を設計したが、略楕円形状だけでなく全ての非真円形状胴体に対しても同様の設計が可能である。
【００５５】
具体的に、非真円形状の胴体としては、例えば、図１０から図１２に示す胴体がある。図１０から図１２は、胴体の断面形状に関する一例の説明図である。図１０から図１２に示す胴体５は、ピッチ軸方向が短軸方向となり、ヨー軸方向が長軸方向となる、略楕円形状の断面の胴体５となっている。図１０から図１２に示す胴体５においても、図３に示す胴体の断面形状設計方法によって同様の設計が可能である。
【００５６】
ここで、図１０には、初期設定工程Ｓ１２により設定される解析モデルとしての初期断面形状が示されており、また、図１０に示す初期断面形状には、制約条件設定工程Ｓ１１において設定された制約条件が示されている。
【００５７】
図１０に示す初期断面形状に対して、荷重負荷工程Ｓ１４を行った後の胴体５は、図１１に示す胴体５となっている。図１１に示すように、与圧荷重を負荷した後の胴体５には、曲げモーメントＭが発生している。曲げモーメントＭは、フロアビーム６の両端側における胴体５の部位において大きなものとなっている。
【００５８】
図１２に示す胴体５の断面形状は、設計形状設定工程Ｓ１７において取得した設計断面形状である。なお、図１２に示す胴体５の設計断面形状は、適宜、ステップＳ１８からステップＳ２３を実行したり、ステップＳ２４からステップＳ３０を実行したりすることで得られた断面形状となっている。図１２に示すように、設計形状設定工程Ｓ１７において取得した設計断面形状となる胴体５には、曲げモーメントＭが発生しているものの、ステップＳ１４において発生した図５に示す曲げモーメントＭに比して抑制されていることが示されている。
【００５９】
以上のように、ピッチ軸方向が短軸方向となり、ヨー軸方向が長軸方向となる、略楕円形状の断面の胴体５においても、発生する曲げモーメントＭが抑制された非真円形状の断面となる胴体５として設計することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  設計装置
５  胴体
６  フロアビーム
７  ロッド
１０  座席空間
１１  通路空間
１２  オーバーヘッドビン空間
１３  貨物室用空間
２１  入力部
２２  表示部
２３  処理部
２４  記憶部
２８  設計プログラム
２９  制約条件データ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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