(57)【要約】【課題】設計フェーズ後に振動の発生が確認された場合であっても、振動の抑制が容易に実現できる航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法を提供する。【解決手段】航空機の舵面は、航空機の翼本体に取り付けられた舵面本体と、舵面本体の内部に設けられた吸振手段１３０と、を備え、吸振手段１３０は、舵面本体に対して一端側が接続されたバネ部１３１と、バネ部１３１の他端側に接続された質量部１３２と、を有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の翼本体に取り付けられた舵面本体と、
該舵面本体の内部に設けられた吸振手段と、
を備え、
前記吸振手段は、前記舵面本体に対して一端側が接続されたバネ部と、該バネ部の他端側に接続された質量部と、を有している航空機の舵面。
【請求項２】
前記吸振手段は、前記舵面本体の内部において、翼端側の端部に設けられている請求項１に記載の航空機の舵面。
【請求項３】
前記吸振手段は、前記舵面本体の内部において、機体側の端部に設けられている請求項２に記載の航空機の舵面。
【請求項４】
前記バネ部は、金属製のバネとされている請求項１から３のいずれかに記載の航空機の舵面。
【請求項５】
前記バネ部は、メッシュバネとされている請求項４に記載の航空機の舵面。
【請求項６】
前記質量部は、鉄よりも高密度とされている請求項１から５のいずれかに記載の航空機の舵面。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の舵面が取り付けられた翼本体を備えている航空機。
【請求項８】
航空機の翼本体に取り付けられた舵面本体と、
該舵面本体の内部に設けられた吸振手段と、
を備え、
前記吸振手段は、振動体としての前記舵面本体に対して一端側が接続されたバネ部と、該バネ部の他端側に接続された質量部と、を有している航空機の舵面の製造方法であって、
前記航空機の設計後に前記舵面本体の振動を測定する測定工程と、
該測定工程で得られた前記舵面本体の固有振動数に基づいて前記吸振手段の固有振動数を決定する同調工程と、
を含んでいる航空機の舵面の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の翼を構成する舵面（例えば、主翼のフラップ）には、外部流の影響により種々の有害な振動が発生する。
【０００３】
舵面に対する振動対策ではないが、例えば、特許文献１には、主翼自体の振動を抑制する機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１３０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
舵面に発生する振動が航空機の設計フェーズで予測できる場合には、設計変更等により比較的容易に振動への対策が可能となる。
【０００６】
しかしながら、設計フェーズ後の試験フェーズで舵面の振動（例えば、設計フェーズでは想定し得なかった振動）の発生が確認された場合、構造物の剛性を向上させて固有振動数を上げる等の大掛かりな改修が必要でありその影響は膨大である。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、設計フェーズ後に振動の発生が確認された場合であっても、振動の抑制が容易に実現できる航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示の航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る航空機の舵面は、航空機の翼本体に取り付けられた舵面本体と、該舵面本体の内部に設けられた吸振手段と、を備え、前記吸振手段は、前記舵面本体に対して一端側が接続されたバネ部と、該バネ部の他端側に接続された質量部と、を有している。
【０００９】
また、本開示の一態様に係る航空機は、上記の舵面が取り付けられた翼本体を備えている。
【００１０】
また、本開示の一態様に係る舵面の製造方法は、航空機の翼本体に取り付けられた舵面本体と、該舵面本体の内部に設けられた吸振手段と、を備え、前記吸振手段は、振動体としての前記舵面本体に対して一端側が接続されたバネ部と、該バネ部の他端側に接続された質量部と、を有している航空機の舵面の製造方法であって、前記航空機の設計後に前記舵面本体の振動を測定する測定工程と、該測定工程で得られた前記舵面本体の固有振動数に基づいて前記吸振手段の固有振動数を決定する同調工程と、を含んでいる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法によれば、設計フェーズ後に振動の発生が確認された場合であっても、振動の抑制が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示に係る舵面が取り付けられた翼本体を示す斜視図である。
【図２】本開示に係る舵面の外観を示す斜視図である。
【図３】図２に示す切断線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】図３に示すＡ部の部分拡大図である。
【図５】吸振手段の有無による振動の変位量の差異を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の一実施形態に係る航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法について図面を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態に係る舵面は、航空機の翼を構成する翼本体に取り付けられる部品であって、通常の舵面として作用するとともに外部流の影響により発生した振動を抑制することができるものである。
以下では、図１に示すように、航空機の主翼１００を構成するフラップ１２０を例にして説明する。
【００１５】
主翼１００は、図示しない航空機本体に取り付けられている翼本体１１０と、翼本体１１０に対して可動に設けられているフラップ１２０とを備えている。
【００１６】
図２には、図１に示すフラップ１２０のみが示されている。また、図３には、図２に示す切断線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面が示されている。
図２及び図３に示すように、フラップ１２０は、フラップ本体（舵面本体）１２１と、吸振手段１３０とを備えている。
【００１７】
フラップ本体１２１は、骨組１２３と、外板１２２とを備えている。
骨組１２３は、翼幅方向に延在するスパーやスパーに対して直角に取り付けられたリブ等が組み合わされて構成され、フラップ本体１２１の剛性を担保している。
外板１２２は、骨組１２３を覆うようにして骨組１２３に対して取り付けられており、フラップ本体１２１の外形状を形成している。
【００１８】
図３に示すように、フラップ本体１２１は、骨組１２３の部分を除いて、その内部が空洞となっている。すなわち、外板１２２で包囲された部分は、骨組１２３を除いて、空洞となっている。
【００１９】
吸振手段１３０は、フラップ本体１２１の内部（内部の空洞）に設けられている部品であり、フラップ本体１２１に発生する振動を吸収するためのものである。
【００２０】
図４に示すように、吸振手段１３０は、バネ部１３１と、質量部１３２とを備えており、フレーム１３３に対して接続されている。
【００２１】
フレーム１３３は、略Ｕ字の断面形状を有する部品であり、フラップ本体１２１の骨組１２３（図４の場合はスパー）に対して剛に固定されている。
フレーム１３３の材料としては、金属、複合材料（繊維強化プラスチック等）が例示されるが、これに限らず、十分な剛性が確保可能な材料であればよい。
【００２２】
バネ部１３１は、弾性を有する要素であり、例えば金属製のバネが好適である。バネ部１３１を金属製とすることで、航空機が航行する上空のように低温とされた環境下でも弾性が保証されるからである。なお、例えばバネ部１３１にゴムを用いた場合、低温とされた環境下では十分に機能が発揮されない可能性がある。低温とされた環境下ではゴムが硬化するおそれがあるからである。
バネ部１３１には、メッシュバネが例示される。メッシュバネは、通常のコイルバネ等に比べて振動を効率的に吸収できる。これはメッシュバネが有するヒステリシスによる減衰効果に起因している。
バネ部１３１は、一端がフレーム１３３の内側に接続され、他端が後述する質量部１３２に接続されている。
同図の場合、４個のバネ部１３１が設けられているが、３個以下であっても５個以上であってもよく、仕様に応じて適宜変更できる。
【００２３】
質量部１３２は、所定の質量を有する物体である。質量部１３２は、鉄よりも高密度であることが望ましい。これによって、質量部１３２の体積を可及的に小さくすることができ、質量部１３２が変位可能な範囲（フレーム１３３との間に形成される隙間）を大きくとることができる。
質量部１３２は、上下面にバネ部１３１の他端が接続されている。これによって、質量部１３２は、バネ部１３１を介してフレーム１３３に対して間接的に接続されるとともに、フレーム１３３との間に形成された隙間において弾性的に変位可能となる。
同図の場合、質量部１３２の形状は平板状とされている。平板状とすることで、質量部１３２の変位方向（同図の上下方向）における寸法を短縮することができ、これによって、質量部１３２が変位可能な範囲を大きくとることができる。なお、質量部１３２は、この形状に限らず、例えば球体であってもよい。
【００２４】
なお、フレーム１３３を省略して、バネ部１３１を骨組１２３に対して直接的に接続してもよい。
【００２５】
以上の通り構成された吸振手段１３０は、次のように作用する。
すなわち、フラップ本体１２１が外部流の影響により所定の振動数で振動した場合、質量部１３２がその振動を肩代わりするように振動する。これによって、質量部１３２がフラップ本体１２１に発生した振動のエネルギを吸収する。結果として、質量部１３２がフラップ本体１２１に発生するはずの振動を抑制することになる。
このとき、吸振手段１３０の固有振動数は、フラップ本体１２１の固有振動数に基づいて予め同調されている。つまり、吸振手段１３０は、いわゆるＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ  Ｍａｓｓ  Ｄａｍｐｅｒ）として作用する。このような吸振手段１３０を設けることによって、図５に示すように、フラップ１２０の変位量（つまり振動）を低減することができる。
【００２６】
吸振手段１３０の同調は、次のように実施される。
すなわち、航空機の設計フェーズが完了した後、試験等によってフラップ本体１２１に発生する振動を実際に計測して、フラップ本体１２１の固有振動数を求める（計測工程）。
【００２７】
次に、計測工程で求めたフラップ本体１２１の固有振動数に基づいて、吸振手段１３０の固有振動数を決定する（同調工程）。
固有振動数の設定は、バネ部１３１の仕様や本数、質量部１３２の質量を変更することで容易に可能である。
【００２８】
上記のようにして同調された吸振手段１３０をフラップ本体１２１の内部に取り付けることで、設計フェーズでは想定し得なかった振動（設計フェーズ後の試験フェーズで初めて確認された振動）を抑制できるフラップ１２０が提供される。
【００２９】
以上の通り構成された吸振手段１３０は、図２におけるフラップ本体１２１の翼端側の端部及び機体側の端部に設けることが好ましい。これによって、フラップ本体１２１の端部が腹となる振動モード時において効率的に振動を抑制できる。
【００３０】
なお、吸振手段１３０は、フラップ本体１２１の翼端側の端部にのみ設けてもよい。これによって、翼厚が薄く振動しやすい翼端側での振動を効率的に吸収できる。
【００３１】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
フラップ１２０は、フラップ本体１２１と、フラップ本体１２１の内部に設けられた吸振手段１３０と、を備え、吸振手段１３０は、フラップ本体１２１に対して一端側が接続されたバネ部１３１と、バネ部１３１の他端側に接続された質量部１３２と、を有しているので、吸振手段１３０がいわゆるマスばね系の動吸振器として機能することでフラップ本体１２１に生じる振動を吸振できる。
【００３２】
また、吸振手段１３０はバネ部１３１と質量部１３２とからなる簡易な構成なので、設計フェーズ後（例えば、試験フェーズ）であっても容易にフラップ本体１２１の内部に取り付けることができる。このため、設計フェーズ後にフラップ本体１２１の振動が確認された場合であっても、容易に振動の抑制が実現できる。
【００３３】
また、吸振手段１３０は、フラップ本体１２１の内部において、翼端側の端部に設けられているので、端部が腹となる振動モード時において効率的に振動を抑制できる。
なお、吸振手段１３０は、フラップ本体１２１の翼端側の端部にのみ設けてもよい。これによって、翼厚が薄く振動しやすい翼端側での振動を効率的に吸収できる。
【００３４】
また、バネ部１３１は、金属製のバネとされているので、低温とされた環境下でも機能（弾性等）が保証される。このため、高高度を飛行する航空機のフラップ本体１２１にバネ部１３１が採用された場合であっても、動吸振器としての性能が低下しにくい。
【００３５】
また、バネ部１３１がメッシュバネとされた場合、通常のコイルバネ等に比べて振動を効率的に吸収できる。これは、メッシュバネが有するヒステリシスによる減衰効果に起因している。
【００３６】
また、質量部１３２は、鉄よりも高密度とされているので、質量部１３２の体積を可及的に小さくすることができる。これによって、質量部１３２が変位可能な範囲（隙間）を大きくとることができる。
【００３７】
また、航空機の設計フェーズ後にフラップ本体１２１の振動が確認された場合であっても、吸振手段１３０によって容易に振動の抑制が実現できる。
【００３８】
なお、本実施形態の構成は上記で例示したフラップ１２０の他、エルロン、ラダー等に採用できることは言うまでもない。
【００３９】
以上の通り説明した本実施形態に係る航空機の舵面及びこれを備えた航空機並びに舵面の製造方法は、例えば以下のように把握される。
すなわち、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）は、航空機の翼本体（１１０）に取り付けられた舵面本体（１２１）と、該舵面本体（１２１）の内部に設けられた吸振手段（１３０）と、を備え、前記吸振手段（１３０）は、前記舵面本体（１２１）に対して一端側が接続されたバネ部（１３１）と、該バネ部（１３１）の他端側に接続された質量部（１３２）と、を有している。
【００４０】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）は、航空機の翼本体（１１０）に取り付けられた舵面本体（１２１）と、舵面本体（１２１）の内部に設けられた吸振手段（１３０）と、を備え、吸振手段（１３０）は、舵面本体（１２１）に対して一端側が接続されたバネ部（１３１）と、バネ部（１３１）の他端側に接続された質量部（１３２）と、を有しているので、吸振手段（１３０）がいわゆるマスばね系の動吸振器として機能することで舵面本体（１２１）に生じる振動を吸振できる。
また、吸振手段（１３０）はバネ部（１３１）と質量部（１３２）とからなる簡易な構成なので、設計フェーズ後（例えば、試験フェーズ）であっても容易に舵面本体（１２１）の内部に取り付けることができる。このため、設計フェーズ後に舵面本体（１２１）の振動が確認された場合であっても、容易に振動の抑制が実現できる。ここで、舵面本体（１２１）とは、例えばフラップ、ラダー、エルロン等である。
【００４１】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）は、前記吸振手段（１３０）は、前記舵面本体（１２１）の内部において、翼端側の端部に設けられている。
【００４２】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）において、吸振手段（１３０）は、舵面本体（１２１）の内部において、翼端側の端部に設けられているので、端部が腹となる振動モード時において効率的に振動を抑制できる。
【００４３】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）は、前記吸振手段（１３０）は、前記舵面本体（１２１）の内部において、機体側の端部に設けられている。
【００４４】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）において、吸振手段（１３０）は、舵面本体（１２１）の内部において、機体側の端部に設けられているので、端部が腹となる振動モード時において効率的に振動を抑制できる。
【００４５】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）は、前記バネ部（１３１）は、金属製のバネとされている。
【００４６】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）において、バネ部（１３１）は、金属製のバネとされているので、低温とされた環境下でも機能（弾性等）が保証される。このため、高高度を飛行する航空機の舵面本体（１２１）にバネ部（１３１）が採用された場合であっても、吸振手段（１３０）（動吸振器）としての性能が低下しにくい。
なお、例えばバネ部（１３１）にゴムを用いた場合、低温とされた環境下では十分に機能が発揮されない可能性がある。低温とされた環境下ではゴムが硬化するおそれがあるからである。
【００４７】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）は、前記バネ部（１３１）は、メッシュバネとされている。
【００４８】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）において、バネ部（１３１）は、メッシュバネとされているので、通常のコイルバネ等に比べて振動を効率的に吸収できる。これは、メッシュバネが有するヒステリシスによる減衰効果に起因している。
【００４９】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）において、前記質量部（１３２）は、鉄よりも高密度とされている。
【００５０】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）において、質量部（１３２）は、鉄よりも高密度とされているので、質量部（１３２）の体積を可及的に小さくすることができる。これによって、質量部（１３２）が変位可能な範囲（隙間）を大きくとることができる。
【００５１】
また、本開示の一態様に係る航空機は、上記の舵面（１２０）が取り付けられた翼本体（１１０）を備えている。
【００５２】
また、本開示の一態様に係る航空機の舵面（１２０）の製造方法は、航空機の翼本体（１１０）に取り付けられた舵面本体（１２１）と、該舵面本体（１２１）の内部に設けられた吸振手段（１３０）と、を備え、前記吸振手段（１３０）は、振動体としての前記舵面本体（１２１）に対して一端側が接続されたバネ部（１３１）と、該バネ部（１３１）の他端側に接続された質量部（１３２）と、を有している航空機の舵面（１２０）の製造方法であって、前記航空機の設計後に前記舵面本体（１２１）の振動を測定する測定工程と、該測定工程で得られた前記舵面本体（１２１）の固有振動数に基づいて前記吸振手段（１３０）の固有振動数を決定する同調工程と、を含んでいる。
【００５３】
本態様に係る航空機の舵面（１２０）の製造方法は、航空機の翼本体（１１０）に取り付けられた舵面本体（１２１）と、舵面本体（１２１）の内部に設けられた吸振手段（１３０）と、を備え、吸振手段（１３０）は、振動体としての舵面本体（１２１）に対して一端側が接続されたバネ部（１３１）と、バネ部（１３１）の他端側に接続された質量部（１３２）と、を有している航空機の舵面（１２０）の製造方法であって、航空機の設計後に舵面本体（１２１）の振動を測定する測定工程と、測定工程で得られた舵面本体（１２１）の固有振動数に基づいて吸振手段（１３０）の固有振動数を決定する同調工程と、を含んでいるので、航空機の設計フェーズ後に舵面本体（１２１）の振動が確認された場合であっても、吸振手段（１３０）によって容易に振動の抑制が実現できる。
【符号の説明】
【００５４】
１００  主翼
１１０  翼本体
１２０  フラップ（舵面）
１２１  フラップ本体（舵面本体）
１２２  外板
１２３  骨組
１３０  吸振手段
１３１  バネ部
１３２  質量部
１３３  フレーム
【図１】
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【図２】
2022002920.tif 000004
【図３】
2022002920.tif 000005
【図４】
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【図５】
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