(57)【要約】【課題】改良された空調及び／又は換気システムを有する新しい航空機を提供する。【解決手段】本発明は、一体形成されて繊維強化ポリマーを含む少なくとも１つの中空フレーム５ａを有する骨組構造５を備える胴体２を具備する航空機１に関する。少なくとも１つの中空フレーム５ａは、換気用空気を航空機１内に案内するような構成である一体型換気用空気ダクトを画定する。【選択図】図１
2016033005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの中空フレーム（５ａ）を有する骨組構造（５）を備える胴体（２）を具備する航空機（１）であって、
前記中空フレーム（５ａ）は、１つの複合体片で一体形成されて繊維強化ポリマーを含み、
前記１つの複合体片中空フレーム（５ａ）は、換気用空気（１４，１５，１６，１７）を前記航空機（１）内に案内するような構成である一体型換気用空気ダクト（２３）を画定することを特徴とする、航空機（１）。
【請求項２】
前記骨組構造（５）は、前記航空機（１）のコックピット（２ｂ）のコックピット骨組構造（５）を画定し、
前記少なくとも１つの中空フレーム（５ａ）は、少なくとも１つのフレームビーム（５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ）を画定し、
前記一体型換気用空気ダクト（２３）は、前記換気用空気（１４，１５，１６，１７）を前記コックピット（２ｂ）内に案内するような構成であることを特徴とする、請求項１に記載の航空機（１）。
【請求項３】
前記コックピット骨組構造（５）は、耐力構成を画定し、
前記繊維強化ポリマーは、炭素繊維強化ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の航空機（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）は、前記換気用空気（１４，１５，１６）を排出するような構成である少なくとも１つの換気用空気出口（１３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の航空機（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）に、前記換気用空気（１７）を使用者制御で排出するような構成である少なくとも１つの調整式ノズル（１２ａ，１２ｂ）を設けることを特徴とする、請求項１に記載の航空機（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの調整式ノズル（１２ａ，１２ｂ）は、ねじ込み、接着及び／又は接合によって前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）に封止状態で一体化されることを特徴とする、請求項５に記載の航空機（１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの調整式ノズル（１２ａ，１２ｂ）に、前記一体型換気用空気ダクト（２３）の中で前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）内に配置構成された関連する内部スクープ（３１）が設けられ、
前記関連する内部スクープ（３１）は、前記少なくとも１つの調整式ノズル（１２ａ，１２ｂ）に向かって方向付けられた所定の空気質量流量を画定するような構成であることを特徴とする、請求項５に記載の航空機（１）。
【請求項８】
少なくとも２つの調整式ノズル（１２ａ，１２ｂ）が設けられ、それぞれが関連する内部スクープ（３１）を有し、前記関連する内部スクープ（３１）が異なる幾何形状を有することを特徴とする、請求項７に記載の航空機（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）の少なくとも一部に、前記一体型換気用空気ダクト（２３）を断熱する内部空気ダクト断熱材（２３ａ）が設けられ、
前記内部空気ダクト断熱材（２３ａ）は、少なくとも、前記一体型換気用空気ダクト（２３）に対して放熱を減少させるような構成であることを特徴とする、請求項２に記載の航空機（１）。
【請求項１０】
前記内部空気ダクト断熱材（２３ａ）は、空気注入した発泡体を含むことを特徴とする、請求項９に記載の航空機（１）。
【請求項１１】
前記内部空気ダクト断熱材（２３ａ）は、ゴムチューブ（２３ａ）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の航空機（１）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）は、動作時に前記一体型換気用空気ダクト（２３）中に発生する凝縮水（２９）を除去するような構成である少なくとも１つの凝縮水ドレン（２８）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の航空機（１）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの凝縮水ドレン（２８）は、少なくとも１つの凝縮水出口（２８ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の航空機（１）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの凝縮水出口（２８ｂ）に少なくとも１つの関連する出口カバー（２８ａ）が設けられ、
前記少なくとも１つの関連する出口カバー（２８ａ）は、前記少なくとも１つの凝縮水出口（２８ｂ）の領域で換気用空気流の漏れを防止するような構成であることを特徴とする、請求項１３に記載の航空機（１）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの関連する出口カバー（２８ａ）の構成により、前記一体型換気用空気ダクト（２３）の中の凝縮水の流れが、前記換気用空気（１４，１５，１６，１７）によって生成する換気用空気の流れ（２１ａ）に対して反対の方向に流れることができることを特徴とする、請求項１４に記載の航空機（１）。
【請求項１６】
請求項１に記載の航空機（１）のコックピットのコックピット骨組構造（５）であって、
一体形成されて繊維強化ポリマーを含む少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）を備え、
前記少なくとも１つの中空コックピットフレーム（５ａ）は、換気用空気（１４，１５，１６，１７）を案内するような構成である一体型換気用空気ダクト（２３）を画定する、コックピット骨組構造（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも１つの中空フレームを有する骨組構造を備える胴体を具備する回転翼航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機、特に回転翼航空機の胴体には、胴体の総重量を低減するために、少なくとも部分的に１つ以上の中空フレームを有する骨組構造を設けることができる。通常、このような中空フレームは、別個に製造し、その後に組み立てて骨組構造を画定する複数の中空フレームビームで構成される。そのために、これらの別個の中空フレームビームは、組立中に対応する交点にて適切な継手によって相互接続される。
【０００３】
このような胴体は、一般に、基本的な換気システム及び環境制御システムを収容するような構成であり、さらに空調システムを収容するような構成にすることができる。これらのシステムはすべて、一緒になって航空機中又は航空機上の特定のスポットにて空気の流れを生成する構成部品及び／又は構成要素を有し、これは通常、コックピットなどの航空機の特定領域、又はコックピット内の主窓のような選択された構成要素、又は航空機のパイロットなどの人を冷却又は加熱するために空気を排出すべきスポットではない。例えば、文献ＵＳ５０３７０４１号はヘリコプタのコックピットについて記載している。
【０００４】
航空機の換気及び／又は空調システムは通常、例えばポンプ、ファン及び／又は圧縮機などの空気流を生成する空気生成構成要素と、航空機に組み込まれ、生成された空気流を排出される所与の領域へと配向するために少なくとも部分的に胴体に収容された空気ダクトとで構成される。空気ダクトは、胴体に装着され、したがって航空機の容積に一体化されるフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプによって実現される。
【０００５】
しかしながら、このようなフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプには、航空機内に割り当てて確保しなければならない特定の設置空間が必要である。この設置空間は他の目的に使用することはできず、したがって航空機内で既に制限されている使用可能空間をさらに低減する。
【０００６】
文献ＵＳ２０１０００８７１３１号は、少なくとも部分的に専用チューブによって組み込まれている空気ダクトを有する航空機について記載している。これらの専用チューブは、頭上の荷物室ハウジングの背壁と個人用サービスダクトとの間に制限された空気ダクトを航空機空調システムの配線システムに接続する空気案内要素を確定するために使用される。
【０００７】
しかしながら、この航空機空調システムでは、相互接続された構成要素が比較的大量に必要である。したがって、航空機空調システムの組立に時間がかかり、したがって費用がかかる。さらに、相互接続された構成要素が比較的大量にあるために、この航空機空調システムは空気が漏れやすく、システムの全体的性能の低下につながる。
【０００８】
文献ＵＳ２０１２０２４８２４４号は、耐力中空構造要素によって形成された航空機の胴体について記載し、これは縦方向及び横方向のフレーム、さらに横方向のビームによって画定される。これらの縦方向のフレーム、横方向のフレーム及び横方向のビームは関連する交点にて相互接続されて格子構造を構築し、これが外殻によって覆われ、それによって胴体の形状を画定する。さらに、空気ダクトが、相互接続された縦方向のフレーム、横方向のフレーム及び横方向のビームに一体がされ、空調目的の空気を空調システムから航空機の客室内に搬送するような構成である。このような空気ダクトにはそれぞれ、空気ダクトの個々の流れの断面を制御する、すなわち、空気ダクト内の個々の空気流量及び／又は空気圧を制御するために１つ以上の可変制御弁を設ける。さらに、空気の流れを搬送する方法を制御する旋回フラップなどのアクチュエータが、交点のうち１つ又は複数に設けられる。
【０００９】
この格子構造によって、上記に記載のフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプを使用する必要なく、航空機の胴体に空調システムを組み込めるので有利である。したがって、これらのフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプのために通常は必要となる設置空間を他の目的のために取っておくことができる。
【００１０】
しかしながら、縦方向のフレーム、横方向のフレーム及び横方向のビームが個々に相互接続する交点は、根本的な製造公差により通常は相互に完全には嵌合しないので、空気が漏れやすい。したがって、生成されて例えば縦方向のフレームの空気ダクトから交点を介して横方向のフレーム又はビームへと移動する空気流は、交点で漏れる可能性があり、したがって空調システムが達成可能な全体的性能を制限する。さらに、この格子構造は、空調又は換気システムを航空機のコックピット領域に組み込むのに適切ではなく、この領域は構造的に非常に複雑な領域であり、一般的に相互接続可能な縦方向及び横方向のフレーム及び／又はビームが存在しない。
【００１１】
文献ＷＯ２０１２１５２９３４号、ＣＡ２７４０６６６号、ＵＳ２０１１０２５３８３６号及びＵＳ５４４１３２６号も、空調及び／又は換気目的の空気ダクトが設けられている航空機について記載している。これらの文献によると、空気ダクトは、断熱外殻パネル、貨物火気抑制剤分配システム及び／又は頭上の手荷物ビンモジュールなどの航空機の使用可能な構成要素に一体化される。
【００１２】
このように空気ダクトを使用可能な構成要素又は構造に一体化することは、航空機以外の乗り物でも知られている。例えば、文献ＵＳ６２９６２９６号は、関連する空調及び／又は換気システムの空気ダクトを設けたトラックのドアトリムパネルについて記載している。文献ＵＳ８３７６４４４号は、自動車用のインサート成形した構造的空気ダクトアセンブリについて記載している。
【００１３】
文献ＥＰ１５１０４５４号は、一体化したダクトと断熱材を有する自動車用プラットホームの内部パネルについて記載している。内部パネルは、射出成形プロセスによって形成された本体、本体に一体化した少なくとも１つのダクト、及びこれも本体に一体化した少なくとも１層の断熱材を含む。パネルは、反応射出成形（ＲＩＭ）などの低圧形成プロセスを使用して形成される。低圧形成プロセスによって、所望の断熱特性を有する材料からパネルと形成するのと同時に、ダクト及び断熱材を本体に一体化することができる。ダクトは断面を丸くし、実質的に一定の断面積を有し、その長さに沿って直線である。
【００１４】
他の文献、すなわち、ＥＰ２４５２８７２号、ＧＢ４８７０２３号、ＵＳ４１１１１０６号、ＵＳ５０３７０４１号、ＵＳ５４４１３２６号、ＵＳ２０１０１４８００３号及びＷＯ２０１２１０１４３９号も考慮されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記に記載の空気ダクトシステムはすべて、多少空気が漏れやすい。さらに、本質的に制限された使用可能空間しかない航空機のコックピット領域内など、設置空間を縮小する要件を有する航空機の空調又は換気システムに組み込むには適切ではない。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、改良された空調及び／又は換気システムを有する新しい航空機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、少なくとも１つの中空フレームを有する骨組構造を備える胴体を具備する回転翼航空機によって解決され、回転翼航空機は請求項１の特徴を有する。コックピット骨組構造は請求項１３で定義される。
【００１８】
より詳細には、本発明によれば、少なくとも１つの中空フレームを有する骨組構造を備える胴体を具備する航空機が提供され、少なくとも１つの中空フレームは一体形成され、繊維強化ポリマーを含む。さらに、少なくとも１つの中空フレームは、換気用空気を航空機内に案内するような構成である一体型換気ダクトを画定する。
【００１９】
本発明の文脈では、「一体形成された」という用語は、１つの単独の要素として製造され、非破壊的方法では２つ以上の部品に分割することができない構成要素を指すことに留意されたい。すなわち、本発明の胴体の骨組構造の少なくとも１つの中空フレームは、例えば鋸引き、切削又は破断などによって少なくとも１つの中空フレームを破壊しないかぎり、２つ以上の構成部品に分割することができない。
【００２０】
一態様によれば、低減した数の専用のフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプしか使用せず、理想的にはフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプを全く使用せずに、航空機の様々な領域に十分な空気を提供するために、航空機の換気システムを航空機の１つ以上の基本的フレームに組み込む。そのために、本発明の胴体、及び特に少なくとも１つの中空フレームは、上述したように製造中に１つの単独の要素に組み付けられ、空気ダクトに使用される相互接続の中空ビームによって画定することが好ましい。したがって、これらのビームの各中空区間は、窓又は乗客／パイロット又は所与の航空機の電子構成要素へと排出できる空気が通るスロット及び／又はベント及び／又は調整式ノズルを備える。
【００２１】
すなわち、中空区間は、空気を航空機の幾つかの領域に放出するために使用される１つの単独の空気ダクトを形成する。この空気は、例えばポンプ、ファン、圧縮機などの空気移流を生成し、一般的に換気システムと呼ばれるシステムによって生成される。この換気システムは、環境制御システム又は空調システムも含むことができる。
【００２２】
生成された空気は、骨組構造の少なくとも１つの中空フレームに導入され、航空機の窓、パイロット、乗客及び／又は構成要素に温風又は冷風を提供するために、画定された空気出口が送風を放出するまで、中空フレームの気密性断面内で送風される。温風供給を使用して、燃料系統、滑油系統、電気構成要素、例えばコンピュータ、ヒューズボックスなど、及び／又は例えばギアボックス、エンジンなどの機械的構成要素のような航空機の構成要素の事前調節、すなわち、加熱を補助できるので有利である。
【００２３】
より詳細には、フレームに一体化したダクトは、温風及び冷風の送風に使用されるので有利であり、したがって骨組構造を二重に使用するので航空機の容積使用量を低減することができ、したがって他の航空機のアイテム及び構成要素に割り当てられる空間が増大する。さらに、通常は少なくとも１つの中空フレームが近傍に配置されるので、改良されたパイロット及び／又は乗客の換気を達成することができる。
【００２４】
さらに、専用のフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプの使用を少なくとも基本的に削除することができるので、航空機の総重量を低減することができる。この削除により、保守費用も低減される。このような専用のフレキシブルホース、チューブ及び／又はパイプの破断、破損及び／又は磨耗が回避されるからである。
【００２５】
本発明の一体型換気ダクトは、除氷又は防氷のために航空機の既存の吸気幾何構造に組み合わせることができるので有利である。したがって、対応する空気出口を航空機の窓に近接して一体化する方法が改良されるので、除氷性能の改良、及び同様に霜取り及び／又は曇り取り性能の改良を達成することができる。これにより、安全性及び顧客満足度も向上する。航空機の除氷、霜取り及び／又は曇り取りがさらに向上し、迅速化するからである。さらに、除氷及び／又は霜取り性能が改良されるので、飛行前の個々の地上での時間を短縮できるので有利であり、その結果、燃料消費量が削減される。
【００２６】
好ましい実施形態によれば、骨組構造は、航空機のコックピットのコックピット骨組構造を画定し、少なくとも１つの中空フレームは、少なくとも１つの中空コックピットフレームを画定し、一体型換気ダクトは、換気用空気をコックピット内に案内する構成である。
【００２７】
他の好ましい実施形態によれば、コックピット骨組構造は耐力構造を画定し、繊維強化ポリマーは炭素繊維強化ポリマーを含む。
【００２８】
しかしながら、このような炭素繊維強化ポリマーは単に例示によって説明されるものであり、本発明を制限するものではないことに留意されたい。代わりに、例えばガラス繊維強化ポリマー、玄武岩繊維強化ポリマー及び／又はアラミド繊維強化ポリマーなどの他の繊維強化ポリマーを同様に適用することができる。
【００２９】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの中空コックピットフレームは、換気用空気を排出するような構成である少なくとも１つの換気用空気出口を備える。
【００３０】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの中空コックピットフレームには、換気用空気を使用者制御で排出するような構成である少なくとも１つの調整式ノズルを設ける。
【００３１】
一態様によれば、少なくとも１つの中空コックピットフレームは複数の換気用空気出口を備える。これらの換気用空気出口の少なくとも１つを、基本的実現化において、少なくとも１つの中空コックピットフレームに設けた単純な開口又は穴として組み込むことができる。さらに、これらの換気用空気出口の少なくとも１つを、静止ノズル、すなわち、固定されたターゲットノズルとして組み込むことができる。さらに、これらの換気用空気出口の少なくとも１つは、調整式ノズルとして組み込むことができる。
【００３２】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの調整式ノズルは、ねじ込み、接着及び／又は接合によって少なくとも１つの中空コックピットフレームに封止状態で一体化することができる。
【００３３】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの調整式ノズルに、一体型換気ダクト内で少なくとも１つの中空コックピットフレーム内に配置構成された関連の内部スクープを設け、関連する内部スクープは、少なくとも１つの調整式ノズルに向かって配向された所定の空気質量流量を画定するような構成である。
【００３４】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも２つの調整式ノズルが提供され、それぞれが関連する内部スクープを有し、関連する内部スクープが異なる幾何形状を有する。
【００３５】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの中空コックピットフレームには、少なくとも部分的に一体型換気用空気ダクトを断熱する内部空気ダクト断熱材を設け、内部空気ダクト絶縁材は少なくとも、一体型換気用空気ダクトに対する放熱を減少させるような構成である。
【００３６】
このような内部空気ダクト断熱材は、温風又は冷風を案内するために加熱又は冷却器から生成された空気を一体型換気用空気ダクトに提供できる場合に、特に有利である。何故なら、対応する航空機の外部環境状態に対する温度の変動につながるからである。このような内部空気ダクト断熱材は、一体型換気用空気ダクト内で温風を案内する場合に、暖気が本発明の骨組構造上で外部環境空気へと放熱するのを防止するので有利である。同様に、このような内部空気ダクト断熱材は、一体型換気用空気ダクトが冷風を案内する場合に、周囲空気から熱を回収するのを防止する。
【００３７】
他の好ましい実施形態によれば、内部空気ダクト断熱材は空気注入した発泡体を含む。
【００３８】
他の好ましい実施形態によれば、内部空気ダクト断熱材はゴムチューブを含む。
【００３９】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの中空コックピットフレームは、動作中の一体型換気用空気ダクト内に発生する凝縮水を除去するような構成である少なくとも１つの凝縮水ドレンを備える。
【００４０】
この凝縮水は、少なくとも１つの中空フレームから除去されない場合、少なくとも１つの中空フレームに設けた金属部品上に汚れの臭気及び／又は腐食を生じることがある。したがって、一体型換気用空気ダクトから凝縮水を除去することにより、このような汚れの臭気及び腐食に容易かつ効率的に対処することができる。
【００４１】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの凝縮水ドレンは少なくとも１つの凝縮水出口を備える。
【００４２】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの凝縮水出口には、少なくとも１つの関連する出口カバーが設けられ、少なくとも１つの関連する出口カバーは、少なくとも１つの凝縮水出口の領域で換気用空気流の漏れを防止するような構成である。
【００４３】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの関連する出口カバーは、一体型換気用空気ダクト内で凝縮水が、換気用空気によって生成された換気用空気の流れに反対の方向に流れられるようにする構成である。
【００４４】
本発明はさらに、航空機のコックピットのコックピット骨組構造を提供し、コックピット骨組構造は、一体形成され、繊維強化ポリマーを含む少なくとも１つの中空コックピットフレームを有し、少なくとも１つの中空コックピットフレームは、換気用空気を案内する構成である一体型の換気用空気ダクトを画定する。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態を、以下の説明では添付図面に関連して例示により概略する。これらの添付図面では、同一の、又は同一機能の構成要素及び要素には同一の参照番号及び文字のラベルが付けられ、その結果、以下の説明では一度しか説明しない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明により少なくとも１つの中空フレームを有する骨組構造を有する航空機の側面図を示す。
【図２】図１の骨組構造の第一斜視図を示す。
【図３】図１の断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見た図１の骨組構造の断面図を示す。
【図４】図１の三面線ＩＶ−ＩＶに沿って見た図１の骨組構造の断面図を示す。
【図５】図１の骨組構造の拡大部分の斜視図を示す。
【図６】図１の骨組構造の少なくとも１つの中空フレームの斜視図を示す。
【図７】図６の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見た図６の少なくとも１つの中空フレームの断面図を示す。
【図８】図６の断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って見た図６の少なくとも１つの中空フレームの断面図を示す。
【図９】図６の断面線ＩＸ−ＩＸに沿って見た図６の少なくとも１つの中空フレームの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、本発明の一態様による航空機１を示し、これは少なくとも１つの中空フレーム５ａを有する骨組構造５を備える胴体２を具備する。例示として、胴体２は着陸装置６に接続され、例示により少なくともテールブーム２ａ及びコックピット２ｂを画定する。図面の単純さ及び明快さを期して、テールブーム２ａは切り取られ、さらに詳細には図示されていない。
【００４８】
航空機１は回転翼航空機として、特にヘリコプタとして例示的に具体化されている。したがって、航空機１はこれ以降、単純さ及び明快さを期して「ヘリコプタ１」と呼ぶ。しかしながら、本発明はヘリコプタに限定されず、本発明により少なくとも１つの中空フレームを有する骨組構造を備えた胴体を有する他の航空機にも同様に適用できることに留意されたい。
【００４９】
ヘリコプタ１は、例示として動作時に上昇及び前方又は後方推力を提供する少なくとも１つのマルチブレードメインロータ１ａを備える。少なくとも１つのマルチブレードメインロータ１ａは、複数のロータブレード１ｂ、１ｃを備え、これは関連するロータヘッド１ｄにてロータシャフト１ｅに装着され、これはヘリコプタ１の動作時に関連するロータ軸を中心に回転する。
【００５０】
さらに、ヘリコプタ１は、偏揺れに関してヘリコプタ１を平衡させる目的で、動作中に逆トルクを提供する、すなわち、少なくとも１つのマルチブレードメインロータ１ａの回転によって生成されたトルクに反対するように構成された１つ以上の逆トルク装置を備えることができる。少なくとも１つの逆トルク装置をテールブーム２ａに設けることができ、これにはさらに例えば水平安定版、緩衝器、尾翼及び／又はフィンを設けることができる。
【００５１】
一態様によれば、胴体２はヘリコプタ１の床下領域１１を画定し、これは燃料電池、電気的設備、空気ダクトなどを収容することができる。胴体２は、少なくとも３つの相互接続された胴体フレーム、すなわち、胴体中間部フレーム３、胴体後部フレーム４及び胴体前部フレームを備えることが好ましい。後者は、少なくとも１つの中空フレーム５ａによって組み込まれ、少なくとも部分的に骨組構造５を画定する。
【００５２】
骨組構造５は例示として少なくともコックピット骨組構造を画定することが好ましく、したがってこれ以降は単純さ及び明快さを期して「コックピット骨組構造５」と呼ぶこともある。したがって、少なくとも１つの中空フレーム５ａは例示として、少なくともコックピットフレームを画定することが好ましく、したがってこれ以降は単純さ及び明快さを期して「中空コックピットフレーム５ａ」と呼ぶこともある。しかしながら、本発明はコックピット骨組構造及びフレームへの適用に限定されず、航空機の胴体の他の中空フレームにも同様に適用することができる。
【００５３】
中空コックピットフレーム５ａは、ドアフレーム１０に接続し、少なくとも１つの主窓７を収容するような構成であることが好ましい。中空コックピットフレーム５ａはさらに、１つ以上の副次窓９を収容するような構成にすることができる。ドアフレーム１０は、少なくとも１つのドア窓８を収容するような構成であることが好ましい。
【００５４】
一態様によれば、中空コックピットフレーム５ａは、１つ以上のフレームビーム５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを備える。これらのフレームビーム５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅは、製造中に総合接続され、したがって中空コックピットフレーム５ａは一体形成される。すなわち、中空コックピットフレーム５ａは、非破壊的方法では２つ以上の部品に分割することができない１つの単独の要素として製造される。したがって、これ以降は明快さを期して個々のフレームビーム５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅへの言及は避け、単一の部片又は構成要素として中空コックピットフレーム５ａのみに言及する。
【００５５】
中空コックピットフレーム５ａは、繊維生産プロセスで繊維複合体から全体を作成し、ヘリコプタの寿命中に生じる応力及び負荷に耐えるような構成である個々の断面により説明されることが好ましい。繊維複合体は、炭素繊維強化ポリマーを含むことが好ましい。代替的又は追加的に、繊維複合体は、ガラス繊維強化ポリマー、玄武岩繊維強化ポリマー、アラミド繊維強化ポリマー及び／又は航空機の構築に適用可能である任意の他の適切な繊維強化ポリマーを含むことができる。
【００５６】
中空コックピットフレーム５ａ、及びさらに全体的なコックピット骨組構造５はいわゆる「一次構造」であり、自身に作用する力を吸収するような構成である耐力構造を画定する。上述したように、コックピット骨組構造５、特に中空コックピットフレーム５ａは中空の断面を有し、通常は力の吸収以外の他の機能は遂行しない。
【００５７】
図２は、図１のヘリコプタ１のコックピット２ｂを画定する中空コックピットフレーム５ａを有するコックピット骨組構造５をさらに詳細に示すために、図１の胴体２の区間を示す。例示として、中空コックピットフレーム５ａは２つの対向するドアフレーム１０に接続し、２つの主窓７及び２つの副次窓９を収容する一方、各ドアフレーム１０は関連するドア窓８を収容する。
【００５８】
一態様によれば、少なくとも中空コックピットフレーム５ａは、動作時に換気用空気１５、１６、１７を図１のヘリコプタ１内に、より詳細には、少なくともコックピット２ｂ内に案内するような構成である。コックピット骨組構造５全体、すなわち、中空コックピットフレーム５ａ全体は中空の断面によって画定されるので、この換気用空気１５、１６、１７は、図１のヘリコプタ１の望ましい全位置に空気を提供するために、コックピット骨組構造５の、さらに全体的には胴体の全領域に送風することができる。コックピット骨組構造５の中空断面は、基本的に長方形であることが好ましい。
【００５９】
コックピット骨組構造５、より詳細には、中空コックピットフレーム５ａは好ましくは少なくとも１つの、及び優先的には複数の換気用空気出口１３を備え、これはそれぞれ動作時に換気用空気１５、１６、１７を排出するような構成である。例示として、主窓の換気用空気１５は動作時に主窓７上に排出され、副次窓の換気用空気１６は動作時に副次窓９上に排出され、パイロット換気用空気１７は動作時に推定されたパイロットの位置の方向に排出される。
【００６０】
換気用空気出口１３の少なくとも１つは、中空コックピットフレーム５ａに設けた単純な開口又は穴として、静止ノズル、すなわち、固定されたターゲットノズルとして、又は調整式ノズルとして組み込むことが好ましい。例示により、主窓換気用空気１５及び副次窓換気用空気１６を排出する換気用空気出口１３は、開口又は穴として、及び／又は静止ノズルとして組み込まれる。
【００６１】
しかしながら、パイロットはサイズ及び好みが様々であるので、空気の排出速度及び方向を調整する必要があることがある。したがって、パイロット換気用空気１７を排出する換気用空気出口１３は、例えば主窓７の側部及び頂部などに設けた調整式ノズル１２ａ、１２ｂとして組み込むことが好ましい。これらの調整式ノズル１２ａ、１２ｂは、ねじ込み、接着及び／又は接合によって中空コックピットフレーム５ａに封止状態で一体化し、パイロット換気用空気１７を使用者制御で排出するような構成であることが好ましい。
【００６２】
換気用空気の排出は、以上では中空コックピットフレーム５ａに関してのみ説明したことに留意されたい。しかしながら、換気用空気はドアフレーム１０、さらに任意の他のドアフレームから、及び／又は図１の胴体中間部フレーム３及び／又は胴体後部フレーム４から排出することもできる。例示により、ドアフレーム１０の少なくとも１つに、動作時にドア窓換気用空気１４を関連するドア窓８上に排出する換気用空気出口１３を設ける。
【００６３】
図３は、図１のヘリコプタ１の胴体中間部フレーム３及び床下領域１１をさらに詳細に示すために、コックピット骨組構造５及び中空コックピットフレーム５ａを有する図１の胴体２の区間を示す。胴体２には、少なくとも胴体中間部フレーム３を包囲する航空機外殻１８を設けることが好ましい。
【００６４】
一態様によれば、床下領域１１は、図１のヘリコプタ１の胴体２と機室床１９との間の区域に設けられる。換気用空気２１を少なくとも中空コックピットフレーム５ａへ、しかし優先的には図１の胴体中間部フレーム３及び／又は胴体後部フレーム４にも案内するために、１つ以上の縦方向フレーム一体型空気ダクト２０を床下領域１１に配置構成又は形成することが好ましい。少なくとも１つの、及び好ましくは１つ以上の縦方向フレーム一体型空気ダクト２０のそれぞれに、少なくとも縦方向フレーム一体型空気ダクト２０に対する放熱及び／又は熱回復を減少させるような構成である内部空気ダクト断熱材２２を優先的に設ける。
【００６５】
図４は、図１から図３のコックピット骨組構造５及び中空コックピットフレーム５ａの断面図を示し、これは図１のヘリコプタ１のコックピット２ｂを画定し、図１から図３のドアフレーム１０が接続される。中空コックピットフレーム５ａには主窓７を設け、ドアフレーム１０にはドア窓８を設ける。
【００６６】
主窓７は、例示的に適切な固定具２４によって中空コックピットフレーム５ａへと固定され、これは動作時に少なくとも湿気、塵粒及び／又は冷気塊がコックピット２ｂに侵入するのを回避するために、主窓７を少なくとも部分的に中空コックピットフレーム５ａに封止することが好ましい。ドアフレーム１０は、適切なヒンジによって中空コックピットフレーム５ａに装着され、適切なシーリング２５によって優先的に封止される。
【００６７】
主窓７を中空コックピットフレーム５ａに固定することのみがさらに詳細に例示されていることに留意されたい。しかしながら、図１から図３の副次窓９を同様の方法で中空コックピットフレーム５ａに装着することができる。これは、ドア窓８にも同様に当てはまり、これも同様の方法でドアフレーム１０に装着することができる。
【００６８】
一態様によれば、中空コックピットフレーム５ａは、動作時に図２の主窓換気用空気１５、副次窓換気用空気１６及びパイロット換気用空気１７として排出されるコックピット換気用空気２１ａを案内するような構成である一体型の換気用空気ダクト２３を画定する。同様に、ドアフレーム１０は、動作時に図２のドア窓換気用空気１４として排出されるドア換気用空気２１ｂを案内するような構成であるドアフレーム一体型の換気用空気ダクト２６を画定する。
【００６９】
中空コックピットフレーム５ａは、一体型換気用空気ダクト２３を断熱する内部空気ダクト断熱材２３ａを少なくとも部分的に設ける、すなわち、それで裏打ちすることが好ましい。より詳細には、コックピット換気用空気２１ａは、加熱器、すなわち、温風源によって、又は冷却器、すなわち、冷風源によって生成することができ、これは両方とも図面の単純さを期して図示されていない。両方とも当業者によく知られているからである。しかしながら、変動は両方とも、コックピット換気用空気２１ａと図１のヘリコプタ１の外部環境条件及び／又はコックピット２ｂの内部条件との間の温度差につながることがある。
【００７０】
したがって、内部空気ダクト断熱材２３ａは少なくとも、一体型換気用空気ダクト２３に対する、すなわち、周囲空気に対する放熱を、後者が温風源に接続されている場合は、温風を自身内に案内するように、減少させるような構成であることが好ましい。内部空気ダクト断熱材２３ａはさらに、一体型換気用空気ダクト２３が冷風源に接続されている場合は、その冷風を自身内に案内するように、周囲空気からの熱の回収を減少させるような構成であることが好ましい。同様の機能を有する内部空気ダクト断熱材２６ａは、少なくとも部分的にドアフレーム一体型換気用空気ダクト２６内に設けることが好ましい。
【００７１】
一態様によれば、内部空気ダクト断熱材２３ａ及び／又は内部空気ダクト断熱材２６ａは、空気注入した発泡体を含む。このような空気注入した発泡体は、上述したように繊維生産プロセスによって中空コックピットフレーム５ａ及びドアフレーム１０を製造した後、一体型空気ダクト２３及び／又はドアフレーム一体型換気用空気ダクト２６に導入することができる。
【００７２】
代替的又は追加的に、内部空気ダクト断熱材２３ａ及び／又は内部空気ダクト断熱材２６ａは、ゴムチューブを含むことができる。このようなゴムチューブは、中空コックピットフレーム５ａに関して以下でさらに詳細に説明するように、その中空断面の生成を保証するために、繊維生産プロセス中に中空コックピットフレーム５ａ及びドアフレーム１０内に設けることができる。
【００７３】
より詳細には、コックピット骨組構造５が、したがって中空コックピットフレーム５ａが、そのすべての捻れ、湾曲及び交差部で比較的複雑な幾何構造を呈するので、中空コックピットフレーム５ａを、その結果として一体型換気用空気ダクト２３を、繊維生産プロセスを通してそれと一体化される内部空気ダクト断熱材２３ａと一緒に製造すると有利なことがある。これにより、その後、内部空気ダクト断熱材２３ａを複雑な幾何構造に配置することが回避される。
【００７４】
そのために、好ましい繊維生産プロセスでは、例えば空気又は油で膨張するインフレータブルゴムチューブを使用して、中空コックピットフレーム５ａの、したがって一体型換気用空気ダクト２３の内部形状を画定する。これらのインフレータブルチューブは、繊維マット積層材に内圧を提供するために繊維生産プロセス中に必要とされる。これらのインフレータブルゴムチューブは、繊維生産プロセスの終了後に除去する代わりに、一態様による内部空気ダクト断熱材２３ａとして使用することができる。
【００７５】
図５は、換気用空気出口１３及び調整式側部ノズル１２ａをさらに詳細に示すために、図１から図３の中空コックピットフレーム５ａ及びドアフレーム１０を有するコックピット骨組構造５の区間を示す。図５はさらに、中空コックピットフレーム５ａの一体型の形態、さらに動作時に中空コックピットフレーム５ａ及びドアフレーム１０から図２のドア窓換気用空気１４、主窓換気用空気１５、副次窓換気用空気１６及びパイロット換気用空気１７が排出されることを明らかにする。
【００７６】
図６は、一体型換気用空気ダクト２３を有する中空コックピットフレーム５ａを有するコックピット骨組構造５及び床下領域１１をさらに示すために、図１から図３の胴体２の区間を示す。中空コックピットフレーム５ａは上述したように一体形成される。
【００７７】
一態様によれば、中空コックピットフレーム５ａは、及びより詳細には、一体型換気用空気ダクト２３は、適切な空気ダクトインタフェース２７によって床下領域１１に設けられた縦方向フレーム一体型ダクト２０に接続される。したがって、例えば図１のヘリコプタ１の後部に位置決めされた空気生成器などによって生成された換気用空気を、中空コックピットフレーム５ａに供給することができる。しかしながら、空気漏れを回避するために、適切な空気ダクトインタフェース２７は、縦方向フレーム一体型ダクト２０を気密的に一体型換気用空気ダクト２３に封止接続するような構成でなければならない。
【００７８】
図７は、図１から図６の中空コックピットフレーム５ａの断面を示し、これは図４による内部空気ダクト断熱材２３ａが設けられた、すなわち、それで裏打ちされた一体型換気用空気ダクト２３を画定する。一体型換気用空気ダクト２３は、例示的に五角形の断面形状を有し、これは航空機産業に使用されることが多い。しかしながら、この五角形の断面形状は例示のために任意に選択されたものであり、さらに一般的には、これより単純な例えば円形の断面形状から任意の他のさらに高度に複雑な幾何形状までの範囲があってよいことに留意されたい。
【００７９】
一態様によれば、中空コックピットフレーム５ａは、したがって一体型換気用空気ダクト２３は、動作時に一体型換気用空気ダクト２３内で発生する凝縮水２９を除去するような構成である少なくとも１つの凝縮水ドレン２８を備える。より詳細には、図４に関して上述したように、内部空気ダクト断熱材２３ａは通常、放熱又は熱の回収を減少させるような構成にすることができる。しかしながら、すべての動作条件でこのような放熱又は熱の回収を完全には回避することができないので、対応する放熱又は熱回収の残余３０が動作時に発生し、凝縮水２９の発生につながることがある。
【００８０】
凝縮水２９は、除去されない場合、一体型換気用空気ダクト２３、すなわち、中空コックピットフレーム５ａの金属部品上に汚れの臭気、さらに腐食の問題をもたらすことがある。したがって、凝縮水２９を除去するために１つ以上の凝縮水ドレン２８を設けるこれらの凝縮水ドレン２８には、中空コックピットフレーム５ａの最下部領域に優先的に配置される１つ以上の凝縮水出口２８ｂを設けることが好ましい。
【００８１】
凝縮水ドレン２８は、コックピット換気用空気２１ａの望ましくない漏れにつながることがある、すなわち、これらの凝縮水ドレン２８により圧力低下が生じることがあることに留意されたい。しかしながら、これらは上述した問題を回避するために必要であり、したがって以降で述べるように望ましくない漏れを可能な限り解消するか、又は少なくとも減少させる方法で構築しなければならない。
【００８２】
図８は図１から図６の中空コックピットフレーム５ａの断面を示し、これは図４による内部空気ダクト断熱材２３ａが設けられた、すなわち、これで裏打ちされた一体型換気用空気ダクト２３を画定する。中空コックピットフレーム５ａは、例示的に水平に配向され、図７による凝縮水出口２８ｂを有する凝縮水ドレン２８を備える。後者には関連する出口カバー２８ａが設けられ、これは凝縮水出口２８ｂの領域で換気用空気流の漏れを防止するような構成であることが好ましい。
【００８３】
より詳細には、動作時に一体型換気用空気ダクト２３内を流れるコックピット換気用空気２１ａの根本的な空気流の方向が分かっているので、一体型換気用空気ダクト２３内の凝縮水２９の凝縮水流が、空気流方向に対して反対である凝縮水出口２８ｂの方向に強制的に流れるように、関連する出口カバー２８ａを配置構成することによって、空気の不必要な圧力損を容易に回避することができる。したがって、関連する出口カバー２８ａは、凝縮水出口２８ｂにてコックピット換気用空気２１ａが一体型換気用空気ダクト２３から漏出するのを防止しながら、それでも凝縮水２９が凝縮水出口２８ｂを通って周囲環境へと流れることができるようにする。
【００８４】
図９は、図１から図６の中空コックピットフレーム５ａの断面を示し、これは図４による内部空気ダクト断熱材２３ａが設けられた、すなわち、これで裏打ちされた一体型換気用空気ダクト２３を画定する。中空コックピットフレーム５ａは、例示的に垂直に配向され、図８による凝縮水出口２８ｂ及び関連する出口カバー２８ａを有する凝縮水ドレン２８を備える。例示により、垂直に配向された中空コックピットフレーム５ａはさらに、図２、図４又は図５による調整式ノズル１２ａのうち２つを備える。
【００８５】
一態様によれば、調整式ノズル１２ａのうち少なくとも１つに、関連する内部スクープ３１を設け、これは一体型換気用空気ダクト２３の中で中空コックピットフレーム５ａ内に配置構成される。この関連する内部スクープ３１は、調整式ノズル１２ａのうち少なくとも１つに向かって方向付けられた所定の空気質量流量を画定するような構成であることが好ましい。
【００８６】
より詳細には、調整式ノズル１２ａのうち少なくとも１つを出るパイロット換気用空気１７の根本的な空気質量流量は、一体型換気用空気ダクト２３を流れるコックピット換気用空気２１ａから抽出される。この抽出を改良し、所定の質量流量を画定するために、関連する内部スクープ３１は動作時にコックピット換気用空気２１ａを調整式ノズル１２ａのうち少なくとも１つへと方向転換する。以下で説明するように、関連する内部スクープ３１の根本的な幾何形状を修正することにより所定の空気質量流量を調整することができる。
【００８７】
例示により、２つの調整式ノズル１２ａを設ける。２つの調整式ノズル１２ａのそれぞれ１つは、関連する内部スクープ３１を有し、関連する内部スクープ３１は両方とも異なる幾何形状を有する。例示として、２つの調整式ノズル１２ａのうち一方は、他方の調整式ノズル１２ａの約半分の寸法を有する。したがって、多少の調整式ノズル１２ａの方が大量の空気質量流量を受け取る。
【００８８】
以上で説明したように、凝縮水ドレン２８は、凝縮水２９を一体型換気用空気ダクト２３から除去するような構成である。少なくとも基本的に垂直に配向された一体型換気用空気ダクト２３の図示されたケースでは、凝縮水２９は、重力により下方向に移動し、コックピット換気用空気２１ａは上方向に流れる。このケースでは、関連する出口カバー２８ａは、凝縮水２９を捕集し、凝縮水出口２８ｂを通して方向転換させる凝縮水捕集器として構成することができる。
【００８９】
上記実施形態の修正は当業者の一般的知識に入り、したがってそれも本発明の一部と見なされることに留意されたい。例えば、凝縮水出口及び関連する出口カバーの配置構成及び方向は、中空コックピットフレームの用途特有の幾何形状及び構成に応じて最適化することができる。これは内部スクープの形態及び形状にも同様に当てはまる。さらに、空気出口及びノズルの数及びサイズは、用途特有の方法で変更することができ、以下同様である。
【００９０】
以上の説明は基本的に、中空コックピットフレームに関して本発明を説明していることにさらに留意されたい。しかしながら、本発明は、任意の航空機、さらには航空機以外の他の乗り物の他の中空フレーム及び／又は骨組構造にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  ヘリコプタ
１ａ  メインロータ
１ｂ，１ｃ  ロータブレード
１ｄ  ロータヘッド
１ｅ  ロータシャフト
２  胴体
２ａ  テールブーム
２ｂ  コックピット
３  胴体中間部フレーム
４  胴体後部フレーム
５  コックピット骨組構造
５ａ  胴体前部フレーム（コックピットフレーム）
５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ  コックピットフレームビーム
６  着陸装置
７  主窓
８  ドア窓
９  副次窓
１０  ドアフレーム
１１  床下領域
１２ａ  調整式側部ノズル
１２ｂ  調整式トップノズル
１３  空気出口
１４  ドア窓換気用空気
１５  主窓換気用空気
１６  副次窓換気用空気
１７  パイロット換気用空気
１８  航空機外殻
１９  機室床
２０  縦方向フレーム一体型空気ダクト
２１  案内される換気用空気
２１ａ  案内されるコックピットフレーム換気用空気
２１ｂ  案内されるドアフレーム換気用空気
２２  縦方向のフレーム一体型ダクト断熱材
２３  コックピットフレーム一体型空気ダクト
２３ａ  コックピットフレーム一体型空気ダクト断熱材
２４  主窓固定具
２５  ドアシーリング
２６  ドアフレーム一体型空気ダクト
２６ａ  ドアフレーム一体型空気ダクト断熱材
２７  空気ダクトインタフェース
２８  凝縮水ドレン
２８ａ  出口カバー
２８ｂ  凝縮水出口
２９  凝縮水
３０  放熱又は熱回収の残余
３１  内部スクープ
【図１】
2016033005.tif 000003
【図２】
2016033005.tif 000004
【図３】
2016033005.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016033005.tif 000007
【図６】
2016033005.tif 000008
【図７】
2016033005.tif 000009
【図８】
2016033005.tif 000010
【図９】
2016033005.tif 000011
【外国語明細書】
2016033005000001.pdf