(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行機の主翼（１１）に設けられたフラップ（１２）に荷重を加えて強度を試験するフラップの試験装置であって、
フラップ（１２）を所定の下げ位置に駆動するフラップ作動手段（１７）と、
フラップ（１２）に所定の荷重を入力する荷重入力手段（２１）と、
フラップ（１２）の下げ位置に追従するように荷重入力手段（２１）を移動させる移動手段（１９）と、
フラップ（１２）を予め設定した下げ位置に駆動すべくフラップ作動手段（１７）の作動を制御するとともに、フラップ（１２）にその下げ位置に応じた荷重を加えるべく荷重入力手段（２１）および移動手段（１９）の作動を制御する制御手段（３３）と、
下げ位置に応じたフラップ（１２）の各部の歪みを検出する歪み検出手段（５６）と、
を備えたことを特徴とするフラップの試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛行機の主翼に設けられたフラップに荷重を加えて強度を試験するフラップの試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛行機の主翼にスパン方向に分布する荷重を入力して荷重負荷試験を行う装置が、特開平８−１５９９３８号公報により公知である。このものは、主翼の下面側に上下動可能な多数の可動電磁石プローブをスパン方向に整列して配置するとともに、主翼の上面側に前記各々の可動電磁石プローブに対応する多数の固定電磁石プローブを配置し、固定電磁石プローブに吸引された可動電磁石プローブで主翼の下面を上向きに押圧してスパン方向に任意の荷重分布を与えるようになっている。
【０００３】
また従来のフラップの静荷重試験は、フラップの上に砂袋等のウエイトを載置して空力荷重を模した荷重を与え、フラップの各部の歪みを歪みゲージで測定することにより行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のフラップの静荷重試験方法は、作業者の人力によりフラップ状態（格納、離陸、巡航、着陸）の変更と、それに応じた空力荷重用のウエイトの着脱とを行わなければならないので大きな労力が必要であるばかりか、荷重の作用方向や荷重の大きさを精密に調整することができないため、フラップに実際に作用する空力荷重を正確に再現することができず、精度の高い試験を行うことが困難であった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、実際の空力荷重を正確に再現す荷重をフラップに入力して精密な荷重試験や耐久試験を行えるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、飛行機の主翼に設けられたフラップに荷重を加えて強度を試験するフラップの試験装置であって、フラップを所定の下げ位置に駆動するフラップ作動手段と、フラップに所定の荷重を入力する荷重入力手段と、フラップの下げ位置に追従するように荷重入力手段を移動させる移動手段と、フラップを予め設定した下げ位置に駆動すべくフラップ作動手段の作動を制御するとともに、フラップにその下げ位置に応じた荷重を加えるべく荷重入力手段および移動手段の作動を制御する制御手段と、下げ位置に応じたフラップの各部の歪みを検出する歪み検出手段とを備えたことを特徴とするフラップの試験装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、フラップ作動手段でフラップを所定の下げ位置に駆動するとともに、移動手段で前記下げ位置に追従するように移動させた荷重入力手段でフラップに前記下げ位置に応じた荷重を加えながら、歪み検出手段でフラップの各部の歪みを検出するので、フラップの下げ位置に応じた大きさおよび方向の荷重を加えて実際の空力荷重を正確に再現し、精密な荷重試験や耐久試験を自動で行うことができる。
【０００８】
尚、実施例の第１油圧シリンダ１７は本発明のフラップ作動手段に対応し、実施例のＸＹテーブル１９は本発明の移動手段に対応し、実施例の第２油圧シリンダ２１は本発明の荷重入力手段に対応し、実施例の制御用コンピュータ３３は本発明の制御手段に対応し、実施例の歪みゲージ５６は本発明の歪み検出手段に対応する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１はフラップ試験装置の全体構成を示す図、図２は図１の２方向矢視図、図３はフラップ試験装置の制御系のブロック図である。
【００１１】
図１および図２には、飛行機の主翼１１の後縁に設けられたスロッテッドフラップ１２の静荷重試験、動荷重試験および耐久試験を行うためのフラップ試験装置が示される。フラップ１２は架台１３に支持された飛行機の主翼１１の後縁に３個のリンク機構１４，１５，１６を介して支持されており、第１油圧シリンダ１７によって後下方に向かって展開するようになっている。フラップ１２は、例えば下げ角が０°の格納位置と、下げ角が２０°の離陸位置と、下げ角が３５°の着陸位置とにおいて停止可能である。尚、図１では第１油圧シリンダ１７がフラップ１２から離れた位置に示されているが、実際には第１油圧シリンダ１７はフラップ１２の近傍の主翼１１内に設けられている。
【００１２】
架台１３の上方を囲む門型のフレーム１８に設けられたＸＹテーブル１９は、Ｘ軸方向（主翼１１の翼弦方向）およびＹ軸方向（上下方向）に移動自在な第２油圧シリンダ支持部２０を備えており、この第２油圧シリンダ支持部２０に第２油圧シリンダ２１がピン２２を介して枢支される。第２油圧シリンダ２１の出力ロッド２１ａをフラップ１２に連結するトーナメントバー２３は、出力ロッド２１ａに接続された第１バー２４と、第１バー２４の一端にロッド２５を介して接続された第２バー２６と、第１バー２４の他端にロッド２７を介して接続された第３バー２８と、第２バー２６の両端をフラップ１２に接続する２本のロッド２９，３０と、第３バー２８の両端をフラップ１２に接続する２本のロッド３１，３２とから構成される。
【００１３】
制御用コンピュータ３３はＣＰＵ３４と、Ｄ／Ａコンバータ３５と、Ａ／Ｄコンバータ３６とを備えており、ＣＰＵ３４はＤ／Ａコンバータ３５を介して第１油圧シリンダ１７の第１油圧制御装置３７と、第２油圧シリンダ２１の第２油圧制御装置３８と、ＸＹテーブル１９のＸＹテーブル制御装置３９とに接続される。
【００１４】
油圧ポンプ４０と第１油圧シリンダ１７とが電磁弁４１を介して接続されており、電磁弁４１の作動が第１油圧制御装置３７により制御される。第１油圧シリンダ１７に設けた変位計４２およびロードセル４３からの信号が、第１油圧制御装置３７およびＡ／Ｄコンバータ３６を経て制御用コンピュータ３３のＣＰＵ３４に入力される。油圧ポンプ４０と第２油圧シリンダ２１とが電磁弁４４を介して接続されており、電磁弁４４の作動が第２油圧制御装置３８により制御される。第２油圧シリンダ２１に設けた変位計４５およびロードセル４６からの信号が、第２油圧制御装置３８およびＡ／Ｄコンバータ３６を経て制御用コンピュータ３３のＣＰＵ３４に入力される。
【００１５】
ＸＹテーブル制御装置３９はＸＹテーブル１９のＸ軸駆動モータ４７およびＹ軸駆動モータ４８の作動を制御し、Ｘ軸方向の変位計４９およびＹ軸方向の変位計５０からの信号がＸＹテーブル制御装置３９およびＡ／Ｄコンバータ３６を経て制御用コンピュータ３３のＣＰＵ３４に入力される。また制御用コンピュータ３３にはプリンター５１が接続される。
【００１６】
制御用コンピュータ３３のＣＰＵ３４に接続された計測用コンピュータ５２はＣＰＵ５３とＳＣＳＩ５４とを備える。歪み測定器５５にはフラップ１２の各部材に取り付けられた歪みゲージ５６からの信号がブリッジボックス５７を介して入力され、歪み測定器５５の出力はＳＣＳＩ５４を介して計測用コンピュータ５２のＣＰＵ５３に入力される。
【００１７】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００１８】
図１および図３に示すように、制御用コンピュータ３３にはフラップ１２の作動シーケンスと、フラップ１２の各作動位置において加えられる荷重の大きさと、フラップ１２の各作動位置に対応したＸＹテーブル１９の位置（前記荷重の入力方向）とが予め記憶されている。制御用コンピュータ３３からの指令で第１油圧制御装置３７が電磁弁４１を制御すると、油圧ポンプ４０からの作動油が第１油圧シリンダ１７に供給され、フラップ１２が所定の下げ位置に移動する。これと同時に制御用コンピュータ３３からの指令でＸＹテーブル１９が作動して第２油圧シリンダ２１の位置を移動させ、第２油圧シリンダ２１からフラップ１２に入力する荷重の方向を設定するとともに、第２油圧シリンダ２１が作動してフラップ１２に所定の荷重を入力する。第２油圧シリンダ２１の出力はトーナメントバー２３（図２参照）を介してフラップ１２のスパン方向の４か所に入力されるが、第１、第２および第３バー２４，２６，２８のアーム比を適宜設定することにより、飛行中にフラップ１２に加わる実際の空力荷重を模した荷重分布を再現することができる。
【００１９】
静荷重試験を行うには、第１油圧シリンダ１７で予め設定した所定の下げ角にフラップ１２を作動させて停止させ、ＸＹテーブル１９および第２油圧シリンダ２１によって予め設定した所定の方向および大きさの荷重をフラップ１２に入力する。そしてフラップ１２の各部の変形に伴う複数の歪みゲージ５６の出力をブリッジボックス５７を介して歪み測定器５５に入力し、歪み測定器５５で算出したフラップ１２の各部の歪みを計測用コンピュータ５２に入力する。
【００２０】
動荷重試験を行うには、第１油圧シリンダ１７で予め設定したシーケンスに応じてフラップ１２を所定の下げ角に作動させながら、ＸＹテーブル１９および第２油圧シリンダ２１によって予め設定したシーケンスに応じて所定の方向および大きさの荷重をフラップ１２に入力し、前記荷重によって発生する歪みゲージ５６の出力をブリッジボックス５７を介して歪み測定器５５に入力する。
【００２１】
耐久試験を行うには、フラップの格納（無負荷）、離陸、巡航、着陸、フラップの格納（無負荷）を１サイクルとするシーケンスで第１油圧シリンダ１７によりフラップ１２を駆動する。例えば、離陸時にフラップは格納位置から下げ角２０°の位置まで下げられ、離陸の終了後に格納位置に戻されて巡航に移行し、着陸時に下げ角３５°の位置まで下げられ、着陸の終了後に格納位置に戻される。上記シーケンスの過程でＸＹテーブル１９および第２油圧シリンダ２１によって予め設定した方向および大きさの荷重をフラップ１２に入力し、前記荷重によって発生する歪みゲージ５６の出力を歪み測定器５５に入力する。
【００２２】
歪み測定器５５が出力するフラップ１２の歪みデータに加えて、変位計４２，４５で検出した第１、第２油圧シリンダ１７，２１の変位データと、ロードセル４３，４６で検出した第１、第２油圧シリンダ１７，２１の荷重データと、変位計４９，５０で検出したＸＹテーブル１９の変位データとは、計測用コンピュータ５２においてリアルタイムでグラフ化され、制御用コンピュータ３３に接続されたプリンター５１からプリントアウトされる。
【００２３】
以上のように、１台のフラップ試験装置においてフラップ１２の静荷重試験、動荷重試験および耐久試験を自動で行うことができるので、作業者の労力を大幅に軽減することができる。特に、動荷重試験および耐久試験において、フラップ１２の下げ位置や飛行状態に応じて変化する空力荷重の大きさおよび方向を、時間の経過に応じた任意のシーケンスでフラップ１２に入力することができるので、実際の飛行状態を精密にシミュレートして精度の高い試験を行うことができる。
【００２４】
上述した各試験の実行中に以下の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の何れかの事態が発生した場合には、計測用コンピュータ５２から制御用コンピュータ３３を経て第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８およびＸＹテーブル制御装置３９に停止命令が送られ、ＸＹテーブル１９がそのときの位置で停止するとともに、第１油圧シリンダ１７および第２油圧シリンダ２１への油圧の供給が停止する。これにより、フラップ１２やフラップ試験装置が過剰な負荷により損傷するのを未然に回避することができる。
▲１▼  歪みゲージ５６で検出したフラップ１２の各部の実歪みが、計測用コンピュータ５２に予め記憶した基準歪みを越えた場合
▲２▼  変位計４２で検出した第１油圧シリンダ１７の変位あるいはロードセル４３で検出した第１油圧シリンダ１７の荷重が、計測用コンピュータ５２に予め記憶した基準変位あるいは基準荷重を越えた場合
▲３▼  変位計４５で検出した第２油圧シリンダ２１の変位あるいはロードセル４６で検出した第２油圧シリンダ２１の荷重が、計測用コンピュータ５２に予め記憶した基準変位あるいは基準荷重を越えた場合
▲４▼  変位計４９，５０で検出したＸＹテーブル１９の変位が計測用コンピュータ５２に予め記憶した基準変位を越えた場合
上記▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の異常事態以外にも、以下のような場合に第１油圧シリンダ１７、第２油圧シリンダ２１の作動およびＸＹテーブル１９の作動が停止する。即ち、第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８およびＸＹテーブル制御装置３９にはリミッターが設けられており、これらのリミッターの何れかが作動すると第１油圧シリンダ１７、第２油圧シリンダ２１およびＸＹテーブル１９の作動が強制的に停止して２重の安全装置が構成される。
【００２５】
例えば、第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８にはフラップの前記基準歪みに対応する第１油圧シリンダ１７および第２油圧シリンダ２１の基準荷重および基準変位と、これら基準荷重および基準変位よりも高く設定された限界荷重および限界変位とが記憶されており、第１油圧シリンダ１７および第２油圧シリンダ２１の実荷重および実変位の少なくとも一方が前記限界荷重および限界変位を越えると、第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８によって第１油圧シリンダ１７および第２油圧シリンダ２１の作動が強制的に停止する。
【００２６】
同様に、ＸＹテーブル制御装置３９にはフラップに追従するように予め記憶されたＸＹテーブル１９の基準変位よりも高く設定された限界変位が記憶されており、ＸＹテーブル１９の実変位が前記限界変位を越えると、ＸＹテーブル制御装置３９によってＸＹテーブル１９の作動が強制的に停止する。
【００２７】
従って、前記▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼による停止命令が何らかの理由で作動しないような場合でも、第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８あるいはＸＹテーブル制御装置３９に設けられた停止装置の何れかが作動すれば第１油圧シリンダ１７、第２油圧シリンダ２１およびＸＹテーブル１９の作動を強制的に停止させることができ、安全性が向上する。
【００２８】
尚、本発明のフラップ試験装置において、計測用コンピュータ５２から制御用コンピュータ３３を介して第１油圧制御装置３７、第２油圧制御装置３８およびＸＹテーブル制御装置３９に保持命令を出し、第１油圧シリンダ１７および第２油圧シリンダ２１の油圧を保持し、またＸＹテーブル１９をその位置で停止させることも可能である。この場合、フラップ１２やフラップ試験装置の変形、損傷等の異常の有無を確認した後、異常がなければ試験を再開して続行することができる。
【００２９】
以上のように、フラップ１２に人手で砂袋を乗せて荷重を加える等の面倒な作業を必要とすることなく、静荷重試験、動荷重試験および耐久試験を共通のフラップ試験装置を用いて自動で行うことができるので、作業性が大幅に向上するだけでなく精度の高い試験を行うことができ、しかもフラップ１２やフラップ試験装置が破損する前に試験を中断することができるので、それらを繰り返し使用することが可能となってコストの削減に寄与することができる。特に、従来は困難であった動荷重試験および耐久試験が可能になったので、離陸時や着陸時にフラップ１２に作用する空力荷重の経時的変化を精密にシミュレートすることができるだけでなく、多数の飛行回数に対する耐久性を少ない労力で短時間で評価することができる。その結果、フラップ１２の強度を不必要に高めることなく必要な強度を確保し、機体重量を軽減して飛行性能を高めるとともに燃料消費量の節減に寄与することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３１】
例えば、実施例では制御用コンピュータ３３および計測用コンピュータ５２を別個に設けているが、それらを１台のコンピュータに統合することも可能である。また実施例では、リンク機構１４，１５，１６に支持されて後退しながら下降するスロッテッドフラップ１２を例示したが、本発明は単純フラップ、スプリットフラップ、ファウラーフラップ、ザップフラップ、クルーガフラップ等の他種のフラップに対しても適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、フラップ作動手段でフラップを所定の下げ位置に駆動するとともに、移動手段で前記下げ位置に追従するように移動させた荷重入力手段でフラップに前記下げ位置に応じた荷重を加えながら、歪み検出手段でフラップの各部の歪みを検出するので、フラップの下げ位置に応じた大きさおよび方向の荷重を加えて実際の空力荷重を正確に再現し、精密な荷重試験や耐久試験を自動で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラップの試験装置の全体構成を示す図
【図２】図１の２方向矢視図
【図３】フラップの試験装置の制御系のブロック図
【符号の説明】
１１        主翼
１２        フラップ
１７        第１油圧シリンダ（フラップ作動手段）
１９        ＸＹテーブル（移動手段）
２１        第２油圧シリンダ（荷重入力手段）
３３        制御用コンピュータ（制御手段）
５６        歪みゲージ（歪み検出手段）
【図１】
0004177545.tif 000002
【図２】
0004177545.tif 000003
【図３】
0004177545.tif 000004