(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後の桁と小骨とを含む骨組構造を繊維強化樹脂複合材を用いて一体成形し、前後桁と小骨と外板に囲まれる部分の箱型形状を熱可塑性樹脂で成形し、箱型形状を骨組構造の桁と小骨に固着し、これらの外周にプリプレグを積層し、積層したプリプレグを加圧加熱硬化させることを特徴とする複合材翼の一体成形方法。
【請求項２】
前後の桁と小骨とを含む骨組構造を繊維強化樹脂複合材を用いて一体成形し、前後桁と小骨と外板に囲まれる部分の箱型形状を熱可塑性樹脂で成形し、箱型形状を骨組構造の桁と小骨に固着し、これらの外周に樹脂を含浸させながらファブリックを積層し、ファブリックに含浸した樹脂を常温硬化させることを特徴とする複合材翼の一体成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維強化樹脂複合材翼の一体成形方法に係り、さらに詳しくは、中空燃料タンク部品を積層治具として用いることにより組立て工数を削減し、低コスト化を可能にする複合材翼の一体成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の航空機の主翼の多くは、アルミニウム材のビルドアップ構造であるが、さらに軽量化を図るために、比強度の高い繊維強化樹脂複合材を使用した航空機の主翼が開発されている。しかし、その構造は、アルミニウム材のものと同じであり、製造方法は、個々の部品を成形した後、ファスナー結合したり、一体成形する場合でも、片側の外板を除いて行い、その後、別に成形した片側外板をファスナー結合している。
【０００３】
成形した個々の部品をファスナー結合する方法によるインテグラルタンクは、図６に示すように、下側外板１と上側外板２と桁３と小骨（図示せず）とを組み立て治具（図示せず）により組み立て、下側外板１と上側外板２と桁３と小骨とをファスナ４により結合することで構成されており、下側外板１と上側外板２と桁３により構成されるタンク構造は、ファスナ結合されているため、ファスナ孔周り（キャップシール）５や部品合わせ面（フィレットシール）６にシール材７を塗布することで収容される燃料の漏れを防ぐようにしている。タンク構造へのシール材７の塗布は、下側外板１に形成されたアクセスホール８を通して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ファスナを用いた組立て方式のインテグラルタンク主翼構造では、タンク構造にファスナを用いるため、ファスナ孔周りや部品合わせ面に燃料漏れ防止のシール材の塗布が必要であり、製造する上で作業量が多く、コスト高の要因となっている。
【０００５】
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、軽量でかつ剛性の高い素材により作られる中空燃料タンク部品を積層治具として用いることにより組立て工数を削減し、低コスト化を可能にする複合材翼の一体成形方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合材翼の一体成形方法は、前後の桁と小骨とを含む骨組構造を繊維強化樹脂複合材を用いて一体成形し、前後桁と小骨と外板に囲まれる部分の箱型形状を熱可塑性樹脂で成形し、箱型形状を骨組構造の桁と小骨に固着し、これらの外周にプリプレグを積層し、積層したプリプレグを加圧加熱硬化させることで、組立て工数を削減し、低コスト化を可能にする。
【０００７】
本発明の複合材翼の一体成形方法は、前後の桁と小骨とを含む骨組構造を繊維強化樹脂複合材を用いて一体成形し、前後桁と小骨と外板に囲まれる部分の箱型形状を熱可塑性樹脂で成形し、箱型形状を骨組構造の桁と小骨に固着し、これらの外周に樹脂を含浸させながらファブリックを積層し、ファブリックに含浸した樹脂を常温硬化させることで、組立て工数を削減し、低コスト化を可能にする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は本発明の複合材翼の一体成形方法に用いられる複合材骨組構造を１０を示し、この複合材骨組構造１０は、前桁１１と後桁１２と小骨１３とを有する。前桁１１と後桁１２と小骨１３は、繊維強化樹脂複合材による一体成形品である。そして、小骨１３で仕切られた桁間および前縁部分には、図３に示すように、複合材骨組構造１０の前桁１１および小骨１３に接着するように燃料タンク部品を兼用する積層治具１４が配置されている。
【００１０】
燃料タンク部品を兼用する積層治具１４は、図２に示すように、軽量でかつ剛性の高い熱可塑性プラスチック材料をブロー成形することで外面が主翼の外形形状の一部に沿った形状をなし、かつ燃料通過孔１５を形成するように成型され、図３に示すように、前桁１１および小骨１３に接着剤を介して固着される。
【００１１】
一方、上記複合材骨組構造１０の前桁１１と後桁１２と小骨１３に囲まれる箱型空間にも、軽量でかつ剛性の高い熱可塑性プラスチック材料をブロー成形することで外面が主翼の外形形状の一部をなしかつ箱型空間に対応した形状の燃料タンク部品を兼用する積層治具１５が配置されている。積層治具１５は、図３に示すように、前桁１１と後桁１２と小骨１３に接着剤を介して固着される。
【００１２】
上記複合材骨組構造１０に積層治具１４および積層治具１５を固着して形成される翼型積層治具１６の外面に、図４に示すように、主翼構造の上下外板１７，１８に成形されるプリプレグ１９が積層される。
【００１３】
積層治具１４および積層治具１５を構成する軽量でかつ剛性の高い熱可塑性プラスチック材料は、プリプレグ１９が加熱硬化処理されて成形される場合には、ポリエーテルエーテルケトン材、熱可塑性ポリイミド材、ポリフェニレンサルファイド材を用いることが好ましい。
【００１４】
積層治具１４および積層治具１５を構成する軽量でかつ剛性の高い熱可塑性プラスチック材料は、ファブリックに含浸した樹脂が常温硬化処理されて成形される場合には、アクリロニトリルスチレン共重合樹脂材やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂材を用いることが好ましい。
【００１５】
つぎに、複合材翼の一体成形方法を説明する。
【００１６】
前後の桁１１，１２と小骨１３とを含む骨組構造１０を繊維強化樹脂複合材を積層法もしくは樹脂含浸法を用いて一体成形するとともに、骨組構造１０に固着される積層治具１４および積層治具１５を軽量でかつ剛性の高い熱可塑性プラスチック材料をブロー成形することで成形する。積層治具１５は、骨組構造１０の前後桁１１，１２と小骨１３と成形されるべき外板１７，１８に囲まれる部分の箱型空間に対応した箱型に成形されている。積層治具１４は、前桁と小骨とこれらの外側に成形される外板に囲まれる空間に対応した中空の箱型に成形されている。
【００１７】
つぎに、骨組構造１０の前後桁１１，１２と小骨１３と成形されるべき外板に囲まれる箱型空間に接着剤を介して積層治具１５を配置し、積層治具１５を前後桁１１，１２と小骨１３に固着し、骨組構造１０の前桁１１と小骨１３に囲まれる空間に接着剤を介して積層治具１４を配置し、積層治具１４を前桁１１と小骨１３に固着する。これにより、複合材の翼型積層治具１６が成形される。
【００１８】
つぎに、翼型積層治具１６の外面に翼型積層治具１６の長手方向に対して所定角度をもたせて主翼構造の上下外板１７，１８を構成するプリプレグ１９を積層する。
【００１９】
ついで、これらを真空バッグフィルムで覆うとともに、真空バッグフィルムの中を真空引きしてオートクレーブの内部に配置し、積層したプリプレグ１９を翼型積層治具１６ごと加圧加熱硬化し、積層治具１４，１５を一体に組み込んだ主翼構造２０を一体成形する。
【００２０】
上記実施の形態では、翼型積層治具１６に積層したプリプレグをオートクレーブで加圧加熱処理して硬化させるようにしたが、翼型積層治具１６の外周に樹脂を含浸させながら繊維を積層するウエットレイ方式で外板用の繊維と樹脂を積層し、繊維に含浸した樹脂を常温硬化させて、積層治具１４，１５を一体に組み込んだ主翼構造２０を一体成形することもできる。
【００２１】
また、主翼の場合、脚や補助翼の取付部材を固定するために、バックアップ部材を設置する必要があるが、これらは点検孔より設置することができる。点検孔は硬化成形後に穿孔して設けることができる。穿孔しやすくするために、積層治具の点検孔部を穿孔しないでおき、孔部を残してプリプレグを積層することもできる。
【００２２】
さらに、桁と小骨とで囲まれる部分に接着される積層治具は１つに限定されない。複数の積層治具同士を接着して１つの組立積層治具を形成し、桁と小骨とで囲まれる部分に接着固定して主翼を成形し、機器類を桁間あるいは前縁部に装備する機器がある場合は、機器を設置する部分に配置された積層治具内の空間をりようすればよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、燃料タンクとして使用できる軽量かつ剛性の高い素材で作られる中空成形品を積層治具として用いることで、複合材翼を一体成形することができ、組立て工数が削減され、低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合材翼の一体成形方法に用いられる骨組構造の斜視図。
【図２】本発明の複合材翼の一体成形方法に用いられる治具の１つの中空成形品の斜視図。
【図３】本発明の複合材翼の一体成形方法に用いられる積層治具を示す図。
【図４】図３の積層治具にプリプレグを積層する段階を示す図。
【図５】本発明の複合材翼の一体成形方法により成形された主翼構造を示す図。
【図６】従来の主翼の燃料タンクを示す図。
【符号の説明】
１０  複合材骨組構造
１１  前桁
１２  後桁
１３  小骨
１４  積層治具
１５  積層治具
１６  翼型積層治具
１９  プリプレグ
【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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