(57)【要約】  本発明は、特に繊維強化複合材料で製造される航空機の胴体セル構造１内のコンポーネントを支持するための、特に胴体セル構造１内における少なくとも１つの環状フォーマ２及び／又は少なくとも１つの更なるコンポーネント上で、少なくとも１つのフロアフレーム４を支持するためのロッド１５−１８，１９，２５に関する。  本発明によれば、ロッド１５−１８，１９，２５は、少なくとも１部において特に衝突荷重の吸収のために、金属発泡体２０，２６で構成される。  金属発泡体２０，２６は、その固有の重量にかかわらず、金属発泡体２０，２６内の微細なキャビティでの塑性変形の作用で、事故の発生の際に生じる高い機械的な荷重を伝達することができる。  第２の実施形態が、単に相対的に小さな直径の金属発泡体２６で製造されるコア２４を含む一方で、ロッド１９の第１の変形は、金属発泡体２６によってほぼ完全に構成され、コアは支持ケーシング２７及び外部スリーブ２８によって同軸状に囲まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、繊維強化複合材料で製造される航空機の胴体セル構造（１）内のコンポーネントを支持するための、特に、胴体セル構造（１）内における少なくとも１つの環状フォーマ（２）及び／又は少なくとも１つの更なるコンポーネント上で、少なくとも１つのフロアフレーム（４）を支持するためのロッド（１５−１８，１９，２５）であって、少なくとも部分的に、金属発泡体（２０，２６）によって、特に衝突荷重の吸収のために構成されることを特徴とするロッド（１５−１８，１９，２５）。
【請求項２】
前記金属発泡体（２０，２６）は、アルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項１に記載のロッド（１９）。
【請求項３】
前記ロッド（１９）は、ほぼ完全に金属発泡体（２０，２６）で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロッド（１９）。
【請求項４】
前記ロッド（１９）の外面（２１）が閉じたセル又は開いたセルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロッド（１９）。
【請求項５】
前記ロッドは、少なくとも部分的に、金属発泡体（２６）によって構成されるコア（２４）を備え、コアは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの支持ケーシング（２７）及び／又は少なくとも１つの外部スリーブ（２８）によって、同軸状に囲まれることを特徴とする請求項１に記載のロッド（２５）。
【請求項６】
前記支持ケーシング（２７）は、プラスチック材料、特にプラスチック発泡体、及び／又はコア構造、特にハニカム構造によって構成されることを特徴とする請求項５に記載のロッド（２５）。
【請求項７】
前記外部スリーブ（２８）は、繊維強化プラスチック材料、特にガラス繊維強化又は炭素繊維強化プラスチック材料によって構成されることを特徴とする請求項５又は６に記載のロッド（２５）。
【請求項８】
前記ロッド（１５−１８，１９，２５）の２つの端部のそれぞれは、金属製接続具、特に、胴体セル構造（１）への接続のためのアイを伴って備えられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のロッド（１５−１８，１９，２５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、繊維強化複合材料で製造された航空機の胴体セル構造内のコンポーネントを支持するための、特に、胴体セル構造内における少なくとも１つの環状フォーマ及び／又は少なくとも１つの更なるコンポーネント上で、少なくとも１つのフロアフレームを支持するためのロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つのフロアパネルが、一般に、旅客機の胴体セル構造内に統合され、かつ、とりわけ、連続的に設けられ、胴体セル構造の長手方向において横クロスバーに固定されるシートレール形状の部品と同様に、飛行の方向に対して横切って延びる多くの横クロスバーによって構成される。胴体セルのいわゆる「ビルジ」から短い距離で延びるホールドフロアを伴うホールドが、一般にフロアフレームの下に配置される。例えば、胴体セル構造内の環状フォーマ上に適切な支持ロッドによって、フロアフレーム及び横クロスバーは支持される。
【０００３】
現代の航空機は、複合材料を使用して、特に、繊維強化熱硬化性合成樹脂を使用して、とりわけ重量低減の理由で益々製造されている。場合によっては、航空機の胴体セル構造の全ての基本コンポーネント、特に、スキンセグメント及び外部スキン、環状フォーマ、横クロスバー、全ての接続ブラケットを含むストリンガは、既にＣＦＲＰを使用して今日製造されている。
【０００４】
特に、適切な材料組成が使用される場合に、腐食の効果がわずかに影響するだけであるということから、そのような複合材料の使用の結果として、重量の減少はまた、メンテナンスコストを低減させる。
【０００５】
しかしながら、欠点は、既知のＣＦＲＰコンポーネントの増加する修理コストである。オープンな修理は、石等の衝撃によって引き起こされる機械的な損傷の発生時には、現実に不可能である。加えて、これらの欠陥が、早い段階でしばしば材料内で起こり、困難を伴って表面上で検出され得るのみであるということから、ＣＦＲＰコンポーネント内のクラック及び／又は層間剥離を検出するのは困難である。
【０００６】
金属材料と比較してかなり減少される電導性の結果として、ＣＦＲＰ胴体セル構造はまた、もはや共通帰線又は全体の航空機エレクトロニクスについての本体としては使用されず、そしてそれ故、追加の電気リターン線が与えられる。
【０００７】
さらなる欠点は、極端に高レベルの機械的剛性の結果として、現代のＣＦＲＰ材料は、わずかに弾性変形可能であるだけであり、それ故、継続期間が短いが、非常に強い、事故の発生時に生じる機械的なピーク荷重（「衝突荷重」）が、十分に減少できないことである。そのような現実の状況において、既知のＣＦＲＰ材料は、一旦、機械的な限界荷重に到達すると、次第に裂け又は完全に破壊する傾向にある。場合によっては、衝突荷重でさえ、ＣＦＲＰ材料のばねの作用の結果として増加し得る。
【０００８】
支持ロッド及びウイングサポートの既知の実施形態は、一般に、金属材料、特に、高強度アルミニウム合金で製造される押出形状によって構成される。とりわけ、この種の支持ロッドは、航空機の胴体セル構造内の環状フォーマ上のフロアフレームを支持する。多くの場合、これらの支持ロッドは、いくらかの耐性を補償し、及び、一般に、どちらかの端部に金属接続具を備えることが可能になるように、調整可能な長さで構成され、連結方式において、接続されるべき部品、例えば環状フォーマ及び横クロスバーを接続することが可能になる。固有の塑性変形の結果として、ロッドが、相対的に大きな機械的エネルギを吸収することができ、それ故、状況を乗客にとって安全な状態にすることから、好ましくは、それらの製造について金属材料の使用の結果として、支持ロッドは、有利な衝突特性を呈する。ＣＦＲＰ胴体セルの従来のコンポーネントと比較して、しかしながら、押し出されたアルミニウム合金で製造されるそのような支持ロッドは、相対的に重くなる。
【０００９】
航空機、特にヘリコプタの衝突特性を改善するための装置が、ＥＰ１１２０３４０Ａ２から知られている。立方形のタンクが、フロアの下に配置され、少なくとも燃料で部分的に含浸される開いたセルの発泡材料で満たされる。事故の発生時、例えば、非常に手荒な着陸又は衝突時において、タンクは圧縮され、そして、燃料は、発泡材料を通じて流れるように強制される。より大きな量の衝撃エネルギが、衝撃によって生じた発泡材料の変形に関する粘性流の結果として吸収される。しかしながら、衝撃エネルギを吸収するための追加の吸収要素がどのような応力をも吸収せずに、通常の飛行中に胴体セル内に含まれるということから、この変化の欠点は重量である。
【００１０】
補強胴体セル構造についての支持ロッドの既知の実施形態の上で例示された欠点の結果として、これらのロッドが、それ故、ＣＦＲＰ材料を使用して製造される胴体セル内での使用のために適しているということだけである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、既知の実施形態よりもかなり軽く、しかし、塑性変形の結果として、航空機事故の際に生じる航空機の高いピーク衝突加重及び事故加重をかなり減少させることができる支持ロッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１の特徴的な特性を有するロッドによって達成される。
【００１３】
ロッドが、特に衝突荷重の吸収のために、少なくとも一部において金属発泡体によって構成されることから、本発明によるロッドは、従来の支持ロッドよりもかなり軽くなり、航空機事故の際における高い機械ピーク荷重の吸収のための能力もまた、押出成形による硬い金属材料で製造された支持ロッドと比較して改善される。
【００１４】
本発明によるロッドを製造するために要求される発泡体は、既知の方法を用いて製造される。
【００１５】
ロッドの有利な構成において、金属発泡体は、金属合金によって構成される。
【００１６】
使用される金属発泡体についてのアルミニウム合金の使用は、金属発泡体の金属マトリクス内に統合されるキャビティによって得られる望ましい重量の低減とともに、軽量のアルミニウム合金材料の結果として、追加の重量低減を達成することを可能にする。さらに、製造の点で、アルミニウム合金は、それらの相対的に低い７００℃の融点のおかげで、かなり容易に発泡化され、コスト効果のある製造が可能になる。
【００１７】
さらなる有利な構成に関して、金属発泡体によって完全に構成されるロッドが提供される。
【００１８】
製造の観点において、ロッドの特に簡単でコスト効果のある構造が、それ故達成される。さらに、端部の金属接続具は、より容易に固体金属発泡シリンダに固定され得る。
【００１９】
さらなる進歩に関して、ロッドの外面は、閉じたセル又は開いたセルである。
【００２０】
特に閉じたセルの変形は、開いた細孔又は開いたセルの実施形態において上述の効果が全体的に防止され得ず、既に浸透した異物について表面に近いロッドの範囲内に排出能力が与えられる一方で、特にアルミニウム合金について腐食効果が除去される方法で、湿気及び／又は埃の粒子が、ロッドに浸透できないという有利な点を利用する。
【００２１】
さらなる有利な構成によれば、ロッドは、少なくとも一部で金属発泡体によって構成されるコアを備え、コアは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの支持ケーシング及び／又は少なくとも１つの外部スリーブによって、特に同軸状に覆われる。
【００２２】
この構成の結果として、衝突の状況において生じる高い機械的なピーク荷重が、金属発泡体のコアの塑性変形によって、ほとんど全く除去される一方で、飛行中に生じる通常の応力が、支持ケーシング及び追加的に外部スリーブによってかなり吸収されるということが可能になる。さらに、運動エネルギが、金属発泡体内に含まれるキャビティの圧縮によってほとんど全く吸収され、ロッドの長手方向においてほとんど全く吸収される方式で、衝突の際の金属発泡体のコアの制御されない座屈は、支持ケーシングによって防止される。加えて、機械的強度及び／又は運動エネルギの吸収に対する能力に対して有害となり得る腐食の望ましくない効果が除去される方式で、金属発泡体のコアへの湿気及び／又は異物の浸透は、外部スリーブによって防止される。
【００２３】
ロッドのさらなる有利な構成がさらなる請求項において記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、航空機の胴体セルの構造における概略的な断面図である。
【図２】図２は、ロッドの第１の変形の中央部における断面図である。
【図３】図３は、ロッドの第２の変形を介した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、航空機の胴体セル構造を通じた断面図である。
【００２６】
航空機の胴体セル構造１は、多くの環状フォーマを備え、ある環状フォーマ２が参照番号とともに備えられている。胴体セル構造１は、外部スキン３又は外部スキンセグメントによって完全に覆われている。胴体セル構造１は、さらに、胴体セル構造１を乗客キャビン５とその下に配置される一般に小さなホールド６とに区分するフロアフレーム４を備える。フロアフレーム４は、それぞれが航空機の長手方向に対して横切る平面内に設けられ、互いがほぼ統一的にかつ連続的に配置される多くのクロスバー７とともに構築される。クロスバー７上では、あるシートレール８が、図面に対して垂直に、すなわち、航空機の長手方向に平行に、かつ、一方でフロアフレーム４を補強し、他方で乗客シートのグループを固定するさらなる多数のシートレールに対して平行に延びる。フロアプレート９が、シートレール形状の部品の間に配置され、そして、アクセス可能なフロア領域１０を構成する。
【００２７】
胴体セル構造１はまた、フロアフレーム４と同様に、多くのクロスバー１２によって構成されるホールドフレーム１１を備える。いわゆる「ビルジ」１３、すなわち、胴体セル構造１の内側の最も低い範囲が、ホールドフレーム１１の下に配置される。多くのベースプレートによって構成されるホールドベース１４は、ホールドフレーム１１のクロスバー上に位置する。
【００２８】
一方、クロスバー７，１２は、いずれかの端部の範囲内で、それぞれ環状フォーマ２に接続される。加えて、ホールドフレーム１１が環状フォーマ２上で、とりわけ、外部ロッド１７，１８（これもまた本発明によって構成される）によって支持される一方で、フロアフレーム４のクロスバー７は、いずれかの端部に配置される本発明による２つのロッド１５，１６を介して環状フォーマ２上で支持される。フロアフレーム４及びホールドフレーム１１の全ての更なるクロスバーは、それ故、ロッドによって環状フォーマ上で支持される。本発明によって構成される全てのロッドは、クロスバーと環状フォーマとの間の接続を提供するために、金属製接続具（参照符号が付されていない）を有し、その接続は、一般に、少なくとも一方的に連結される。金属製接続具は、図１の例示において単に黒の半円によって示されている。
【００２９】
図２は、本発明によるロッドの第１の変形における（中央の）一部の非常に概略的な断面図を示す。ロッド１９は、金属発泡体２０によって完全に構成され、かつ、ほぼ円筒状である。円筒状のロッド１９の外面２１は、第１の範囲２２内において、滑らかな面を有し、すなわち、金属発泡体２０の細孔又は微細なキャビティがこの範囲内で閉じられており、かつ、連続的な面を構成する。反対に、外面２１の第２の範囲２３は、少なくとも外側の範囲において、金属発泡体２０の開いた細孔によって得られる粗い面をこの範囲で有する。外面２１は、それ故、第２の範囲２３が開いた細孔である一方、第１の範囲２２において閉じた細孔である。ロッド１９は、一般に、完全に閉じた細孔又は完全に開いた細孔の外面を有する。
【００３０】
金属発泡体２０は、従来技術から既知の方法によってアルミニウム合金を発泡化することによって構成される。代わりに、中空のアルミニウムボールが、第１の製造ステップにおいて構成され、第２のステップにおいて、ワンピースの金属発泡体を構成するために、例えば、焼結によって焼かれる。
【００３１】
図３は、航空機を含む事故の発生の際の上昇した機械的な衝突荷重を吸収するために、金属発泡体によって構成されるロッドの代替の実施形態の（中央の）一部の概略的な断面図を示す。
【００３２】
望ましくは、ロッド２５の円筒状のコア２４が、金属発泡体２６によって完全に構成される。コア２４は、順に中空の円筒状の外部スリーブ２８によって同心状に囲まれる中空の円筒状の支持ケーシング２７によって同軸状に囲まれている。支持ケーシングが、プラスチック発泡体、特に、硬質の発泡体、又は、コア構造、例えば、材料厚さの小さな巻かれたハニカムコアによって構成される一方で、金属発泡体２６は、発泡化されたアルミニウム合金によって完全に構成される。排出能力のある折り曲げられたハニカムコアもまた、多くの隣接する閉じた六角形のハニカムセルを伴うハニカムコアの代わりに使用され得る。外部スリーブ２８は、望ましくは、繊維強化熱可塑性プラスチック材料、特に、炭素繊維強化エポキシ樹脂又はガラス繊維強化ポリエステル樹脂によって構成される。代わりに、外部スリーブ２８はまた、アルミニウム合金からなり得る。
【００３３】
とりわけ、例えば、コア２４の制御されない横の座屈が衝突発生の際に防止され、そして、発生する最大量の運動減速エネルギがコア２４の長手方向の軸に沿って塑性変形に流れこむような方式で、コア２４の定められた空間位置は支持ケーシング２７によって保証される。一方、外部スリーブ２８は、支持ケーシング２７と金属発泡体２６で製造されるコア２４との両方を、有害な、特に、腐食の大気の影響に対して防護し、他方で、ロッド２５を介して、航空機の通常の操作中に生じる少なくともいくらかの応力を伝達することができる。
【００３４】
本発明によって構成されるロッドは、支持ロッド及びウイングサポートの既知の実施形態と比較して、衝突の際におけるエネルギ吸収についての卓越した能力を示し、かつ、同時に大いに軽くなる。
【符号の説明】
【００３５】
１…胴体セル構造、２…環状フォーマ、３…外部スキン、４…フロアフレーム、５…乗客キャビン、６…ホールド、７…クロスバー（フロアフレーム）、８…シートレール、９…フロアプレート、１０…フロア、１１…ホールドフレーム、１２…クロスバー（ホールドフレーム）、１３…ビルジ、１４…ホールドフロア、１５…ロッド、１６…ロッド、１７…ロッド、１８…ロッド、１９…ロッド、２０…金属発泡体、２１…外面、２２…第１の範囲（閉じた細孔）、２３…第２の範囲（開いた細孔）、２４…コア、２５…ロッド、２６…金属発泡体、２７…支持ケーシング、２８…外部スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月22日(2010.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に、繊維強化複合材料で製造される航空機の胴体セル構造（１）内のコンポーネントを支持するためのロッド（２５）であって、
衝突荷重の吸収のために金属発泡体（２６）で構成されるコア（２４）と、
プラスチック材料で構成されるとともにコア（２４）を同軸状に囲む支持ケーシング（２７）と、
繊維強化プラスチック材料で構成されるとともに支持ケーシング（２７）を同軸状に囲む外部スリーブ（２８）と、を備え、
支持ケーシング（２７）が、コア（２４）の定められた空間位置を保証する方式で構成されるロッド（２５）。
【請求項２】
前記金属発泡体（２６）は、アルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項１に記載のロッド（２５）。
【請求項３】
前記支持ケーシング（２７）は、プラスチック発泡体、及び／又はコア構造、特にハニカム構造で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロッド（２５）。
【請求項４】
前記外部スリーブ（２８）は、ガラス繊維強化又は炭素繊維強化プラスチック材料で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のロッド（２５）。
【請求項５】
前記ロッド（２５）の２つの端部のそれぞれは、金属製接続具、特に、胴体セル構造（１）への接続のためのアイを伴って備えられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のロッド（２５）。
【国際調査報告】
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