JP2008137445A - Leading edge structure of aircraft and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、航空機の前縁構造及びそれの製造方法に関する。 The present invention relates to an aircraft leading edge structure and a method of manufacturing the same.
航空機の飛行中において、例えば主翼等の前縁部には過冷却水の衝突により氷が付着することがある。その付着した氷が成長した場合は、空気抵抗の増加や、揚力減少等を招くことから、その対策として、加熱空気式や電熱式等の防氷及び除氷装置を備えることが従来から知られている(例えば特許文献1,2参照)。
しかしながら、例えば加熱空気式の防氷及び除氷装置は、エンジン抽気を利用することから燃費の悪化を招くと共に、例えば電熱式等の防氷及び除氷装置もまた、電力消費に伴い燃費の悪化を招くという問題があった。 However, for example, a heated air type anti-icing and deicing device uses engine bleed air, which causes a deterioration in fuel consumption. For example, an electric heating type anti-icing and deicing device also deteriorates in fuel consumption due to power consumption. There was a problem of inviting.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エネルギを消費することなく、航空機の前縁部における防氷及び除氷を実現することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to implement | achieve deicing and deicing in the front edge part of an aircraft, without consuming energy.
本発明の一側面によると、航空機の前縁部を製造する方法は、繊維強化複合材料における少なくとも繊維に、撥水性材料を含浸する工程と、繊維強化複合材料を順次積層すると共に、少なくともその最表面の層を前記撥水性材料を含浸させた繊維強化複合材料によって形成することにより、前記前縁部の形状を有する積層体を作成する工程と、前記前縁部形状の積層体を硬化させる工程と、を含む。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a leading edge portion of an aircraft, wherein at least fibers in a fiber reinforced composite material are impregnated with a water repellent material, and a fiber reinforced composite material is sequentially laminated and Forming a laminate having the shape of the front edge by forming a surface layer of a fiber-reinforced composite material impregnated with the water repellent material; and curing the laminate having the shape of the front edge And including.
この構成によると、前縁部を構成する繊維強化複合材料における少なくとも繊維には、予め撥水性材料を含浸されており、そのため、その撥水性材料を含浸させた繊維強化複合材料を少なくとも最表面に積層させた積層体、ひいてはその積層体を硬化させて製造された前縁部は、その表面に撥水性を有することになる。 According to this configuration, at least the fibers in the fiber-reinforced composite material constituting the leading edge portion are impregnated with the water-repellent material in advance, so that the fiber-reinforced composite material impregnated with the water-repellent material is at least on the outermost surface. The laminated body, and thus the front edge portion produced by curing the laminated body, has water repellency on its surface.
それによって、その前縁部を有する航空機が飛行中に、過冷却水が前縁部におけるよどみ点に衝突しても氷の付着が抑制される。また、仮に氷が表面に付着してそれが多少成長したとても、その氷と表面との接着力は極めて弱いため、例えば翼の変位や気流の変化によってよどみ点の位置が変化することに伴い、氷は表面から容易に脱落する。尚、よどみ点以外の箇所においても、過冷却水はその表面に付着せずに後方に流れていくため、着氷は発生しない。 As a result, during the flight of the aircraft having the leading edge, even if supercooled water collides with the stagnation point at the leading edge, the adhesion of ice is suppressed. Also, if ice adheres to the surface and grows somewhat, the adhesive force between the ice and the surface is very weak, so for example, the position of the stagnation point changes due to the displacement of the wing or the change of airflow, Ice falls off the surface easily. In addition, in the places other than the stagnation point, the supercooled water flows backward without adhering to the surface, so that icing does not occur.
ここで、例えば撥水性材料を前縁部の表面にコーティングした場合は、そのコーティングの剥がれ等の問題が生じ得るが、本構成では繊維強化複合材の少なくとも繊維に撥水性材料を含浸させている、換言すれば、前縁部を構成する材料自体が撥水性を有しているため、そうした剥がれ等の問題が生じない。 Here, for example, when the surface of the front edge portion is coated with a water-repellent material, problems such as peeling of the coating may occur. However, in this configuration, at least the fibers of the fiber-reinforced composite material are impregnated with the water-repellent material. In other words, since the material constituting the front edge itself has water repellency, such a problem as peeling does not occur.
以上説明したように、本発明によると、前縁部を構成する繊維強化複合材料の少なくとも繊維に予め撥水性材料を含浸させ、その撥水性材料が含浸された繊維強化複合材料によって、前縁部の表面を構成することにより、その表面に撥水性を付与することができる。それによって、前縁部の防氷及び除氷を行うことができる。また、前縁部を構成する材料自体に撥水性を持たせているため、撥水性材料を前縁部にコーティングした場合に生じ得るコーティングの剥がれ等の問題を未然に回避することができる。 As described above, according to the present invention, at least the fiber of the fiber reinforced composite material constituting the front edge portion is impregnated with the water repellent material in advance, and the front edge portion is formed by the fiber reinforced composite material impregnated with the water repellent material. By constituting the surface, water repellency can be imparted to the surface. Thereby, deicing and deicing of the front edge can be performed. Further, since the material constituting the front edge itself has water repellency, problems such as peeling of the coating that may occur when the water repellent material is coated on the front edge can be avoided.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1は、本発明に係る航空機の前縁構造が適用された主翼の前縁部分を示しており、この前縁部1は、例えばカーボン繊維強化複合材料によって形成されている。尚、図1では理解容易のために、複合材料の層の厚みを誇張して描いている。
FIG. 1 shows a leading edge portion of a main wing to which an aircraft leading edge structure according to the present invention is applied. The leading
尚、前記主翼は、桁等を含めその全ての部位を繊維強化複合材料によって形成してもよいし、少なくとも前縁部1を繊維強化複合材料によって形成するのであれば、他の部位は繊維強化複合材料以外の材料、例えば金属材料等によって形成してもよい。また、主翼の翼型等については何ら制限がない。
The main wing may be formed of a fiber reinforced composite material in all parts thereof including a girder, etc., and at least the
図2は、前記前縁部1の断面を拡大して示す図であり、この前縁部1は、樹脂材の内部に多数のカーボン繊維(例えばカーボンクロス等)31,32が積層されていると共に、カーボン繊維31,32はその層毎に所定の方向に配向されている。
FIG. 2 is an enlarged view showing a cross section of the
そして本実施形態においては特に、前記前縁部1の表面11が撥水性を有しており、それによって、前縁部1への着氷や氷の成長が防止されるようになっている。
In the present embodiment, in particular, the
次に、前縁部1の製造方法について、図3を参照しながら説明する。先ず、複数のカーボン繊維を用意し、そのうちのいくつかについては、撥水性材料を含浸させる(図3のP1参照)。ここで、撥水性材料は特に限定されるものではないが、例えばフッ素化カーボン等とすることが可能である。
Next, the manufacturing method of the
次に、前縁部1の形状を有する所定の型に対して、例えばハンドレイアップ法等によって、カーボン繊維を順次積層していく(図3のP2参照)。そうして、前縁部1の形状を有する積層体を成形する。また、その積層体の少なくとも最表面の層は、前記撥水性材料を含浸させたカーボン繊維によって形成しておく。ここで、撥水性材料含浸のカーボン繊維の層としては、最表面の一層のみでもよいし、最表面の一層を含む複数の層としてもよい。尚、図2において、符号31が撥水性材料含浸のカーボン繊維であり、符号32が撥水性材料未含浸のカーボン繊維であり、撥水性材料含浸のカーボン繊維31は、表面の2層を形成する。
Next, carbon fibers are sequentially laminated on a predetermined mold having the shape of the
そうして、樹脂未含浸の、前縁部1形状を有する積層体が完成すれば、それに樹脂を含浸させる。ここで、樹脂には撥水性材料を含有させておくことが望ましい。
Then, if a laminate having the shape of the leading
このようにしてカーボン繊維強化複合材料により、前縁部1が成形されれば、その樹脂を硬化させることによって、前縁部1が完成する(図3のP3参照)。
Thus, if the
このようにして製造された前縁部1は、その少なくとも最表面が、撥水性材料含浸のカーボン繊維及び撥水性材料含有の樹脂によって形成されている。このため、前縁部1の表面11は撥水性を有している。
At least the outermost surface of the
これによって、この主翼前縁部1を有する航空機が飛行している最中に、その前縁部1に過冷却水が衝突しても氷が付着することが抑制される。また、仮に氷が付着してそれが成長したとしても、氷と前縁部1の表面11との接着力は極めて弱いため、主翼の変位や気流の変化によって氷は容易に剥がれる。そうして、防氷及び除氷効果が得られる。
As a result, during the flight of the aircraft having the main wing leading
またこの構成では、前縁部1の表面11が撥水性を有していることによって防氷及び除氷効果が得られるため、例えばエンジン抽気の利用や電力の消費がなく、それによって燃費の悪化を抑制することができる。
Further, in this configuration, since the
さらにこの構成では、前縁部1を構成するための複合材料自体が撥水性を有しているため、例えば前縁部1の表面11に撥水性材料をコーティングする場合とは異なり、そうしたコーティングが剥がれてしまうという問題がなく、航空機の前縁構造として適している。
Furthermore, in this configuration, since the composite material itself for forming the
尚、前記実施形態における繊維強化複合材料による前縁部1の成形は一例であり、公知の種々の方法を採用することが可能である。例えば、カーボン繊維に予め樹脂を含浸させてプリプレグとし、そのプリプレグを積層すると共に樹脂を硬化させることによって、前縁部1を製造してもよい。その場合も積層体の少なくとも最表面の層は、撥水性材料が含浸されたカーボン繊維及び樹脂を含むプリプレグによって形成すればよい。
In addition, shaping | molding of the
また、本発明は、主翼の前縁部1に適用することに限らず、航空機において従来より防氷乃至除氷システムが適用されている箇所に広く適用することが可能である。
In addition, the present invention is not limited to being applied to the leading
以上説明したように、本発明は、航空機の前縁部1の表面を撥水性を有する材料によって構成することにより、エネルギを消費することなく防氷及び除氷を行うことができるから、航空機の前縁構造及びそれの製造方法として有用である。
As described above, according to the present invention, since the surface of the
1 前縁部
11 表面
31,32 カーボン繊維
1
Claims (2)
繊維強化複合材料における少なくとも繊維に、撥水性材料を含浸する工程と、
繊維強化複合材料を順次積層すると共に、少なくともその最表面の層を前記撥水性材料を含浸させた繊維強化複合材料によって形成することにより、前記前縁部の形状を有する積層体を作成する工程と、
前記前縁部形状の積層体を硬化させる工程と、を含む製造方法。 A method for manufacturing a leading edge of an aircraft, comprising:
Impregnating at least the fibers in the fiber reinforced composite material with a water repellent material;
A step of sequentially laminating the fiber reinforced composite material, and forming a laminate having the shape of the front edge by forming at least the outermost layer of the fiber reinforced composite material impregnated with the water repellent material; ,
Curing the laminate having the shape of the leading edge.
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