JP2019136968A - 組立体の製造方法、補強部材、及び組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】組立体の歩留まりを向上させることができる組立体の製造方法、補強部材、及び組立体を提供する。【解決手段】組立体の製造方法は、被補強部材２０、補強部材本体４１、及びフィラー４２を備える組立体の製造方法であって、補強部材本体４１は、被補強部材２０の表面２０Ｂ上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部４４と、ウェブ部４５と、フランジ部４４とウェブ部４５とを接続し、表面２０Ｂとの間にフィラー空間Ｖを形成する接続部４６と、を有する。組立体の製造方法は、フィラー空間Ｖにフィラー４２を挿入する工程と、フィラー４２の端部を覆う亀裂規制部材４３を取り付ける工程と、フランジ部４４と被補強部材２０とを接合する工程と、少なくとも被補強部材２０を硬化させる工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、組立体の製造方法、補強部材、及び組立体に関する。

航空機の翼（主翼、水平尾翼）は、翼面を形成するスキンパネル（スキン）と、スキンパネルの内側に配置され、スキンパネルを補強する各種補強部材を備えている。航空機の翼は、補強部材として、例えば、翼幅方向に延びるスパーと、翼幅方向やスパーに交差する方向に延びる複数のスティフナーと、を備えている。
各種補強部材のうち、スティフナーについて詳しく言うと、スティフナーは、断面形状に基づいて複数の種類に分類され、断面形状がＴ型のＴ型ビームスティフナー、断面形状がＩ型のＩ型ビームスティフナー等が主として用いられている。

スティフナーは、スティフナー本体と、フィラーとを有している。スティフナー本体は、翼幅方向からの断面視で、スキンパネルの内面に沿って延びるフランジと、フランジに交差する方向に延びるウェブと、フランジとウェブとを接続する接続部とを有している（例えば下記特許文献１参照）。接続部は、フランジ側からウェブ側に向かって湾曲している。このため、スキンパネルの内面と接続部との間には空間（フィラー空間）が形成される。フィラー空間は、フィラーによって充填されている。

ところで近年、翼を繊維強化樹脂で形成する例が増えている。繊維強化樹脂（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：ＦＲＰ）は、従来使用されてきたアルミニウム合金等に比べて軽量で、かつ高い耐腐食性を有する。これにより、航空機の燃費、耐久性を向上させることができる。繊維強化樹脂を得るに当たっては、炭素繊維やガラス繊維等の繊維材を一方向、又は複数方向に積層して配置した後、繊維材に熱硬化性樹脂を含むマトリックスを含浸させる。マトリックスが冷却・硬化すると所望の部材が得られる。また、半硬化状態のプリプレグ材を積層することで所望の形状を得る方法も採られる。

ここで、例えば上述のスティフナー本体、及びフィラーを繊維強化樹脂で形成する場合、一般的には、スティフナー本体の繊維方向と、フィラーの繊維方向が異なる場合が多い。具体的には、スティフナー本体は多方向に繊維を配向させたプリプレグ材で形成され、フィラーは一方向のみに繊維を配向させたプリプレグ材を用いて形成される。翼を組み立てるに当たっては、スティフナー本体とフィラーとを接合・硬化させた後、スキンパネルの内面にこれらスティフナー本体とフィラーの組立体を接合し、スキンパネルを硬化させる。

特開２０１６−２８８４９号公報

しかしながら、上記スティフナーの例のように、補強部材であるスティフナー本体の繊維方向とフィラーの繊維方向とが異なる場合、特定の方向における両者の線膨張率に差が生じる。即ち、補強部材本体とフィラーとの間で熱膨張量、又は収縮量に差が生じてしまう。これにより、被補強部材であるスキンパネルを硬化させる際に、スキンパネルとフィラーとの間で内部応力が生じ、特にフィラーの端部に亀裂が生じる場合がある。亀裂が生じた場合、翼の品質基準に適合しないため、組立体である翼の製造工程の歩留まりが低下してしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、歩留まりを向上させることができる組立体の製造方法、補強部材、及び組立体を提供することを目的とする。

第１の態様の組立体の製造方法は、少なくとも一方向に延びる被補強部材、該被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える組立体の製造方法であって、前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、前記表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、を有し、前記組立体の製造方法は、前記フィラー空間に前記フィラーを挿入し、前記補強部材本体と前記フィラーとを接合する工程と、前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部に、該端部を覆う亀裂規制部材を取り付ける工程と、前記フランジ部と前記被補強部材とを接合する工程と、少なくとも前記被補強部材を硬化させる工程と、を含む。

本態様によれば、少なくともフィラーの端部に、当該端部を覆う亀裂規制部材が取り付けられる。これにより、少なくとも被補強部材を硬化させる際に、フィラーに亀裂を生じる可能性を低減することができる。
したがって、組立体の歩留まりを向上させることができる。

また、第２の態様の組立体の製造方法は、少なくとも一方向に延びる被補強部材、該被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える組立体の製造方法であって、前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、前記表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、を有し、前記組立体の製造方法は、前記フィラー空間に前記フィラーを挿入し、前記補強部材本体と前記フィラーとを接合する工程と、前記フランジ部と前記表面とを接合する工程と、前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部に、該端部を覆う亀裂規制部材を取り付ける工程と、少なくとも前記被補強部材を硬化させる工程と、を含む。

本態様によれば、少なくともフィラーの端部に、当該端部を覆う亀裂規制部材が取り付けられる。これにより、少なくとも被補強部材を硬化させる際に、フィラーに亀裂が生じる可能性を低減することができる。
したがって、組立体の歩留まりを向上させることができる。

また、第３の態様の組立体の製造方法は、前記亀裂規制部材を取り付ける工程の後に、少なくとも前記組立体の延びる方向における前記補強部材本体の端部、及び前記フィラーの端部を含む部分を除去する工程を含む第１又は第２の態様の組立体の製造方法である。

また、第４の態様の組立体の製造方法は、前記フィラーにおける少なくとも前記端部を含む部分に、許容される方向に延びる亀裂が予め形成されている第１又は第２の態様の組立体の製造方法である。

また、第５の態様の組立体の製造方法は、前記フィラーにおける少なくとも前記端部を含む部分に、許容される方向に延びる亀裂を生じさせる亀裂誘発部を形成する工程を含む第１又は第２の態様の組立体の製造方法である。

また、第６の態様の組立体の製造方法は、前記亀裂誘発部が、前記許容される亀裂に沿って広がるフィルムである第５の態様の組立体の製造方法である。

また、第７の態様の組立体の製造方法は、前記フィラーにおける前記端部から離間した位置に設けられ、前記フィラーにおける亀裂の進展を阻止する進展阻止部を設ける工程を含む第１又は第２の組立体の製造方法である。

また、第８の態様の組立体の製造方法は、前記進展阻止部が、樹脂材料で形成され、前記フィラーが、前記進展阻止部とは異なる材料で形成されている第７の態様の組立体の製造方法である。

また、第９の態様の組立体の製造方法は、前記進展阻止部が、金属材料で形成され、前記フィラーが、前記進展阻止部とは異なる材料で形成されている第７の態様の組立体の製造方法である。

また、第１０の態様の補強部材は、少なくとも一方向に延びる被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える補強部材であって、前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、該表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、を有し、前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部を覆う亀裂規制部材をさらに備える。

本態様によれば、少なくともフィラーの端部に、当該端部を覆う亀裂規制部材が取り付けられる。これにより、少なくとも被補強部材を硬化させる際に、フィラーに亀裂を生じる可能性を低減することができる。
したがって、組立体の歩留まりを向上させることができる。

また、第１１の態様の組立体は、前記被補強部材と、該被補強部材の前記表面に取り付けられた第１０の態様の補強部材と、を備える組立体である。

本発明によれば、組立体の歩留まりを向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る航空機の構成を示す平面図である。 本発明の第一実施形態に係る翼体の断面図である。 本発明の第一実施形態に係る翼体の要部拡大断面図である。 本発明の第一実施形態に係る翼体の平面図である。 本発明の第一実施形態に係る翼体の製造方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る翼体の製造方法の変形例を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る翼体の製造方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る翼体の製造方法において、被補強部材を硬化させる工程が完了した状態を示す断面図である。 本発明の第二実施形態に係る翼体の製造方法において、端部を除去する工程が完了した状態を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係るフィラーの要部拡大断面図である。 本発明の第四実施形態に係る翼体の要部拡大断面図である。 本発明の第五実施形態に係る翼体の断面図である。 本発明の各実施形態の変形例に係る翼体の要部拡大断面図である。 本発明の各実施形態の第一変形例に係る翼体の要部拡大断面図である。 図１４のＸＶ部拡大図である。 本発明の各実施形態の第二変形例に係る翼体の要部拡大断面図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る航空機１００は、胴体１と、主翼２（組立体）と、水平尾翼３と、垂直尾翼４と、ターボファンエンジン５と、を備えている。

胴体１は、航空機１００の進行方向に延びる筒状をなしており、その内部には貨客が搭載される。主翼２は、航空機１００の滑走・飛行に伴って揚力を発生させる。主翼２は、胴体１の略中央部から略水平方向に延びている。主翼２は、胴体１の左右両側に１つずつ設けられている。水平尾翼３は、飛行中の航空機１００の姿勢（ピッチ角度）を変えるために設けられている。水平尾翼３は、胴体１の後方側の端部付近から略水平方向に延びている。水平尾翼３は、胴体１の左右両側に１つずつ設けられている。垂直尾翼４は、飛行中の航空機１００の姿勢（ヨー角度）を変えるために設けられている。垂直尾翼４は、胴体１の後方側の端部付近から上方に向かって延びている。ターボファンエンジン５は、燃料と空気の混合気を燃焼させることで、後方側に向かって推力を発生させる。ターボファンエンジン５は、各主翼２の下面に１つずつ吊り下げられている。なお、推力を発生させるための装置として、上記のターボファンエンジン５以外の装置（例えば、ターボプロップエンジン）を用いることも可能である。また、ターボファンエンジン５の個数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。以下の説明では、主翼２の両端部を結ぶ方向、つまり主翼２の延びる方向を翼幅方向と呼び、胴体１の延びる方向を進行方向と呼ぶことがある。

図２は、翼幅方向から見た主翼２の一部断面図である。
以下、組立体として、主翼２について説明する。
同図に示すように、主翼２は、スキンパネル２０（被補強部材）と、スパー３０と、スティフナー４０と、を有している。

スキンパネル２０は、翼幅方向に延びている。スキンパネル２０は、さらに翼幅方向に直交する方向にも延びている。スキンパネル２０は、翼幅方向に直交する方向に比べて、翼幅方向に長く延びている。このため、スキンパネル２０は、薄板状をなしており、その一方側の板面は主翼２の翼面２０Ａを形成し、その他方側の板面は主翼２の内面２０Ｂ（被補強部材の表面）を形成している。
スキンパネル２０は、主翼２の翼型断面に合わせて緩やかに湾曲している。以降の説明では、主翼２の上側を形成するスキンパネル２０を上側スキンパネル２１と呼び、主翼２の下側を形成するスキンパネル２０を下側スキンパネル２２と呼ぶことがある。上側スキンパネル２１、及び下側スキンパネル２２は、繊維強化樹脂（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ：ＦＲＰ）でそれぞれ一体に形成されている。

スパー３０は、スキンパネル２０を補強し、スキンパネル２０を胴体１に対して固定するために設けられている。即ち、スパー３０は、スキンパネル２０の重量、及び飛行中の翼面荷重を支持している。詳しくは図示しないが、スパー３０は、胴体１を翼幅方向に貫通するようにして、左右両側の主翼２を支持している。図２に示すように、スパー３０は、翼幅方向から見て、Ｉ字型の断面形状を有している。具体的には、スパー３０は、スキンパネル２０の内面２０Ｂに沿って広がる一対のスパーフランジ部３１と、これら一対のスパーフランジ部３１を上下方向に接続するスパーウェブ部３２と、を有している。それぞれのスパーフランジ部３１は、スキンパネル２０の内面２０Ｂに対して接合されている。スパーフランジ部３１、及びスパーウェブ部３２は、繊維強化樹脂で一体に形成されている。

（補強部材）
以下、補強部材本体を含む補強部材として、スティフナー本体４１を含むスティフナー４０について詳しく説明する。
スティフナー４０は、スキンパネル２０を補強し、歪みを抑制するために設けられる。スティフナー４０は、スキンパネル２０の内面２０Ｂ上で進行方向に間隔をあけて複数配列されている。各スティフナー４０は、概ね翼幅方向に延びる柱状部材である。各スティフナー４０は、翼幅方向から見て、Ｉ字型の断面形状を有している。具体的には図３に示すように、スティフナー４０は、スティフナー本体４１と、フィラー４２と、亀裂規制部材４３と、を有している。

スティフナー本体４１は、翼幅方向から見て、略Ｃ字型に形成された一対のスティフナー半体４１Ａを接合することで形成されている。各スティフナー半体４１Ａは、フランジ部４４と、概ね上下方向に延びるウェブ部４５と、フランジ部４４とウェブ部４５とを接続する接続部４６と、を有している。
この構成により、スティフナー本体４１は、一対のフランジ部４４を備える。

各フランジ部４４は、内面２０Ｂに沿って翼幅方向に延びている。また、各フランジ部４４は、翼幅方向に直交する断面視で、内面２０Ｂに沿って延びている。さらに、一対のフランジ部４４は、翼幅方向に直交する断面視で、内面２０Ｂ上で互いに間隔をあけて配列されている。
フランジ部４４は、主翼２の内面２０Ｂに接合されている。

ウェブ部４５は、翼幅方向に直交する断面視で、スキンパネル２０の内面２０Ｂに交差する方向（略上下方向）に延びている。接続部４６は、翼幅方向に直交する断面視で、一対のフランジ部４４とウェブ部４５とを接続する。接続部４６は、進行方向の一方側から他方側に向かうに従って、スキンパネル２０の内面２０Ｂから離間する方向に湾曲している。具体的には、接続部４６は、翼幅方向から見て概ね円弧状をなしている。このように形成されたスティフナー半体４１Ａを、互いのウェブ部４５同士を進行方向から接合することで、スティフナー本体４１が形成される。この時、各接続部４６とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間には空間が形成される。この空間は、フィラー４２が挿入されるフィラー空間Ｖと呼ばれる。フィラー空間Ｖは、略三角形状をなしている。フィラー４２は、このフィラー空間Ｖの断面形状に対応する断面形状を有している。これにより、フィラー４２は、フィラー空間Ｖを隙間なく閉塞する。

本実施形態において、スティフナー本体４１、及びフィラー４２は、翼幅方向に直交する方向に比べて、それぞれ翼幅方向に長く延びている。スティフナー本体４１、及びフィラー４２は、繊維強化樹脂で形成されている。なお、スティフナー本体４１の繊維方向と、フィラー４２の繊維方向は互いに異なっている。即ち、スティフナー本体４１とフィラー４２との間で、特定の方向における線膨張率に差が生じる。
本実施形態では、スティフナー本体４１やスキンパネル２０は、多方向に繊維が配向している繊維強化樹脂である。これに対し、フィラー４２は、スティフナー４０の延びる一方向（翼幅方向）にのみ繊維が配向している繊維強化樹脂である。
このため、スティフナー本体４１やスキンパネル２０の繊維方向と、フィラー４２の繊維方向は互いに異なっている。

亀裂規制部材４３は、翼幅方向におけるスティフナー４０の端部に取り付けられる板状の部材である。亀裂規制部材４３は、翼幅方向と交差する方向に対し、フィラー４２の端部を拘束する部材であって、フィラー４２の端部における熱膨張を抑制する。これにより、亀裂規制部材４３は、フィラー４２の端部から当該フィラー４２の内部に向かって進展する亀裂の発生を抑制する。翼幅方向から見て、亀裂規制部材４３は、三角形状をなしている。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線における矢視断面図である。なお、図３と図４の例では、亀裂規制部材４３は、フィラー４２及びスティフナー本体４１の各端部にまたがって広がっている。しかしながら、亀裂規制部材４３は、少なくともフィラー４２を覆うことができる大きさを有していればよい。亀裂規制部材４３は、繊維強化樹脂で形成されている。具体的には、亀裂規制部材４３としては、繊維織物又は一方向繊維材に樹脂を含浸させることで形成された膜状のプリプレグ材が好適に用いられる。

続いて、本実施形態に係る主翼２の製造方法（組立体の製造方法）について、図５を参照して説明する。主翼２の製造方法は、フィラー４２をフィラー空間Ｖに挿入する工程Ｓ１１（フィラー挿入工程Ｓ１１）と、亀裂規制部材４３を貼り付ける工程Ｓ１２（亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ１２）と、スティフナー４０と被補強部材（スキンパネル２０）を接合する工程Ｓ１３（被補強部材接合工程Ｓ１３）と、被補強部材（スキンパネル２０）を硬化させる工程Ｓ１４（被補強部材硬化工程Ｓ１４）と、を含む。

フィラー挿入工程Ｓ１１では、上述のフィラー４２を、挿入空間内に挿入する。具体的には、挿入空間を埋めるようにしてフィラー４２が挿入空間内に挿入される。なお、この段階では、スティフナー本体４１、及びフィラー４２は、半硬化状態である。Ｓ１１に続いて亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ１２では、フィラー４２及びスティフナー本体４１の端部に、亀裂規制部材４３を貼り付ける。Ｓ１２に続いて被補強部材接合工程Ｓ１３では、スティフナー４０のフランジ部４４を、スキンパネル２０の内面２０Ｂに接合する。この段階では、少なくともスキンパネル２０は半硬化状態である。Ｓ１３に続いて被補強部材硬化工程Ｓ１４では、半硬化状態のスキンパネル２０を加熱して硬化させる。以上により、主翼２の製造方法の全工程が完了する。

上記のようにスティフナー本体４１の繊維方向とフィラー４２の繊維方向とが異なる場合、特定の方向における両者の線膨張率に差が生じる。即ち、スティフナー本体４１とフィラー４２との間で熱膨張量、又は収縮量に差が生じてしまう。これにより、スキンパネル２０を硬化させる際に、スティフナー本体４１とフィラー４２との間で内部応力が生じ、特にフィラー４２の端部に亀裂が生じる場合がある。亀裂が生じた場合、翼の品質基準に適合しないため、製造工程の歩留まりが低下してしまう。
さらに本実施形態のフィラー４２は、翼幅方向に繊維を配向させた繊維強化樹脂を用いて形成されている。このため、多方向に繊維を配向させた部材に比べて、フィラー４２は、翼幅方向と交差する方向の応力による亀裂が生じやすい。

しかしながら、本実施形態では、スティフナー４０の端部に、少なくともフィラー４２の端部を覆う亀裂規制部材４３が取り付けられている。これにより、少なくとも被補強部材を硬化させる際に、フィラー４２に亀裂が生じる可能性を低減することができる。また、たとえフィラー４２に亀裂が発生したとしても、亀裂規制部材４３によって亀裂が極度に進展する可能性を低減することができる。したがって、主翼２の品質が向上し、製造工程の歩留まりを向上させることができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成、方法に種々の変更や改修を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、被補強部材接合工程Ｓ１３の前に亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ１２を実行する例について説明した。
しかしながら、図６に示すように、本実施形態に係る主翼２の製造方法（組立体の製造方法）は、亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ２３を、被補強部材接合工程Ｓ２２の後で実行することも可能である。
すなわち、本実施形態に係る主翼２の製造方法（組立体の製造方法）は、フィラー４２をフィラー空間Ｖに挿入する工程（Ｓ２１）、スティフナー４０と被補強部材（スキンパネル２０）を接合する工程（Ｓ２２）、亀裂規制部材４３を貼り付ける工程（Ｓ２３）、被補強部材（スキンパネル２０）を硬化させる工程（Ｓ２４）の順に実行することも可能である。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図７から図９を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態に係る主翼２の製造方法（組立体の製造方法）は、フィラー４２を挿入する工程Ｓ３１（フィラー挿入工程Ｓ３１）と、被補強部材を接合する工程Ｓ３２（被補強部材接合工程Ｓ３２）と、亀裂規制部材４３を貼り付ける工程Ｓ３３（亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ３３）と、被補強部材を硬化させる工程Ｓ３４（被補強部材硬化工程Ｓ３４）と、スティフナー本体４１及びフィラー４２の端部を除去する工程Ｓ３５（端部除去工程Ｓ３５）と、を含む。

フィラー挿入工程Ｓ３１では、上述のフィラー４２を、挿入空間内に挿入する。具体的には、挿入空間を埋めるようにしてフィラー４２が挿入空間内に挿入される。なお、この段階では、スティフナー本体４１、及びフィラー４２は、半硬化状態である。Ｓ３１に続いて被補強部材接合工程Ｓ３２では、スティフナー４０のフランジ部４４を、スキンパネル２０の内面２０Ｂに接合する。この段階では、少なくともスキンパネル２０は半硬化状態である。Ｓ３２に続いて亀裂規制部材貼り付け工程Ｓ３３では、フィラー４２及びスティフナー本体４１の端部に、亀裂規制部材４３を貼り付ける。Ｓ３３に続いて被補強部材硬化工程Ｓ３４では、半硬化状態のスキンパネル２０を加熱して硬化させる。端部除去工程Ｓ３５では、フィラー４２及びスティフナー本体４１の端部を含む部分を除去する。以上により、主翼２の製造方法の全工程が完了する。

端部除去工程Ｓ３５について、図８と図９を参照して詳述する。図８に示すように、本実施形態では、スティフナー本体４１及びフィラー４２の翼幅方向における寸法が、予め定められた設計寸法よりも大きく設定されている。即ち、スティフナー４０の端部を含む部分は、余剰部分Ｒとされている。被補強部材硬化工程Ｓ３４で被補強部材を硬化させる際に、この余剰部分Ｒに熱膨張又は収縮に伴う亀裂が生じる。図９に示すように、後続の端部除去工程Ｓ３５では、亀裂を含む余剰部分Ｒを除去する。余剰部分Ｒを除去するに当たって、具体的には切断加工が好適である。

以上、説明したように、本実施形態に係る製造方法、及び構成によれば、スティフナー本体４１の端部、及びフィラー４２の端部に亀裂が生じることを想定して、スティフナー本体４１、及びフィラー４２に余剰部分Ｒが設定されている。したがって、たとえ亀裂が発生したとしても、当該亀裂を余剰部分Ｒの範囲内に収めることができる。亀裂を含む余剰部分Ｒを除去することで、亀裂のない適合品を容易に得ることができる。

＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、フィラー４２の内部に亀裂誘発部としてのフィルム５０が少なくともフィラー４２の翼幅方向における端部を含む部分に設けられている。一例として、フィルム５０は、翼幅方向から見て、フィラー４２における下側の端面（フィラー底面４７）から、いずれか一方の接続部４６に向かう方向に斜めに延びている。フィルム５０としては、エラストマー等の樹脂を主成分とする膜状部材や、金属製の箔状部材が好適に用いられる。フィルム５０は、フィラー４２を成形する際に、予めフィラー４２内部の翼幅方向における端部に埋め込まれることが望ましい。

ここで、フィラー４２の内部に発生する亀裂は、翼幅方向から見て、どちらに延びているかによって、「ＯＫ」とされたり（許容されたり）、「ＮＧ」とされたり（許容されなかった）する。
例えば、翼幅方向から見て、上下方向に延びる亀裂は、スティフナー４０とスキンパネル２０との接合強度に影響しにくいので「ＯＫ」とされる。
他方、翼幅方向から見て、横方向に延びる亀裂は、スティフナー４０とスキンパネル２０との接合強度に大きく影響するので「ＮＧ」とされる。
さらに、翼幅方向から見て、フィラー４２における下側の端面から、いずれか一方の接続部４６に向かう方向に斜めに延びる亀裂は、横方向に延びる亀裂に比べて、接合強度に大きく影響しにくいので「ＯＫ」とされる余地がある。

したがって、上下方向に延びる亀裂はもちろん、フィラー４２における下側の端面から、いずれか一方の接続部４６に向かう方向に斜めに延びる亀裂は、「許容される方向に延びている」と言える。上述のフィルム５０は、フィラー４２の内部において、翼幅方向から見て、許容される方向に延びる亀裂に沿って延びている。

以上、説明したように、本実施形態に係る構成によれば、亀裂誘発部によって、許容される方向に延びる亀裂をフィラー４２に意図的に生じさせることができる。言い換えると、フィラー４２に応力が加わった場合に、不用意な亀裂が生じる可能性を低減することができる。

さらに、上記の構成によれば、亀裂誘発部としてのフィルム５０の延びる方向を調節することで、亀裂の延びる方向を意図的かつ精緻に制御することができる。

上記実施形態では、亀裂誘発部としてのフィルム５０によって意図的な亀裂を発生させる構成を例に説明した。しかしながら、亀裂誘発部の態様はフィルム５０に限定されない。他の例として、フィルム５０の設けられていないフィラー４２に外力を与えることで、上記の許容される方向に延びる亀裂をフィラー４２の端部に予め形成することも可能である。さらに他の例として、許容される亀裂の始点となる切れ込みをフィラー４２の端部に形成することも可能である。

＜第四実施形態＞
続いて、本発明の第四実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、フィラー４２の端部から離間した位置に、亀裂の進展を阻止する進展阻止部６０が設けられる。進展阻止部６０は、繊維強化樹脂とは異なる樹脂材料で一体に成形されており、翼幅方向におけるフィラー４２の少なくとも一部分を形成している。具体的には、進展阻止部６０としてゴムやエラストマー等が好適に用いられる。なお、進展阻止部６０は金属材料で一体に成形されていてもよい。進展阻止部６０は、フィラー４２を成形する際に、予めフィラー４２内部に埋め込まれることが望ましい。さらに、進展阻止部６０は空隙であってもよいし、他の部分と繊維の配向が異なる繊維強化樹脂であってもよい。

本実施形態に係る構成によれば、フィラー４２の端部から亀裂が生じた場合であっても、進展阻止部６０によって当該亀裂の進展を阻止することができる。特に、進展阻止部６０が、フィラー４２を形成する材料とは異なるため、進展阻止部６０によって当該亀裂の進展をより確実に阻止することができる。

＜第五実施形態＞
続いて、本発明の第五実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、フィラー７０を構成する繊維強化樹脂の繊維含有量が、スティフナー本体４１、及びスキンパネル２０を構成する繊維強化樹脂の繊維含有量よりも多い。一例として、スティフナー本体４１、及びスキンパネル２０を構成する繊維強化樹脂に比べて、フィラー７０を構成する繊維強化樹脂は５０％だけ多くの繊維を含んでいる。また、コストを削減するため、フィラー７０を構成する繊維強化樹脂の繊維は一方向にのみ配向されていることが望ましい。

本実施形態に係る構成によれば、フィラー７０の繊維含有量がスティフナー本体４１の繊維含有量よりも多いため、フィラー７０の強度が向上する。具体的には、フィラー７０内部における繊維の占める比率が高く、繊維間に含浸される樹脂の比率が低い。ここで、繊維強化樹脂に生じる亀裂は、主として樹脂部分に沿って発生・進展する。上記の構成によれば、樹脂の比率が低いため、亀裂が生じる可能性を低減することができる。

以上、本発明の第五実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成、方法に種々の変更や改修を加えることができる。

＜変形例＞
上記各実施形態では、スティフナー４０を有する主翼２を組立体としているが、スティフナー４０の適用対象は主翼２に限定されない。変形例として、上述の水平尾翼３や垂直尾翼４といった翼体にスティフナーが組み合わせられたものを組立体としてもよいし、他の被補強部材にスティフナーが組み合わせられたものを組立体としてもよい。

上記各実施形態の各スティフナー４０は、翼幅方向から見て、Ｉ字型の断面形状を有しているがどのような断面形状であってもよい。変形例として、各スティフナー４０は、翼幅方向から見て、Ｔ字型の断面形状を有してもよいし、Ｊ字型の断面形状を有してもよい。

上記各実施形態では、各スティフナー４０は、翼幅方向に延びる柱状部材である。変形例として、各スティフナー４０は、被補強部材の表面に沿って延びていれば、どのような方向に延びる柱状部材であってもよい。

上記各実施形態では、各スティフナー４０は、内面２０Ｂに接合されている。変形例として、上側スキンパネル２１及び下側スキンパネル２２の各内面２０Ｂに接合されるスパー３０のように、各スティフナー４０は、対向する一対の内面２０Ｂにそれぞれ接合されてもよい。

上記各実施形態では、補強部材がスティフナー４０である場合について説明したが、被補強部材の表面に取り付けられる補強部材であれば、補強部材はどのようなものであってもよい。変形例として、フィラーと補強部材本体とを含む補強部材が、フィラーとスパー本体とを含むスパーであってもよい。

上記各実施形態では、フィラー４２が、スキンパネル２０の内面２０Ｂに直接接合されているが、フィラー４２は、他の部材を介してスキンパネル２０の内面２０Ｂに接合されてもよい。
変形例として、図１３のように、スティフナー４０が、フィラー４２の下面及びフランジ部４４の下面に、スティフナー４０の一部である基板状の被覆部材４９を有してもよい。ここで、被覆部材４９は、フィラー４２下面及びフランジ部４４の下面を覆っている。さらに、フィラー４２及びフランジ部４４は、被覆部材４９を介してスキンパネル２０の内面２０Ｂに接合されている。その際、各接続部４６とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成されるフィラー空間Ｖとして、各接続部４６と被覆部材４９との間に形成される各空間に、それぞれフィラー４２が挿入される。

上記各実施形態では、フィラー４２は、一対のスティフナー半体４１Ａを接合することで形成される空間（フィラー空間Ｖ）に挿入されているが、スティフナー本体（補強部材）とスキンパネルの内面（被補強部材の表面）との間の形成される空間であれば、どのような空間に挿入されてもよい。例えば、以下の第一変形例及び第二変形例のように構成されてもよい。

第一変形例として、フィラー４２は、図１４及び図１５に示すように、スティフナー本体４１’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成されるフィラー空間Ｖに挿入されてもよい。
ここで、スティフナー本体４１’は、ウェブ部４５’と、一対のフランジ部４４’と、ウェブ部４５’と各フランジ部４４’とを接続している接続部４６’と、を備える。
ウェブ部４５’は、翼幅方向に直交する断面視で、スキンパネル２０の内面２０Ｂとの間に矩形の空間を形成するように、内面２０Ｂに沿う方向及び内面２０Ｂに交差する方向に延びている。
スティフナー本体４１’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成されるフィラー空間Ｖとして、各接続部４６’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成される各空間に、フィラー４２がそれぞれ挿入される。その際、図１４及び図１５に示すように、翼幅方向に直交する断面視で、フィラー４２の露出面（フィラー４２のうち、下面及び各接続部４６’に背く面）、及びフランジ部４４’の下面が、被覆部材４９’で覆われていてもよい。

第二変形例として、フィラー４２は、図１６に示すような、スティフナー本体４１’’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成されるフィラー空間Ｖに挿入されてもよい。
ここで、スティフナー本体４１’’は、ウェブ部４５’’と、一対のフランジ部４４’’と、ウェブ部４５’’と各フランジ部４４’’とを接続している接続部４６’’と、を備える。
ウェブ部４５’’は、翼幅方向に直交する断面視で、スキンパネル２０の内面２０Ｂとの間に矩形の空間を形成するように、内面２０Ｂに沿う方向及び内面２０Ｂに交差する方向に延びている。
スティフナー本体４１’’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成されるフィラー空間Ｖとして、各接続部４６’’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間の形成される空間に、フィラー４２が挿入される。その際、図１６に示すように、翼幅方向に直交する断面視で、ウェブ部４５’’とスキンパネル２０の内面２０Ｂとの間に形成される矩形の空間の内周面、及びフィラー４２の下面及びフランジ部４４’’の下面が、スティフナーの一部である被覆部材４９’’で覆われていてもよい。

上記各実施形態では、亀裂規制部材４３は、繊維強化樹脂で形成されている。変形例として、亀裂規制部材４３は、繊維強化樹脂以外の樹脂、布、金属等、フィラー４２の端部を拘束できるならどのような材料で形成されてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

１ 胴体
２ 主翼（組立体）
３ 水平尾翼
４ 垂直尾翼
５ ターボファンエンジン
２０ スキンパネル（被補強部材）
２０Ａ 翼面
２０Ｂ 内面（表面）
２１ 上側スキンパネル
２２ 下側スキンパネル
３０ スパー
３１ スパーフランジ部
３２ スパーウェブ部
４０ スティフナー（補強部材）
４１ スティフナー本体（補強部材本体）
４１’ スティフナー本体（補強部材本体）
４１’’ スティフナー本体（補強部材本体）
４１Ａ スティフナー半体
４２ フィラー
４３ 亀裂規制部材
４４ フランジ部
４４’ フランジ部
４４’’ フランジ部
４５ ウェブ部
４５’ ウェブ部
４５’’ ウェブ部
４６ 接続部
４６’ 接続部
４６’’ 接続部
４７ フィラー底面
４９ 被覆部材
４９’ 被覆部材
４９’’ 被覆部材
５０ フィルム
６０ 進展阻止部
７０ フィラー
１００ 航空機
Ｒ 余剰部分
Ｖ フィラー空間

Claims (11)

1. 少なくとも一方向に延びる被補強部材、該被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える組立体の製造方法であって、
   前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、前記表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、を有し、
   前記組立体の製造方法は、
   前記フィラー空間に前記フィラーを挿入し、前記補強部材本体と前記フィラーとを接合する工程と、
   前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部に、該端部を覆う亀裂規制部材を取り付ける工程と、
   前記フランジ部と前記被補強部材とを接合する工程と、
   少なくとも前記被補強部材を硬化させる工程と、
   を含む組立体の製造方法。
2. 少なくとも一方向に延びる被補強部材、該被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える組立体の製造方法であって、
   前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、前記表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、を有し、
   前記組立体の製造方法は、
   前記フィラー空間に前記フィラーを挿入し、前記補強部材本体と前記フィラーとを接合する工程と、
   前記フランジ部と前記表面とを接合する工程と、
   前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部に、該端部を覆う亀裂規制部材を取り付ける工程と、
   少なくとも前記被補強部材を硬化させる工程と、
   を含む組立体の製造方法。
3. 前記亀裂規制部材を取り付ける工程の後に、少なくとも前記組立体の延びる方向における前記補強部材本体の端部、及び前記フィラーの端部を含む部分を除去する工程を含む請求項１又は２に記載の組立体の製造方法。
4. 前記フィラーにおける少なくとも前記端部を含む部分に、許容される方向に延びる亀裂が予め形成されている請求項１又は２に記載の組立体の製造方法。
5. 前記フィラーにおける少なくとも前記端部を含む部分に、許容される方向に延びる亀裂を生じさせる亀裂誘発部を形成する工程を含む請求項１又は２に記載の組立体の製造方法。
6. 前記亀裂誘発部は、前記許容される亀裂に沿って広がるフィルムである請求項５に記載の組立体の製造方法。
7. 前記フィラーにおける前記端部から離間した位置に設けられ、前記フィラーにおける亀裂の進展を阻止する進展阻止部を設ける工程を含む請求項１又は２に記載の組立体の製造方法。
8. 前記進展阻止部が、樹脂材料で形成され、前記フィラーが、前記進展阻止部とは異なる材料で形成されている請求項７に記載の組立体の製造方法。
9. 前記進展阻止部が、金属材料で形成され、前記フィラーが、前記進展阻止部とは異なる材料で形成されている請求項７に記載の組立体の製造方法。
10. 少なくとも一方向に延びる被補強部材の表面に取り付けられ、前記一方向に延びる補強部材本体、及び該補強部材本体と前記表面との間に設けられ、前記一方向に延びるフィラーを備える補強部材であって、
    前記一方向に直交する断面視で、前記補強部材本体は、
    該表面に沿って延びるとともに該表面上で間隔をあけて配列された一対のフランジ部と、
    前記表面に交差する方向に延びるウェブ部と、
    前記一対のフランジ部と前記ウェブ部とを接続するとともに前記表面との間に前記フィラーが挿入されるフィラー空間を形成する接続部と、
    を有し、
    前記一方向における少なくとも前記フィラーの端部を覆う亀裂規制部材をさらに備える補強部材。
11. 前記被補強部材と、
    該被補強部材の前記表面に取り付けられた請求項１０に記載の補強部材と、
    を備える組立体。

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