JP2014111433A - シェル構造体同士を接合するための円周スプライス - Google Patents

Abstract

【課題】航空機胴体等のシェル構造の接合に関わる時間および労働コストを節約できるシェル構造体スプライスを提供する。
【解決手段】第１のエッジを有する第１のパネル１１０ａと、第２のエッジを有する第２のパネル１１０ｂであって、第２のエッジが第１のエッジと端に沿って位置合わせ状態になることにより重ね継手１０６を形成するように位置決めされる、第２のパネルと、重ね継手をブリッジし、第１のパネルおよび第２のパネルに対して装着されるストラップ１２であって、第１のテーパ状領域および第２のテーパ状領域を有するストラップと、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する取付具２４であって、テーパ状セクションがストラップのテーパ状領域に対して装着される、取付具とを含む。
【選択図】図３

Description

本開示は、一般的には、シェル構造体同士の接合に関し、より詳細には、航空機の胴体セクションなどのシェル構造体の隣接し合うセクション同士を共に接合するための重ね継手に関する。

大型航空機の主要な構造要素は、典型的には、金属または複合材料から作製される。例えば、かかる航空機の胴体シェルは、典型的には、比較的高い強度重量比を有する高強度アルミニウム合金または繊維強化樹脂材料から製造され得る。

航空機は、２つ以上の胴体セクション、すなわちシェルセクションを備え得るが、これらは、重ね継手にてブリッジされ、円周方向に共に固定されて、胴体セクション同士を相互連結し、完全な胴体構造体を形成する。これらの一体継手を正確に取り付けるために、胴体セクション同士は、位置合わせされ、装着穴が、連結継目板および下層のシェル構造体を貫通して穿孔される。例えば、隣接し合う胴体セクション同士が、フレームと、胴体の内側に位置決めされ、隣接し合う胴体セクション縦通材の間をブリッジする隔壁とから構成される、スプライスにより接合され得る。複数の取付具が、フレームを貫通して延在し、胴体セクション同士の連続性を促進する。別の例としては、隣接し合う胴体セクション同士は、継目板と、一対の隣接し合う胴体セクション同士の間に装着されて隣接し合う胴体セクションの間の界面をブリッジする複数の継目取付具とにより、共に一体化され得る。一般的には、継目板は、平坦であり、重ね継手の間にわたって延在する平面状継目コードを形成する。重ね継手のタイプによっては、アセンブリは、継目取付具を中に延在させるための、フレームまたは隔壁の中に配設された複数のマウスホールを必要とする場合がある。

典型的には、継目取付具は、チタンなどの金属材料から形成され得る。チタンは、比較的高価な材料であるため、チタン製継目取付具に関わる材料コストおよび製造コストは、航空機製造に関わるコストを上昇させ得る。さらに、胴体セクション同士は、フレームを貫通して延在することによりこれらの胴体セクションに対してフレームを連結する複数の固定具と、継目取付具を貫通して延在することによりこれらの胴体セクションに対して取付具を連結する複数の固定具とにより、共に重ね継ぎされ得る。これらの固定具を取り付けるために、複数の装着穴が、これらの固定具を受けるようにスプライスを貫通して穿孔されなければならない。かかる組立プロセスの１つの欠点は、チタン製継目取付具を含む異種材料スタックを貫通する穴を穿孔することに多大な時間量がかかり、そのため、胴体セクションの組立に必要な時間およびかかる組立に関わる労働コストが増大することである。さらに、チタンまたは他の金属材料から作製された継目取付具を貫通して穿孔される穴は、一般的に、これらのパーツの切離しおよびバリ取りを必要とし、そのため、胴体の組立に関わる時間およびコストをさらに増大させる。かかる組立プロセスのもう１つの欠点は、接合界面に沿って胴体セクションを位置合わせし、継目取付具を合わせるために、シムが必要となる場合があり、そのため、時間およびコストがさらにより増大する点である。

したがって、当業者は、特に航空機組立の分野におけるシェル構造体同士の接合の分野において、研究開発の努力を続けている。

一実施形態においては、開示されるシェル構造体スプライスは、第１のエッジを有する第１のパネルと、第１のパネルに対して装着され、第１のエッジを越えて延在するストラップであって、第１のテーパ状領域を有するストラップと、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第１の取付具であって、テーパ状セクションが、ストラップの第１のテーパ状領域に対して装着される、第１の取付具とを含んでよい。任意には、フレームが、ストラップに対して連結される。

別の実施形態においては、開示されるシェル構造体スプライスは、第１のエッジを有する第１のパネルと、第２のエッジを有する第２のパネルであって、第２のエッジが第１のエッジと端に沿って位置合わせ状態になることにより重ね継手を形成するように位置決めされる、第２のパネルと、重ね継手をブリッジし、第１のパネルおよび第２のパネルに対して装着されるストラップであって、第１のテーパ状領域および第２のテーパ状領域を有する、ストラップと、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第１の取付具であって、テーパ状セクションがストラップの第１のテーパ状領域に対して装着される、第１の取付具と、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第２の取付具であって、テーパ状セクションがストラップの第２のテーパ状領域に対して装着される、第２の取付具とを含んでよい。

別の実施形態においては、シェル構造体の隣接し合うパネル同士を接合するための開示されるスプライスは、第１の側部、第２の側部、ほぼ平坦状の中間領域、中間領域の近くから第１の側部の近くまで下方に延在する第１のテーパ状領域、および中間領域の近くから第２の側部の近くまで下方に延在する第２のテーパ状領域を有するストラップと、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第１の取付具であって、テーパ状セクションがストラップの第１のテーパ状領域に対して装着される、第１の取付具と、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第２の取付具であって、テーパ状セクションがストラップの第２のテーパ状領域に対して装着される、第２の取付具とを含んでよい。Ｚ字断面フレームまたはＣ字断面フレームが、継目ストラップの中間平坦状セクションに対して装着されてもよい。

別の実施形態においては、シェル構造体を接合する方法が開示され、方法は、（１）第１のエッジを有するシェル構造体の第１のパネルを用意するステップと、（２）第１のテーパ状領域および第２のテーパ状領域を有するストラップを用意するステップと、（３）第１のテーパ状領域が第１のパネルに隣接し、第２のテーパ状領域が第１のエッジから外方に延在するように、第１のエッジに隣接してストラップを位置決めするステップと、（４）第１のパネルに対してストラップを装着するステップと、（５）テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第１の取付具を用意するステップと、（６）テーパ状セクションがストラップの第１のテーパ状領域に隣接し、平坦状セクションが第１のパネルに隣接するように、第１の取付具を位置決めするステップと、（７）ストラップに対して第１の取付具を装着するステップと、（８）第１のパネルに対して第１の取付具を装着するステップとを含んでもよい。

さらに別の実施形態においては、シェル構造体を接合する方法が開示され、方法は、（１）第１のエッジを有するシェル構造体の第１のパネルを用意するステップと、（２）第１のテーパ状領域および第２のテーパ状領域を有するストラップを用意するステップと、（３）第１のテーパ状領域が第１のパネルに隣接し、第２のテーパ状領域が第１のエッジから外方に延在するように、第１のエッジに隣接してストラップを位置決めするステップと、（４）第１のパネルに対してストラップを装着するステップと、（５）テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第１の取付具を用意するステップと、（６）テーパ状セクションがストラップの第１のテーパ状領域に隣接し、平坦状セクションが第１のパネルに隣接するように、第１の取付具を位置決めするステップと、（７）ストラップに対して第１の取付具を装着するステップと、（８）第１のパネルに対して第１の取付具を装着するステップと（９）第２のエッジを有するシェル構造体の第２のパネルを用意するステップと、（１０）第１のエッジおよび第２のエッジが端に沿って位置合わせ状態になることにより重ね継手を形成し、第２のテーパ状セクションが第２のパネルに隣接し、ストラップが重ね継手をブリッジするように、第１のパネルに隣接して第２のパネルを位置決めするステップと、（１１）第２のパネルに対してストラップを装着するステップと、（１２）テーパ状セクションおよび平坦状セクションを有する第２の取付具を用意するステップと、（１３）テーパ状セクションがストラップの第２のテーパ状領域に隣接し、平坦状セクションが第２のパネルに隣接するように、第２の取付具を位置決めするステップと、（１４）ストラップに対して第２の取付具を装着するステップと、（１５）第２のパネルに対して第２の取付具を装着するステップとを含んでもよい。

開示される接ぎ合わされた結合表面の他の実施形態が、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲から明らかになろう。

本開示に従って組み立てられた航空機の斜視図である。 図１の航空機の複数の胴体セクションの分解斜視図である。 図１の航空機の隣接し合う胴体セクション同士の間の重ね継手の部分斜視図である。 図３の重ね継手の単一のスプライスの部分斜視図である。 図４のスプライスの部分分解側方斜視図である。 図４のスプライスの部分分解上方斜視図である。 図４のスプライスの上面図である。 図４のスプライスの側面図である。 スプライスの部分分解斜視図である。 開示されるスプライスの継目板の断面図である。

以下の詳細な説明は、本開示の具体的な実施形態を図示する添付の図面を参照とする。異なる構造体および動作を有する他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱しない。同様の参照数字は、種々の図面において同一の要素または構成要素を指し得る。

図１および図２を参照すると、航空機１００が、複数の胴体セクション１０４（それぞれ胴体セクション１０４ａ〜１０４ｅとして特定される）を有する胴体１０２を含み得る。これらの胴体セクション１０４は、複数の対応する重ね継手１０６（それぞれ重ね継手１０６ａ〜１０６ｅとして特定される）により、共に接合され得る。

各胴体セクション１０４は、胴体１０２の長手方向軸Ａを中心として３６０°にわたり延在する複合材料製外板１０８を含み得る。本開示内において、「胴体セクション」という用語は、便宜上、軸を中心として３６０°にわたり延在する任意のシェル構造体を指すために使用される。胴体セクション１０４は、ほぼ円筒状の構造体に限定されず、円形断面形状、楕円形断面形状、長円形断面形状、卵形断面形状、直線状断面形状、テーパ状断面形状、または他の断面形状を有する構造体を含み得ることが、当業者には認識されよう。さらに、胴体セクション１０４は、外板１０８が軸を中心として３６０°にわたり連続的に延在する単体外板である、単体セクションであってもよく、または、全３６０°にわたる胴体セクション１０４を形成するために共に接合される２つ以上の外板セグメントから形成することが可能であることが、当業者には認識されよう。

胴体１０２は、複数の客室用シートを保持するように構成された客室をさらに含んでよい。また、各胴体セクション１０４は、客室内に着座した乗客が航空機１００の外を見られるようにするための、複数の窓用切欠部（図示せず）を含んでもよい。また、胴体１０２は、客室ドア、貨物室ドア、およびアンテナ等々を含んでもよい。

図３を参照すると、１０で全体的に示されるスプライスが、一対の隣接するように位置決めされた胴体セクション１０４同士の間をブリッジし、これらの胴体セクション１０４を構造的に接合して、これらの胴体セクション１０４の間に重ね継手１０６を画定し得る。この図は、胴体１０２の内部から重ね継手１０６の一部分を外に向かって見たものである。スプライス１０は、一般的には、胴体セクション１０４同士の対向し合う端部に配置され得る。スプライス１０は、胴体セクション１０４同士を一体化し、結果的に得られる胴体１０２に対して強度および安定性を与えるように、胴体セクション１０４の内側に位置決めされ得る。円周方向に延在するスプライス１０の一部分のみが、図３においては図示されるが、スプライスは、胴体セクション１０４の全内方円周部に沿って延在してもよく、またはこれらの内方円周部の１つまたは複数の部分のみに沿って延在してもよい。

各胴体セクション１０４は、パネル１１０（それぞれ第１のパネル１１０ａおよび第２のパネル１１０ｂとして特定される）を含み得る。第１の胴体セクション１０４ａが、第１のパネル１１０ａを含んでよく、第２の胴体セクション１０４ｂが、第１のパネル１１０ａと端に沿って位置合わせ状態になるように位置決めされた第２のパネル１１０ｂを含んでよい。一実施形態においては、パネル１１０は、航空機の胴体セクションの公知のパネル部分と少なくともほぼ同様の構造および機能を有してもよい。例えば、パネル１１０は、外板１０８に対して装着された複数の補剛材または縦通材１１４を含んでよい。外板１０８は、これらの複数の縦通材１１４に対して装着され、これらの縦通材１１４を覆うことにより、胴体セクション１０４の外側表面を形成してもよい。

図４〜図８を参照すると、各縦通材１１４が、外板１０８から離れる方向に突出する隆起部分１１６と、外板１０８に対して直接的に装着された複数のフランジ部分１１８とを含み得る。図示される実施形態においては、縦通材１１４は、ほぼ「Ｕ字」形状断面を有し得る。しかし、縦通材１１４は、「Ｌ字」形状、「Ｃ字」形状、逆「Ｔ字」形状、「Ｉ字」形状、等々を含む、他の断面形状を有し得ることが、当業者には認識されよう。さらに他の実施形態においては、パネル１１０は、縦通材１１４のフランジ部分１１８に対合する支持部材またはオフセットなどの、他の特徴部を含み得る。

縦通材１１４は、ある縦通材１１４のフランジ部分１１８が、隣接する縦通材１１４の対応するフランジ部分１１８に位置合わせされるように、外板１０８の上に位置決めされ得る。フランジ部分１１８同士をかように位置合わせすることにより、これらのフランジ部分１１８は、縦通材１１４の隆起部分１１６同士の間に延在する、複数の少なくともほぼ連続した支持表面を形成し得る。別の実施形態においては、図示するように、これらの縦通材１１４は、ある縦通材１１４のフランジ部分１１８が、隣接する縦通材１１４の対応するフランジ部分１１８から円周方向にずらされる（または別様に離間される）ように、外板１０８上において離間され得る。

次に、開示されるスプライス１０をより明確に示すために重ね継手１０６のあるセグメントを図示する、図４〜図８を参照する。スプライス１０は、胴体セクション１０４の重ね継手１０６の周囲に少なくとも部分的に円周方向に延在するストラップ１２を含み得る。ストラップ１２は、隣接し合う胴体セクション１０４の間をブリッジし、これらの胴体セクション１０４の両方の一部分に重なるのに十分な、胴体１０２の長手方向において規定される幅を有してもよい。

ストラップ１２は、隣接し合うパネル１１０の外板１０８に接触する底部表面１４を含み得る。この底部表面１４は、湾曲状であってもよく、底部表面のこの湾曲は、胴体１０２（図２）の湾曲に一致してもよい。また、平坦な底部表面１４が予期される。

ストラップ１２の両側部１６（図４および図５においてはそれぞれ第１の側部１６ａおよび第２の側部１６ｂとして特定される）が、重ね継手１０６から離れる方向に延在し、外板１０８のエッジ１２０（図４および図５においてはそれぞれ第１のエッジ１２０ａおよび第２のエッジ１２０ｂとして特定される）に対して装着され得る。継目ストラップ１２の頂部表面１８が、ほぼ平坦状の中間領域２０と、中間領域２０の近く（すなわち中間領域２０の位置またはその付近）から側部１６の近くにまで延在する両側の下方テーパ状領域２２（図４〜図６においてはそれぞれ第１のテーパ状領域２２ａおよび第２のテーパ状領域２２ｂとして特定される）とを含み得る。図示するように、一実施形態においては、継目ストラップ１２は、ほぼ二等辺四角形の断面形状を有し得るが、ストラップ１２は、他のほぼ台形状の形状または他の多角形形状を有してもよいことが、当業者には認識されよう。

本明細書においてさらに詳細に説明されるように、一実施形態においては、ストラップ１２は、金属製スプライスパーツを利用するより従来的なスプライスに比べて、材料のコスト、重量、穿孔時間、および組立時間を軽減しつつ、隣接し合う胴体セクション１０４同士を構造的に接合するのに必要な強度および安定性を与えるために、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ）、複合繊維強化ポリマー、グラファイトエポキシ、または同様の材料などの、複合材料から形成され得る。他の実施形態においては、ストラップ１２は、アルミニウム、チタン、鋼、等々の金属材料を含む、他の材料を含んでもよい。

ストラップ１２は、第１のパネル１１０ａの外板１０８の第１のエッジ１２０ａの近くに、および第２のパネル１１０ｂの外板１０８の第２のエッジ１２０ｂの近くに装着されることにより、パネル１１０同士を共に重ね継ぎし得る。ストラップ１２は、重ね継手１０６の周囲に連続的に、または少なくともほぼ連続的に延在し得る。代替的には、ストラップ１２は、重ね継手１０６の周囲において分割されてもよく、例えば、重ね継手１０６は、ストラップ１２の複数のセグメントを含んでよい。ストラップ１２は、胴体１０２の外側における平滑な空力学的表面を維持するために、各外板１０８の内方側部に対して装着されてもよい。ストラップ１２は、ストラップ１２および外板１０８を貫通して延在する複数の固定具により、外板１０８に対して装着されてもよい。代替的には、ストラップ１２は、外板１０８に対して結合されるか、または外板１０８に対して結合および固定されてもよい。

ストラップ１２は、外板１０８と少なくともほぼ同一であるが、縦通材１１４の隣接し合うフランジ部分１１８よりも厚い厚さを有してもよい。一実施形態においては、図示するように、縦通材１１４は、外板１０８のエッジ１２０まで完全には延在せず、ストラップ１２の側部１６は、縦通材１１４の終端部の近くまで延在し得る。他の実施形態においては、縦通材１１４は、外板１０８のエッジ１２０まで延在し、その位置にて終端してもよい。隣接し合う表面間の段部を回避する必要がある場合には、シムパッドまたは充填材（図示せず）が、ストラップ１２に隣接するフランジ部分１１８上に位置決めされてもよい。これらの充填材には、複合材料、金属材料、または同様の材料が含まれ得る。他の実施形態においては、ストラップ１２、外板１０８、およびフランジ部分１１８は、充填材が不要となり得るように、他の相対厚さを有してもよい。

また、スプライス１０は、ストラップ１２上に配設され、重ね継手１０６から離れるように長手方向に延在する、複数の継目取付具２４（それぞれ第１の取付具２４ａおよび第２の取付具２４ｂとして特定される）を含んでもよい。各取付具２４は、第１の端部２６、第２の端部２８、および長手方向側部３０を含み得る。取付具２４のベース３２は、第１の端部２６の近くから延在する上方テーパ状セクション３４と、このテーパ状セクション３４の近くから第２の端部２８の近くまで延在するほぼ平坦状のセクション３６とを含み得る。取付具２４は、ストラップ１２を形成するものと同一の複合材料などの、炭素繊維強化プラスチックまたは同様の材料などの複合材料から形成され得る。代替的には、取付具２４は、金属または金属合金から形成されてもよい。

図示する実施形態においては、取付具２４の上方テーパ状セクション３４は、底部表面３２のテーパ状セクション３４がストラップ頂部表面１８のテーパ状領域２２と同一平面内接触し得るように、ストラップ１２の下方テーパ状領域２２の角度に対して、対応する相補的な（すなわち逆の）上方角度を有し得る。テーパ状セクション３４は、ストラップ１２のテーパ状領域２２の間に延在し、このテーパ状領域２２に重なるのに十分な、胴体１０２の長手方向において規定される幅を有してもよい。取付具２４の平坦状セクション３６は、パネル１１０の外板１０８に重なるように、ストラップ１２の側部１６を超えて延在してもよい。一対の取付具２４が、重ね継手１０６から離れる方向にストラップ１２の両側部１６を越えて長手方向に延在して、隣接し合う胴体セクション１０４に重なるように、取付具２４が、ストラップ１２の両テーパ状領域２２に対して装着されてもよい。

図示する実施形態に示すように、各取付具２４は、ストラップ１２の側部１６を越えて延在する、第１の長手方向部材３８および第２の長手方向部材４０を含み得る。一般的には、これらの長手方向部材３８、４０は、取付具２４の平坦状セクション３６を画定し得る。長手方向延在部材３８、４０は、各パネル１１０の縦通材１１４の少なくとも一部分に重なり受けるように構成され得る。

例えば、一実施形態においては、各取付具２４は、各長手方向部材３８、４０が相互に離間され、各縦通材１１４に重なり得るように、ほぼ「Ｕ字」形状であってもよい。この実施形態の取付具２４は、ストラップ１２のテーパ状領域２２の幅にわたり延在するテーパ状セクション３４と、このテーパ状セクション３４からストラップ１２の側部１６を越えて外方に延在する長手方向部材３８、４０とを含み得る。しかし、取付具２４のテーパ状セクション３４は、ストラップ１２のテーパ状領域２２とは異なる幅を有してもよく、そのため、取付具１２のテーパ状領域２２は、ストラップ１２のテーパ状領域２２の全幅にわたって延在する必要がなくなり得る。代替的には、他の実施形態においては、取付具２４のテーパ状セクション３４は、ストラップ１２のテーパ状領域２２を越えて延在してもよい。

他の実施形態においては、取付具２４の平坦状セクション３６は、ストラップ１２の側部１６を越えて延在する単一の長手方向部材を含み得る。かかる一実施形態においては、平坦状セクション３６は、隣接し合う縦通材１１４の隆起部分１１６同士の間に嵌るように、適切にサイズ設定され得る、すなわち長手方向側部３０同士の間の距離となり得る。

スプライス１０は、ストラップ１２の種々の円周方向に離間された部分に重なる複数の取付具２４を含んでよい。複数の取付具２４は、ストラップ１２の一部分が、取付具２４により覆われ得ず、隣り合うすなわち隣接し合う取付具２４の間において露出され得るまたは視認可能となり得るように、円周方向において相互に離間されてもよい。そのため、ストラップ１２は、ストラップ１２が胴体セクション１０４の外板１０８に対して適切に固定された状態に留まっていることを確認するために、視覚的に検査され得る。代替的には、複数の取付具２４は、ストラップ１２の全体が取付具２４により覆われ得るように、円周方向において相互に当接され得る。

図示する実施形態においては、各取付具２４が、テーパ状セクション３４および平坦状セクション３６から形成されるベース３２と、両直立エッジ４２（それぞれ第１の直立エッジ４２ａおよび第２の直立エッジ４２ｂとして特定される）とを含む、チャネル断面または「Ｕ字」形状断面を有してもよい。第１の直立エッジ４２ａは、第１の長手方向側部３０ａに向けて位置決めされ、第２の直立エッジ４２ｂは、第２の長手方向側部３０ｂの付近に位置決めされる。他の実施形態においては、取付具２４は、「Ｃ字」形状、「Ｌ字」形状、逆「π字」形状、および平坦形状を含む、他の断面形状を有してもよい。

直立エッジ４２は、取付具２４の剛性を増大させることができ、取付具２４の平坦状セクション３６の寸法と縦通材１１４の離間距離とによっては、縦通材１１４の隆起部分１１６の近くに位置決めされ得る。直立エッジ４２は、特に圧縮荷重下において、重ね継手１０６の安定性を増大させ得る。

分割されたストラップ１２が使用される場合には、取付具２４は、隣接し合うストラップセグメント用の継目板としても使用され得る。本開示の重ね継手１０６の１つの利点は、縦通材１１４の端部が、開放されたままとなるため、これにより、結露源または他の源から生ずる水分が、縦通材１１４から逃がされて十分に排水され得る点である。

本開示のスプライス１０のさらに別の利点は、両縦通材１１４の隆起部分１１６同士が、重ね継手１０６の間で共に重ね継ぎされず、これにより、隆起部分１１６を完全に位置合わせする必要がなくなるため、取付具２４の設置が比較的容易になり得る点である。さらに、ストラップ１２の両側部１６に沿った取付具２４の位置のシフトまたは調節が可能であることにより、長手方向部材３８、４０は、対向側の縦通材１１４と完全に位置合わせされない場合でも、縦通材１１４の隆起部分１１６を受けることが可能となる。

任意には、スプライス１０は、隣接し合う胴体セクション１０４間の重ね継手１０６の少なくとも一部分の周囲に円周方向に延在するフレーム４４を含んでよい。フレーム４４は、一般的には、長手方向において対向し合う取付具２４の間のストラップ１２の中間領域２０に重なるように位置決めされ得る。図示する実施形態においては、フレーム４４は、上方に曲がった下方フランジ４６がストラップ１２に対して固定されるように構成された、ほぼ「Ｚ字」形状を有し得る。下方フランジ４６は、複数のフットへと分割されてもよく、これらのフットは、図３に図示するように、ストラップ１２に固定されてもよい。また、フレーム４４は、胴体１０２の客室内方壁部の外側に対して固定されることとなる下方に曲がった上方フランジ４８を含んでもよい。上方フランジ４８は、下方フランジ４６に関して説明したのと同様に、複数のフットに分割されてもよい。Ｚ字形状フレーム４４が図示されるが、「Ｃ字」形状フレーム、「Ｉ字」形状フレーム、または「Ｊ字」形状フレーム等々の、任意のフレームを使用し得ることが、当業者には認識されよう。

また、フレーム４４は、ストラップ１２もしくは取付具２４を形成するものと同一の複合材料などの、ＣＦＲＰまたは同様の材料などの複合材料から形成され得る。代替的には、フレーム４４は、アルミニウムもしくはチタンなどの、金属または他の材料から形成されてもよい。

開示されるスプライス１０は、複数の別個のパーツ（例えばストラップ１２、取付具２４、フレーム４４など）から構築されるものとして図示されるが、他の実施形態においては、２つ以上のこれらのパーツが、２つ以上のパーツの機能を果たしその特徴を有する単一のパーツへと一体化されてもよい

次に図９を参照すると、開示されるスプライス１０の１つの利点は、チタン金属製構成要素などの金属製の構成要素が重ね継手１０６において不要となることが予期される点、および胴体１０２の組立の際にシムまたは不適合タグの必要性が大幅に低下する（完全に不要とはならない場合）点である。本開示のスプライス１０のもう１つの利点は、継目ストラップ１２および複数の継目取付具２４ａの一部分を、隣接する第２の胴体セクション１０４ｂおよび長手方向において対向側の複数の継目取付具２４ｂの対応する部分の組込みの前に、第１の胴体セクション１０４ａに対して設置すなわち固定することにより、予期される胴体１０２組立の製造フロー時間が大幅に短縮される点である。また、任意には、フレーム４４は、第２の胴体セクション１０４ｂの組込み前に設置されてもよい。

図４、図６、および図８において最も良く図示されるように、ストラップ１２のテーパ状領域２２と取付具２４のテーパ状セクション３４との間の界面により、シミングを必要とせずに取付具２４をストラップ１２およびパネル１１０に対して固定することが可能になると共に、隣接し合う胴体セクション１０４と取付具２４との間に位置的なゆとりが与えられる。例えば、取付具２４を設置する際に、シムを用いない重ね継手１０６を実現するために、縦通材１１４のフランジ部分１１８の厚さおよび終端位置の変動を考慮して、各取付具２４が、ストラップ１２に対して長手方向において前方または後方へと、すなわち前後にシフトされてもよい。また、ストラップ１２および取付具２４の対向し合うテーパ状表面により、重ね継手１０６全体の重心シフトが最小限に抑えられ得るため、これにより、重ね継手１０６に沿った面外荷重が軽減され得る。さらに、テーパ状界面は、固定具における荷重伝達を軽減することもでき、スプライス部材の間、すなわちストラップ１２、取付具２４、および突合せ継ぎされた胴体セクション１０４の間において荷重力をより均一に伝達することもできる。

図１０を参照すると、継目ストラップ１２は、形成後の機械加工を必要とすることなくテーパ状領域２２を内的に実現するために、複合合板プライドロップにより形成され得る。また、継目取付具２４は、形成後の機械加工を必要とせずにテーパ状セクション３４を内的に実現するために、複合合板プライドロップにより形成されてもよい。ストラップ１２および取付具２４は、複合構造体を形成するように、複数の繊維層および硬化樹脂すなわち複合合板５２によって囲まれた、内側テーパ状構造部５０を含んでよい。例えば、ストラップ１２は、外側連続繊維ゾーンおよび内側テーパ状繊維ゾーンを含んでよい。複数の合板が重ねられることにより、下方連続繊維ゾーンが形成されてもよい。別の複数の合板が、この下方連続繊維ゾーンの周囲境界部内において重ねられることにより、テーパ状繊維ゾーンまたはテーパ状構造部５０が形成されてもよい。代替的には、テーパ状構造部５０は、代替材料から形成されてもよい。別の複数の合板が、このテーパ状繊維ゾーンを覆って重ねられることにより、上方連続繊維ゾーンが形成されてもよい。合板５２は、事前含浸された複合材料層であってもよい。継目取付具２４は、ベース３２のテーパ状セクション３４を形成するのと実質的に同様のプロセスにより形成されてもよい。

金属の代わりに複合材料を使用することの１つの利点は、ストラップ１２、取付具２４、および下層のパネル１１０（例えば外板１０８および縦通材１１４など）が、少なくともほぼ同様の膨張率を有し得る点である。その結果、航空機１００の運転中に受ける温度変動により、スプライス１０と下層パネル１１０との間において異なる熱膨張が引き起こされ得ず、これにより、重ね継手１０６においては著しい応力が誘発され得ない。複合材料を使用することのもう１つの利点は、異なる材料同士を隔離することが不要となる点である。

さらに他の実施形態においては、パネル１１０、ストラップ１２、および取付具２４、ならびにそれらの組合せは、複合材料および金属材料に加えて、繊維ガラス／アルミニウム積層体およびチタン強化グラファイト積層体（Ｔｉ／Ｇｒ）を含む、繊維／金属積層体などのハイブリッド材料を含む他の材料を含み得ることが、当業者には認識されよう。

スプライス１０は、スプライス１０の構成要素を相互に対しておよび胴体セクション１０４に対して接合する複数の固定具を含んでよい。胴体セクション１０４に対してスプライス１０を連結するためにこれらの固定具を設置し得る様々な固定具パターンを利用することができるが、図示しない。これらの固定具は、ストラップ１２を貫通し、下方フランジ４６の周囲などにおいてフレームを貫通し、テーパ状セクション３４および平坦状セクション３６の長手方向に延在する部材３８、４０の両方などの取付具２４を貫通して延在することにより、これらの構成要素を相互に対しておよび胴体セクション１０４に対して連結してもよい。

これらの複数の固定具を設置するためには、各固定具を受けるように、スプライス１０の様々な構成要素に穿孔などを行うことにより、複数の穴を形成しなければならない。複数の穴、およびいくつかの実施形態においてはこれらの穴の大部分が、例えばＣＦＲＰなどの複合材料から形成されたストラップ１２、取付具２４、および任意にはフレーム４４などの構成要素を貫通して形成されてもよく、これらの穴は、チタン製または他の金属製の構成要素を貫通する同等の穴の形成よりも、より迅速におよび効率的に形成され得る。さらに、スプライス１０の複合材料構成要素を貫通して形成される穴は、スプライス１０の構成要素が切離しおよびバリ取りを必要としないことにより、同等の金属製構成要素またはチタン製構成要素を貫通して形成された同等の穴よりもさらにより効率的におよびより高い費用対効果で形成され得る。

開示されるスプライス１０のもう１つの利点は、複合材料構成要素が、同等の金属パーツと同様の脆性を疲労荷重に対して有し得ないため、構成要素は、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）または他の鋼固定具ではなく、チタン固定具を用いて固定され得る点である。そのため、これらの複合材料構成要素は、一般的には、Ｉｎｃｏｎｅｌ（登録商標）または他の鋼固定具を使用する金属製パーツが必要とする高レベルのクランプ締め力を必要としない。

開示される重ね継手の様々な実施形態を図示および説明したが、本明細書を読めば、当業者には修正実施形態が想起されよう。本出願は、かかる修正実施形態を包含し、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本開示の一態様によれば、シェル構造体の隣接し合うパネル同士を接合するためのスプライスであって、第１の側部、第２の側部、ほぼ平坦状の中間領域、前記中間領域の近くから前記第１の側部の近くまで下方に延在する第１のテーパ状領域、および前記中間領域の近くから前記第２の側部の近くまで下方に延在する第２のテーパ状領域を備えるストラップと、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第１の取付具であって、前記テーパ状セクションが前記ストラップの前記第１のテーパ状領域に対して装着される、第１の取付具と、テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第２の取付具であって、前記テーパ状セクションが前記ストラップの前記第２のテーパ状領域に対して装着される、第２の取付具とを備える、スプライスが提供される。有利には、スプライスは、前記ストラップの前記中間領域に対して装着されるフレームをさらに備える。有利には、スプライスは、複合材料を含む。有利には、ストラップは、炭素繊維強化プラスチックにより囲まれたテーパ状内側構造部をさらに備える。

Ａ 長手方向軸
１０ スプライス
１２ ストラップ
１４ 底部表面
１６ 側部
１６ａ 第１の側部
１６ｂ 第２の側部
１８ 頂部表面
２０ 中間領域
２２ 下方テーパ状領域
２２ａ 第１のテーパ状領域
２２ｂ 第２のテーパ状領域
２４ 継目取付具
２４ａ 第１の取付具
２４ｂ 第２の取付具
２６ 第１の端部
２８ 第２の端部
３０ 長手方向側部
３０ａ 第１の長手方向側部
３０ｂ 第２の長手方向側部
３２ ベース、底部表面
３４ 上方テーパ状セクション
３６ ほぼ平坦状のセクション、平坦状セクション
３８ 第１の長手方向部材
４０ 第２の長手方向部材
４２ 直立エッジ
４２ａ 第１の直立エッジ
４２ｂ 第２の直立エッジ
４４ フレーム
４６ 下方フランジ
４８ 上方フランジ
５０ 内側テーパ状構造部
５２ 複合合板
１００ 航空機
１０２ 胴体
１０４ 胴体セクション
１０４ａ 胴体セクション
１０４ｂ 胴体セクション
１０４ｃ 胴体セクション
１０４ｄ 胴体セクション
１０４ｅ 胴体セクション
１０６ 重ね継手
１０６ａ 重ね継手
１０６ｂ 重ね継手
１０６ｃ 重ね継手
１０６ｄ 重ね継手
１０６ｅ 重ね継手
１０８ 複合材料製外板
１１０ パネル
１１０ａ 第１のパネル
１１０ｂ 第２のパネル
１１４ 縦通材
１１６ 隆起部分
１１８ フランジ部分
１２０ エッジ
１２０ａ 第１のエッジ
１２０ｂ 第２のエッジ

Claims (15)

1. 第１のエッジを備える第１のパネルと、
   前記第１のパネルに対して装着され、前記第１のエッジを越えて延在するストラップであって、第１のテーパ状領域を備えるストラップと、
   テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第１の取付具であって、前記テーパ状セクションは、前記ストラップの前記第１のテーパ状領域に対して装着される、第１の取付具と
   を備える、シェル構造体スプライス。
2. 前記ストラップの前記第１のテーパ状領域の少なくとも一部分が、前記第１の取付具と前記第１のパネルとの間に位置決めされる、請求項１に記載のスプライス。
3. 第２のエッジを備える第２のパネルであって、前記第２のエッジは、前記第１のエッジと端に沿って位置合わせ状態になることにより重ね継手を形成するように位置決めされ、前記ストラップは、前記重ね継手をブリッジし、前記第２のパネルに対して固定され、第２のテーパ状領域をさらに備える、第２のパネルと、
   テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第２の取付具であって、前記テーパ状セクションは、前記ストラップの前記第２のテーパ状領域に対して装着される、第２の取付具と
   をさらに備える、請求項１または２に記載のスプライス。
4. 前記第１のパネルおよび前記第２のパネルは、航空機の胴体セクションである、請求項３に記載のスプライス。
5. 前記ストラップは、頂部表面、底部表面、第１の側部、および第２の側部を備え、前記頂部表面は、ほぼ平坦状の中間領域を備え、
   前記第１のテーパ状領域は、前記中間領域の近くから前記第１の側部の近くまで下方に延在し、
   前記第２のテーパ状領域は、前記中間領域の近くから前記第２の側部の近くまで下方に延在する、請求項３または４に記載のスプライス。
6. 前記第１の取付具の前記平坦状セクションは、前記ストラップの前記第１の側部を越えて延在し、前記第１のパネルに対して装着され、前記第２の取付具の前記平坦状セクションは、前記ストラップの前記第２の側部を越えて延在し、前記第２のパネルに対して装着される、請求項５に記載のスプライス。
7. 前記第１の取付具および前記第２の取付具の前記平坦状セクションはそれぞれ、第１の長手方向部材および離間された第２の長手方向部材を備える、請求項６に記載のスプライス。
8. 前記ストラップは、複合材料を含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のスプライス。
9. 前記ストラップは、炭素繊維強化プラスチックにより囲まれるテーパ状内側構造部をさらに備える、請求項１ないし８のいずれか一項に記載のスプライス。
10. 前記ストラップの前記中間領域に対して装着されるフレームをさらに備える、請求項５ないし９のいずれか一項に記載のスプライス。
11. シェル構造体を接合する方法であって、
    第１のエッジを備える前記シェル構造体の第１のパネルを用意するステップと、
    第１のテーパ状領域および第２のテーパ状領域を備えるストラップを用意するステップと、
    前記第１のテーパ状領域が前記第１のパネルに隣接し、前記第２のテーパ状領域が前記第１のエッジから外方に延在するように、前記第１のエッジに隣接して前記ストラップを位置決めするステップと、
    前記第１のパネルに対して前記ストラップを装着するステップと、
    テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第１の取付具を用意するステップと、
    前記テーパ状セクションが前記ストラップの前記第１のテーパ状領域に隣接し、前記平坦状セクションが前記第１のパネルに隣接するように、前記第１の取付具を位置決めするステップと、
    前記ストラップに対して前記第１の取付具を装着するステップと、
    前記第１のパネルに対して前記第１の取付具を装着するステップと
    を含む、方法。
12. 第２のエッジを備える前記シェル構造体の第２のパネルを用意するステップと、
    前記第１のエッジおよび前記第２のエッジが端に沿って位置合わせ状態になることにより重ね継手を形成し、前記第２のテーパ状セクションが前記第２のパネルに隣接し、前記ストラップが前記重ね継手をブリッジするように、前記第１のパネルに隣接して前記第２のパネルを位置決めするステップと、
    前記第２のパネルに対して前記ストラップを装着するステップと、
    テーパ状セクションおよび平坦状セクションを備える第２の取付具を用意するステップと、
    前記テーパ状セクションが前記ストラップの前記第２のテーパ状領域に隣接し、前記平坦状セクションが前記第２のパネルに隣接するように、前記第２の取付具を位置決めするステップと、
    前記ストラップに対して前記第２の取付具を装着するステップと、
    前記第２のパネルに対して前記第２の取付具を装着するステップと
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. フレームを用意するステップと、
    前記第１のテーパ状領域と前記第２のテーパ状領域との間に前記ストラップに隣接して前記フレームを位置決めするステップと、
    前記ストラップに対して前記フレームを装着するステップと
    をさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記第１のパネルおよび前記第２のパネルは、航空機の胴体セクションである、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ストラップ、前記第１の取付具、前記第２の取付具、および前記フレームの中の少なくとも１つが、複合材料を含む、請求項１３または１４に記載の方法。

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