JP2935722B2 - 航空機の胴体構造およびその成形方法 - Google Patents

航空機の胴体構造およびその成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、繊維強化樹脂により一体成形した航空機の
胴体構造およびその成形方法に関する。
（従来の技術） 繊維強化樹脂により航空機の胴体構造を成形する技術
手段として、予め構成した縦通材とフレームからなる枠
組みを別工程で作り、この枠組みに内型をセットし、こ
の内型の外面に露出繊維と外皮用繊維とを樹脂を介在さ
せながら交互に積層して筒状外皮体を形成するものは、
特開昭61−169394号公報に開示されている。
また航空機の胴体外板を成形する技術手段として、半
割雄型の凸形成形面に接着剤を付けた強化繊維をテンシ
ョンを掛けながら積層し、接着剤を硬化させて形成され
る半割円筒状繊維積層体を、ミシン掛けした後に繊維積
層体の接着剤を取り除き、この繊維積層体を半割雌型内
に置き、繊維積層体に樹脂を含浸させてからこの樹脂を
硬化させて、半割円筒状の外皮体を作り、２つの半割円
筒状外皮体を露出強化繊維が絡むようにしながら接合
し、この絡み部に樹脂を含浸、硬化させて胴体外板を形
成するものは、特開昭62−19440号公報に開示されてい
る。
さらに胴体構成部材同士を結合する技術手段として、
相直交する２方向の繊維を織り合わせて十字形とし、こ
の十字形部分に樹脂を含浸、硬化させることで、強力な
結合部を形成するようにしたものは、特開昭57−34944
号公報に開示されている。
（発明が解決しようとする課題） 内型の外面に露出繊維と外皮用繊維とを樹脂を介在さ
せながら交互に積層して筒状外皮体を形成する技術手段
では、胴体を構成する強度部材となる縦通材とフレーム
を予め作っておく必要があり、効率的ではなく、またフ
レームと外板の接合のために、フレーム外面の露出繊維
をと外皮用繊維とを樹脂を介在させながら交互に積層し
なければならず、作業能率も悪く、また成形された製品
の品質も十分満足のいくものではない。
また２つの半割円筒状外皮体から胴体外板を形成する
技術手段では、半割円筒状外皮体を成形する際に、いっ
たん接着剤とともに積層した後、接着剤を取り除き、そ
して新たに樹脂を含浸させる工程を必要とし、製品を作
る上に手間がかかってしまう。
さらに相直交する２方向の繊維を織り合わせて形成さ
れる十字形部分に樹脂を含浸、硬化させて結合部とする
技術手段では、結合部同士を接合するために、他の部材
を必要とし、結果的に重量面から適切なものとはならな
い。
本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、胴体の
補強部材である縦通材とフレームとらなる組立て体の外
面にテープ状繊維強化プリプレグを巻き付け硬化処理す
ることで、高い強度の航空機の胴体構造およびその成形
方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 本発明の航空機の胴体構造は、繊維強化積層材で形成
され外周面に周方向に間隔を置いて複数の凹部を設けた
リング状部材を複数個間隔を置いて配置したフレーム
と、繊維強化積層材で形成され一面に上記リング状部材
に設けた凹部に対応した凸部を設けた板状部材の複数個
からなり板状部材の凸部をリング状部材に設けた凹部に
嵌合してリング状部材同士を連結する縦通材と、フレー
ムと縦通材の組み立て体の外面に巻き付け後、硬化処理
により一体化される繊維強化積層材とを有して構成され
る。
本発明の航空機の胴体構造の成形方法は、繊維強化積
層材で形成され外周面に周方向に間隔を置いて複数の凹
部を設けたリング状部材と繊維強化積層材で形成され一
面に上記リング状部材に設けた凹部に対応した凸部を設
けた板状部材を設け、複数のリング状部材を間隔を置い
て配置したフレームに両端開口のシリコンバッグを介し
て外板積層用治具を挿着し、外板積層用治具に設けた凹
部にリング状部材およびフレーム用マンドレルを装着
し、ついで板状部材および縦通材用マンドレルを外側か
ら外板積層用治具に装着し、形成される組み立て体をワ
インディング用治具に外装し、組み立て体の外面にテー
プ状繊維強化プリプレグを巻き付け、この組み立て体を
雌型の硬化用治具にセットし、外板積層用治具とワイン
ディング用治具をとりはずし、バギングおよび硬化処理
を行なうことで構成される。
（作 用） 本発明の航空機の胴体構造においては、フレームと縦
通材の組立て体に対してテープ状繊維強化プリプレグを
巻き付け、これら組立て体を硬化処理により一体成形品
とするので、平滑な表面で大幅に軽量化される製品とな
り、また強化繊維が分割されないので高い強度の製品と
なる。
本発明の航空機の胴体構造の成形方法においては、フ
レームと縦通材の組立て体に対してテープ状繊維強化プ
リプレグを巻き付けることにより、成形する際の部材の
正確な位置決めおよび部材への均等な加圧が可能にな
り、またフレームと縦通材とテープ状繊維強化プリプレ
グは硬化処理により一体成形されるので、作業時間も短
縮しコストを下げることができる。
（実施例） 以下本発明の一実施例を図面につき説明する。
第１図は本発明による航空機の胴体構造を示し、この
胴体構造１は、フレーム２と、縦通材３と、フレーム２
と縦通材３の組立て体の外面に巻き付けられたテープ状
繊維強化プリプレグ４とから構成されている。
上記フレーム２は、間隔を置いて配置した複数のリン
グ状部材５から形成されている。上記リング状部材５
は、繊維強化積層材で形成され、外周面６に周方向に間
隔を置いて複数の凹部7,7…が設けられている。
上記縦通材３は、上記リング状部材５を橋絡するよう
に配置される複数の板状部材８から形成されている。上
記板状部材８も、上記リング状部材５と同様に繊維強化
積層材で形成され、一面に軸線方向に延びる凸条９が突
設されている。この凸条９の断面形状はリング状部材５
に設けた凹部７の形状に対応している。
上記テープ状繊維強化プリプレグ４は、フィラメント
を引き揃えて細幅とした繊維束に樹脂を含浸して形成さ
れている。
つぎに航空機の胴体構造の成形方法を説明する。
まず第４図（ａ）に示すように、リング状部材５およ
び板状部材８を繊維強化積層材のハンドレイアップ、あ
るいは自動積層手段により積層し、適当な成形手段を用
いて予備的に成形する。
つぎに第４図（ｂ）に示すように、たとえばシリコン
ゴムで成形したシリコンバッグ10を準備する。このシリ
コンバッグ10は、両端開口の筒体であって、周面には軸
方向に間隔を置いてリング状部材５を配置するための環
状溝11および軸方向に延びる板状部材８を配置するため
の溝12が形成されている。
つぎに予備成形されたリング状部材５をフレームを構
成するように複数個間隔を置いて配置し、これらリング
状部材５に両端開口のシリコンバッグ10を装着し、つい
で複数の円弧形部材からなる外板積層用治具13をシリコ
ンバッグ10の内部に円筒状をなすように順次装着する。
この外板積層用治具13にはシリコンバッグ10に対応した
凹部が形成されており、これら凹部にシリコンバッグ10
を介してリング状部材５を第４図（ｃ）に示すように装
着する。この際図示しないフレーム用マンドレルも同時
に装着する。
リング状部材５の外板積層用治具13への装着が終わっ
たら、縦通材を構成する板状部材８および縦通材用マン
ドレル14を外側から外板積層用治具13に装着する。これ
によりフレーム、縦通材および外板積層用治具13の組立
て体が形成される。この場合フレームおよび縦通材は所
定の位置に正確に配置される。
つぎに、第４図（ｄ）に示すように、上記組立て体
を、ワインディング用治具15に外装し、フィラメントを
引き揃えて細幅とした繊維束に樹脂を含浸しテープ状繊
維強化プリプレグ16を、フレームおよび縦通材の組立て
体の外面に層を形成するように巻き付け、胴体外板を形
成する。このテープ状繊維強化プリプレグ16の巻き付け
角度および巻き層の数は要求される胴体外板の強度に応
じて決められる。
テープ状繊維強化プリプレグ16のフレームおよび縦通
材の組立て体への巻き付けが完了したら、この組立て体
に第４図（ｅ）に示すように硬化用雌型マンドレル17を
セットし、ここから第４図（ｆ）に示すように外板積層
用治具13およびワインディング用治具15を取り外す。こ
の場合シリコンバッグ10は組立て体に残され、フレーム
および縦通材の位置ずれを防ぐ。
ついで硬化用雌型マンドレル17にセットされた組立て
体は、通常の硬化手順に基づき、バギング工程および硬
化工程を経て製品となる。硬化用雌型マンドレル17およ
びシリコンバッグ10は、硬化工程が終了した段階で取り
外される。
第５図および第６図は本発明の他の実施例を示し、第
５図に示す実施例では、フレームを直径の異なる複数の
リング状部材20、21、22で構成し、これらリング状部を
適宜間隔を置いて配置し、繊維強化プリプレグ23を巻き
付けることにより、異なる外径部分を持つ外板を成形し
ている。また第６図に示す実施例では、フレームを３つ
の円弧部分をもつ複数のリング状部材24で構成し、これ
らリング状部を適宜間隔を置いて配置し、繊維強化プリ
プレグ25を巻き付けることにより外板を成形している。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明の航空機の胴体構造は、フ
レームと縦通材の組み立て体の外面にテープ状繊維強化
プリプレグ巻き付け、これらを硬化処理により一体成形
されるので、平滑な表面で大幅に軽量化された製品とな
り、また強化繊維が分割されないので高い強度の製品と
なる。
また本発明の航空機の胴体構造の成形方法は、複数の
リング状部材を間隔を置いて配置したフレームに両端開
口のシリコンバッグを介して外板積層用治具を挿着し、
外板積層用治具に設けた凹部にリング状部材およびフレ
ーム用マンドレルを装着するとともに、板状部材および
縦通材用マンドレルを外側から外板積層用治具に装着
し、形成される組み立て体をワインディング用治具に外
装し、組み立て体の外面にテープ状繊維強化プリプレグ
を巻き付け、この組み立て体にテープ状繊維強化プリプ
レグを巻き付けるので、成形する際の部材の正確な位置
決めおよび部材への均等な加圧が可能になり、またフレ
ームと縦通材とテープ状繊維強化プリプレグは硬化処理
により一体成形されるので、作業時間も短縮しコストを
下げることができる
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による航空機の胴体構造の一部を示す
図、第２図はフレームを構成するリング状部材の斜視
図、第３図は縦通材を構成する板状部材の斜視図、第４
図は本発明による航空機の胴体構造の成形方法を工程順
に示す図、第５図および第６図は本発明による航空機の
胴体構造の他の実施例を示す図である。 １……胴体構造、２……フレーム、３……縦通材、４…
…テープ状繊維強化プリプレグ、５……リング状部材、
８……板状部材、10……シリコンバッグ、13……外板積
層用治具、15……ワインディング用治具15、17……硬化
用雌型マンドレル。
フロントページの続き (72)発明者 細井 正則 東京都新宿区西新宿１丁目７番２号 富 士重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−169394（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−39920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−147399（ＪＰ，Ａ) 特許138106（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B64C 1/00 - 1/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】繊維強化積層材で形成され外周面に周方向
    に間隔を置いて複数の凹部を設けたリング状部材を複数
    個間隔を置いて配置したフレームと、繊維強化積層材で
    形成され一面に上記リング状部材に設けた凹部に対応し
    た凸部を設けた板状部材の複数個からなり板状部材の凸
    部をリング状部材に設けた凹部に嵌合してリング状部材
    同士を連結する縦通材と、フレームと縦通材の組み立て
    体の外面に巻き付け後、硬化処理により一体化されるテ
    ープ状繊維強化プリプレグとを有する航空機の胴体構
    造。
  2. 【請求項２】繊維強化積層材で形成され外周面に周方向
    に間隔を置いて複数の凹部を設けたリング状部材と繊維
    強化積層材で形成され一面に上記リング状部材に設けた
    凹部に対応した凸部を設けた板状部材を設け、複数のリ
    ング状部材を間隔を置いて配置して形成されるフレーム
    に両端開口のシリコンバッグを介して外板積層用治具を
    挿着し、外板積層用治具に設けた凹部にリング状部材お
    よびフレーム用マンドレルを装着し、ついで板状部材お
    よび縦通材用マンドレルを外側から外板積層用治具に装
    着し、形成される組立て体をワインディング用治具に外
    装し、組立て体の外面にテープ状繊維強化プリプレグを
    巻き付け、この組立て体を雌型の硬化用治具にセット
    し、外板積層用治具とワインディング用治具をとりはず
    し、バギングおよび硬化処理を行なうことを特徴とする
    航空機の胴体構造の成形方法。
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