燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体专利检索- 以非同质性或物理结构薄层为特征的层状产品即组成一层纤维细丝颗粒或泡沫层;以带有一层在不同的部分结构或物质上不同的层为特征的层状产品专利检索查询-专利查询网

燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体
申请号	CN201480018314.2	申请日	2014-02-18	公开(公告)号	CN105102320A	公开(公告)日	2015-11-25
申请人	三菱重工业株式会社;			发明人	神原信幸; 岸本和昭; 阿部俊夫; 神纳佑一郎;
摘要	本发明的目的在于提供一种能够减少制造工序的作业时间和成本，并防止增加重量的燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体。燃油箱具有使用了碳纤维增强塑料(CFRP)(15)的结构构件，该碳纤维增强塑料(CFRP)(15)具有含有碳纤维的增强材料以及含有塑料的基体，成形结构构件时，在碳纤维增强塑料(CFRP)(15)的预浸料间叠层着导电片材(17)。此时，也可在收容燃料的内部暴露将结构构件切削后形成的结构构件的切削面(11a)。
权利要求	1.一种燃油箱，其具有使用碳纤维增强塑料的结构构件，所述碳纤维增强塑料具有含有碳纤维的增强材料以及含有塑料的基体，所述结构构件是在所述碳纤维增强塑料的预浸料间叠层导电片材而形成的。 2.根据权利要求1所述的燃油箱，其中在收容燃料的内部暴露将所述结构构件切削而形成的所述结构构件的切削面。 3.根据权利要求1或2所述的燃油箱，其中所述增强材料或所述基体被赋予了导电性。 4.一种主翼，其以权利要求1至3中任一项所述的燃油箱为构造体。 5.一种航空机机身，其具有权利要求1至3中任一项所述的燃油箱。 6.一种航空机，其具有权利要求4所述的主翼或权利要求5所述的航空机机身。 7.一种移动体，其具有权利要求1至3中任一项所述的燃油箱。
说明书全文	燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体技术领域 [0001] 本发明涉及一种使用碳纤维增强塑料作为结构构件的燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体。 [0002] 航空机的主翼有时用作可以收容燃料的燃油箱。有一种被称为结构式燃油箱，其是与主翼一体化，且翼结构为不漏油的液体密封结构的燃油箱。结构式燃油箱以减轻重量为目的，有应用复合材料，例如碳纤维增强塑料(CFRP)的趋势。CFRP使用碳纤维作为增强材料，使用合成树脂作为基体。 [0003] 专利文献1中公开了一种三维纤维增强树脂复合材料的技术，由于在不损坏生产性的情况下，向纤维增强树脂复合材料赋予导电性，因此，经线由比面内方向线导电性更高的导电性材料构成。另外，专利文献2中公开了一种预浸料及碳纤维增强复合材料的技术，其以兼备优秀的耐冲击性和导电性为目的，使其含有导电性的粒子或纤维。并且，专利文献3中公开了一种改良型复合材料的技术，其具有导电性，且以与标准的复合材料比较几乎或完全不增加重量为目的，使其含有分散在高分子树脂中的导电性粒子。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本专利特开2007-301838号公报 [0007] 专利文献2：日本专利特开2010-280904号公报 [0008] 专利文献3：日本专利特开2011-168792号公报发明内容 [0009] 发明要解决的问题 [0010] 但是，在航空机的燃油箱中使用了CFRP的情况下，在CFRP部件的表面，特别是通过切削加工形成的切削面上，碳纤维的端部会暴露于燃油箱的内部。 [0011] 在这种情况下，主翼被雷击时，如果雷电流流过CFRP部件的表面或切削面，则有可能在碳纤维的端部与碳纤维间产生火花。作为上述火花的对策，采用了在CFRP部件的表面或切削面涂布密封胶等，将产生的火花封锁在内部的方法。但是，涂布的密封胶必须确保厚度，因此燃油箱的制造工序会因密封胶的涂布作业而增加作业时间和成本。另外，由于涂布有厚厚的密封胶，将增加主翼的重量。 [0012] 此外，密封胶的厚度与对所产生的火花的封锁能力直接相关，因此对于涂布时密封胶厚度的品质管理要求较为严格。因此，品质管理所花费的时间和成本也会增加。 [0013] 另外，上述课题不仅限于与航空机的主翼一体化的结构式燃油箱，也存在于燃料流通的燃料电池的容器中。以下，将燃料电池的容器也纳入燃油箱一同进行说明。此外，具有燃油箱的航空机的机身、航空机以外的搭载燃油箱的汽车3等移动体也会存在同样的课题。 [0014] 鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种可以在制造工序中减少作业时间与成本，且防止增加重量的燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体。 [0015] 解决课题的方法 [0016] 为了解决上述课题，本发明的燃油箱、主翼、航空机机身、航空机以及移动体将采用以下方法。 [0017] 也就是说，本发明的第1方式所涉及的燃油箱具有使用碳纤维增强塑料的结构构件，该碳纤维增强塑料具有含有碳纤维的增强材料以及含有塑料的基体，成形所述结构构件时，在所述碳纤维增强塑料的预浸料间叠层着导电片材。 [0018] 根据该结构，燃油箱的结构构件使用了碳纤维增强塑料，制造时先在碳纤维增强塑料的预浸料间叠层导电片材，然后成形结构构件。其结果为，与未叠层导电片材的碳纤维增强塑料相比，构造体具有高导电性。未赋予导电性，且未对结构构件端部实施密封胶等处理时，如果被雷击时雷电流流至端部，则可能会在端部于增强材料间产生火花，但本发明的结构构件因叠层导电片材而被赋予了导电性，因此能够确保结构构件内部的导通，防止在结构构件的端部产生火花。 [0019] 上述第1方式所涉及的发明中，也可在收容燃料的内部暴露将所述结构构件切削后形成的所述结构构件的切削面。 [0020] 根据该结构，结构构件的端部为切削面，即使该切削面暴露于收容燃料的内部，也可确保结构构件中的导电性，因此能够确保结构构件内部的导通，防止在结构构件的端部产生火花。 [0021] 上述第1方式所涉及的发明中，所述增强材料或所述基体也可以被赋予导电性。因此，能够进一步确保结构构件中的导电性。 [0022] 此外，本发明的第2方式所涉及的主翼以上述燃油箱为构造体，本发明的第3方式所涉及的航空机机身具有上述燃油箱。本发明的第4方式所涉及的航空机具有上述主翼或航空机机身。并且，本发明的第5方式所涉及的移动体具有上述燃油箱。 [0023] 根据这些结构，确保了燃油箱结构构件的导电性，因此能够确保结构构件内部的导通，防止在结构构件的端部产生火花。 [0024] 发明效果 [0025] 根据本发明，通过叠层导电片材向结构构件赋予了导电性，因此能够确保结构构件内部的导通，防止在结构构件的端部于增强材料间产生火花，并且由于无需在结构构件的端部另行施加密封胶等，所以能够降低制造工序中的作业时间和成本，并防止增加重量。附图说明 [0026] 图1表示本发明的一实施方式所涉及的主翼的斜视图，将一部分拆解进行表示。 [0027] 图2是表示本发明的一实施方式所涉及的主翼的纵剖面图。 [0028] 图3是表示本发明的一实施方式所涉及的翼肋的凸缘的端面图，是图5的III-III线向视图。 [0029] 图4是表示本发明的一实施方式所涉及的上侧蒙皮及翼肋的局部纵剖面图，是以图2的IV-IV线切断的剖面图。 [0030] 图5是表示本发明的一实施方式所涉及的翼肋的凸缘的俯视图。 [0031] 图6是表示以往的翼肋的凸缘的俯视图。 [0032] 图7是表示各试件中相对火花产生电流[％]的图表。具体实施方式 [0033] 以下参照图，对于本发明的一个实施方式进行说明。 [0034] 首先，对本实施方式的航空机的主翼1的结构进行说明。 [0035] 如图1及图2所示，主翼1具备上侧蒙皮3、下侧蒙皮5、前梁7、后梁9、及多个翼肋11等。 [0036] 上侧蒙皮3及下侧蒙皮5为兼备空气动力的薄板，其构成主翼1的外形。上侧蒙皮3及下侧蒙皮5，前梁7、后梁9、及纵梁(未图示)一同承担一部分作用于主翼1的拉伸负荷或压缩负荷。 [0037] 如图1所示，前梁7及后梁9为延伸设置于主翼1的翼长方向的结构构件，配置于上侧蒙皮3及下侧蒙皮5之间。多个纵梁为在上侧蒙皮3及下侧蒙皮5的内侧面延伸设置于主翼1翼长方向的结构构件，配置于前梁7及后梁9之间。 [0038] 如图1所示，翼肋11为设置在主翼1的翼宽方向的结构构件，配置于上侧蒙皮3及下侧蒙皮5之间。即，翼肋11为延伸设置于与前梁7及后梁9略正交的方向的结构构件，是形成为主翼1的纵剖面形状的板状构件。如图1及图2所示，翼肋11在长边方向形成有多个开口部14。 [0039] 主翼1中，被前梁7、后梁9、上侧蒙皮3、及下侧蒙皮5包围的部分被用作收容燃料的燃油箱13。燃油箱13将机体构造物本身作为容器，被称为结构式燃油箱(integral tank)。而且，前梁7、后梁9、上侧蒙皮3、下侧蒙皮5、及翼肋11也是燃油箱13的结构构件。燃油箱13具有不会向外部泄漏燃料的液体密封结构。 [0040] 燃油箱13的内侧设置有向燃油箱13提供燃料的燃料配管(未图示)，检测燃油量的多个燃油量计(未图示)，及燃油量计的管线(未图示)等。 [0041] 其次，对燃油箱13的结构构件进行说明。 [0042] 燃油箱13的结构构件，即前梁7、后梁9、上侧蒙皮3、下侧蒙皮5、及翼肋11使用了碳纤维增强塑料(CFRP)。而且，在制造时，适用于燃油箱13的本实施方式的结构构件在成形时，于CFRP15的预浸料间叠层导电片材17。因此，如图3所示，结构构件具有由CFRP15和导电片材17构成的叠层构造。 [0043] CFRP15由含有碳纤维的增强材料以及含有塑料的基体等构成。另外，基体可不被赋予导电性，也可被赋予导电性。向基体赋予了导电性时，CFRP15自身也会具有导电性。 [0044] 基体包含例如不饱和聚酯、环氧树脂等热固性树脂等塑料。向基体赋予导电性的方法可以适用向热固性树脂等塑料赋予导电性的各种技术，本说明书中省略详细的说明。作为向基体赋予导电性的方法，例如可列举有使塑料内包含导电性的粒子或纤维的方法、或向塑料本身赋予导电性的方法等。 [0045] 导电片材17为片状，是低电阻的构件。导电片材17可以是金属制，也可以是非金属制。金属制的导电片材17例如可列举铜或钛等，可以是没有开口的均匀片状、具有开口的冲孔金属状、或网格状等。非金属制的导电片材17由例如碳纤维等构成，包括通过平织等而形成的无纺布或纱布等。此外，碳纤维还可使用碳纳米管。 [0046] 另外，并不优选在导电片材17中使用会因与CFRP15的碳接触而形成电池的金属，例如镍或铝。 [0047] 导电片材17与设置在结构构件的外部的火花位置，即雷电流最终流至的位置连接。 [0048] 另外，图3中显示了翼肋11，其他构件也同样。燃油箱13中，前梁7、后梁9、上侧蒙皮3、下侧蒙皮5以及翼肋11可以不全都用含有CFRP15的结构构件来形成，也可以部分地使用铝合金等金属来形成。 [0049] 燃油箱13中由CFRP15和导电片材17构成的结构构件在收容燃料的燃油箱13的内部，暴露经过切削加工形成的切削面。例如，如图4所示，翼肋11由凸缘11A和腹板11B等构成时，在凸缘11A的端部，切削面11a会暴露于燃油箱13的内部。 [0050] 本实施方式中，将具有高导电性的导电片材17插入具有CFRP15的结构构件中，因此如图5所示，主翼1的翼肋11受到雷击时，雷电流C从被雷击地点P流过结构构件时，雷电流C也会流至结构构件中的导电片材17。其结果为，由于会减少流入CFRP15的雷电流C，所以在结构构件的切削面11a上难以产生火花。 [0051] 与本实施方式不同，未将导电片材17插入结构构件中时，如图6所示，主翼1的翼肋11受到雷击时，雷电流C从被雷击地点P流过CFRP部件的表面或切削面11a时，可能在增强材料的端部，于增强材料间产生火花D(参照图6)。以往，作为该火花的对策，采用了以下方法，即如图6所示，在CFRP部件的表面或切削面11a涂布密封胶12等，将产生的电流封锁在内部的方法。但是，燃油箱13的制造工序会因密封胶12的涂布作业而增加作业时间和成本。此外，主翼1的重量还会因所涂布的密封胶12而增加。 [0052] 相对于此，根据本实施方式，将具有高导电性的导电片材17插入具有CFRP15的结构构件中，因此即使切削面11a暴露于燃油箱13的内部，也能够防止在结构构件的切削面11a产生火花。其结果为，能够无需在结构构件的表面或切削面11a涂布密封胶，或简化密封胶的涂布方法。因此，能够减少燃油箱的制造工序和密封胶涂布的品质管理所需的作业时间和成本。此外，还能够减少相应密封胶的重量。 [0053] 接着，针对本发明的一实施方式和常规例分别制作试件，说明实施耐雷试验后的结果。 [0054] 本试验中，在含有叠层着导电片材17(具有导电性)的CFRP的结构构件(本实施方式)以及未叠层导电片材17的CFRP(常规)中，对试件施加大电流波形，比较产生火花的电流值的差异。 [0055] 耐雷试验的试验方法符合SAE international的AircraftLightning Test Methods(ARP5416)的Conducted Current Test的记载。对试件施加的大电流波形是ARP5412A中规定的模拟雷电流的分量A波形。 [0056] 图7表示各试件中的相对火花产生电流[％]。对于导电片材17的种类不同或叠层片数不同的多个试件实施耐雷试验后，获得了图7所示的结果。图7中，将未叠层导电片材的CFRP的火花产生电流值设为100％，通过比例显示此时各试件的火花产生电流值。 [0057] 作为具有叠层着导电片材17的CFRP的结构构件的试件，准备了叠层1片非金属制导电片材17的CFRP、叠层了4片非金属制导电片材17的CFRP、以及叠层了4片金属制导电片材17的CFRP。 [0058] 根据试验结果可以确认，不论导电片材17是非金属制还是金属制，相对火花产生电流都较高，与未叠层导电片材17的CFRP相比，能够抑制被雷击时因雷电流而产生的火花。 [0059] 还可以确认，当导电片材17为非金属制时，不论叠层的片材数量是1片还是4片，相对火花产生电流都几乎为相同值，通过将至少1片导电片材17叠层至CFRP，即能够抑制被雷击时因雷电流而产生的火花。 [0060] 另外，上述实施方式说明了与航空机的主翼一体化且被称为结构式燃油箱的燃油箱13的情况，但本发明并不限定于此例。例如，也可适用于流通燃料的燃料电池的容器(燃油箱)中使用的结构构件。此外，也可适用于设置在航空机的机身上的燃油箱的结构构件、搭载于航空机以外的汽车等移动体上的燃油箱的结构构件。 [0061] 符号说明 [0062] 1 主翼 [0063] 3 上侧蒙皮 [0064] 5 下侧蒙皮 [0065] 7 前梁 [0066] 9 后梁 [0067] 11 翼肋 [0068] 11a 切削面 [0069] 11A 凸缘 [0070] 11B 腹板 [0071] 12 密封胶 [0072] 13 燃油箱 [0073] 15 CFRP [0074] 17 导电片材

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