【発明の詳細な説明】 【０００１】 発明の属する技術分野 本発明は地−空−地（ＧＡＧ）サイクルの全段階（フェーズ）中における航空機の疲労軽減に関する。 【０００２】 従来の技術 飛行機での国際旅行および全体的に飛行機の交通量における需要の増加のために、旅客機および輸送機の両方の大きさおよび効率を増加する必要が認識されている。 さらに顧客は経済的なコストで長距離を飛行できることを望んでいる。 航空機それ自体の物理的な大きさに加えて、エンジニアは航空機によって運搬される追加の乗客または貨物、あるいはその両者の重量、および積載された航空機を安全に目的地に運ぶのに必要な燃料量を考慮しなければならない。 【０００３】 このような航空機設計における制限要素は、翼を含む使用材料の強度である。
全ての商用航空機に対して、満たさなければならない基本的設計ドライバが２つある。 第１に、限界荷重の場合がある；異常状態中に加えられる相当に高い荷重を1回に限り加えること。 これらの発生し得る状態は多数あり、航空機は予測可能な状態でそれに耐えて、安全なフライトを続け、安全に着陸するように設計されている。 その後航空機は解体されるか、または主要な修復を求めてもよい。 第２に、地−空−地（ＧＡＳ）サイクルの全段階中に、翼は時間中に繰り返し荷重状態のもとで、微細な亀裂（マイクロクラック）の形成および広がりを蓄積してもたらされ、最終的に航空機の修復またはメンテナンスを要する検出可能な亀裂として現れてしまうことがある。 飛行中は、翼は航空機の重量を支持して、上方向に曲がり、一方で地上にいるときは、翼は着陸ギアおよびおそらくは胴体によって支持され、下方向に曲がる。 翼はこの繰返し荷重によって生じる損傷に耐えて、航空機の寿命中に構造的な完全性を保証するように設計されなければならない。 今日の技術では、限界状態を構成する多数の荷重例の正確な解析が可能であり；したがって過去の設計の保守性を低減して、より経済的な飛行機の動作を導くことができる。 この結果、最新の航空機は益々繰返し荷重状態によって規定され、したがってＧＡＧサイクルに起因する荷重を低減する方法を見付けることが常に重要である。 １つのアプローチでは、燃料の重量を使用する新しい方法を見付けて、より大きな効果を得ることである。 【０００４】 一般的に大型航空機は翼、胴体、および尾翼部内に置かれた多数の燃料タンクを装備している。 エンジン供給タンクはエンジンの近くに位置付けられ、エンジンへの連続的な燃料供給を保証し、他のタンクは貯蔵部として働き、供給タンクの供給が尽きるとき、エンジン供給タンクへ移動する燃料を蓄積する。 飛行中、
エンジン供給タンクが空になり始めると、制御システムは燃料レベルの低下を検出し、所定のレベルが記録されると、貯蔵タンクからエンジン供給タンクへ燃料が送られるので、エンジンへの燃料供給は中断しない。 【０００５】 タンク容量は、航空機が最大ペイロード範囲に到達するのに必要な航空機の合計燃料容量である。 しかしながら一般的な飛行行程（フライト）はこの最大値よりもはるかに短かく、使用可能な燃料タンクの全てが満たされているわけではない。 したがって飛行中の燃料の位置決めに関して一定の融通性（フレキシビリティ）が許されている。 【０００６】 発明が解決しようとする課題 通常、離陸前に、最も外側の翼タンクは、航空機がリフトオフ（離陸）すると、最大翼曲げリリーフを与えることを十分に期待している。 都合の悪いことに、
このためにさらに、飛行前のタキシングおよび離陸走行中に翼への損傷を最大にする。 本発明はこの問題を緩和することを目的とする。 【０００７】 本発明は、これらの問題を緩和し、ＧＡＧサイクル中に向上した疲労緩和を行う。 【０００８】 課題を解決するための手段 本発明にしたがって、航空機用の燃料移動装置であって： 胴体寄りから翼端寄りへ整列して配置され、少なくともその１つが航空機の翼内に位置付けられている２以上の燃料タンクと、 タンク間で燃料を移動する手段と、 タンク間での燃料移動を制御および監視する燃料管理システムとを含み、 該燃料管理システムが； 航空機が地上から離れたことを知らせる第1の入力信号を受取る手段と、 航空機が目的地に近付いていることを知らせる第２の入力信号を受取る手段と、 第１の入力信号に応答して、相対的に胴体寄りのタンク位置から相対的に翼端側のタンク位置への燃料移動を開始する手段と、 第２の入力信号に応答して、相対的に翼端寄りのタンク位置から相対的に胴体寄りのタンク位置への燃料移動を開始する手段とを含む燃料移動装置を提供する。 【０００９】 本発明では、航空機がその最大範囲まで燃料を補給することがほとんどないことを利用して、ＧＡＧサイクル中における翼および中心部への荷重と、構造重量とを低減した。 【００１０】 典型的な飛行行程（おそらくは最大範囲の半分のみ）では、翼タンクは最下部（ルート）から満たされる。 これはタキシングおよび離陸走行中の翼の損傷を最小にする。 航空機が離陸する（空中に飛び上がる）と直ぐに、燃料が可能な限り翼端寄りに送られて、エンジン供給タンクにちょうど最低燃料を残すまで、燃料は翼内の翼端寄りにポンプされる。 これらの燃料タンクは飛行中に連続的に補給される。 現在の航空機に関していうと、最も外側の翼タンクは降下中に空にされるので、着陸時にはこれらのタンクは空である。 【００１１】 航空機における燃料の重心に対する最適な位置はＧＡＧサイクル中に変化する。 飛行中に、燃料の重心を胴体から可能な限り遠くへ置いて、上方向への曲げにおける翼曲げリリーフを最大にすることが望ましい。 離陸および着陸時に、燃料の重心を胴体から可能な限り遠くへ置いて、翼の下方向への曲げを最小にすることが効果的である。 一般に、長距離用航空機は最大容量未満で動作するので、離陸時に全燃料タンクを一杯にする必要はない。 本発明はこのことを利用して、航空機操縦者が反復されるＧＡＧ動作によって生じる動的な、繰返し荷重の影響を最小にし、その結果ダウンタイムおよびメンテナンスコストを最小にし、時間期間中により経済的な航空機の動作を行う。 【００１２】 全ＧＡＧサイクル中に使用可能なタンク間での燃料分配を能動的に制御することによって、翼の構造を追加材料で強化および補強することによって補償を必要とせずに翼への定期的な荷重の長期間の疲労の影響を著しく低減することができる。 【００１３】 この装置の長所は、大型長距離用航空機においてとくに明らかであり、翼構造の重量は１トンまで省くことができ、離陸時はその重量は航空機当り２トンまで省くことができる。 この装置を組込むことによって、このような航空機の製造および動作コストの両方に対する相当なコストの節約ができることが分かる。 【００１４】 さらに、所定の飛行距離における必要燃料を低減して、使用済み燃料の副産物によって生じる環境汚染を低減することができる。 【００１５】 燃料管理システムをコンピュータ化して、種々の入力信号に応答して、所望のシーケンスでの燃料移動を開始するように設計されたコンピュータアルゴリズムを含むことが望ましい。 選択的にコンピュータアルゴリズムは特別の飛行経路に特定的（固有のもの）であってもよい。 燃料管理システムは、採用した飛行経路、運搬される乗客数または貨物量、あるいはその両者、出発前に機内に積んだ全燃料量、天候状態、などのような要素に基づくオプションの燃料管理アルゴリズムを飛行乗務員に与えたコンピュータプログラムを含んでもよい。 【００１６】 通常、第１の信号に応答する手段として、燃料管理システムは、ギアホイールが地上を離れて引き込みを開始したときに、航空機の飛行制御システムへ送られる信号に応答するようにプログラムすることができる。 【００１７】 燃料管理システムはさらに、航空機が地上に接近するときに一定の高度まで降下したことを知らせる第2の入力信号に応答するようにプログラムすることができる。 その代わりに予めプログラムされた飛行経路上の一定の点に到達したときに、飛行管理プログラムと燃料管理システムとの間で信号を中継してもよい。 【００１８】 燃料管理システムは、飛行乗務員が予測できない環境に適応できるようにする手動のオーバーライド（優先する）機能をもつことが望ましい。 【００１９】 オプションで、飛行中に、燃料管理システムは種々の刺激に応答して、例えば信号が燃料管理システムへ送って、タンク間で燃料を移動して、個々のエンジン動作の増減を示すようにプログラムしてもよい。 追加の安全性の特徴として、燃料管理システムを、個々のタンクの漏れの検出、または好ましくない周囲の状態、例えば燃料の特性に影響を与える気温の極値に応答するようにしてもよい。 【００２０】 本発明はさらに、大型で長距離の旅客機におけるサンプルの燃料タンクのレイアウトを示す図面を参照して例示的に記載する。 【００２１】 発明の実施の形態 図１は航空機の胴体と一方の翼との間のタンクの分布を示しており、当業者は、この原理が航空機の第２の翼に拡張できること、および問題となっている航空機の大きさおよび燃料要件を考慮に入れて、使用するタンク数を増減できることを認識するであろう。 翼（１）は４つの燃料タンク、すなわち内側エンジン供給タンク（２）、内側移動タンク（３）、外側エンジン供給タンク（４）、および外側移動タンク（５）を含む。 別の燃料タンク、すなわち中心タンク（６）は胴体（７）内に位置している。 各タンクは燃料ライン（８）に接続されており、燃料ライン（８）と各タンクの間には二方弁（９）が置かれている。 図示されていない燃料管理システムは、ＧＡＧサイクル中に次の燃料移動を調整する。 【００２２】 タキシング前および離陸前の滑走中に、エンジン供給タンク（２，４）の各々はエンジン（図示されていない）を動作するのに十分な燃料の最低安全レベルを保持する。 収容された燃料容量に依存して、残りの燃料は燃料管理システムによって中心タンク（６）へポンプされ、この中心タンク（６）が最大容量に到達すると、その残りの燃料は内側供給タンク（２）へポンプされ、内側供給タンク（
２）が一杯になると、さらに残りの燃料は内側移動タンク（３）へポンプでされ、内側移動タンク（３）を一杯にする、等々である。 したがって燃料の重心は航空機の胴体から可能な限り遠くへ保持される。 【００２３】 離陸の際、航空機のホイールは飛行機本体へ引き込められる。 ホイール引込め処理が始まると、信号が燃料管理システムへ送られて、次に記載するようにタンク間で燃料の移動を開始する： ここでもエンジンを動作するのに十分な燃料の最低安全レベルがエンジン供給タンク（２，４）内に保持される。 燃料は最も胴体寄りのタンク（６，２，３）
から燃料ライン（９）を通って外側移動タンク（５）へ、外側移動タンク（５）
が最大容量に到達するまで移動される。 残りの燃料は外側エンジン供給タンク（
４）へ、この外側エンジン供給タンク（４）が最大容量に到達するまで移動される。 さらに残りの燃料は移動されるか、または内側供給タンク（２）内に保持される、等々。 したがって燃料の重心は飛行機の翼端寄りから可能な限り遠いところに再び位置付けられる。 【００２４】 飛行中、燃料管理システムは最も胴体寄りの源からエンジン供給タンクに連続的に供給して、燃料の重心の相対的に翼端寄りの位置を維持する。 航空機が目的地に接近し、着陸フィールドへの降下を始めるとき、燃料管理システムへ信号が送られて、胴体内の中心タンク（６）および最も胴体寄りの翼内のタンク（２，
３）へ残りの燃料を再び移動し始める。 【００２５】 当業者は、燃料が航空機の胴体または尾翼領域内に収容されるか、またはそこへ移動されることは本質的でなく、本発明が、全燃料貯蔵部が翼の長さに沿って用意されている航空機に効果的に応用できることが分かるであろう。 【図面の簡単な説明】 【図１】 大型で長距離の旅客機に対するサンプル燃料タンクのレイアウトを示す図。
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