接头及航空机结构的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种接头及航空机结构。
【背景技术】
[0002]在航空机领域，例如碳纤维增强塑料(Carbon-Fiber-Reinforced Plastic: CFRP)等复合材料的应用范围扩大到主要结构。并且，为了能够利用复合材料重量较轻这一优势，实现结构的轻量化，优选接头不采用紧固件。
[0003]插入接头中的构件通过粘合剂粘合，接头和母材也通过粘合剂粘合。借此，构件接合到母材上。
[0004]继而，在结构的组装中，必须对接合到母材的板材进行高精度地定位。也就是说，接头预先设置到母材上时，需要针对接头，对板材进行高精度地定位。
[0005]在专利文献I中公开了如下内容:在板材侧面设置定位用销(突起物)，在接头侧面设置供该销嵌合的切口，插入板材，使板材的销嵌入接头的切口中，从而进行定位。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:美国专利第8403586号说明书
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]根据专利文献I所公开的结构，可以进行定位，但接头和母材的粘合面必须具有足够的强度，以抵抗沿相对于母材中接合接头的面而拉伸构件的方向作用的负荷(面外方向负荷)。
[0011 ]以往，构件和母材的粘合面平坦。但是，如果粘合面平坦，则有可能不具有足够的强度以抵抗面外方向负荷。
[0012]本发明是鉴于上述情况开发而成，其目的在于提供一种可以更加加强接头和母材的粘合面强度的接头及航空机结构。
[0013]技术方案
[0014]为了解决上述课题，本发明的接头及航空机结构采用以下方法。
[0015]本发明第一形态所涉及的接头是用于将构件接合到母材上的接头，倾斜部形成于所述接头与所述母材的粘合面上，所述倾斜部倾斜于和对所述构件施加拉伸负荷的方向垂直相交的面，所述倾斜部被埋入所述母材中，和所述母材粘合。
[0016]本结构所涉及的接头是用于将构件接合到母材上者。此外，本结构所涉及的接头在其与母材的粘合面上形成有倾斜部。倾斜部倾斜于和对构件施加拉伸负荷的方向垂直相交的面。换言之，倾斜部朝向母材倾斜。另一方面，在母材中与接头的粘合面上，根据倾斜部的形状形成凹陷部，以便埋入接头的倾斜部。借此，接头的倾斜部被埋入母材中，和母材粘入口 ο
[0017]这里，作为粘合强度，包括构件拉伸方向(面外方向)上的强度即面外方向强度。即，面外方向强度是抵抗施加于构件的拉伸负荷(面外方向负荷)的强度。此外，粘合强度除面外方向强度外，还被分为粘合面剪切方向(面内方向)的强度，即面内方向强度。
[0018]并且，如果粘合面平坦，则面外方向强度和面内方向强度垂直相交。因此，抵抗面外方向负荷的理论粘合强度为面外方向强度。
[0019]另一方面，如本结构所述，在粘合面上形成有倾斜部时，面内方向强度具有面外方向的强度分量。因此，抵抗面外方向负荷的理论粘合强度为面外粘合强度加上面内粘合强度的正弦分量所得的强度。
[0020]S卩，粘合面上形成有倾斜部时，和粘合面平坦的情况相比，粘合强度变强。尤其是，和不形成倾斜部的情况相比，承受面外方向负荷时粘合面端部的峰值应力降低。
[0021]因此，本结构可以使接头和母材的粘合面强度更强。
[0022]在上述第一形态中，所述粘合面的相反面以相较于中央部，厚度逐渐变薄的方式朝向端部倾斜。
[0023]和粘合面的相反面不倾斜，也就是说接头的端部例如垂直于母材的情况相比，本结构中接头和母材的刚度差变小。另外，粘合面的相反面倾斜可能会导致接头端部的强度降低。但是，通过在粘合面上形成倾斜部，可以使承受面外方向负荷时接头端部的峰值应力降低，从而可以抑制接头端部破损。
[0024]在上述第一形态中，所述倾斜部由多个倾斜面形成。
[0025]根据本结构，可以使粘合面的粘合强度均等。
[0026]在上述第一形态中，所述倾斜部由相对于所述母材的角度各不相同的多个倾斜面形成。
[0027]根据本结构，可以根据预计施加给接头的负荷，使角度各不相同，从而调整粘合面的强度。
[0028]在上述第一形态中，所述倾斜部由一个倾斜面形成。
[0029]根据本结构，能够以简易结构使接头和母材的粘合面强度更强。
[0030]本发明第二形态所涉及的航空机结构具备上述所记载的接头以及母材，所述母材根据所述倾斜部的形状形成凹陷部，以便埋入所述接头的所述倾斜部;所述接头被埋入所述母材中，并通过粘合的方式接合。
[0031]有益效果
[0032]根据本发明，可以获得能够使接头和母材的粘合面强度更强的优异效果。
【附图说明】
[0033]图1是表示航空机主翼部分断裂的立体图。
[0034]图2是表示本发明实施方式所涉及的接头及母材形状的侧视图。
[0035]图3是本发明实施方式所涉及的接头和母材接合的侧视图。
[0036]图4是图3所示区域A的放大图。
[0037]图5是表示本发明实施方式所涉及的接头及母材形状的立体图。
[0038]图6是表示母材上未形成凹陷部的粘合层粘合强度的模式图。
[0039]图7是表示本发明实施方式所涉及的粘合层粘合强度的模式图。
[0040]图8是本发明实施方式所涉及的粘合层所产生的应力计算用数值分析模型的结构图。
[0041 ]图9是图8所示区域B的放大图。
[0042]图10是表示本发明实施方式所涉及的数值分析结果的曲线图。
[0043]图11是表示本发明第I改进例所涉及的接头及母材形状的侧视图。
[0044]图12是图11所示区域C的放大图。
[0045]图13是表示本发明第2改进例所涉及的接头及母材形状的侧视图。
[0046]图14是图13所示区域D的放大图。
[0047]图15是表示本发明第3改进例所涉及的接头及母材形状的侧视图。
[0048]图16是表示本发明第4改进例所涉及的接头及母材形状的侧视图。
[0049]图17是表示本发明第5改进例所涉及的接头及母材形状的侧视图。
【具体实施方式】
[0050]以下，参照附图，对本发明所涉及的接头及航空机结构的一个实施方式进行说明。[0051 ]图1是表示航空机主翼I部分断裂的立体图。
[0052]主翼I具备上侧蒙皮3、下侧蒙皮5、前梁7、后梁9以及多个翼肋11。
[0053]上侧蒙皮3及下侧蒙皮5构成主翼I的外形，是同时兼做空气动力面的薄板，前梁7、后梁9及纵梁(省略图示)一同承担作用于主翼I的拉伸负荷及一部分压缩负荷。
[0054]如图1所示，前梁7及后梁9为沿主翼I的翼长方向延伸的结构构件，是配置于上侧蒙皮3及下侧蒙皮5之间的构件。
[0055]在前梁7和后梁9之间，沿主翼I的翼长方向延伸的辅助构件即多个纵梁配置于上侧蒙皮3或下侧蒙皮5的内侧面。
[0056]如图1所示，翼肋11为沿主翼I的翼宽方向延伸，并配置于上侧蒙皮3及下侧蒙皮5之间的结构构件。换言之，翼肋11为沿与前梁7及后梁9大致垂直相交的方向延伸的结构构件，是形成为主翼I的剖面形状的板状构件。
[0057]这里，本实施方式所涉及的接头20(参照图2等)用于例如上侧蒙皮3和前梁7或后梁9的接合、下侧蒙皮5和前梁7或后梁9的接合、翼肋11和前梁7或后梁9的接合等。另外，接头20也可以用于航空机主翼I以外的结构中。
[0058]接着，对本实施方式所涉及的接头20的详细内容进行说明。
[0059]图2是表示本实施方式所涉及的接头20及母材22的形状的侧视图，图3是接头20和母材22接合的侧视图，图4是图3所示区域A的放大图，图5是表示接头20及母材22的形状的立体图。
[0060]本实施方式所涉及的接头20设置于母材22上，是形成有沟部24的所谓PAI(Ji)型接头。
[0061 ]接头20例如如上所述用于航空机的机身结构中，用于将构成一部分机身结构的构件(在本实施方式中，以板材26为例)插入沟部24中。例如，前梁7或后梁9为母材22，翼肋11为板材26。
[0062]继而，在板材26和沟部24的间隙中填充粘合剂，借此，板材26粘合到接头20上。另一方面，接头20通过粘合剂粘合到母材22上。另外，母材22和接头20的粘合方法以及接头20和板材26的粘合方法并无特别限定。
[0063]如此，使用接头20进行粘合，无需使用紧固件，板材26便能接合到母材22上。
[0064]接头20、母材22及板材26的材质为例如碳纤维增强塑料(Carbon-Fiber-Reinforced Plastic:CFRP)等复合材料。CFRP使用碳纤维作为增强材料，使用合成树脂作为基体。另外，并不限定于此，也可以使用铝合金等金属作为接头20、母材22及板材26的材质。
[0065]此外，本实施方式所涉及的接头20在其与母材22的粘合面25上形成倾斜部28。倾斜部28倾斜于和对板材26施加拉伸负荷的方向(垂直方向，图3的A方向)垂直相交的面(水平方向，图3的B方向)。换言之，倾斜部28朝向母材22倾斜。另外，本实施方式所涉及的倾斜部28从接头20的端部30开始倾斜。
[0066]进一步，倾斜部28由两个倾斜面28A、28B形成。并且，倾斜面28A、28B相交，形成角部32。角部32沿接头20的长度方向延伸，即和接头20的端部30平行地延伸。
[0067]此外，接头20的粘合面25的相反面(以下简称为“相反面”)34以相较于接头20的中央部，厚度逐渐变薄的方式朝向端部30倾斜为锥形。
[0068]另一方面，母材22在其与接头20的粘合面36上，根据倾斜部28的形状形成凹陷部38，以便埋入接头20的倾斜部28。
[0069]借此，接头20的倾斜部28被埋入母材22中，和母材22粘合。
[0070]另外，在以下说明中，将相对于倾斜面28A、28B的B方向所成的角度定义为倾斜角Θ。此外，在以下说明中，将接头20的粘合面25及母材22的粘