(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続構造用パネル（１００）であって、
連続外板コンポーネント（１０４）と、
連続湾曲複合ストリンガー（１０２）であって、
前記連続外板コンポーネント（１０４）に連結された基板フランジ（１１２）と、
ウェブ高さ（１２２）を生成するために前記基板フランジ（１１２）から外方へ突出し、前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の湾曲領域（１２６）において先細になるウェブ（１１０）とを有する、連続湾曲複合ストリンガー（１０２）と、
を含み、
前記基板フランジ（１１２）は、基板幅（１２０）を生成するために前記ウェブ（１１０）から離れるように延在し、前記ウェブ高さ（１２２）が減少するにつれて前記基板幅（１２０）が増大する、
連続構造用パネル（１００）。
【請求項２】
前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を含む、請求項１に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項３】
前記湾曲領域（１２６）において前記基板フランジ（１１２）に連結された補強フィッティング（１１６）をさらに含み、前記湾曲領域（１２６）における前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の慣性曲げモーメントを増大させるように構成されている、請求項１または２に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項４】
前記補強フィッティング（１１６）を介して前記連続構造用パネル（１００）に取り付けられた補助構造用パネル（１１４）をさらに含み、前記補強フィッティング（１１６）は、荷重を前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）および前記連続外板コンポーネント（１０４）から前記補助構造用パネル（１１４）に伝達する、請求項３に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項５】
前記連続外板コンポーネント（１０４）および前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）は、航空機の本体側面（ＳＯＢ）のジョイントに跨る、請求項１から４のいずれか一項に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項６】
前記ウェブ高さ（１２２）は、前記ウェブ（１１０）が平坦面を画定する第１のロケーションにおけるストレートウェブ高さを含み、
前記ウェブ高さ（１２２）が、前記第１のロケーションにおける前記ストレートウェブ高さから非平面を画定するために前記ウェブ（１１０）が湾曲する第２のロケーションにおける湾曲ウェブ高さ（１２２）までにかけて先細になり、
前記ウェブ高さ（１２２）が、前記第２のロケーションにおける前記湾曲ウェブ高さ（１２２）から前記ウェブ（１１０）が平坦面を画定する第３のロケーションにおける前記ストレートウェブ高さに戻ると増大する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項７】
前記基板フランジ（１１２）は、基板幅（１２０）を生成するために前記ウェブ（１１０）から離れるように延在し、前記基板幅（１２０）は、前記第１のロケーションから前記第２のロケーションにかけて増大し、前記第２のロケーションから前記第３のロケーションにかけて減少する、請求項６に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項８】
前記第２のロケーションが、前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の最小曲率半径に関連する前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の長さに沿った概略位置に対応する、請求項６に記載の連続構造用パネル（１００）。
【請求項９】
車両の高荷重領域内の湾曲複合構造用パネル（１００）を使用する方法であって、
複数の連続湾曲複合ストリンガー（１０２）を形成することであって、各連続湾曲複合ストリンガー（１０２）は、
少なくとも1つのストレート領域（１２４）と、
少なくとも1つの湾曲領域（１２６）と、
基板フランジ（１１２）と、
ウェブ（１１０）を有し、前記ウェブ（１１０）は、
各ストレート領域（１２４）内にストレートウェブ高さと、
前記ストレートウェブ高さよりも低い各湾曲領域（１２６）内の湾曲ウェブ高さ（１２２）とを有する、形成することと、
連続外板コンポーネント（１０４）を形成することと、
前記連続外板コンポーネント（１０４）に前記複数の連続湾曲複合ストリンガー（１０２）を連結することと、
前記少なくとも1つの湾曲領域（１２６）内の前記湾曲複合構造用パネル（１００）に安定性をもたらすために、補強フィッティング（１１６）を、前記少なくとも1つの湾曲領域（１２６）における少なくとも1つの基板フランジ（１１２）に連結することと
を含む、車両の高荷重領域内の湾曲複合構造用パネルを使用する方法。
【請求項１０】
各連続湾曲複合ストリンガー（１０２）を形成することは、各ストレート領域（１２４）内のストレート基板幅（１２０）および各湾曲領域（１２６）内の湾曲基板幅（１２０）を生成するために、前記基板フランジ（１１２）が前記ウェブ（１１０）から離れるように延在するように各連続湾曲複合ストリンガー（１０２）を形成することを含み、各湾曲領域（１２６）内の前記湾曲基板幅（１２０）は、各ストレート領域（１２４）内の前記ストレート基板幅（１２０）よりも大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記補強フィッティング（１１６）を介して補助構造用パネル（１１４）を前記湾曲複合構造用パネルに連結することをさらに含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の前記ウェブ（１１０）が、前記ストレートウェブ高さから前記湾曲ウェブ高さ（１２２）に至って前記ストレートウェブ高さに戻るまでのところで、実質的に直線的に先細になる、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記連続湾曲複合ストリンガー（１０２）の前記ウェブ（１１０）が、前記ストレートウェブ高さから前記湾曲ウェブ高さ（１２２）に至って前記ストレートウェブ高さに戻るまでのところで、実質的に非直線的に先細になる、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
航空機、船舶、およびその他の車両は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの複合材料を使用して構築されることがより一般的であり、従来の材料を上回るこれらのタイプの複合材料の提供する軽量性および高強度が利用される。一例として、航空機の外板に構造的支持を提供するために使用される結合されたストリンガーは、ＣＦＲＰから製造することができ、それにより、強度を有しながらも、従来のやり方で金属ストリンガーを外板に締結するときに比べ軽量なコンポーネントを作製する。しかしながら、ストリンガーが航空機の外側モールド線とともに湾曲したり、あるいは歪んだりする領域において問題が生じうる。このような領域の例としては、航空機の主翼ボックスおよびセンターボックスが連結される航空機の本体側面（ＳＯＢ）がある。翼の二面角およびスイープ角は、面外キック荷重がストリンガーの耐えることのできないローリングモーメントを生じさせる、湾曲領域を生成しうる。これらの状況において、ＣＦＲＰストリンガーは、ストリンガーウェブと基板フランジとの間の半径における層間引張応力のために不具合を起こす可能性があり、および／または基板フランジは、ストリンガーウェブと基板フランジとの間で結合されるストリンガーヌードルから分離する可能性がある。また、ボンドライン内の剪断荷重の増大によって、ストリンガーが外板から層間剥離する可能性もある。
【０００２】
その結果、湾曲連続ＣＦＲＰストリンガーは、航空機の高荷重領域では従来使われてこなかった。これらの高荷重領域に対する既存の解決は、金属製ＳＯＢコードの反対側において主翼ボックスのストリンガーおよびセンターボックスのストリンガーを終端処理し、スプライスドジョイントを形成することであった。外部補強は、通常、外板をＳＯＢコードにさらに固定させる金属製ＳＯＢ外板接合プレートを用いて、ジョイントにもたらされる。この解決法は、過剰な荷重および対応するローリングモーメントによるストリンガーの層間剥離またはその他の不具合を防止しうる一方で、金属製ＳＯＢコードおよび外板接合プレートは、好ましくないほど重たく複雑である。
【０００３】
これらの観点および他の観点から、ここに本発明が開示される。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の概要は、以下の詳細説明でさらに述べられる単純化された形式で概念の選択を紹介するために提供されると理解されたい。本発明の概要は、特許請求された発明の範囲を限定するために使用されることを意図するものではない。
【０００５】
装置および方法は、層間剥離またはその他の層間の不具合なく、航空機またはその他の車両の湾曲領域内の荷重および対応するモーメントを制御するために、連続複合ストリンガーを使用することを提供する。本明細書で開示されている一態様によれば、連続構造用パネルは、連続外板コンポーネントと、結合、共硬化、および／またはボルト留めされた連続複合ストリンガーとを含みうる。連続複合ストリンガーは、外板コンポ―ネントに連結された基板フランジと、基板フランジからウェブ高さまで外方へ突出するウェブとを有しうる。該ウェブは、連続複合ストリンガーの湾曲領域において先細になることができる。
【０００６】
別の態様によれば、高荷重を受ける領域内の湾曲複合構造用パネルを使用する方法は、任意の数の連続複合ストリンガーおよび連続外板コンポーネントを形成することを含む。ストリンガーおよび外板コンポーネントは互いに連結されうる。補強フィッティングは、安定性および面外の荷重伝達をもたらすために、パネルの湾曲領域内の基板フランジに連結されうる。各々の連続複合ストリンガーは、少なくとも1つのストレート領域および湾曲領域、基板フランジ、ならびにウェブを含むために形成されうる。ウェブは、各ストレート領域内のストレートウェブ高さと、ストレートウェブ高さよりも低い、各湾曲領域内の湾曲ウェブ高さとを有しうる。
【０００７】
さらに別の態様によれば、連続構造用パネルは、連続外板コンポーネントと、任意の数の連続複合ストリンガーとを含みうる。各々のストリンガーは、介在する湾曲領域とともに第１および第２のストレート領域を有する。ストリンガーは、外板コンポーネントに連結された基板フランジを有しうる。基板フランジは、ストレート領域内のストレート基板幅と、ストレート基板幅よりも大きい、湾曲領域内の湾曲基板幅とを含みうる。各々のストリンガーは、基板フランジから外方へ突出するウェブをさらに含むことができ、それにより、ストレート領域内のストレートウェブ高さと、ストレートウェブ高さよりも低い、湾曲領域内の湾曲ウェブ高さとを生成する。
【０００８】
説明した特徴、機能、および利点は、本発明の様々な実施形態において独立して達成可能であるか、またはさらなる別の実施形態で組み合わせることが可能であり、その詳細は以下の説明および図面を参照すると理解できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本明細書に記載される様々な実施形態による、３つの高さが先細になる湾曲複合ストリンガーに連結された様々なコンポーネントを示す、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの前面斜視図である。
【図２】図２は、本明細書に記載される様々な実施形態による、図１の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの後面斜視図である。
【図３】図３は、本明細書に記載される様々な実施形態による、高さが先細になる湾曲複合ストリンガーの態様をより明瞭に示すためにリブおよびフィッティングの一部が入っていない、図１の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの拡大図である。
【図４】図４は、本明細書に記載される様々な実施形態による、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの上面図である。
【図５】図５は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図６】図６は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図７】図７は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図８】図８は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図９】図９は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図１０】図１０は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図１１】図１１は、本明細書に記載される様々な実施形態による、ストリンガーに沿った連続参照位置における、図４の湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルの断面図である。
【図１２】図１２は、本明細書に記載される様々な実施形態による、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネルを形成する方法を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
下記の詳細な説明は、層間剥離またはその他の層間の不具合なく、航空機またはその他の車両の湾曲領域内の荷重および対応するモーメントを制御する連続複合ストリンガーを使用するための装置、システム、および方法を対象とする。様々な実施形態が航空機に照らして以下で説明されるが、航空機の本体側面（ＳＯＢ）領域に関連する具体例において、本明細書に記載される態様は、連続湾曲複合ストリンガーを使用することにより利益を享受する任意の車両または構造に適用可能であることを理解されたい。
【００１１】
既に簡略的に説明したように、従来のＣＦＲＰおよびその他の湾曲複合ストリンガーは、層間剥離の問題およびその他の材料の不具合を経験せずに、航空機の幾つかのＳＯＢやその他の非平面領域で経験される高荷重および対応するモーメントに通常耐えることができない。従来のストリンガーは、航空機の外板に連結されうる、垂直ウェブおよび水平基板フランジを含む。従来は、ウェブおよび基板フランジは、実質的に均一な寸法で構成される。すなわち、従来のストリンガーウェブが基板フランジから離れるように延在する高さや垂直方向の距離は、ストリンガーの長さに沿って変化しない可能性がある。同様に、従来のストリンガー基板フランジがストリンガーウェブからいずれかの方向に延在する幅や水平方向の距離は、ストリンガーの長さに沿って一定に保たれる可能性がある。従来の複合ストリンガーが真っ直ぐではなく曲がっているときは、湾曲部分が面内荷重方向に対して垂直な面外キック荷重を生成する。曲率半径が比較的小さいときは、キック荷重により結果的に生じるストリンガーのローリングモーメントが、複合ストリンガーのモーメントに耐える能力を越える可能性がある。
【００１２】
これらの状況において、従来の複合ストリンガーは、ストリンガーウェブと基板フランジとの間の半径における層間引張応力のために不具合を起こす可能性がある。さらに、基板フランジは、ストリンガーウェブと基板フランジとの間で結合されたストリンガーヌードルから分離する可能性がある。また、ストリンガーが、ボンドライン内の剪断荷重の増大によって、外板から層間剥離する可能性もある。結果として、従来のストリンガーは、内部支持コードコンポーネントおよび高荷重に耐えうる外部接合プレートを使用するスプライスジョイントにおいて終端処理されることが一般的である。しかしながら、内部支持コードコンポーネントおよび外部接合プレートは、通常チタンまたは別の金属で製造される実質的な支持体である。これらの金属コンポーネントは、航空機の重量とコストを好ましくないほど増大させる。
【００１３】
本明細書に記載される概念および技術を使用すると、連続湾曲ストリンガーは、湾曲した高荷重領域で、ウェブの高さが先細になるように構成されうる。ウェブの高さが著しく減少した高さに先細になるにつれて、基板フランジは増大した幅に広がりうる。様々な実施形態によれば、ストリンガーの断面領域がストリンガーの長さに沿って大体同一に保たれるように、ウェブの高さの減少に対する基板フランジの広がりの割合は比例しうる。結果としてもたらされたストリンガーおよび外板パネルの高度に輪郭成形された領域内の連続ストリンガーに連結された補強フィッティングを使用することにより、荷重が適切に制御されることができ、それと同時に、従来の金属製スプライスドジョイントに比較して、全体的重量、部品数、および全体的コストが減少する連続複合ストリンガーが可能となる。 
【００１４】
以下の詳細な説明において、添付図面を参照するが、添付図面は本明細書の一部を形成するものであり、例示、特定の実施形態、または実施例の形で示される。ここで図面を参照しながら、高さが先細になる複合ストリンガーおよび対応するコンポーネントについて説明していくが、複数の図面を通して同じ番号は同じ要素を表している。図１および図２を参照すると、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネル１００それぞれの前面斜視図および後面斜視図が示される。この例によれば、パネル１００は、任意の数のストリンガーが使用されうるが、３つの高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２を含む。高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、結合、共硬化、またはボルト留めされることによって、外板コンポーネント１０４に固定される。この例における外板コンポーネント１０４は、主翼ボックス外板１０６と、センターボックス外板１０８とを含む。
【００１５】
外板コンポーネント１０４は、航空機またはその他の車両の任意の湾曲したまたは輪郭成形された領域を覆う任意の連続外板部分であることが可能であり、主翼ボックス外板１０６とセンターボックス外板１０８との間のジャンクションに制限されないことを理解されたい。本明細書で使用される"連続"は、共通のフィッティングにおいて終端処理せず、むしろ関心領域を通して単一のコンポーネントセグメントとして連続する、複合材またはその他の材料に適用しうる。"連続"は、単一の連続セグメントを形成するために、複合材またはその他の材料を互いに接合する既知のプロセスを通して形成される複合材またはその他の材料に適用しうる。
【００１６】
各々の高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、ウェブ１１０と、基板フランジ１１２とを含む。ここで図５に示される断面図を参照すると、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２のコンポーネントをより明瞭に見ることができる。図５に示すように、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、傾斜を有するまたはＬ字型の２つの複合シートを作製し、それらをウェブ１１０が基板フランジ１１２から実質的に垂直に離れる方向に延在する形で互いに結合することにより、形成することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しなければ、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２を形成する任意の方法を使用しうることを理解されたい。ウェブ１１０はウェブ高さ１２２を有し、それと同時に、基板フランジ１１２は基板幅１２０を有する。これらの寸法は、以下に詳細に説明される。複合コンポーネント、またはヌードル５０２は、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２に積層することができ、それによりウェブ１１０と基板フランジ１１２との間にできた空洞を埋める。本明細書に記述されている概念が利用されない場合、ヌードル５０２は、従来の複合ストリンガーの湾曲領域で層間剥離が生じうる領域でありうる。
【００１７】
図１および図２に戻ると、この例示的な実施形態のパネル１００は、取り付けられたリブ１１４を含みうる。リブ１１４は、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネル１００に取り付けられる任意のタイプのパネルであることができ、図面に示す構成に限定されない。この例によれば、リブ１１４は、フィッティング１１６を介してパネル１００の湾曲領域１２６においてパネル１００に取り付けられる。湾曲領域１２６は、パネル１００が湾曲または輪郭成形を経験するところであり、従来は、主翼ボックス外板１０６およびセンターボックス外板１０８がコードおよび接合プレートにおいて終端処理されない限り、過剰なウェブ荷重によるストリンガーの不具合または層間剥離を引き起すことがある。
【００１８】
しかしながら、本明細書に記載されている実施形態によれば、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２のウェブ１１０は、ストリンガーがストレート領域１２４から湾曲領域１２６に移行するにつれ、ウェブ高さ１１２が減少する。ストレート領域１２４は、ウェブ１１０が平らな平坦面をつくる、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の任意の長手状部分と解釈することができる。同様に、湾曲領域１２６は、ウェブ１１０が曲面または非平面をつくる、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の任意の長手状部分と解釈することができる。図１および図２に示される例によれば、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、ストレート領域１２４から湾曲領域１２６に移行し、ストレート領域１２４に戻る。
【００１９】
ウェブ１１０の高さを先細にすることにより、ウェブ１１０に関連するキック荷重およびローリングモーメントが減少する。様々な実施形態によれば、ウェブ高さ１２２は、パネルのストレート領域内のウェブ１１０に関連する高さ（"ストレートウェブ高さ"と呼ばれる）から湾曲領域１２６内のウェブ１１０に関連する最小のウェブ高さ１２２（"湾曲ウェブ高さ"と呼ばれる）にかけて実質的に直線的（または非直線的に）に先細になる。先細になるにつれて、基板フランジは、ストレート領域１２４内の基板幅１２０（"ストレート基板幅"と呼ばれる）から湾曲領域１２６内の最大の基板幅１２０（"湾曲基板幅"と呼ばれる）にかけて実質的に直線的（または非直線的に）に広がりうる。逆に、ウェブ高さ１２２が、パネル１００の湾曲領域１２６内の湾曲ウェブ高さからストレート領域１２４内のストレートウェブ高さに戻ると増大するにつれて、湾曲基板幅は、ストレート領域１２４内のストレート基板幅に戻ると減少する。図４から１１に関して以下でより詳細に述べられるように、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の断面領域がパネル１００の様々なセグメントを通して概ね一定に保たれるように、ウェブ高さ１２２と基板幅１２０との関係は比例関係でありうる。このようにすることで、湾曲基板幅における基板フランジ１１２は、湾曲ウェブ高さが最小であるために著しいローリングモーメントを誘発することなく、ストレートウェブ高さにおいてウェブ１１０によって以前支えられた荷重の一部を支える。
【００２０】
ウェブ１１０を湾曲ウェブ高さまで先細にするとき、いくらかの慣性曲げモーメントが失われる。慣性曲げモーメントを再構築し、リブ１１４のような他の構造物に面外キック荷重を伝達する取組みに、補強フィッティング１１６が使用されうる。該フィッティングは、限定しないが、アルミニウム、チタン、およびＣＦＲＰを含む金属または非金属材料から形成されうる。ウェブ高さ１２２の減少により、高さが先細になる湾曲複合ストリンガーウェブ１１０によって支えられるアキシアル荷重が湾曲領域１２６において著しく減少するため、ウェブ内のキック荷重およびモーメントは著しく少ない。結果として、ストリンガーウェブに対する構造補強は必要なく、外板およびストリンガーへのフィッティング１１６の組み立てを、従来のコードおよび接合プレートよりも実質的により単純にする。補強フィッティング１１６は、上述のように、追加の構造的支持をもたらすために既知の技術を使用して、湾曲領域１２６の高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の基板フランジ１１２に連結することができ、パネル１００にリブ１１４のような追加のコンポーネントを連結することができる。
【００２１】
次に図３を参照すると、湾曲領域１２６の拡大図が示されている。この図面では、ウェブ１１０および基板フランジ１１２の構成をより明瞭に図解するために、補強フィッティング１１６の大部分が除外されている。この例で理解されるように、基板フランジは、ウェブ１１０が湾曲ウェブ高さ３０４まで先細になる位置に対応する高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の長手方向位置に隣接する湾曲基板幅３０２まで広がる。この位置は、主翼ボックスとセンターボックスとの間のＳＯＢジョイントの位置のように、湾曲領域１２６の中心でありうる。様々な実施形態によれば、ウェブ１１０が先細になることと基板フランジ１１２が広がることは比例する可能性もあり、または互いに対して不釣り合いになる可能性もある。先細にすることと広げることは、ストリンガーの湾曲部の開始位置の前にある高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の長手方向位置で開始しうる。
【００２２】
ウェブ１１０を先細にすることは、ウェブ１１０内のキック荷重および対応するモーメントを減少させる。これらの荷重およびモーメントは、ストリンガーのウェブ１１０から基板フランジ１１２に至る領域内の層間引張の不具合を防止する量まで減少する。基板フランジ１１２を広げることは、外板コンポーネント１０４と基板フランジ１１２が結合する領域を増大させ、それにより、外板コンポーネント１０４と基板フランジ１１２との間の荷重伝達の度合が低下する。このように広げることをしなければ、基板フランジ１１２は、ボンドラインの荷重伝達が増大することよって、外板コンポーネント１０４から分離または層間剥離しうる。様々な実施形態によれば、ウェブ１００を先細にすることおよび基板フランジ１１２を広げることは、比例する可能性もあれば、比例しない可能性もあり、直線的である可能性もあれば、直線的でない可能性もあることを理解されたい。
【００２３】
図４は、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２に連結された外板コンポーネント１０４を含む連続湾曲複合パネル４００の実施例の上面図を示している。パネル１０２は、湾曲領域１２６に移行し、ストレート領域１２４に戻る、ストレート領域１２４を含む。ＳＯＢジョイントの位置のような湾曲領域１２６の中心位置において、補強フィッティング１１６が基板フランジ１１２に連結される。図４では、一実施形態による、ストレート領域と湾曲領域との間の移行を通して、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の構成をより明瞭に図解するために、パネル４００全体にわたってＡからＧまでの位置またはステーションを表す７本の線が引かれている。図５から１１は、これらの各ステーションにおけるパネル４００の断面図を表す。
【００２４】
図５を見ると、ステーションＡは、湾曲領域１２６へ移行する前の第１のストレート領域１２４内の位置を表す。ストレート領域１２４では、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、ウェブ高さ１２２を有するウェブ１１０を含む。ウェブ高さ１２２は、ストレート領域１２４内では最大でありうる。同様に、基板幅１２０は、ストレート領域１２４内では最小でありうる。ウェブ高さ１２２は、ヌードル５０２の先端部から、または基板フランジ１１２の上面から、ウェブ１１０の遠位端部までを測定することによって、測定することができることに注意されたい。図６は、基板フランジ１１２が広がる間、ウェブ１１０が先細になり始める湾曲領域１２６内の長手方向位置である、ステーションＢにおける高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の断面図を示している。図面は必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではないが、実施形態は、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の湾曲領域１２６からおよび湾曲領域１２６への移行を通して実質的に一定に保たれる、ウェブ１１０および基板フランジ１１２の集合的断面領域を提供していることが理解される。
【００２５】
図７は、ストレート領域１２４内のステーションＡと湾曲領域１２６の中心のまたは中心の近くのステーションＤとの間の長手方向位置である、ステーションＣにおける高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の断面図を示している。示されているように、ウェブ１１０を先細にすることに対して比例して、または独立して、基板幅１２０が広がり続けるにつれて、ウェブ高さ１２２は減少し続ける。断面図は、一実施形態による補強フィッティング１１６をさらに示している。補強フィッティング１１６は、ウェブ１１０に接触することなく、ウェブ１１０を跨ぐようにして、基板フランジ１１２の上面に固定されうる。ウェブ１１０と補強フィッティング１１６との間のギャップは、最小であることができ、基板フランジ１１２へのフィッティングの組み立てを促進する。補強フィッティング１１６の高さは、所望の慣性曲げモーメントの値が達成されるように、ジョイントの安定性に従って決定されうる。
【００２６】
図８は、湾曲領域１２６の中心のまたは中心の近くの長手方向位置である、ステーションＤにおける高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の断面図を示している。この位置において、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の曲率半径は最小となっており、それにより、ウェブ１１０に対して実質的に最大の荷重がかかりうる。したがって、実施形態は、最小の高さのウェブ１１０を提供し、その高さは、図３における湾曲部の中心の湾曲ウェブ高さ３０４でありうる。例示的一実装態様によると、湾曲ウェブ高さ３０４は、０．２インチでありうるが、その高さは０まで下がりうる。さらにこの位置において、基板フランジ１１２は最大幅となっており、その幅は湾曲基板幅３０２でありうる。図９から１１は、第１のストレート領域１２４に関連するステーションＡおいてウェブ高さ１２２および基板幅１２０に実質的に対応するウェブ高さ１２２および基板幅１２０それぞれに引き続きウェブを伸ばすことおよび基板フランジ１１２を狭くすることを図解する、ステーションＥからＧにおける高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の断面図を示している。
【００２７】
次に図１２を参照すると、航空機またはその他の車両または構造物の高荷重領域内の湾曲複合構造用パネルを使用するための、例示の手順１２００が詳細に説明される。図面で示し本明細書の説明に記載されるよりも多くのまたは少ない作業が行われる場合があることを理解されたい。これらの作業は、本明細書で説明するのとは異なる順番で行うこともできる。
【００２８】
手順１２００は、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２が形成される作業１２０２から始まる。複合プライは、既知の方法または材料を使用して形成されうる。しかしながら、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２を形成するにあたって、ウェブ１１０は、適切な湾曲領域１２６内で、上述の概念に従って、トリミングされるべきである。ストレートウェブ高さから所望の湾曲ウェブ高さ３０４に、およびその逆順にウェブ１１０を先細にすることは、複合材の硬化の間またはその後にウェブ１１０を適切にトリミングすることを含みうる。
【００２９】
ルーチン1200は作業1202から作業1204へ続き、連続外板コンポーネント１０４が形成される。連続外版コンポーネント１０４は、任意の既知の材料およびプロセスを使用して作製されうる。ルーチン1200は作業1206へ続き、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、既知の技術に従って所望の位置において連続外板コンポーネント１０４に連結され、湾曲連続ストリンガーおよび外板パネル１００が形成される。パネル１００は、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２とともに少なくとも1つの湾曲領域１２６を有し、該高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２は、第１のストレート領域１２４においてストレートウェブ高さおよび基板幅を有するところから、湾曲領域１２６における湾曲ウェブ高さ３０４および湾曲基板幅３０２へ移行し、第２のストレート領域１２４におけるストレートウェブ高さおよび基板幅に戻る。
【００３０】
ルーチン１２００は作業１２０６から作業１２０８へ続き、一または複数の補強フィッティング１１６が、一または複数の湾曲領域１２６内の適切な位置において、高さが先細になる湾曲複合ストリンガー１０２の基板フランジ１１２に連結される。作業１２１０では、リブ１１４などの補助構造用パネルは、補強フィッティング１１６を介して湾曲連続ストリンガーおよび外板パネル１００に取り付けることができ、ここで手順１２００は終了する。
【００３１】
前述した内容に基づいて、湾曲したおよび輪郭成形された複合パネル内の様々な荷重および結果として生じるモーメントを制御する技術が本明細書に記載されていることを理解されたい。本明細書に開示されている概念を使用すると、湾曲連続ストリンガーおよび外板コンポーネントは、湾曲連続複合パネルが実装される航空機またはその他のプラットフォームの重量、部品点数、およびコストを増大させる、重量のある従来の金属製フィッティングの代わりに確実に使用することができる。
【００３２】
上述の内容は図面のみにより提供されているが、これに限定するものと解釈されるべきではない。図示され説明が加えられた実施形態や適用の例に正確に従わなくとも、本発明の開示の真の精神と範囲から逸脱しなければ、ここで述べられた内容に対し、様々な修正や変更が行われてもよく、このことは後に続く請求の範囲で明記される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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