(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体（３０６）の表面（３３７）に取り付けられるように構成された面を有する細長い複合部材（３０２）と、
前記細長い複合部材（３０２）のある長さに沿って延びる前記面上のチャネル（３３２）と、
前記チャネル（３３２）の中に配置されるように構成され、前記細長い複合部材（３０２）の前記面の一部分を前記構造体（３０６）に取り付けるように構成されているいくつかの複合構造体（３０４）と
を備え、
前記いくつかの複合構造体（３０４）中の複合構造体が、前記細長い複合部材（３０２）を前記構造体（３０６）から引き離す力に耐える前記細長い複合部材（３０２）の能力が増大するように選択された異なる配向を有する層（３１２、３４６）を含み、
前記いくつかの複合構造体の各々がいくつかの層を含み、
前記いくつかの層は前記細長い複合部材（３０２）を貫く軸（３５７）に対して０度に配置された第１の数の層と、前記軸（３５７）に対して４５度に配置された第２の数の層と、前記軸（３５７）に対して９０度に配置された第３の数の層とを含み、
前記第１の数の層は前記いくつかの層の５０パーセントを含み、前記第２の数の層は前記いくつかの層の４０パーセントを含み、前記第３の数の層は前記いくつかの層の１０パーセントを含む、装置。
【請求項２】
前記いくつかの複合構造体（３０４）が、前記チャネル（３３２）の形状に一致する形状（３１６）を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記いくつかの複合構造体（３０４）が、
第１の複合構造体と、
第２の複合構造体と
を備え、前記第１の複合構造体が、前記第２の複合構造体の第２の形状に対称な第１の形状を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記細長い複合部材（３０２）を前記構造体（３０６）から引き離す前記力に耐える前記細長い複合部材（３０２）の前記能力が増大するような態様で前記細長い複合部材（３０２）のいくつかの第２の特性（３５４）と整合するいくつかの第１の特性（３５２）を、前記いくつかの複合構造体（３０４）が有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記いくつかの第１の特性（３５２）および前記いくつかの第２の特性（３５４）が、熱膨張率とヤング率のうちの少なくとも一方を含む、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記いくつかの複合構造体（３０４）の第１のヤング率の値が前記細長い複合部材（３０２）の第２のヤング率の値から所望の範囲以内となる構成を有する層（３１２、３４６）を、前記いくつかの複合構造体（３０４）が含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記複合構造体（３０６）が、積み上げられて前記複合構造体（３０６）を形成する前記層（３１２、３４６）の複数のグループを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記層（３１２、３４６）の前記複数のグループのうちの１つのグループが、第１の層であって、前記第１の層の第１の繊維が、前記細長い複合部材（３０２）を貫く前記軸（３５７）に対して０度の角度に配置された第１の層と、第２の層であって、前記第２の層の第２の繊維が、前記細長い複合部材（３０２）を貫く前記軸（３５７）に対して４５度の角度と前記細長い複合部材（３０２）を貫く前記軸（３５７）に対して９０度の角度のうちの一方の角度から選択された角度に配置された第２の層とを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記層（３１２、３４６）の前記複数のグループのうちの１つのグループが少なくとも２つの層を含み、前記層の前記複数のグループのうちの前記グループ内の層が、前記細長い複合部材（３０２）を貫く軸（３５７）に対して０度の第１の角度と、前記細長い複合部材（３０２）を貫く前記軸（３５７）に対して４５度から５０度の範囲間の第２の角度のうちの一方の角度から選択された角度に配置された繊維を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記層（３１２、３４６）の前記複数のグループのうちの１つのグループ内の層が、前記細長い複合部材（３０２）を貫く前記軸（３５７）に対して９０度の角度に配置された繊維を含まない、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記細長い複合部材（３０２）が、
第１のセクション（３２０）と、
前記第１のセクション（３２０）に対して直角に配置された第２のセクション（３２２）と
を備え、前記第２のセクション（３２２）が、第１の半径（３２６）を備える湾曲した第１の形状（３２４）を有する前記第２のセクション（３２２）の第１の位置（３２１）および第２の半径（３３０）を備える湾曲した第２の形状（３２８）を有する前記第２のセクション（３２２）の第２の位置（３２３）で、前記第１のセクション（３２０）に接続し、前記第１の半径（３２６）と前記第２の半径（３３０）が等しく、前記第１のセクション（３２０）と前記第２のセクション（３２２）が、互いに対して、前記第１の位置（３２１）と前記第２の位置（３２３）の間に前記チャネル（３３２）を形成するように配置された、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記細長い複合部材（３０２）がストリンガであり、前記ストリンガの１つの面が第１の面であり、前記構造体（３０６）が、前記ストリンガの前記第１の面に取り付けられたスキンパネルであり、前記第１の面の反対側にある前記ストリンガの第２の面に、小骨が取り付けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
細長い複合部材（３０２）に圧力を加える方法であって、
航空機（３０１）を稼働させること、および
前記航空機（３０１）の稼働中に、前記細長い複合部材（３０２）の１つの面に取り付けられた構造体（３０６）から前記細長い複合部材（３０２）を引き離すように構成された力を発生させること
を含み、
前記構造体（３０６）に取り付けられた前記細長い複合部材（３０２）の前記面上を、前記細長い複合部材（３０２）のある長さに沿ってチャネル（３３２）が延び、前記チャネル（３３２）内にいくつかの複合構造体（３０４）が配置され、前記いくつかの複合構造体（３０４）中の複合構造体が、前記細長い複合部材（３０２）を前記構造体（３０６）から引き離す力に耐える前記細長い複合部材（３０２）の能力が増大するように選択された異なる配向を有する層（３１２、３４６）を含み、
前記いくつかの複合構造体の各々がいくつかの層を含み、
前記いくつかの層は前記細長い複合部材（３０２）を貫く軸（３５７）に対して０度に配置された第１の数の層と、前記軸（３５７）に対して４５度に配置された第２の数の層と、前記軸（３５７）に対して９０度に配置された第３の数の層とを含み、
前記第１の数の層は前記いくつかの層の５０パーセントを含み、前記第２の数の層は前記いくつかの層の４０パーセントを含み、前記第３の数の層は前記いくつかの層の１０パーセントを含む、方法。
【請求項１４】
前記航空機（３０１）を稼働させることが、
前記細長い複合部材（３０２）および前記細長い複合部材（３０２）の前記面に取り付けられた前記構造体（３０６）に圧力が加わるような態様で前記航空機を稼働させることを含み、前記圧力によって前記力が発生する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記力の方向が、前記構造体（３０６）の表面に対して直角である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記航空機（３０１）の前記稼働に応答して、前記構造体（３０６）から前記細長い複合部材（３０２）を引き離すように構成された前記力を発生させることが、
前記航空機（３０１）の前記稼働中に、前記細長い複合部材（３０２）が前記構造体（３０６）に取り付けられた位置に引張り荷重が生み出されるような態様で、前記構造体（３０６）から前記細長い複合部材（３０２）を引き離すように構成された前記力を発生させることを含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に航空機に関し、詳細には航空機の構造に関する。より詳細には、本開示は、航空機用のストリンガおよび航空機用の他の構造設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の設計および製造において複合材料の割合はますます高まっている。航空機によってはその主要な構造体の５０パーセント以上が複合材料でできている。複合材料は、航空機を軽量化するために使用されることがある。この軽量化によってペイロードおよび燃料効率が向上することがある。さらに、複合材料によって、航空機のさまざまな構成部品の運用寿命が延びることもある。
【０００３】
複合材料は、２種類以上の異なる成分を組み合わせることによって生み出される強靭で軽量の材料であることがある。複合材料は例えば繊維および樹脂を含む。繊維と樹脂を組み合わせて、硬化した複合材料を形成することができる。
【０００４】
さらに、複合材料を使用することにより、航空機の部分を、より大きな部片またはセクションから形成することができる。例えば、つなぎ合わせて航空機の胴体を形成することができる複数の円筒形セクションから、航空機の胴体を製作することができる。他の例には、限定はされないが、翼を形成するために接合される翼セクション、安定板を形成するために接合される安定板セクションなどがある。
【０００５】
ストリンガは、複合材料から製造することができる構成部品の一例である。ストリンガは細長い部材であり、パネルなどの他の構造体に取り付けられるように構成される。例えば、航空機のスキンパネルにストリンガを取り付けることができる。このスキンパネルは、航空機の翼、胴体または他の構成部品で使用されることがある。ストリンガはさらに、荷重を支えかつ／または伝達するのを助けることができる。例えば、ストリンガは、スキンパネルから別の構造体へ荷重を伝達することができる。この別の構造体は例えばフレームまたは小骨である。
【０００６】
所望の重量および性能特性を有するストリンガの設計は困難を伴うことがある。例えば、所望の性能特性を有するストリンガは、希望するよりも複雑になることがあり、または所望の重量よりも重くなることがある。複雑さが増すと、ストリンガを製造する時間および費用も増大することがある。さらに、ストリンガが所望の重量を有する場合には、性能特性が、単一のストリンガが望ましい箇所に追加のストリンガが必要となるようなものになることがある。したがって、上で論じた問題のうちのいくつかの問題ならびに場合によってはその他の問題を考慮に入れた方法および装置を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００７】
例示的な一実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体の表面に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルはこの面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体中の複合構造体は、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように選択された異なる配向を有する層を含む。
【０００８】
例示的な他の実施形態では、航空機用の構造系が、細長い複合部材および充填構造体を含む。細長い複合部材は、基底セクションおよび垂直セクションを有し、垂直セクションは、基底セクションに対して実質的に直角の方向に基底セクションから遠ざかるように延びてＴ字形の形状を形成する。垂直セクションは、垂直セクションの第１の位置および垂直セクションの第２の位置で基底セクションに接続する。第１の位置は湾曲した第１の形状を有し、第２の位置は湾曲した第２の形状を有する。湾曲した第１の形状と湾曲した第２の形状は実質的に同じ半径を有する。第１の位置と第２の位置の間にはチャネルが形成されており、このチャネルは、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。細長い複合部材は第１のヤング率を有する。充填構造体は、チャネルの形状と実質的に一致するように構成されているいくつかの複合構造体を含む。いくつかの複合構造体は、第１のヤング率から所望の範囲以内にある第２のヤング率を有する。いくつかの複合構造体中の複合構造体は、細長い複合部材を基底セクションから引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように選択された異なる配向を有する層を含む。
【０００９】
例示的な他の実施形態では、細長い複合部材に対するプルオフ能力を増大させる方法が提供される。航空機を稼働させたときに、航空機の稼働中に、細長い複合部材の１つの面に取り付けられた構造体から細長い複合部材を引き離すように構成された力を発生させる。構造体に取り付けられた細長い複合部材の前記面上を、細長い複合部材のある長さに沿ってチャネルが延び、チャネル内にいくつかの複合構造体が配置される。いくつかの複合構造体中の複合構造体は、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力が増大するように選択された異なる配向を有する層を含む。
【００１０】
これらの特徴、機能および利点は、本開示のさまざまな実施形態において独立に達成することができ、または、他の実施形態においては、これらの特徴、機能および利点を組み合わせることができる。追加の詳細については、以下の説明および図面を参照することによって理解することができる。
【００１１】
しかしながら、例示的な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴、ならびに好ましい使用の形態、追加の目的およびその特徴は、本開示の例示的な一実施形態の以下の詳細な説明を添付図面を参照して読んだときに最もよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な一実施形態に基づく航空機製造およびサービス法を示す図である。
【図２】例示的な一実施形態を実装することができる航空機を示す図である。
【図３】例示的な一実施形態に基づく構造系を示す図である。
【図４】例示的な一実施形態に基づく構造系の透視図である。
【図５】例示的な一実施形態に基づく構造系の断面図である。
【図６】例示的な一実施形態に基づくヌードルを示す図である。
【図７】例示的な一実施形態に基づく複合層の特性の値の表を示す図である。
【図８】例示的な一実施形態に基づく複合層の特性の値の表を示す図である。
【図９】例示的な一実施形態に基づく翼の内部の構造系を示す図である。
【図１０】例示的な一実施形態に基づく翼の内部の構造系を示す図である。
【図１１】構造系を形成する、例示的な一実施形態に基づくさまざまな段階中の構造系を示す図である。
【図１２】構造系を形成する、例示的な一実施形態に基づくさまざまな段階中の構造系を示す図である。
【図１３】構造系を形成する、例示的な一実施形態に基づくさまざまな段階中の構造系を示す図である。
【図１４】構造系を形成する、例示的な一実施形態に基づくさまざまな段階中の構造系を示す図である。
【図１５】ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図である。
【図１６】ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図である。
【図１７】ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図である。
【図１８】例示的な一実施形態に基づく充填構造体をブロック図の形態で示した図である。
【図１９】例示的な一実施形態に基づく構造系の透視図である。
【図２０】ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図である。
【図２１】例示的な一実施形態に基づくヌードルの積層体を示す図である。
【図２２】例示的な一実施形態に基づく充填構造体をブロック図の形態で示した図である。
【図２３】例示的な一実施形態に基づく構造系の正面図である。
【図２４Ａ】例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の表を示す図である。
【図２４Ｂ】例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の表を示す図である。
【図２５Ａ】例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の別の表を示す図である。
【図２５Ｂ】例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の別の表を示す図である。
【図２６】細長い複合部材に対するプルオフ能力を増大させる例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図である。
【図２７】構造系を形成する例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図である。
【図２８】充填構造体を形成する例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面をより具体的に参照する。本開示の実施形態は、図１に示した航空機製造およびサービス法１００および図２に示した航空機２００の文脈で説明することができる。最初に図１を参照すると、例示的な一実施形態に基づく航空機製造およびサービス法を示す図が示されている。生産準備中に、航空機製造およびサービス法１００は、図２の航空機２００の仕様および設計１０２ならびに資材調達１０４を含むことができる。
【００１４】
生産中には、航空機２００の構成部品および部分組立品の製造１０６ならびにシステム統合１０８が実施される。就航１１２するために、航空機２００はその後、認可および納入１１０を経ることがある。顧客による就航１１２の間、航空機２００は、計画に従って定期保守およびサービス１１４を受ける。この定期保守およびサービスには、改修、再構成、改装およびその他の保守またはサービスが含まれる。
【００１５】
航空機製造およびサービス法１００のそれぞれの工程は、システムインテグレータ、第３者および／またはオペレータが実行または実施することができる。これらの例ではオペレータが顧客であることがある。この説明の目的上、システムインテグレータは、限定はされないが、航空機製造会社および主要システムの下請会社を含むことができ第３者は、限定はされないが、任意の数の販売会社、下請会社および供給会社を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍、サービス組織などであることができる。
【００１６】
次に図２を参照すると、例示的な一実施形態を実装することができる航空機を示す図が示されている。この例では、航空機２００が、図１の航空機製造およびサービス法１００によって生産されたものであり、航空機２００は、複数の系統２０４および内装２０６を備える機体２０２を含むことができる。系統２０４の例は、推進系統２０８、電気系統２１０、油圧系統２１２および環境系統２１４のうちの１つまたは複数の系統を含む。その他の系統を含むこともある。航空宇宙産業の例を示したが、例示的な別の実施形態を、自動車産業などの他の産業に対して使用することもできる。
【００１７】
本明細書に具体的に示される装置および方法は、航空機製造およびサービス法１００の諸段階のうちの少なくとも１つの段階の最中に使用することができる。本明細書で使用されるとき、句「〜のうちの少なくとも１つ」は、品目のリストとともに使用されたときに、列挙された品目のうちの１つまたは複数の品目のさまざまな組合せを使用することができること、およびリスト中のそれぞれの品目の１つの品目だけが必要であることがあることを意味する。例えば、「品目Ａ、品目Ｂおよび品目Ｃのうちの少なくとも１つ」は、限定はされないが、品目Ａ、または品目Ａと品目Ｂを含むことができる。この例は、品目Ａ、品目Ｂ、品目Ｃ、または品目Ｂと品目Ｃを含むこともできる。
【００１８】
例示的な一例では、図１の構成部品および部分組立品の製造１０６において生産される構成部品または部分組立品を、航空機２００が図１の就航１１２の間に生産される構成部品または部分組立品と同様の方法で製作または製造することができる。他の例として、いくつかの装置実施形態、方法実施形態またはそれらの組合せは、図１の構成部品および部分組立品の製造１０６、システム統合１０８などの生産段階の間に利用することができる。品目に言及するとき、「いくつかの」品目は１つまたは複数の品目を意味する。例えば、いくつかの装置実施形態は１つまたは複数の装置実施形態である。いくつかの装置実施形態、方法実施形態またはそれら組合せは、図１の航空機２００の就航１１２の間ならびに／または保守およびサービス１１４の間に利用することができる。これらのいくつかの異なる例示的な実施形態を使用することによって、航空機２００の組立を大幅に促進し、かつ／または航空機２００の費用を大幅に低減することができる。
【００１９】
これらの異なる例示的な実施形態は、いくつかの異なる考慮事項を認識し、それらを考慮する。例えば、これらの異なる例示的な実施形態は、ストリンガの現行の設計が、ヌードルと呼ばれる複合材料の使用を利用していることを認識し、そのことを考慮する。ヌードルは、ストリンガまたは他のタイプの細長い部材のある長さに沿って延びる領域またはチャネルの中に配置することができる複合材料である。
【００２０】
これらの異なる例示的な実施形態は、現在、これらのヌードルが、ストリンガの製造を容易にするように設計されていることを認識し、そのことを考慮する。これらの異なる例示的な実施形態は、ヌードルについてのさまざまな特性またはパラメータが、ストリンガの残り部分の特性またはパラメータと整合しないことがあることを認識し、このような整合の達成に留意して、このことを考慮する。
【００２１】
これらの異なる例示的な実施形態は、ストリンガの中のヌードルのこのタイプの設計が、ストリンガをスキンパネルから引き離すのに必要な力の量などの所望の性能特性を低下させることがあることを認識し、そのことを考慮する。
【００２２】
したがって、これらの異なる例示的な実施形態は、ストリンガが取り付けられた別の構造体からストリンガを引き離す可能性がある力に耐えるより大きな能力を有するストリンガのための方法および装置を提供する。これらの異なる例示的な実施形態は、その中にヌードルが存在するベースを有する任意のタイプの細長い部材に対して、例示的な一実施形態を使用することができることを認識し、そのことを考慮する。
【００２３】
例示的な一実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルは、細長い複合部材のこの面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体は、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように構成されている。
【００２４】
例示的な他の実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルは、この面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体は、前記構造体の表面に対して直角の方向に配向した複数の層であって、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように構成された層を有する。
【００２５】
例示的な他の実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルは、この面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体中の複合構造体は、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように選択された異なる配向を有する層を含む。
【００２６】
図３を参照すると、例示的な一実施形態に基づく構造系を示す図が示されている。これらの例示的な例では、構造系３００が、ブロックの形態で示されている。これらの例示的な例では、構造系３００が、航空機３０１の内部に位置する。示されているとおり、構造系３００は、細長い複合部材３０２、いくつかの複合構造体３０４および構造体３０６を含む。
【００２７】
これらの示された例では、細長い複合部材３０２が、複合材料３１４の層３１２から形成される。例えば、複合材料３１４の複数の層３１２を積み上げ、整形して、細長い複合部材３０２の形状３１６にする。これらの例示的な例では、形状３１６をＴ字形の形状３１７とすることができる。
【００２８】
示されているとおり、細長い複合部材３０２のＴ字形の形状３１７は、細長い複合部材３０２の第１のセクション３２０と第２のセクション３２２とによって形成される。これらの例示的な例では、第１のセクション３２０を基底セクションと呼ぶことがあり、第２のセクション３２２を垂直セクションと呼ぶことがある。これらの例では、第１のセクション３２０と第２のセクション３２２を同じ構造体の部分とすることができる。当然ながら、例示的な他の例では、第１のセクション３２０および第２のセクション３２２を異なる構造体から形成することができる。
【００２９】
細長い複合部材３０２のＴ字形の形状３１７を形成するため、第２のセクション３２２は、第１のセクション３２０に対して実質的に直角に配置される。具体的には、第２のセクション３２２は、第１のセクション３２０に対して実質的に直角の方向に、第１のセクション３２０から遠ざかるように延びる細長い複合部材３０２の部分である。
【００３０】
これらの例示的な例では、第１のセクション３２０が実質的に平らである。また、第１のセクション３２０は不連続セクションである。具体的には、第１のセクション３２０は、第２のセクション３２２が第１のセクション３２０に接続する位置で不連続であることがある。
【００３１】
第２のセクション３２２は、第２のセクション３２２の第１の位置３２１および第２の位置３２３で第１のセクション３２０に接続する。第２のセクション３２２の第１の位置３２１は、第１の半径３２６を備える湾曲した第１の形状３２４を有する。第２のセクション３２２の第２の位置３２３は、第２の半径３３０を備える湾曲した第２の形状３２８を有する。
【００３２】
第１の半径３２６は、湾曲した第１の形状３２４に実質的に合致する円の半径である。第２の半径３３０は、湾曲した第２の形状３２８に実質的に合致する円の半径である。これらの例示的な例では、第１の半径３２６と第２の半径３３０を実質的に等しくすることができる。
【００３３】
第１のセクション３２０と第２のセクション３２２は、互いに対して、チャネル３３２を形成するように配置される。具体的には、第２のセクション３２２の第１の位置３２１と第２の位置３２３の間にチャネル３３２が形成される。第１の位置３２１の湾曲した第１の形状３２４の第１の半径３２６と第２の位置３２３の湾曲した第２の形状３２８の第２の半径３３０が、チャネル３３２の形状３３３を決定する。
【００３４】
これらの例示的な例では、細長い複合部材３０２の第１の面３３４にチャネル３３２が形成される。これらの例ではチャネル３３２が、細長い複合部材３０２のある長さに沿って延びる。細長い複合部材３０２はさらに、第１の面３３４の反対側に第２の面３３１を有する。
【００３５】
第１の面３３４は例えば、第１のセクション３２０と第２のセクション３２２の両方のセクションの底面であることができる。第１の面３３４は、構造体３０６に取り付けられるように構成される。構造体３０６は例えば、限定はされないが、スキンパネル、小骨、桁、ベースチャージ、ベースプレートおよび／または他の適当なタイプの構造体とすることができる。
【００３６】
例示的な一例では、細長い複合部材３０２の第１のセクション３２０の第１の面３３４が実質的に平らである。構造体３０６は、第１のセクション３２０の第１の面３３４に、この例示的な例では構造体３０６の表面３３７が第１のセクション３２０の第１の面３３４と直接に接触するように取り付けることができる。
【００３７】
これらの例示的な例では、異なるいくつかの方法で、細長い複合部材３０２などの第１の構成部品を構造体３０６などの第２の構成部品に取り付けることができる。例えば、接合、硬化、固定、接着、接続および／または２つの構成部品を互いに対して取り付ける他の適当な方法によって、第１の構成部品を第２の構成部品に取り付けることができる。
【００３８】
第１の位置３２１および第２の位置３２３のところの第２のセクション３２２の第１の面３３４は、チャネル３３２の第１の壁３３８および第２の壁３４０を形成する。このように、第１の位置３２１および第２の位置３２３のところの第２のセクション３２２の第１の面３３４は、細長い複合部材３０２に構造体３０６が取り付けられたときに、構造体３０６の表面３３７と直接に接触しないことがある。さらに、構造体３０６の表面３３７は、細長い複合部材３０２に取り付けられたときに第３の壁３４１を形成する。
【００３９】
チャネル３３２の中にいくつかの複合構造体３０４を配置することができる。いくつかの複合構造体３０４は、複合材料３４８の複数の層３４６からなることができる。示されているとおり、いくつかの複合構造体３０４は、チャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状３５０を有する。いくつかの複合構造体３０４はチャネル３３２の充填構造体３３６を形成する。これらの例示的な例では充填構造体３３６をヌードルと呼ぶことがある。いくつかの複合構造体３０４はそれぞれ充填構造体３３６のセグメントである。
【００４０】
いくつかの複合構造体３０４は例えば、基部セグメント、頂部セグメント、および基部セグメントと頂部セグメントの間に位置する一組の中間セグメントを含むことができる。本明細書で使用されるとき、「一組の品目」は、ゼロまたは１つ以上の品目を意味する。例えば、一組の中間セグメントは空集合またはヌル集合であることがある。
【００４１】
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体３０４が、細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４と実質的に整合するいくつかの第１の特性３５２を有する。いくつかの第１の特性３５２およびいくつかの第２の特性３５４は例えば、限定はされないが、熱膨張率、ヤング率および他の適当な特性のうちの少なくとも１つの特性を含むことができる。
【００４２】
例示的な一例として、いくつかの複合構造体３０４の層３４６は構成３５１を有することができる。層３４６の構成３５１は、いくつかの複合構造体３０４のいくつかの第１の特性３５２が細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４と実質的に整合するように選択される。例えば、構成３５１では、いくつかの複合構造体３０４のヤング率の値が、細長い複合部材３０２のヤング率の値から所望の範囲以内にあることがある。
【００４３】
さらに、いくつかの複合構造体３０４の層３４６は、細長い複合部材３０２の層３１２の第２の配置３５５に実質的に等しい第１の配置３５３を有することができる。いくつかの複合構造体３０４の層３４６の第１の配置３５３は、細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対する層３４６の配置である。具体的には、層３４６の第１の配置３５３は、細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対する層３４６の繊維の配置である。
【００４４】
例示的な一例として、第１の配置３５３は、軸３５７に対して約０度に配置された層３４６を約５０パーセント、軸３５７に対して約４５度に配置された層３４６を約４０パーセント、軸３５７に対して約９０度に配置された層３４６を約１０パーセント含むことができる。この例示的な例では、細長い複合部材３０２の層３１２の第２の配置３５５が、第１の配置３５３と実質的に同じ百分率で実質的に同じように配置された層３１２を有することができる。
【００４５】
いくつかの複合構造体３０４は、構造体３０６を細長い複合部材３０２に取り付けるように構成される。より具体的には、いくつかの複合構造体３０４が、細長い複合部材３０２の第２のセクション３２２の第１の位置３２１および第２の位置３２３の第１の面３３４の部分に、構造体３０６の表面３３７の一部分を取り付ける。
【００４６】
いくつかの第１の特性３５２といくつかの第２の特性３５４が実質的に整合しているとき、力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６は増大する。力３５８は、細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わったときに生じる。例えば、航空機３０１が稼働しているときに、細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わることがある。
【００４７】
例示的な一例として、細長い複合部材３０２および構造体３０６が航空機３０１の胴体の一部であるときには、航空機３０１の機室内の昇圧によって、細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わることがある。例示的な他の例としては、細長い複合部材３０２および構造体３０６が航空機３０１の翼の一部であるときに、航空機３０１の翼の燃料タンク内の燃料の移動に応答して細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わることがある。
【００４８】
これらの例示的な例では、細長い複合部材３０２および構造体３０６に加わる圧力が、構造体３０６の表面３３７に対して実質的に直角の方向ではあることがある。この圧力は力３５８を発生させる。力３５８は、細長い複合部材３０２の第１の面３３４に構造体３０６が取り付けられているときに細長い複合部材３０２を構造体３０６から引き離す任意の力を含むことができる。言い換えると、力３５８は、細長い複合部材３０２が構造体３０６に取り付けられている箇所に引張り荷重を生み出す任意の力を含む。
【００４９】
これらの例示的な例では、力３５８が、構造体３０６の表面３３７に対して実質的に直角であることがある。さらに、力３５８は、細長い複合部材３０２の第１のセクション３２０の第１の面３３４に対して実質的に直角であることがある。
【００５０】
図３の構造系３００の図は、例示的な実施形態の実現を可能にする方法に対する物理的または構造的限定を暗示することを意図したものではない。示された構成部品に加えておよび／または示された構成部品の代わりに、他の構成部品を使用することもできる。一部の構成部品が不要なこともある。さらに、図のブロックは、ある機能構成要素を例示するために示されている。例示的な一実施形態では、実現するときに、これらのブロックのうちの１つまたは複数のブロックを結合および／または分割して、異なるブロックを形成することができる。
【００５１】
例えば、いくつかの例示的な例では、細長い複合部材３０２の第１の面３３４に２つ以上の構造体を取り付けることができる。例示的な一例として、構造体３０６に第２の構造体３６０を取り付けることができる。例えば、構造体３０６がベースチャージの形態をとるときには、第２の構造体３６０を、ベースチャージに取り付けられたスキンパネルとすることができる。いくつかの例示的な例では、ベースチャージが、細長い複合部材３０２の第２の配置３５５と同じ配置を有することができる。
【００５２】
例示的な他の例として、細長い複合部材３０２の第２のセクション３２２の第２の面３３１に第３の構造体３６２を取り付けることができる。第３の構造体３６２は例えば、小骨、桁または他の適当なタイプの構造体とすることができる。
【００５３】
例示的な他の例では、構造系３００が、構造体３０６に取り付けられた細長い複合部材３０２に加えてまたは構造体３０６に取り付けられた細長い複合部材３０２の代わりに、１つまたは複数の複合部材を含むことができる。例えば、スキンパネルの形態の構造体３０６に複数のストリンガを取り付けて構造系３００を形成することができる。
【００５４】
場合によっては、構造系３００が、航空機３０１以外のプラットホームの内部に位置する。例えば、構造系３００は、移動プラットホーム、静止プラットホーム、地上構造体、水中構造体、宇宙構造体、航空機、水上艦、戦車、兵員輸送車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、人工衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、工場および建築物のうちの少なくとも１つのプラットホームから選択されたプラットホームの内部に位置することができる。
【００５５】
次に図４を参照すると、例示的な一実施形態に基づく構造系の透視図が示されている。この例示的な例では、構造系４００が、図３の構造系３００の一実施態様の一例である。この図および図５、６および９〜１７に示されているさまざまな構成部品を、図３の構成部品と組み合わせることもしくは図３の構成部品と一緒に使用することができ、またはこの２つを組み合わせることができる。さらに、この図のいくつかの構成部品は、図３にブロックの形態で示された構成部品を物理的構造体として実現することができる方法を示す例示的な例である。
【００５６】
示されているとおり、構造系４００は、ストリンガ４０２、ベースチャージ４０４、スキン４０７およびヌードル４０６を含む。ストリンガ４０２は、図３の細長い複合部材３０２の一実施態様の一例である。ベースチャージ４０４は、図３の構造体３０６の一実施態様の一例であり、ヌードル４０６は、図３の充填構造体３３６の一実施態様の一例である。
【００５７】
この例示的な例では、ストリンガ４０２がブレード形ストリンガである。ストリンガ４０２は、第１の面４０３および第２の面４０５を有する。ストリンガ４０２はさらに、第１のセクション４０８および第２のセクション４１０を有する。この例では、第１のセクション４０８と第２のセクション４１０が同じ構造体の部分である。示されているとおり、第１のセクション４０８は不連続セクションである。
【００５８】
第２のセクション４１０は、第１のセクション４０８に対して、第２のセクション４１０が矢印４１１の方向に第１のセクション４０８から遠ざかるように延びるように配置されている。矢印４１１の方向は、第１のセクション４０８に対して実質的に直角である。
【００５９】
示されたこの例では、第２のセクション４１０が、第２のセクション４１０の第１の位置４１４で第１のセクション４０８の第１の部分４１２に接続し、第２のセクション４１０の第２の位置４１８で第１のセクション４０８の第２の部分４１６に接続する。第１の位置４１４は湾曲した第１の形状４２２を有する。第２の位置４１８は湾曲した第２の形状４２４を有する。
【００６０】
この例示的な例では、ストリンガ４０２の第１の面４０３にベースチャージ４０４が取り付けられている。具体的には、ベースチャージ４０４の第１の表面４２６が第１のセクション４０８の第１の面４０３と接触している。ベースチャージ４０４の第２の表面４２７にはスキン４０７が取り付けられている。示されているとおり、第１の表面４２６は、第２のセクション４１０の第１の面４０３とは接触しない。
【００６１】
ストリンガ４０２の第１の面４０３の、第２のセクション４１０の第１の位置４１４と第２の位置４１８の間に、チャネル４２８が形成されている。第１の面４０３の第１の位置４１４の部分がチャネル４２８の第１の壁４１５を形成し、第１の面４０３の第２の位置４１８の部分がチャネル４２８の第２の壁４１７を形成している。さらに、ベースチャージ４０４の第１の表面４２６がチャネル４２８の第３の壁４１９を形成している。このように、この例示的な例では、チャネル４２８が円錐形の形状４３０を有する。
【００６２】
チャネル４２８内にはヌードル４０６が位置する。ヌードル４０６は、いくつかの複合構造体４３１を含む。いくつかの複合構造体４３１は、図３のいくつかの複合構造体３０４の一実施態様の一例である。いくつかの複合構造体４３１は複数の複合層４３２からなる。複合層４３２は複合材料の層である。
【００６３】
複合層４３２の構成は、ヌードル４０６の形状４３３がチャネル４２８の形状４３０と実質的に一致するように選択される。さらに、ヌードル４０６があるときには、ヌードル４０６がないときまたは異なるタイプのヌードルが存在するときに比べて、ベースチャージ４０４および／またはスキン４０７からストリンガ４０２を引き離す力に耐えるストリンガ４０２の能力が増大する。この力の方向は矢印４１１の方向である。
【００６４】
示されているとおり、ヌードル４０６の複合層４３２は、第１の面４０３およびベースチャージ４０４の第１の表面４２６に対して実質的に直角に積み上げることができる。さらに、複合層４３２はそれぞれ、ストリンガ４０２を貫く軸４３８に対してある特定の角度を有するように配置することができる。
【００６５】
次に図５を参照すると、例示的な一実施形態に基づく構造系の断面図が示されている。この例示的な例には、図４の線５−５に沿って切った図４の構造系４００の断面が示されている。ストリンガ４０２の第２のセクション４１０はストリンガ４０２の第１のセクション４０８に対して実質的に直角に配置されている。
【００６６】
この例に示されているように、湾曲した第１の形状４２２は第１の半径５００を備える。また、湾曲した第２の形状４２４は第２の半径５０２を備える。第１の半径５００は、第１の面４０３の第１の位置４１４の湾曲した第１の形状４２２を形成する部分から、点５０４までの距離である。同様に、第２の半径５０２は、第１の面４０３の第２の位置４１８の湾曲した第２の形状４２４を形成する部分から、点５０６までの距離である。
【００６７】
湾曲した第１の形状４２２は、図３の湾曲した第１の形状３２４の一実施態様の一例である。湾曲した第２の形状４２４は、図３の湾曲した第２の形状３２８の一実施態様の一例である。この例示的な例では、湾曲した第１の形状４２２および湾曲した第２の形状４２４がそれぞれ円の一部分の形を有する。当然ながら、例示的な他の例では、湾曲した第１の形状４２２および湾曲した第２の形状４２４がそれぞれ、例えば卵形の一部分、弧、楕円の一部分または湾曲した他の適当なタイプの形状など、他の適当な形を有することができる。
【００６８】
次に図６を参照すると、例示的な一実施形態に基づくヌードルを示す図が示されている。この例示的な例には、図４〜５のヌードル４０６がより詳細に示されている。示されているとおり、ヌードル４０６は、複合層４３２を含むいくつかの複合構造体４３１の構成６０１を有する。具体的には、いくつかの複合構造体４３１は、複合構造体６０２、複合構造体６０４および複合構造体６０６を含む。
【００６９】
複合構造体６０２は、図４のチャネル４２８の第３の壁４１９ならびに第１の壁４１５および第２の壁４１７の基部と接触するように構成されている。複合構造体６０６は、図４のチャネル４２８の第１の壁４１５および第２の壁４１７の頂部と接触するように構成されている。複合構造体６０４は、複合構造体６０２と複合構造体６０６の間に位置する。これらの複合構造体は、図４のチャネル４２８の形状４３０と実質的に一致するヌードル４０６の形状４３３を形成する。
【００７０】
複合構造体６０２、複合構造体６０４および複合構造体６０６をセグメントと呼ぶこともある。例えば、複合構造体６０２は基部セグメント、複合構造体６０６は頂部セグメント、複合構造体６０４は、基部セグメントと頂部セグメントの間の中間セグメントである。
【００７１】
この例示的な例では、複合構造体６０２が複合層６０８から形成されており、複合構造体６０４が複合層６１０から形成されており、複合構造体６０６が複合層６１２から形成されている。
【００７２】
ヌードル４０６の構成６０１は、ヌードル４０６の形状４３３が図４〜５のチャネル４２８の形状４３０と実質的に一致するように選択される。示されているとおり、複合構造体６０２の底面６１４は長さ６１６を有する。複合構造体６０４の底面６１８は長さ６２０を有し、複合構造体６０６の底面６２２は長さ６２４を有する。
【００７３】
さらに、複合構造体６０２は高さ６２６を有し、複合構造体６０４は高さ６２８を有し、複合構造体６０６は高さ６３０を有する。さらに、複合構造体６０２は、底面６１４における角度６３２を有し、複合構造体６０４は、底面６１８における角度６３４を有し、複合構造体６０６は、底面６２２における角度６３６を有する。
【００７４】
次に図７を参照すると、例示的な一実施形態に基づく複合層の特性の値の表を示す図が示されている。この例示的な例では、表７００が、図６のヌードル４０６内の複合構造体６０２の複合層６０８の特性の値を示している。
【００７５】
示されているとおり、表７００は、複合層７０２、材料７０４、角度７０６および厚さ７０８を含む。複合層７０２は、複合層６０８内の特定の層を識別する。複合層６０８の実施形態のこれらの例示的な例では、複合層６０８が約２０の複合材料層を含む。
【００７６】
さらに、材料７０４は、層がそれから形成された材料の具体的なタイプを識別する。この例示的な例では、全ての複合層６０８が同じタイプの材料からなる。角度７０６は、図４のストリンガ４０２を貫く軸４３８に対して層が配置された角度を識別する。示されているとおり、異なる層を、軸４３８に対して異なる角度に配置することができる。厚さ７０８は層の厚さを識別する。これらの例示的な例では、全ての複合層６０８が実質的に同じ厚さを有する。
【００７７】
図６の複合構造体６０４の複合層６１０は、複合層６０８と実質的に同じ特性を有することができる。例えば、複合層６１０も、実質的に同じ材料からなり、実質的に同じ厚さを有する約２０の層を含むことができる。さらに、図４の軸４３８に対して複合層６０８と実質的に同じ角度を有するように、複合層６１０の異なる層を配置することもできる。
【００７８】
次に図８を参照すると、例示的な一実施形態に基づく複合層の特性の値の表を示す図が示されている。この例示的な例では、表８００が、図６のヌードル４０６内の複合構造体６０６の複合層６１２の特性の値を示している。
【００７９】
図７の表７００と同様に、表８００は、複合層８０２、材料８０４、角度８０６および厚さ８０８を含む。図４の湾曲した第１の形状４２２および湾曲した第２の形状４２４のそれぞれにおいて説明した層のそれぞれの特性の実施形態を、図７に記載された層のそれぞれの特性と組み合わせることができる。
【００８０】
次に図９を参照すると、例示的な一実施形態に基づく翼の構造系を示す図が示されている。この例示的な例では、構造系９００が、図３の航空機３０１などの航空機の翼９０１の内部に位置する。
【００８１】
構造系９００は、スキンパネル９０４に取り付けられたストリンガ９０２を含む。この例示的な例では、ストリンガ９０２がハット形ストリンガである。この示された例では、図３の充填構造体３３６などの充填構造体（この図には示されていない）によって、それぞれのストリンガ９０２の少なくとも一部分を、ベースチャージ（この図には示されていない）に取り付けることができる。ストリンガ９０２用のこのベースチャージ（図示せず）が、ストリンガ９０２をスキンパネル９０４に接続している。
【００８２】
さらに、示されているように、ストリンガ９０２およびスキンパネル９０４には小骨９０６が取り付けられている。この示された例では、小骨９０６が、シヤタイ付きの小骨である。充填構造体（図示せず）は、ストリンガ９０２および／または小骨９０６をスキンパネル９０４から矢印９０８の方向に引き離す力に耐えるストリンガ９０２の能力を増大させる。
【００８３】
次に図１０を参照すると、例示的な一実施形態に基づく翼の構造系を示す図が示されている。この例示的な例では、構造系１０００が、図３の航空機３０１などの航空機の翼１００１の内部に位置する。
【００８４】
構造系１０００は、スキンパネル１００４に取り付けられたストリンガ１００２を含む。この示された例では、ストリンガ１００２がハット形ストリンガである。
【００８５】
図３の充填構造体３３６などの充填構造体（図示せず）を使用して、ストリンガ１００２の部分をスキンパネル１００４に取り付けると、ストリンガ１００２をスキンパネル１００４から矢印１００８の方向に引き離す力に耐えるストリンガ１００２の能力が増大する。この力に耐える能力がこのように増大することにより、スキンパネル１００４に小骨１００６を取り付けられることなく、ストリンガ１００２に小骨１００６を取り付けることが可能になる。
【００８６】
次に図１１〜１４を参照すると、構造系を形成する、例示的な一実施形態に基づくさまざまな段階を示す図が示されている。これらの図は、図３の構造系３００などの構造系の形成の一例を提供する。
【００８７】
次に図１１を参照すると、複数の複合層１１００が積み上げられている。複合層１１００は、図３の複合材料３１４の層３１２の一実施態様の一例である。複合層１１００を使用して、図３の細長い複合部材３０２の形状３１６などの細長い複合部材の形状を形成することができる。
【００８８】
図１２では、複合層１１００の上に加熱要素１２００が置かれている。この例示的な例では加熱要素１２００が加熱ブランケットである。加熱要素１２００の上にはさらに絶縁要素１２０２が置かれている。この例示的な例では絶縁要素１２０２が絶縁ブランケットである。複合層１１００の上に置かれた加熱要素１２００および絶縁要素１２０２によって、複合層１１００が加熱される。例示的な一例では、複合層１１００を整形してストリンガの形状を形成するために、複合層１１００が華氏約１１０度まで加熱される。
【００８９】
次に図１３を参照すると、複合層１１００が加熱されて形状１３００が形成されている。形状１３００を有する複合層１１００はストリンガ１３０２を形成する。この例示的な例では、ストリンガ１３０２の中にチャネル１３０４が形成されている。
【００９０】
図１４では、チャネル１３０４の中にヌードル１４００が置かれている。ヌードル１４００は例えば、図６のヌードル４０６を使用して実現することができる。ヌードル１４００およびストリンガ１３０２の上にベースチャージ（図示せず）を置くことができる。次いで、ベースチャージの上にスキンパネル（図示せず）を置くことができる。次いで、ストリンガ１３０２、ヌードル１４００、ベースチャージおよびスキンパネルを硬化させる。この硬化は、これらの異なる構成部品を一緒に加熱することによって実行することができる。これらの異なる構成部品は例えば、オーブン、オートクレーブ、または構成部品を加熱するように構成された他の適当な装置内で硬化させることができる。
【００９１】
場合によっては、これらの構成部品を袋に入れることができる。次いで、これらの構成部品を加熱し、同時にこの袋を真空にして、圧力および熱を発生させ、それによってこれらの構成部品を組み付けることにより構造系を形成することができる。
【００９２】
次に図１５〜１７を参照すると、ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図が示されている。これらの複合構造体を切断して、図６のヌードル４０６などのいくつかのヌードルを形成することができる。
【００９３】
次に図１５を参照すると、パネル１５００は複数の複合層からなる。パネル１５００は高さ１５０１を有する。パネル１５００を切断して、複合構造体１５０２、１５０４および１５０６を形成する。これらの複合構造体は実質的に同じ形状およびサイズを有する。複合構造体１５０２、１５０４および１５０６を形成する方法と同様の方法で、図６の複合構造体６０２を形成することができる。当然ながら、パネル１５００から追加の複合構造体を切り出すこともできる。
【００９４】
図１６では、パネル１６００が複数の複合層からなる。パネル１６００は高さ１６０１を有する。パネル１６００を切断して複合構造体１６０２、１６０４および１６０６を形成する。これらの複合構造体は実質的に同じ形状およびサイズを有する。複合構造体１６０２，１６０４および１６０６を形成する方法と同様の方法で、図６の複合構造体６０４を形成することができる。
【００９５】
さらに、図１７では、パネル１７００が複数の複合層からなる。パネル１７００は高さ１７０１を有する。パネル１７００を切断して複合構造体１７０２および１７０４を形成する。これらの複合構造体は実質的に同じ形状およびサイズを有する。複合構造体１７０２および１７０４を形成する方法と同様の方法で、図６の複合構造体６０６を形成することができる。
【００９６】
図１５、１６および１７で形成された複合構造体を互いの上に積み重ねてヌードルを形成することができる。例示的な一例では、複合構造体１６０２の上に複合構造体１５０２を積み重ね、複合構造体１７０２の上に複合構造体１６０２を積み重ねて、ヌードルを形成することができる。これらの複合構造体を積み重ねて、細長い複合部材の特定のチャネルと実質的に一致する形状を有するヌードルを形成する。
【００９７】
他の例として、複合構造体１６０４の上に複合構造体１５０４を積み重ね、複合構造体１７０４の上に複合構造体１６０４を積み重ねて、別のヌードルを形成することができる。このヌードルは、複合構造体１５０２、１６０２および１７０２を積み重ねることによって形成されたヌードルと実質的に同じサイズおよび形状を有する。
【００９８】
例示的な他の例では、部分１７０６などのパネル１７００の別の部分に別の切断を実施して、ヌードルの別の複合構造体を形成することができる。例示的な一例として、パネル１７００を切断して複合構造体１７０８を形成することができる。複合構造体１７０８は、複合構造体１５０２、１６０２および１７０２と同じヌードルで使用することができ、または別のヌードルで使用することもできる。
【００９９】
次に図１８を参照すると、例示的な一実施形態に基づく充填構造体を示す図が、ブロック図の形態で示されている。この例示的な例では、いくつかの複合構造体１８００が、図３のいくつかの複合構造体３０４の一実施態様の一例である。
【０１００】
この例示的な例では、いくつかの複合構造体１８００が、図３の充填構造体３３６とは異なる、図３のチャネル３３２用の充填構造体１８０２を形成する。充填構造体１８０２は、図３の細長い複合部材３０２のチャネル３３２用のヌードルの別の例である。
【０１０１】
具体的には、細長い複合部材３０２のチャネル３３２の中にいくつかの複合構造体１８００を配置して、図３の細長い複合部材３０２に構造体３０６を取り付けることができる。より具体的には、いくつかの複合構造体１８００が、図３の細長い複合部材３０２の第２のセクション３２２の第１の位置３２１および第２の位置３２３の第１の面３３４の部分に、構造体３０６の表面３３７の一部分を取り付ける。
【０１０２】
この例に示されているように、いくつかの複合構造体１８００は、複合材料１８０６の複数の層１８０４からなる。この例示的な例では、複合材料１８０６の層１８０４が形状１８０８および配向１８１０を有する。いくつかの複合構造体１８００の形状１８０８および配向１８１０は、図３の細長い複合部材３０２を構造体３０６から引き離す可能性がある力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６を増大させるように構成される。
【０１０３】
例示的な一例として、複合材料１８０６の層１８０４の配向１８１０を垂直配向にすることができる。言い換えると、細長い複合部材３０２を構造体３０６から引き離す力３５８に耐える図３の細長い複合部材３０２の能力３５６を増大させるために、複合材料１８０６の層１８０４を、構造体３０６の表面３３７に対して実質的に直角に配向させることができる。
【０１０４】
この例示的な例では、層１８０４が構造体３０６の表面３３７に対して実質的に直角に配向していることが、層１８０４が構造体３０６の表面３３７に対して約９０度の角度に配向していることを意味する。言い換えると、層１８０４は、実質的に水平であることがある構造体３０６の表面３３７に対して実質的に垂直に配向している。
【０１０５】
さらに、いくつかの複合構造体１８００は、図３のチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状１８０８を有する。言い換えると、複合材料１８０６の複数の層１８０４を、図３のチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状１８０８を有するように形成することができる。
【０１０６】
いくつかの複合構造体３０４はそれぞれ充填構造体１８０２のセグメントであることができる。例えば、いくつかの複合構造体１８００は、一体に取り付けられたときに充填構造体１８０２を形成するいくつかのセグメントを含むことができる。いくつかの複合構造体１８００は例えば、第１のセグメント、第２のセグメント、および基部セグメントと頂部セグメントの間の位置する一組の中間セグメントを含むことができる。本明細書で使用されるとき、「一組の品目」は、ゼロまたは１つ以上の品目を意味する。例えば、一組の中間セグメントは空集合またはヌル集合であることがある。
【０１０７】
例示的な一例として、いくつかの複合構造体１８００は、第１のセグメント１８１２および第２のセグメント１８１４を含むことができる。第１のセグメント１８１２は第１の形状１８１６を有することができ、第２のセグメント１８１４は第２の形状１８１８を有することができる。これらの例示的な例では、第１の形状１８１６と第２の形状１８１８を実質的に対称とすることができる。第１のセグメント１８１２と第２のセグメント１８１４が、両方ともに図３の構造体３０６の表面３３７に取り付けられるような態様で一体に配置されたとき、第１のセグメント１８１２の第１の形状１８１６と第２のセグメント１８１４の第２の形状１８１８は、いくつかの複合構造体１８００の形状１８０８を形成することができる。
【０１０８】
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体１８００が、図３の細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４と実質的に整合するいくつかの第１の特性１８１９を有する。いくつかの第１の特性１８１９は、いくつかの第２の特性３５４と実質的に同じ特性を含むことができる。いくつかの第１の特性１８１９は例えば、限定はされないが、熱膨張率、ヤング率および他の適当な特性のうちの少なくとも１つの特性を含むことができる。
【０１０９】
例示的な一例として、いくつかの複合構造体１８００の層１８０４は構成１８２０を有することができる。層１８０４の構成１８２０は、いくつかの複合構造体１８００のいくつかの第１の特性１８１９が、図３の細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４と実質的に整合するように選択される。例えば、構成１８２０では、いくつかの複合構造体１８００のヤング率の値が、図３の細長い複合部材３０２のヤング率の値から所望の範囲以内にあることができる。
【０１１０】
いくつかの複合構造体１８００のいくつかの第１の特性１８１９と図３の細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４とが実質的に整合しているとき、力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６は増大する。力３５８は、細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わったときに生じる。例えば、航空機３０１が稼働しているときに、細長い複合部材３０２および構造体３０６に圧力が加わることがある。
【０１１１】
具体的には、複合材料１８０６の層１８０４が、図３の細長い複合部材３０２の表面３３７に対して実質的に直角に配向していると、細長い複合部材３０２の表面３３７に対して実質的に平行に生じる充填構造体１８０２の不整合の数を減らすことができる。例えば、層１８０４の層間剥離および／または細長い複合部材３０２の表面３３７に対して実質的に平行な他の不整合の成長を実質的に阻止することができる。
【０１１２】
図１８のいくつかの複合構造体１８００の図は、例示的な実施形態の実現を可能にする方法に対する物理的または構造的限定を暗示することを意図したものではない。示された構成部品に加えておよび／または示された構成部品の代わりに、他の構成部品を使用することもできる。一部の構成部品が不要なこともある。さらに、図のブロックは、ある機能構成要素を例示するために示されている。例示的な一実施形態では、実現するときに、これらのブロックのうちの１つまたは複数のブロックを結合および／または分割して、異なるブロックを形成することができる。例えば、いくつかの例示的な例では、いくつかの複合構造体１８００が、第１のセグメント１８１２および第２のセグメント１８１４の他にセグメントを含むことができる。
【０１１３】
次に図１９を参照すると、例示的な一実施形態に基づく構造系の透視図が示されている。この例示的な例では、構造系１９００が、図１８のいくつかの複合構造体１８００を使用した、図３にブロックの形態で示された構造系３００の一実施態様の一例である。具体的には、構造系１９００は、ストリンガ１９０２、ベースチャージ１９０４、スキン１９０７およびヌードル１９０６を含む。ストリンガ１９０２は、図３の細長い複合部材３０２の一実施態様の一例である。ベースチャージ１９０４は、図３にブロックの形態で示された構造体３０６の一実施態様の一例であり、ヌードル１９０６は、図１８の充填構造体１８０２の一実施態様の一例である。
【０１１４】
この例示的な例では、ストリンガ１９０２がブレード形ストリンガである。ストリンガ１９０２は、第１の面１９０３および第２の面１９０５を有する。ストリンガ１９０２はさらに、第１のセクション１９０８および第２のセクション１９１０を有する。この例では、第１のセクション１９０８と第２のセクション１９１０が同じ構造体の部分である。示されているとおり、第１のセクション１９０８は不連続セクションである。
【０１１５】
第２のセクション１９１０は、第１のセクション１９０８に対して、第２のセクション１９１０が第１のセクション１９０８から矢印１９１１の方向に遠ざかるように延びるように配置されている。矢印１９１１の方向は、第１のセクション１９０８に対して実質的に直角である。
【０１１６】
示されたこの例では、第２のセクション１９１０が、第２のセクション１９１０の第１の位置１９１４で第１のセクション１９０８の第１の部分１９１２に接続し、第２のセクション１９１０の第２の位置１９１８で第１のセクション１９０８の第２の部分１９１６に接続する。第１の位置１９１４は湾曲した第１の形状１９２２を有する。第２の位置１９１８は湾曲した第２の形状１９２４を有する。
【０１１７】
この例示的な例では、ストリンガ１９０２の第１の面１９０３にベースチャージ１９０４が取り付けられている。具体的には、ベースチャージ１９０４の第１の表面１９２６が第１のセクション１９０８の第１の面１９０３と接触している。ベースチャージ１９０４の第２の表面１９２７にはスキン１９０７が取り付けられている。示されているとおり、第１の表面１９２６は、第２のセクション１９１０の第１の面１９０３と接触しない。
【０１１８】
チャネル１９２８内にヌードル１９０６が位置する。ヌードル１９０６は、いくつかの複合構造体１９３１を含む。いくつかの複合構造体１９３１は、図１８にブロックの形態で示されたいくつかの複合構造体１８００の一実施態様の例示的な一例である。いくつかの複合構造体１９３１は複数の複合層１９３２からなる。複合層１９３２は、図１８にブロックの形態で示された複合材料１８０６の層１８０４などの複合材料の層である。
【０１１９】
複合層１９３２の構成は、ヌードル１９０６の形状１９３３がチャネル１９２８の形状１９３０と実質的に一致するように選択される。さらに、ヌードル１９０６があるときには、ヌードル１９０６がないときまたは異なるタイプのヌードルが存在するときに比べて、ベースチャージ１９０４および／またはスキン１９０７からストリンガ１９０２を引き離す力に耐えるストリンガ１９０２の能力が増大する。この力の方向は矢印１９１１の方向である。
【０１２０】
示されているとおり、ヌードル１９０６の複合層１９３２は、第１のセクション１９０８の第１の面１９０３およびベースチャージ１９０４の第１の表面１９２６に対して実質的に直角に配向させることができる。言い換えると、複合層１９３２は、ベースチャージ１９０４の第１の表面１９２６に対して約９０度の角度に配向している。より具体的には、この示された例では、複合層１９３２が矢印１９１１の方向に配向している。
【０１２１】
さらに、この例示的な例では、接着剤および／または他の適当なタイプの材料を使用して、ストリンガ１９０２の第１の位置１９１４および第２の位置１９１８の第１の面１９０３とヌードル１９０６との間の隙間または空間を埋めることができる。このようにすると、ストリンガ１９０２、ベースチャージ１９０４およびヌードル１９０６を一体に取り付けたときにチャネル１９２８内に隙間または空間が存在しないようにすることができる。
【０１２２】
次に図２０を参照すると、ヌードルの複合構造体がそれから形成される例示的な一実施形態に基づくパネルを示す図が示されている。これらの複合構造体を切断して、図１８にブロックの形態で示されたいくつかの複合構造体１８００などのいくつかの複合構造体を形成することができる。具体的には、これらの複合構造体を切断して、図１９のヌードル１９０６などのヌードルを形成することができる。
【０１２３】
示されているとおり、パネル２０００およびパネル２００２は複数の複合層からなる。パネル２０００に切断２００４を実施して複合構造体２００６を形成する。パネル２００２に切断２００８を実施して複合構造体２０１０を形成する。これらの複合構造体は実質的に同じ形状およびサイズを有する。実施態様によっては、パネル２０００およびパネル２００２の残った部分を使用して別の複合構造体を形成することもできる。
【０１２４】
次に図２１を参照すると、例示的な一実施形態に基づくヌードル用の積層体を示す図が示されている。この例示的な例では、図２０の複合構造体２００６と複合構造体２０１０とを一体に取り付けて、形状２１０２を有する積層体２１００を形成することができる。具体的には、複合構造体２００６および複合構造体２０１０を回転させて、形状２１０２を有する積層体２１００を形成する。積層体２１００を使用して、ストリンガの形態の細長い複合部材用のヌードルを形成することができる。
【０１２５】
積層体２１００の形状２１０２は、最終的なヌードルをその中に配置するチャネルの形状よりも大きくすることができる。具体的には、積層体２１００の形状２１０２は、硬化後に、積層体２１００が、ストリンガのチャネルの形状と実質的に一致する最終形状を有することができるように構成される。積層体２１００に熱および／または圧力を加えることによって積層体２１００を硬化させて、ストリンガ用のヌードルを形成することができる。
【０１２６】
当然ながら、例示的な他の例では、パネルの表面に対して約４５度の２回の切断を、それらの２回の切断面間の角度が約９０度になるように実施することによって、単一のパネルから、形状２１０２を有する積層体２１００を形成することができる。
【０１２７】
次に図２２を参照すると、例示的な一実施形態に基づく充填構造体を示す図が、ブロック図の形態で示されている。この例示的な例では、いくつかの複合構造体２２００が、図３にブロックの形態で示されたいくつかの複合構造体３０４の一実施態様の一例である。
【０１２８】
この例示的な例では、いくつかの複合構造体２２００が、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２用の充填構造体２２０２を形成する。充填構造体２２０２は、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２のチャネル３３２用のヌードルの別の例である。
【０１２９】
具体的には、細長い複合部材３０２のチャネル３３２の中にいくつかの複合構造体２２００を配置して、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２に構造体３０６を取り付けることができる。より具体的には、いくつかの複合構造体２２００が、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２の第２のセクション３２２の第１の位置３２１および第２の位置３２３の第１の面３３４の部分に、構造体３０６の表面３３７の一部分を取り付ける。
【０１３０】
この例に示されているように、いくつかの複合構造体２２００は、複合材料２２０６の複数の層２２０４からなる。この例示的な例では、複合材料２２０６の層２２０４が形状２２０８を有する。いくつかの複合構造体２２００の形状２２０８は、図３にブロックの形態で示された構造体３０６から細長い複合部材３０２を引き離す可能性がある力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６を増大させるように構成される。具体的には、いくつかの複合構造体２２００は、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状２２０８を有する。言い換えると、複合材料２２０６の層２２０４は、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状２２０８を有するように形成することができる。
【０１３１】
この例示的な例では、いくつかの複合構造体２２００がそれぞれ充填構造体２２０２のセグメントであることができる。例えば、いくつかの複合構造体２２００は、一体に取り付けられたときに充填構造体２２０２を形成するいくつかのセグメントを含むことができる。例示的な一例では、いくつかの複合構造体２２００が、複合材料２２０６の層２２０４を含むセグメント２２１２を１つだけ含む。
【０１３２】
セグメント２２１２の複合材料２２０６の層２２０４は、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して異なる配向２２１０を有する。いくつかの複合構造体２２００の複合材料２２０６の層２２０４の配向２２１０は、図３にブロックの形態で示された構造体３０６から細長い複合部材３０２を引き離す可能性がある力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６を増大させるように選択することができる。
【０１３３】
例えば、複数の層２２０４を、構成２２１４を有するように積み上げることができる。層２２０４の構成２２１４は、層２２０４の複数のグループ２２１６を含むことができる。本明細書で使用されるとき、層の１つのグループは２つ以上の層である。例示的な一例として、層２２０４を、複数のグループ２２１６のうちのそれぞれのグループが２つの層を含む層２２０４の複数のグループ２２１６に形成することができる。これらの２つの層は異なる配向２２１０を有することができる。
【０１３４】
グループ２２１８は、複数のグループ２２１６のうちの１つのグループの一例である。例示的な一例では、グループ２２１８が、第１の層２２２０および第２の層２２２２を含む。第１の層２２２０の上に第２の層２２２２を積み上げることができる。第１の層２２２０は、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して約０度の角度に配置された繊維を含むことができる。さらに、第２の層２２２２は、軸３５７に対して約４５度の角度と軸３５７に対して約９０度の角度のうちの一方の角度から選択された角度に配置された繊維を含むことができる。
【０１３５】
層２２０４の構成２２１４では、複数のグループ２２１６のうちの全てのグループが、グループ２２１８の第１の層２２２０および第２の層２２２２と実質的に同じ方法で配置された２つの層を有することができる。具体的には、複数のグループ２２１６のうちの異なるグループにおいて第２の層２２２２の繊維が配置される角度を、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して約４５度の角度と軸３５７に対して約９０度の角度の間で交互にすることができる。言い換えると、複数のグループ２２１６のうちの隣接する２つのグループの第２の層２２２２の繊維の角度が、軸３５７に対して同じ角度にならないようにすることができる。
【０１３６】
例示的な他の例では、グループ２２１８が、第１の層２２２０および第２の層２２２２の他に層を含むことができる。例えば、グループ２２１８はさらに、第３の層２２２４および第４の層２２２６を含むことができる。第１の層２２２０の上に第２の層２２２２を積み上げることができる。第２の層２２２２の上に第３の層２２２４を積み上げることができる。第３の層２２２４上に第４の層２２２６を積み上げることができる。
【０１３７】
グループ２２１８が４つの層を含むとき、第１の層２２２０および第４の層２２２６は、図３の細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して約０度の角度に配置された繊維を含むことができる。第２の層２２２２および第３の層２２２４は、軸３５７に対して約４５度の角度と軸３５７に対して約９０度の角度のうちの一方の角度から選択された角度に配置された繊維を含むことができる。このように、細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して約０度の角度に配置された繊維を有する第１の層２２２０と第４の層２２２６の間に、第２の層２２２２および第３の層２２２４を「挟み込む」ことができる。
【０１３８】
例示的な他の例ではグループ２２１８が３つの層を含む。これらの３つの層は例えば、第１の層２２２０、第２の層２２２２および第３の層２２２４を含むことができる。この例では、第１の層２２２０が、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して約０度の角度に配置された繊維を含むことができる。さらに、第２の層２２２２および第３の層２２２４はそれぞれ、軸３５７に対して約４５度から約５０度の間の範囲から選択されたある角度に配置された繊維を含むことができる。
【０１３９】
このように、この例示的な例では、グループ２２１８が、軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層を含まなくてもよい。当然ながら、例示的な他の例では、グループ２２１８が、軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層が存在しない２つ、４つまたはその他の数の層を含むことができる。グループ２２１８の層はそれぞれ、軸３５７に対して約０度の角度に配置された繊維、または軸３５７に対して約４５度から約５０度の間の範囲から選択されたある角度に配置された繊維を含むことができる。
【０１４０】
軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層を複数のグループ２２１６が含まないこのタイプの構成２２１４を有するときには、図３にブロックの形態で示された構造体３０６から細長い複合部材３０２を引き離す可能性がある力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６を所望の能力まで増大させることができる。さらに、このタイプの構成２２１４は、いくつかの複合構造体２２００に所望の熱膨張を提供することができる。
【０１４１】
さらに、層２２０４の配向２２１０が、軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層を含まないときには、いくつかの複合構造体２２００の製造がより容易になることがある。具体的には、形成方向の層の剛性は、軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層の剛性に比べて小さいため、いくつかの複合構造体２２００をより容易に形成することができる。具体的には、軸３５７に対して約９０度の角度に配置された繊維からなる層は、約４５度から約５０度の範囲から選択されたある角度に配置された繊維からなる層に比べて、軸３５７に対して直角の方向の増大した剛性を有することがある。
【０１４２】
さらに、複数のグループ２２１６のそれぞれのグループが、それぞれのグループの全ての層に対して同じ構成を有するときには、いくつかの複合構造体２２００の製造がより容易になることがあり、異なる構成を有する複数のグループ２２１６のグループに比べて、いくつかの複合構造体２２００の製造を所望の正確さのレベルで実行することができる。言い換えると、グループ内の層の配向が選択した許容範囲の外側にあるグループが複数のグループ２２１６内に存在する可能性を低下させることができる。
【０１４３】
層２２０４の複数のグループ２２１６は、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２の形状３３３よりも大きな形状を有する積層体として形成することができる。例えば、積層体を形成するために積み上げられた複数のグループ２２１６のうちの異なるグループの層２２０４の幅を、細長い複合部材３０２を貫く軸３５７に対して実質的に直角の方向のチャネル３３２の形状３３３よりも大きくすることができる。積層体の形状は、積層体を硬化させて充填構造体２２０２を形成した後に、充填構造体２２０２が、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致する形状２２０８を有するように形成される。
【０１４４】
さらに、この例示的な例では、実施態様に応じて層２２０４が異なる幅を有することができる。例示的な一例として、層２２０４は、充填構造体２２０２の基部から充填構造体２２０２の頂部に向かって値が小さくなる幅を有することができる。言い換えると、図３のチャネル３３２内に充填構造体２２０２が置かれたときに構造体３０６により近い層２２０４の幅を、構造体３０６からより離れた層２２０４の幅に比べて大きくすることができる。
【０１４５】
このように、層２２０４は、図３にブロックの形態で示されたチャネル３３２の形状３３３と同様の形状２２０８を形成する幅を有することができる。具体的には、充填構造体２２０２を形成するために層２２０４を硬化させる前、層２２０４の幅がチャネル３３２の形状３３３よりも大きくなるように、層２２０４の幅を選択することができる。その結果、硬化の前、層２２０４は、チャネル３３２の形状３３３のサイズよりもわずかに大きいサイズを有する形状２２０８を有することができる。充填構造体２２０２を形成するために層２２０４を硬化させると、充填構造体２２０２の形状２２０８がチャネル３３２の形状３３３と実質的に一致するサイズを有するような態様で、層２２０４の幅を小さくすることができる。
【０１４６】
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体２２００が、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４と実質的に整合するいくつかの第１の特性２２２８を有する。いくつかの第１の特性２２２８は、いくつかの第２の特性３５４と実質的に同じ特性を含むことができる。いくつかの第１の特性２２２８は例えば、限定はされないが、熱膨張率、ヤング率および他の適当な特性のうちの少なくとも１つの特性を含むことができる。
【０１４７】
この例示的な例では、層２２０４の複数のグループ２２１６の構成２２１４が、いくつかの複合構造体２２００のいくつかの第１の特性２２２８が図３の細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４に実質的に整合するように選択される。例えば、構成２２１４では、いくつかの複合構造体２２００のヤング率の値が、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２のヤング率の値から所望の範囲以内にあることができる。
【０１４８】
いくつかの複合構造体２２００のいくつかの第１の特性２２２８と図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２のいくつかの第２の特性３５４とが実質的に整合しているとき、力３５８に耐える細長い複合部材３０２の能力３５６は増大する。
【０１４９】
図２２のいくつかの複合構造体２２００の図は、例示的な実施形態の実現を可能にする方法に対する物理的または構造的限定を暗示することを意図したものではない。示された構成部品に加えておよび／または示された構成部品の代わりに、他の構成部品を使用することもできる。一部の構成部品が不要なこともある。さらに、図のブロックは、ある機能構成要素を例示するために示されている。例示的な一実施形態では、実現するときに、これらのブロックのうちの１つまたは複数のブロックを結合および／または分割して、異なるブロックを形成することができる。
【０１５０】
例えば、いくつかの例示的な例では、グループ２２１８内に、記載された層よりも少ないまたは多い層が存在する。さらに、例示的な他の例では、構成２２１４が、セグメント２２１２に加えてまたはセグメント２２１２の代わりにセグメントを含むことができる。例えば、いくつかの複合構造体２２００は、充填構造体２２０２の３つのセグメントの形態をとる３つの複合構造体を含むことができる。
【０１５１】
次に図２３を参照すると、例示的な一実施形態に基づく構造系の正面図が示されている。この例示的な例では、構造系２３００が、図２２のいくつかの複合構造体２２００を使用した、図３の構造系３００の一実施態様の一例である。具体的には、構造系２３００は、ストリンガ２３０２、ベースチャージ２３０４、スキン２３０７およびヌードル２３０６を含む。ストリンガ２３０２は、図３にブロックの形態で示された細長い複合部材３０２の一実施態様の一例である。ベースチャージ２３０４は、図３の構造体３０６の一実施態様の一例であり、ヌードル２３０６は、図２２の充填構造体２２０２の一実施態様の一例である。
【０１５２】
この例示的な例では、ストリンガ２３０２がブレード形ストリンガである。ストリンガ２３０２は、第１の面２３０３および第２の面２３０５を有する。ストリンガ２３０２はさらに、第１のセクション２３０８および第２のセクション２３１０を有する。この例では、第１のセクション２３０８と第２のセクション２３１０が同じ構造体の部分である。示されているとおり、第１のセクション２３０８は不連続セクションである。
【０１５３】
第２のセクション２３１０は、第１のセクション２３０８に対して、第２のセクション２３１０が第１のセクション２３０８から矢印２３１１の方向に遠ざかるように延びるように配置されている。矢印２３１１の方向は、第１のセクション２３０８に対して実質的に直角である。
【０１５４】
示されたこの例では、第２のセクション２３１０が、第２のセクション２３１０の第１の位置２３１４で第１のセクション２３０８の第１の部分２３１２に接続し、第２のセクション２３１０の第２の位置２３１８で第１のセクション２３０８の第２の部分２３１６に接続する。第１の位置２３１４は湾曲した第１の形状２３２２を有する。第２の位置２３１８は湾曲した第２の形状２３２４を有する。
【０１５５】
この例示的な例では、ストリンガ２３０２の第１の面２３０３にベースチャージ２３０４が取り付けられている。具体的には、ベースチャージ２３０４の第１の表面２３２６が第１のセクション２３０８の第１の面２３０３と接触している。ベースチャージ２３０４の第２の表面２３２７にはスキン２３０７が取り付けられている。示されているとおり、第１の表面２３２６は、第２のセクション２３１０の第１の面２３０３と接触しない。
【０１５６】
チャネル２３２８内にヌードル２３０６を挿入することができる。示されているとおり、ヌードル２３０６は複合構造体２３３１を含む。複合構造体２３３１は、図２２のいくつかの複合構造体２２００の一実施態様の一例である。この示された例では複合構造体２３３１が１つのセグメントの形態をとる。複合構造体２３３１は複数の複合層２３３２からなる。複合層２３３２は、図２２の複合材料２２０６の層２２０４などの複合材料の層である。
【０１５７】
示されているように、複合層２３３２は、チャネル２３２８の形状２３３０よりも広い幅２３３４を有することができる。しかしながら、複合層２３３２が収縮して、チャネル２３２８の形状２３３０のサイズと実質的に一致するサイズを有する形状２３３３を形成するように、幅２３３４を選択することができる。具体的には、複合層２３３２の構成は、ヌードル２３０６が硬化した後に、ヌードル２３０６の形状２３３３がチャネル２３２８の形状２３３０と実質的に一致するように選択される。
【０１５８】
さらに、ヌードル２３０６があるときには、ヌードル２３０６がないときまたは異なるタイプのヌードルが存在するときに比べて、ベースチャージ２３０４および／またはスキン２３０７からストリンガ２３０２を引き離す力に耐えるストリンガ２３０２の能力が増大する。この力の方向は矢印２３１１の方向である。
【０１５９】
この例示的な例では、ヌードル２３０６の複合層２３３２が、ストリンガ２３０２を貫く軸（図示せず）に対して異なる配向を有することができる。この軸（図示せず）は図面を貫通する方向に延びる軸とすることができ、矢印２３１１に対して実質的に直角とすることができる。この例示的な例では複合層２３３２が３４枚の層を含む。
【０１６０】
さらに、この例示的な例では、接着剤および／または他の適当なタイプの材料を使用して、ストリンガ２３０２の第１の位置２３１４および第２の位置２３１８の第１の面２３０３とヌードル２３０６との間の隙間または空間を埋めることができる。このようにすると、ストリンガ２３０２、ベースチャージ２３０４およびヌードル２３０６を一体に取り付けたときにチャネル２３２８内に隙間または空間が存在しないようにすることができる。
【０１６１】
次に図２４Ａおよび２４Ｂを参照すると、例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の表を示す図が示されている。この例示的な例では、表２４００が、複合層２４０２、配向角２４０４および幅２４０６を含む。
【０１６２】
示されているとおり、複合層２４０２は、図２３のヌードル２３０６の複数の複合層２３３２のうちの異なる複合層を識別する。配向角２４０４は、複数の複合層２３３２のうちの異なる複合層の繊維がストリンガ２３０２を貫く軸（図２３には示されてない）に対して配置される角度を識別する。さらに、幅２４０６は、図２３の複数の複合層２３３２の複数の幅２３３４のうちの異なる複合層の異なる幅を識別する。
【０１６３】
次に、図２５Ａおよび２５Ｂを参照すると、例示的な一実施形態に基づくヌードルの複合層の幅および配向角の別の表を示す図が示されている。この例示的な例では、表２５００が、複合層２５０２、配向角２５０４および幅２５０６を含む。
【０１６４】
示されているとおり、複合層２５０２は、図２３のヌードル２３０６の複数の複合層２３３２のうちの異なる複合層を識別する。配向角２５０４は、複数の複合層２３３２のうちの異なる複合層の繊維がストリンガ２３０２を貫く軸（図２３には示されてない）に対して配置される角度を識別する。さらに、幅２５０６は、図２３の複数の複合層２３３２の複数の幅２３３４のうちの異なる複合層の異なる幅を識別する。
【０１６５】
次に図２６を参照すると、細長い複合部材に対するプルオフ能力を増大させる例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図が示されている。図２６に示されたプロセスを実施して、図３の細長い複合部材３０２に対するプルオフ能力を増大させることができる。
【０１６６】
このプロセスは、航空機を稼働させることによって始まる（操作２６００）。具体的には、操作２６００で、このプロセスは、細長い複合部材および細長い複合部材の１つの面に取り付けられた構造体に圧力を加える。細長い複合部材は例えばストリンガとすることができる。構造体は例えばスキンパネルとすることができる。
【０１６７】
航空機の稼働に応答して、このプロセスは、細長い複合部材を構造体から引き離すように構成された力を発生させる（操作２６０２）。この操作の後、このプロセスは終了となる。この力の方向は、構造体の表面に対して実質的に直角である。この例示的な例では、構造体に取り付けられた側の細長い複合部材の面上を、細長い複合部材のある長さに沿って、チャネルが延びる。
【０１６８】
いくつかの複合構造体は、細長い複合部材を構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力が増大するような態様で細長い複合部材のこの面の一部分を構造体に取り付けるように構成される。細長い複合部材を構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材のこの能力が細長い複合部材に対するプルオフ能力である。
【０１６９】
この例示的な例では、細長い複合部材のこの面の一部分を構造体に取り付けるいくつかの複合構造体を、いくつかの異なる構成の中から選択することができる。例えば、いくつかの複合構造体は、図３のいくつかの複合構造体３０４の構成３５１、図１８のいくつかの複合構造体１８００の構成１８２０、または図２２のいくつかの複合構造体２２００の構成２２１４を有することができる。
【０１７０】
次に図２７を参照すると、構造系を形成する例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図が示されている。図２７に示されたプロセスを実施して、図３の構造系３００を形成することができる。
【０１７１】
このプロセスは、細長い複合部材のための層を積み上げることによって始まる（操作２７００）。これらの層は例えば複合材料の層とすることができる。細長い複合部材は例えば、ストリンガ、スティフナまたは他の適当なタイプの細長い複合部材とすることができる。
【０１７２】
このプロセスは次いで、これらの層を整形して、構造体に取り付けられるように構成された面を有する細長い複合部材の形状を形成する（操作２７０２）。操作２７０２は、例えばこれらの層を加熱して細長い複合部材の形状を形成することによって実行することができる。構造体は例えば、スキンパネル、ベースチャージおよび／または実質的に平らな表面を有する他の構造体とすることができる。構造体に取り付けられるように構成された面上には、細長い複合部材のある長さに沿って延びるチャネルが存在する。
【０１７３】
その後、このプロセスは、チャネル内にいくつかの複合構造体を配置する（操作２７０４）。操作２７０４において、これらのいくつかの複合構造体は、図３のいくつかの複合構造体３０４の構成３５１、図１８のいくつかの複合構造体１８００の構成１８２０、または図２２のいくつかの複合構造体２２００の構成２２１４を有することができる。
【０１７４】
これらのいくつかの複合構造体は、細長い複合部材のこの面の一部分を構造体に取り付けるように構成された充填構造体を形成する。これらのいくつかの複合構造体は、細長い複合部材を構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させる。
【０１７５】
このプロセスは次いで、細長い複合部材のこの面に対して構造体を配置する（操作２７０６）。例えば、操作２７０６では、構造体の表面が複合構造体のこの面の少なくとも一部分と直接に接触するような態様で、細長い複合部材の上に構造体を配置することができる。このプロセスは次いで、細長い複合部材の形状を有するこれらの層を、チャネル内のいくつかの複合構造体および構造体と一緒に硬化させて、構造系を形成する（操作２７０８）。この操作の後、このプロセスは終了となる。
【０１７６】
次に図２８を参照すると、充填構造体を形成する例示的な一実施形態に基づくプロセスの流れ図が示されている。図２８に示されたプロセスを実施して、図３の充填構造体３３６を形成することができる。
【０１７７】
このプロセスは、細長い複合部材のチャネルの一部分の中に配置する複合構造体を形成するための複合層を積み上げる（操作２８００）。複合構造体は、細長い複合部材のチャネル内に充填構造体を配置するためのものである。次いで、複合構造体のための複合層を圧縮してパネルを形成する（操作２８０２）。この圧縮は、パネルを形成するために複合層に圧力を加えることによって実行される。このパネルは、実質的に複合構造体の所望の高さである高さを有する。
【０１７８】
その後、このプロセスは、パネルを切断して複合構造体を形成する（操作２８０４）。操作２８０４では、チャネルの対応する部分と実質的に一致するサイズおよび形状を有する複合構造体が形成されるように選択された角度で切断を実施することができる。いくつかの例示的な例では、硬化後に、複合構造体のサイズおよび形状が、チャネルの対応する部分と実質的に一致するサイズおよび形状まで小さくなるような態様で切断を実施することができる。
【０１７９】
このプロセスは次いで、充填構造体に必要ないくつかの複合構造体を形成するのに、追加の複合構造体が必要かどうかを判定する（操作２８０６）。追加の複合構造体が必要ない場合、このプロセスは、充填構造体のための複合構造体が２つ以上形成されたかどうかを判定する（操作２８０８）。
【０１８０】
充填構造体のための複合構造体が２つ以上形成されていない場合、このプロセスは終了である。２つ以上の複合構造体が形成された場合、このプロセスは、それらの複合構造体を互いに対して取り付ける（操作２８１０）。この操作の後、このプロセスは終了となる。操作２８１０では、それらの複合構造体の全体形状が細長い複合部材のチャネルの形状に実質的に一致するように、それらの複合構造体を互いに対して、積み重ねて、横に並べて、および／または他の適当な方法で取り付けることができる。
【０１８１】
操作２８０６を再び参照する。充填構造体のために追加の複合構造体が必要な場合、このプロセスは、前述の操作２８００に戻って新たな複合構造体を形成する。
【０１８２】
示されたさまざまな実施形態の流れ図およびブロック図は、例示的な一実施形態の装置および方法の可能ないくつかの実施態様の構造、機能および操作を例示する。この点に関して、流れ図またはブロック図中のそれぞれのブロックは、操作またはステップのモジュール、セグメント、機能および／または部分を表すことがある。
【０１８３】
例示的な一実施形態のいくつかの代替実施態様では、ブロック内に記載された１つまたは複数の機能が、図に記載された順番とは異なる順番で実施される。例えば、場合によっては、含まれる機能に応じて、連続して示された２つのブロックが実質的に同時に実行されたり、またはそれらのブロックが逆順で実行されたりすることがある。さらに、流れ図またはブロック図に示されたブロックの他に、別のブロックが追加されることもある。
【０１８４】
このように、これらの例示的なさまざまな実施形態は、ストリンガが取り付けられた別の構造体からストリンガを引き離す可能性がある力に耐える増大した能力を有するストリンガを提供する。例示的な一実施形態では、構造系が、細長い複合部材、いくつかの複合構造体および構造体を含む。細長い複合部材は、この構造体に取り付けられるように構成された面と、細長い複合部材のこの面上のチャネルとを有する。チャネルは、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されている。いくつかの複合構造体はさらに、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体は、細長い複合部材を構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように構成されている。
【０１８５】
例示的な他の実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルはこの面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。いくつかの複合構造体は、前記構造体の表面に対して直角の方向に配向した複数の層であって、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように構成された層を有する。
【０１８６】
例示的な他の実施形態では、装置が、細長い複合部材、チャネルおよびいくつかの複合構造体を含む。細長い複合部材は、ある構造体に取り付けられるように構成された面を有する。チャネルはこの面上にあり、細長い複合部材のある長さに沿って延びる。いくつかの複合構造体は、チャネル内に配置されるように構成されており、細長い複合部材の前記面の一部分を前記構造体に取り付けるように構成されている。
【０１８７】
この例示的な実施形態では、いくつかの複合構造体中の複合構造体が、細長い複合部材を前記構造体から引き離す力に耐える細長い複合部材の能力を増大させるように選択された異なる配向を有する層を含む。この複合構造体は、積み上げられてこの複合構造体を形成するこれらの層の複数のグループを含むことができる。
【０１８８】
特定の一例として、これらの層の複数のグループのうちのグループは、第１の層であって、この第１の層の第１の繊維が、細長い複合部材を貫く軸に対して約０度の角度に配置された第１の層と、第２の層であって、この第２の層の第２の繊維が、細長い複合部材を貫く軸に対して約４５度の角度と細長い複合部材を貫く軸に対して約９０度の角度のうちの一方の角度から選択された角度に配置された第２の層とを有することができる。
【０１８９】
他の特定の例として、これらの層の複数のグループのうちのグループ内のそれぞれの層は、細長い複合部材を貫く軸に対して約０度の角度または細長い複合部材を貫く軸に対して約４５度から約５０度の間の範囲から選択されたある角度に配置された繊維を含むことができる。この特定の例では、これらの層の複数のグループのうちのグループが、細長い複合部材を貫く軸に対して約９０度の角度に配置された繊維を有する層を含まなくてもよい。
【０１９０】
このように、これらの異なる例示的な実施形態は、航空機の翼の内部において、シヤタイ付きの小骨に比べてより多くの中間小骨を使用することを可能にする構造系を提供する。中間小骨は、シヤタイ付きの小骨に比べて軽量である。ストリンガが取り付けられたスキンパネルからストリンガを引き離す可能性がある力に耐える増大した能力を有するストリンガを使用すれば、翼のシヤタイ付きの小骨に加えておよび／または翼のシヤタイ付きの小骨の代わりに中間小骨を使用して、翼を軽量化することができる。
【０１９１】
例示的なさまざまな実施形態の以上の説明は、例示および説明のために示したものであり、この説明が網羅的であること、またはこの説明がこれらの実施形態を開示された形態に限定することは意図されていない。当業者には多くの修正および変更が明白である。さらに、これらの例示的なさまざまな実施形態は、例示的な他の実施形態に比べて異なる特徴を提供することができる。選択された１つまたは複数の実施形態は、実用的用途である実施形態の原理を最もよく説明するため、および企図された特定の使用に対して適当なさまざまな変更を含むさまざまな実施形態の開示を他の当業者が理解することを可能にするために選択され、説明されたものである。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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