(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚を有する起伏のある複合構造物を製作する方法であって、
各々が曲率軸に対して０度でない繊維配向を有するプリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすることと、
前記積層体の上に、０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすることであって、前記プリプレグ繊維プライはウェブ部と脚部とを含み、該ウェブ部は連続したトウを有し、該脚部は分割されたトウを有し、該分割されたトウは互いに対して互い違いとされた端を有して隣接した切片を有した、レイアップすることと、
前記０度のプライを含む前記積層体を前記ウェブ部からウェブとなるように、前記脚部から湾曲した脚となるように形成することとを有する方法。
【請求項２】
前記積層体を形成することが、より小さい半径をする前記積層体の部分から、より大きい半径を有する前記積層体の部分へ、内側脚部分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記積層体を形成することが、より大きい半径をする前記積層体の部分から、より小さい半径を有する前記積層体の部分へ、外側脚部分を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
プリプレグ繊維プライをレイアップすることが、トウ切片同士の間に間隙を形成することを含む、プリプレグのトウを複数の切片として設置することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
トウを複数の切片として設置することが、実質的にトウ切片同士が境を接するようにすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
トウを複数の切片として設置することが、トウ切片同士を重複させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分割された切片同士を端と端を接して配置することを含む、分割されたトウを有する前記任意の数の切片を設置することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
互いに互い違いとされた端部を有する隣接した切片を有する分割されたトウは、ランダムパターンに互い違いにされた、請求項１に記載された方法。
【請求項９】
前記互いに互い違いとされた端部を有する隣接した切片を有する分割されたトウが、隣り合う端部の接触が前記ウェブの端部から連続的に長くなる距離で生じるような互い違いのパターンで互い違いにされる、請求項１に記載された方法。
【請求項１０】
曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法であって、
前記曲率軸に対して０度でない繊維配向を有する、第１の組のプリプレグ繊維プライをレイアップすることと、
前記曲率軸に対して０度の繊維配向を有する、第２のプリプレグ繊維プライをレイアップすることであって、該第２のプリプレグ繊維プライは、ウェブ部と内側脚部とを有し、該ウェブ部は連続したトウを有し、該内側脚部は分割されたトウを有し、該分割されたトウは、互いに互い違いにされた端を有する異なる放射状の位置にある切片を有し、前記端は隣接した切片の端が隣接した端にて重複を有するように位置づけられる、レイアップすることと、
前記０度の繊維配向を有する前記平坦な積層体を前記ウェブ部からウェブとなるように、前記内側脚部から前記少なくとも１本の湾曲した脚部となるように形成することであって、前記重複を有する隣接した前記切片の端を実質的に接する位置に動かすことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、複合部品を製作するための技法に関し、より詳細には、一方向予備含浸複合テープおよび自動化テープ配置設備を用いて大きな起伏のある非デカルト座標複合構造物を製造するための方法を扱う。
【背景技術】
【０００２】
大きな起伏のある多足複合構造物は、航空宇宙輸送手段といった多様な用途において用いることができる。航空宇宙輸送手段のフレーム、桁、小骨、縦通材および類似の構造物は、構造物の長手方向に沿った起伏のある複数の脚部を有していてもよい。そのような構造物を製作するための知られている技法の１つは、構造物に１本以上の湾曲した脚部を形成するために、複数の起伏のある工具を覆って平坦な複合チャージを高温ドレープ成形することを伴う。チャージは、典型的に、所定のプライ計画にしたがってレイアップされる複数プライの一方向プリプレグ繊維を含む。しかしながら、０度のプライ、すなわち、構造物の曲率軸と実質的に平行に配列している繊維配向を有するプライを含む平坦なチャージを高温ドレープ成形しようとする際に、困難に直面することがある。この困難は、炭素繊維のような実質的に伸長不可能な０度の繊維が用いられる場合、該繊維は、成形プロセス中に幾何学的形状の変化、すなわち、束になったり、伸びたり、広がったりすることがないだろうということから生じている。結果として、０度の繊維は、ある平面から実質的に異なる弧長を持つ異なる平面へと移動できないかもしれない。脚部が凸状でありすぎると、繊維にしわができる可能性があり、一方、脚部が凹状でありすぎると、繊維はある位置に固定されて、平面を外れる成形圧力に抗する可能性がある。
【０００３】
上記問題を克服するために、０度でないプライを湾曲した脚部へと形成した後で、チャージ上に０度のプライを手動で設置する。ドレープ成形された後に脚部上に０度のプライを設置する必要性は、レイアップ計画により０度のプライが求められるたびに繰り返されねばならない。これらの複数の作業により、コストが上昇し、工具据え付けが複雑化し、床面積の要件が増加する可能性があり、かつ、製造フロー時間に悪影響が及ぶ可能性がある。
【０００４】
複数の脚部を有する大きな起伏のある複合構造物を形成するための知られている技法の別の不都合な点は、種々の組の工具を用いて別々の形成作業において脚部の各々を形成する必要性に関する。種々の組の工具を用いて構造物の脚部を形成することはまた、より高いコストおよびより長い製造フロー時間の一因となりかねない。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、形成中に０度のプライの束またはしわの発生を回避しつつ、脚部の形成に要する作業の数を削減する１本以上の脚部を有する起伏のある複合構造物を製造するための方法および装置が必要である。また、単一の形成作業において単一の工具を用いて構造物上に２本の湾曲した脚部を形成することを可能とするような構造物を形成するための装置も必要である。
【０００６】
プリプレグ繊維テープのような一方向複合材料を用いて、１本以上の湾曲した脚部を有する大きな起伏のある複合構造物を製作するための方法および装置を提供する。一例を挙げるとフレーム、桁、小骨および縦通材などの大きく湾曲した多足複合構造物の製作中に極性繊維配向を維持するために、一定幅のテープ切片を設置および配列する。開示する方法は、ドレープ成形された後に脚部に０度のプライを別々に設置する必要をなくす可能性がある。０度のプライを含む平坦な複合チャージは、実質的なしわ発生またはその他の繊維ねじれなしに湾曲した脚部を形成するために、単一の工具の起伏のある１つ以上の工具表面を覆って張力を受けて高温ドレープ成形されてもよい。開示する装置は、単一の成形作業において構造物の２本の湾曲した脚部をドレープ成形するために用いてもよい工具を含む。
【０００７】
開示する一実施形態にしたがって、曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法を提供する。該方法は、プリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすること、および、積層体に湾曲した脚部を形成することを含む。プリプレグ繊維プライは、各々が一方向繊維トウを含み、積層体は、構造物の曲率軸に対してトウを配列すること、および、積層体のある部分の上方のトウの少なくともいくつかを分割することによりレイアップされる。積層体に湾曲した脚部を形成することは、湾曲した工具の上方にトウ切片を有する積層体の部分を形成することにより行われる。
【０００８】
別の実施形態にしたがって、曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法を提供する。該方法は、各々が曲率軸に対して０度でない繊維配向を有するプリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすること、および、積層体の上に０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすることを含む。０度のプライをレイアップすることは、積層体の少なくともある部分の上でプリプレグトウを端と端を接して配置された複数の切片として設置することを含む。該方法は、０度のプライを含む積層体をウェブおよび湾曲した脚部となるよう形成することをさらに含む。
【０００９】
さらなる実施形態にしたがって、湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作するための装置を提供する。該装置は、平坦な複合チャージがその上に設置されるよう適合されており、かつ、チャージがそれに接してそれぞれ第１および第２の湾曲した脚部となるよう形成可能な第１および第２の湾曲したマンドレル表面を有するマンドレルを含む。該装置は、第１の湾曲したマンドレル表面に接して平坦なチャージを形成するための工具をさらに含む。該装置はまた、マンドレルと第２の湾曲したマンドレル表面に接してチャージを成形するための工具とを覆うよう適合されている可撓性真空バッグを含む。マンドレルは、第１および第２マンドレル表面に接してチャージが成形されている間に、チャージがそれに接して工具により保持可能な第３表面を含んでいてもよい。
【００１０】
別の実施形態にしたがって、起伏のある複合構造物を製作する方法を提供する。該方法は、マンドレル上に平坦な複合チャージを設置すること、および、マンドレルを用いてチャージを湾曲したウェブに接続された一対の湾曲した脚部へと形成することを含む。該方法は、工具とマンドレル上の表面との間にチャージを保持することにより、成形に備えてチャージを安定化することをさらに含む。
【００１１】
別の実施形態にしたがって、湾曲した脚部を有する複合構造物を製作するための装置を提供する。該装置は、開放位置から閉鎖成形位置へと相対的に転移可能な第１および第２の整合工具片を含む。第１工具片および第２工具片は、第１マンドレルおよび第２マンドレルをそれぞれ含み、その上方で、平坦な複合チャージの部分が第１の湾曲した脚部および第２の湾曲した脚部へとそれぞれ形成可能である。第１マンドレルおよび第２マンドレルは、対向する表面をそれぞれ含み、その間で、脚部の形成中にチャージのある部分が保持可能である。
【００１２】
別の実施形態にしたがって、第１マンドレルと第２マンドレルとの間で平坦な複合チャージを保持することを含む複合構造物の製作方法を提供する。該方法は、第１真空バッグを用いて第１マンドレルに接してチャージの第１部分を形成すること、および、第２真空バッグを用いて第２マンドレルに接してチャージの第２部分を形成することをさらに含む。
【００１３】
曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法であって、各々が曲率軸に対して０度でない繊維配向を有するプリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすること、積層体の少なくともある部分の上でプリプレグトウを複数の切片として設置することを含む、積層体の上に０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすること、および、０度のプライを含む積層体をウェブおよび湾曲した脚部となるよう形成することを含む、方法。
【００１４】
積層体を形成することが、積層体の部分をより大きい半径となるよう形成することを含む、方法。
【００１５】
積層体を形成することが、積層体の部分をより小さい半径となるよう形成することを含む、方法。
【００１６】
プリプレグトウを複数の切片として設置することが、トウ切片同士の間に間隙を形成することを含む、方法。
【００１７】
トウを複数の切片として設置することが、実質的にトウ切片同士が境を接するようにすることを含む、方法。
【００１８】
トウを複数の切片として設置することが、トウ切片同士を重複させることを含む、方法。
【００１９】
０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすることが、トウが複数の切片として設置されている部分に隣接して積層体の上に繊維プリプレグの連続したトウを設置することを含む、方法。
【００２０】
トウを複数の切片として設置することが、切片同士を端と端を接して配置することを含む、方法。
【００２１】
トウを複数の切片として設置することが、互いに対して切片の帯状片を互い違いとすることを含む、方法。
【００２２】
該方法により製作される起伏のある複合構造物。
【００２３】
曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する別の方法であって、曲率軸に対してトウを揃えること、および、プライのうちの１層の少なくともある部分において少なくともあるトウを分割することを含む、各々が一方向繊維トウを有するプリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすること、ならびに、湾曲した工具の上方でトウ切片を含む積層体の部分を形成することにより、積層体上に湾曲した脚部を形成することを含む、方法。
【００２４】
平坦な積層体をレイアップすることが、曲率軸に対して各々が０度でない繊維配向を有する複数の０度でないプライをレイアップすること、および、曲率軸に対して０度の繊維配向を有する０度でないプライ上に少なくとも１層の０度のプライをレイアップすることを含む方法。
【００２５】
０度のプライが、トウ切片を含む方法。
【００２６】
トウを分割することが、トウを切断すること、および、プライの部分上に切断したトウを端と端を接して設置することを含む方法。
【００２７】
トウ切片を端と端を接して設置することが、トウ切片同士の間に間隙を形成することを含む方法。
【００２８】
トウを端と端を接して設置することが、トウ切片同士の間の間隙を実質的に一定に維持することを含む方法。
【００２９】
トウを切断することが、トウを実質的に一定長さの切片に切断することを含む方法。
【００３０】
トウを端と端を接して設置することが、トウ切片同士を重複させることを含む方法。
【００３１】
トウを複数の切片として設置することが、トウを実質的に不変の長さに切断することを含む方法。
【００３２】
トウを複数の切片として設置することが、トウをさまざまな長さに切断することを含む方法。
【００３３】
該方法により製作される起伏のある複合構造物。
【００３４】
湾曲した脚部を有する湾曲した複合構造物を製作するための装置の実施形態であって、平坦な複合チャージがその上に設置されるよう適合されており、かつ、チャージがそれに接してそれぞれ第１および第２の湾曲した脚部となるよう形成可能な第１および第２の湾曲したマンドレル表面を有するマンドレル、
第１の湾曲したマンドレル表面に接して平坦なチャージを形成するための工具、および、
マンドレルと第２の湾曲したマンドレル表面に接してチャージを成形するための工具とを覆うよう適合されている可撓性真空バッグ
を含む、装置。
【００３５】
マンドレルが、第１および第２マンドレル表面に接してチャージが成形されている間に、チャージがそれに接して工具により保持可能な第３表面を含む、装置。
【００３６】
マンドレルが、成形される前のチャージを支持するために第１マンドレル表面に隣接して第４表面を含む、装置。
【００３７】
工具が、第３マンドレル表面へ向かう方向および離れる方向の直線運動のためにマンドレル上に装着されている、装置。
【００３８】
マンドレル、工具および真空バッグが、共通の基部上に装着されている、装置。
【００３９】
工具が、バッグが合致可能な、かつ、それを介してチャージに成形圧力を印加可能な湾曲した表面を含む、装置。
【００４０】
第１脚部へと形成されることとなるチャージのある部分を加熱するためにマンドレル上に加熱器をさらに含む、装置。
【００４１】
第２脚部へのチャージの成形中に第２マンドレル表面へと向かうバッグの移動を導くために、第２マンドレル表面に沿って離間されている複数の成形補助具
をさらに含む、装置。
【００４２】
起伏のある複合構造物を製作するさらに別の方法であって、
マンドレル上に平坦な複合チャージを設置すること、および、
マンドレルを用いて、チャージを湾曲したウェブに接続された一対の湾曲した脚部へと形成すること
を含む方法。
工具とマンドレル上の表面との間にチャージを保持することにより、成形に備えてチャージの位置を安定化すること
をさらに含む方法。
マンドレルを用いてチャージを形成することが、
工具を用いて、マンドレル上の２つの表面上に平坦なチャージの第１部分を形成すること
を含む方法。
工具を用いて平坦なチャージの第１部分を形成することが、アクチュエータを用いてマンドレルに対して工具を移動させることを含む方法。
マンドレルを用いてチャージを形成することが、
２つの表面に接してチャージを保持すること、および、
チャージが保持されている間に、マンドレルの別の表面に接してチャージの第２部分を形成すること
を含む方法。
チャージの別の部分を形成することが、真空バッグを用いて行われる方法。
チャージを形成する前に、チャージの複数の領域を加熱することをさらに含む方法。
チャージの第２部分を形成することが、成形補助具を用いてマンドレルの別の表面へ向かう該表面上へのチャージの第２部分の移動を導くことを含む方法。
【００４３】
該方法により製作される起伏のある複合構造物。
【００４４】
湾曲した脚部を有する複合構造物を製作するための別の装置であって、
開放位置から閉鎖成形位置へと相対的に転移可能な第１および第２の整合工具片を含み、
第１工具片および第２工具片は、第１マンドレルおよび第２マンドレルをそれぞれ含み、その上方で、平坦な複合チャージの部分が第１の湾曲した脚部および第２の湾曲した脚部へとそれぞれ形成可能である装置。
【００４５】
第１マンドレルおよび第２マンドレルが、対向する表面をそれぞれ含み、その間で、脚部の形成中にチャージのある部分が保持可能である装置。
【００４６】
第１マンドレルおよび第２マンドレルは、各々が、チャージを脚部のうちの１本へと形成するための工具表面を有する装置。
【００４７】
第１工具片および第２工具片の各々が、閉鎖位置にあるときに対向する工具片とともに真空室を形成するための真空バッグを含み、該真空室が、マンドレルに接してチャージを成形するためのものである装置。
【００４８】
第１工具片および第２工具片は、各々が、チャージのある部分を加熱するための加熱器を含む装置。
【００４９】
第１工具片と第２工具片とが、マンドレルが収容されているかみ合いフレームをそれぞれ含み、該装置が、
かみ合いフレーム同士の間に真空密封を形成するための手段
をさらに含む装置。
【００５０】
第１工具片および第２工具片を第１工具片および第２工具片の開放位置と閉鎖位置との間の転移移動へと導くための一組の誘導装置
をさらに含む装置。
【００５１】
第１工具片および第２工具片が、成形中にバッグの形状を制御するための成形補助具をそれぞれ含む装置。
【００５２】
工具片がその閉鎖位置にあるとき、真空室がマンドレルの両側に位置している装置。
【００５３】
マンドレルの各々が、平坦なチャージのある部分が形成されている湾曲した工具表面を含む装置。
【００５４】
複合構造物を製作するさらに別の方法であって、
第１マンドレルと第２マンドレルとの間に平坦な複合チャージを保持すること、
第１真空バッグを用いて第１マンドレルに接してチャージの第１部分を成形すること、および、
第２真空バッグを用いて第２マンドレルに接してチャージの第２部分を成形すること
を含む方法。
第１マンドレルおよび第２マンドレルを、各々湾曲させ、かつ、チャージを湾曲したウェブにより接続されている一対の湾曲した脚部へと成形する
方法。
【００５５】
チャージが第１マンドレルと第２マンドレルとの間に保持されている間に、チャージの第１部分および第２部分を加熱すること
をさらに含む方法。
【００５６】
第１マンドレルと第２マンドレルとの間にチャージを設置すること、および、
マンドレル同士をともに近づけることによりマンドレルの間にチャージを締め付けること
をさらに含む方法。
【００５７】
チャージの第１部分と第２部分とを実質的に同時に形成する方法。
【００５８】
該方法により製作される複合構造物。
【００５９】
開示する実施形態のその他の特徴、恩恵および利点は、添付の図面および添付の請求項にしたがって見ると、実施形態の以下の説明から明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、航空機胴体の円筒部の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した胴体において用いられる大きな起伏のある複合フレーム部の斜視図である。
【図３】図３は、図１における３‐３線断面図である。
【図４】図４は、図２に示したフレーム部に対するプライの積み重ねを示す断面図である。
【図５】図５は、図２に示したフレーム部の製作において用いられる平坦なプライの積層体の斜視図である。
【図６】図６は、プライの積層体を設置するために用いられるＡＦＰロボット機械の斜視図である。
【図７】図７は、図６に示したロボット上のエンドエフェクタとして用いられるＡＦＰ機械の斜視図である。
【図８】図８は、図２のフレーム部におけるプライ配向を規定するために用いられる極座標系およびデカルト座標系を示す概略図である。
【図９】図９は、０度に配向されている繊維を含むプライの平面図である。
【図１０】図１０は、４５度に配向されている繊維および９０度に配向されている繊維をそれぞれ含むプライを示し、かつ、トウおよびテープのくさび状部の使用を示す概略図である。
【図１１】図１１は、プライの平坦な積層体の斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１と同様であるが、プライの積層体の一縁部に沿って切り欠きが形成されたことを示す斜視図である。
【図１３】図１３は、フレーム部の内側コードをドレープ成形するために用いられるドレープ成形装置を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１３のドレープ成形装置の一部を含む成形マンドレル上に位置している平坦なプライの積層体の斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４と同様であるが、成形マンドレルの周囲に内側コードが完全に形成されたことを示す図である。
【図１６】図１６は、可撓性膜が開放位置へ回った状態のドレープ成形装置の斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６と同様であるが、可撓性膜が閉じ、かつ、工具組立品の周囲に引き下ろされたことを示す図である。
【図１８】図１８は、フレーム部の外側コードをドレープ成形するための高温ドレープ成形装置の断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示した高温ドレープ成形装置の斜視図である。
【図２０】図２０は、図１８のドレープ総形工具組立品の一部を含む成形／硬化マンドレルの斜視図であり、かつ、その上に位置している部分的に形成されたフレーム部を描写している。
【図２１】図２１は、図２０と同様であるが、成形／硬化マンドレルを覆って外側コードが完全に形成されたことを示す図である。
【図２２】図２２は、フレーム部を硬化させるために用いられる成形／硬化マンドレルバッグ組立品の断面図である。
【図２３】図２３は、連続した起伏のある複合構造物を製作するための方法を示すフロー図である。
【図２４】図２４は、開示する実施形態にしたがって形成可能な連続した複合構造物の断面の幾何学的形状を示している。
【図２５】図２５は、極座標系におけるテープ切片の配列に関して基板上に設置されているテープ切片の平面図を示している。
【図２６】図２６は、図２５において「Ａ」で示された領域の拡大図である。
【図２７】図２７は、代替の端部切断を示す単一のテープ切片の平面図である。
【図２８】図２８は、自動テープ配置機械の斜視図である。
【図２９】図２９は、一定幅のテープ切片を用いて起伏のある複合構造物を製作する方法のフロー図を示している。
【図３０】図３０は、成形前の０度のプライを有する平坦な複合チャージの図である。
【図３１】図３１は、トウ切片を互い違いに配置するための一技法を示す０度のプライのある部分の平面図である。
【図３２】図３２は、図３１と同様であるが、２つの切片を互い違いに配置するための代替の技法を示す図である。
【図３３】図３３は、湾曲した０度のプライがその上に設置されている総形工具の斜視図である。
【図３４】図３４は、図３３と同様であるが、湾曲した脚部を製造するためにプライのある部分が工具の凹表面を覆って形成されたことを示す図である。
【図３５】図３５は、成形された脚部における可変長さのトウ切片を示す、図３４において図３５で示された領域の図である。
【図３６】図３６は、図３５と同様であるが、トウ切片同士の間の可変幅の間隙を示す図である。
【図３７】図３７は、工具の凸表面を覆うプライのある部分の形成に備えて湾曲した０度のプライがその上に設置されている総形工具の斜視図である。
【図３８】図３８は、図３７と同様であるが、工具の凸表面を覆ってプライが形成されたことを示す図である。
【図３９】図３９Ａおよび図３９Ｂは、成形中にトウ切片同士の間の突合せ継手が伸びて離間してトウ切片同士の間に間隙を形成する様子を示す、０度のプライの内部脚部分の平面図である。
【図４０】図４０Ａおよび図４０Ｂは、図３９Ａおよび図３９Ｂと同様であるが、０度のプライの内部脚部分に対する別の分割方策を示す図である。図４０Ｃおよび図４０Ｄは、０度のプライの離間したトウ切片が互いに向かって移動する様子を示す、０度のプライの外部脚部分の平面図である。
【図４１】図４１は、０度のプライを含む平坦なチャージを用いて少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を形成する方法のフロー図である。
【図４２】図４２は、複合チャージは図示していない、２本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を形成するための装置の斜視図である。
【図４３】図４３は、図４２と同様であるが、成形に備えて平坦な複合チャージが工具内で安定化されたことを示す図である。
【図４４】図４４は、図４３と同様であるが、成形補助具のうちの２つが明確にするために取り除かれた、構造物上の１本の湾曲した脚部が形成されたことを示す図である。
【図４５】図４５は、チャージのある部分の第２の湾曲した脚部への形成に備えて真空バッグが工具を覆って閉じられている図４２〜図４４に示した装置の斜視図である。
【図４６】図４６は、図４２〜図４５に示した装置を用いて２本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を形成する方法のフロー図である。
【図４７】図４７は、平坦な複合チャージを２本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物へと形成するための装置の代替の実施形態の斜視図である。
【図４８】図４８は、図４７に示した装置の平面図である。
【図４９】図４９は、図４７における４９‐４９線断面図である。
【図５０】図５０は、図４９と同様であるが、成形作業に備えて平坦な複合チャージを締め付けるために上側工具組立品と下側工具組立品とが閉じられたことを示す図である。
【図５１】図５１は、図５０と同様であるが、湾曲した脚部が形成されたことを示す図である。
【図５２】図５２は、図４７〜図５１に示した装置を用いて、２本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法のフロー図である。
【図５３】図５３は、航空機の製造および保守方法論のフロー図を示している。
【図５４】図５４は、航空機のブロック図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
まず図１〜図３を参照すると、円筒形の胴体部３０は、フレーム構造物３２を覆って形成され、かつ、固定されている外側の外板３４を含む。フレーム構造物３２は、複数の長手方向に離間した円筒形フレーム３２ａと、円筒形フレーム３２ａを貫通する長手方向に延在している縦通材３２ｂとを含む。円筒形フレーム３２ａの各々は、限定はされないが重ね継ぎ板（図示せず）および締結具（図示せず）といったあらゆる適切な手段を用いて互いに重ね継ぎされている複数の湾曲したフレーム部３６の形態を取っていてもよい湾曲したまたは起伏のある複合部材を含んでいてもよい。ただし、いくつかの用途では、湾曲した半フレーム部および全フレーム部（図示せず）も可能かもしれない。ここで、湾曲したフレーム部３６は、開示する方法および装置により製作可能な広範な湾曲したまたは起伏のある複合部材の例示に過ぎないことに注目すべきである。
【００６２】
図３でもっともよく分かるように、以下で湾曲したまたは起伏のある複合部材と呼ぶこともあるフレーム部３６の各々は、概ねＺ字形の断面を有していてもよく、かつ、湾曲したウェブ４２により湾曲した内側コード４０に接続されている湾曲した外側コード３８を含んでいてもよい。断面（図３）で見ると、外側コード３８および内側コード４０は、ウェブ４２を横切って延在している「脚部」を効果的に形成している。したがって、ここに用いられるように、「脚部」および「（複数の）脚部」という語は、限定はされないがウェブなどの起伏のある構造物の他の特徴を横切って延在している限定はされないがキャップまたはフランジといった１つ以上の構造的特徴を指す。説明している実施形態において、ウェブ４２は、任意の強化パッド４４を含んでいてもよい。外側コード３８は、外板３４が結合および／または締結されていてもよいシヤタイを形成している。外側コード３８およびウェブ４２の一縁部は、複数の離間したねずみ穴形の切り欠き５３を含んでいてもよく、該切り欠き５３を通って、縦通材３２ｂが延在している。下で取り上げるように、フレーム部３６は、炭素繊維エポキシなどの繊維強化合成樹脂の積層されたプライから形成される。図４に示すように、フレーム部３６は、効率的であるとともに反復可能な後述する製作方法の使用を促進しつつ、最大の構造的性能をもたらすよう配置および配向されている完全プライ４６および部分プライ４８を含むプライの積み重ねを含んでいてもよい。
【００６３】
ここで図５〜図７を参照すると、ＡＦＰ機械５８は、繊維トウまたは繊維プリプレグテープの帯状片をレイダウンしてここでは平坦なチャージ５０と呼ばれることもある平坦なプライの積層体５０を形成するためのロボット６０上のエンドエフェクタとして用いられてもよい。ＡＦＰ機械５８は、トウ切断器６８により切断される前にリボナイザー６６を通過して入ってくるプリプレグトウ６２を受けるくし部６４を含んでいてもよい。切断されたトウ７２は、トウ６２を基板（図示せず）または下に存在するプライ層（図示せず）上に付与および圧縮する従属ローラー７０の下を通過する。図５でもっともよく分かるように、ＡＦＰ機械５８は、繊維がデカルト座標系４７において予め選択された角度に配向している繊維トウ６２またはテープをレイダウンするために用いられてもよい。説明例において、プライの積層体５０は、０度に配向している繊維トウ５２、＋４５度に配向している繊維トウ５６および−４５度に配向している繊維トウ５４を含む。９０度に配向している繊維トウは、図示していないが、プライの積層体５０に埋め込まれている。
【００６４】
図８は、一方向繊維トウまたはテープがプライの積層体５０にレイダウンされるデカルト座標系４７の向きと、フレーム部３６の起伏を規定する極座標系との関係をよりよく示している。番号３７により示すフレーム部３６の起伏は、極３９を起点とし、かつ、０度で示されている基準座標に対して極角Θをなす動径座標「ｒ」により規定されていてもよい。したがって、フレーム部３６による各起伏のある特徴は、角度Θにおける値「ｒ」（動径座標）により規定されてもよい。ただし、ここでは、示されているフレーム部３６は一定の半径（曲率）を有し、かつ、ウェブ４２は一定の厚さ（厚み）を有しているが、フレーム部３６の曲率、ウェブ４２の厚さ、内側コード４０の厚さおよび外側コード３８の厚さは、各々が、フレーム部３６の長手方向に沿って可変であってもよい。
【００６５】
説明している実施例において、プライの積層体５０は、動径座標「ｒ」に対して接線方向に配されているデカルト座標系４７内で一方向プリプレグ繊維が配向している複数のプライ５２により形成されている。下でより詳細に取り上げるように、説明例において、０度、−４５度、＋４５度および＋９０度の繊維配向が使用されているが、特定の用途およびフレーム部３６の幾何学的形状を含むさまざまな要因次第で他の角度配向も可能である。
【００６６】
ここで、平坦なプライの積層体５０のいくつかのプライにおける繊維配向を示す図９〜図１２に注目する。図９は、トウまたはテープ帯状片が０度の配向を有してＡＦＰ機械５８によりレイダウンされ、フレーム部３６の全長にわたって延在しているプライ５２を示している。ここで用いられているように、「テープ」は、予備含浸された一方向繊維を指し、「トウ」は、その長手方向に細長く切って幅の狭いベルト状とされるテープを含んでいてもよく、該ベルトは、例えば限定はされないが、幅０．１２５インチ、０．２５インチまたは０．５インチとしてもよい。「コース」は、ＡＦＰ機械５８によりベルトとして付与されるトウを指す。「脱落」は、ＡＦＰ機械５８が１本以上のトウの連続性を断つことを指し、かつ、隣り合うトウまたはテープ間の間隔を含んでいてもよい。切断／追加収束ゾーンは、あるコースが同じプライ内の異なる配向のコースにおいて終点となることを意味し、これにより、間隙および重複の領域が作り出される。
【００６７】
０度のプライ５２は、細長テープのレイダウンの「舵を取る」ためにＡＦＰ機械５８を用いることにより形成されていてもよく、ここで適合性および脱落によりプライ５２の幅が決定される。図９にはプライ５２全体が示されているが、部分的プライまたは脱落のあるプライもまた可能である。後に外側コード、内側コードおよびウェブへと形成されることとなるプライ５２の部分は、それぞれ番号３８、４０および４２により示されている。なおここで、いくつかの用途では、外側コード３８を形成するプライは、ＡＦＰ機械５８を用いてレイダウンされるのではなく、むしろ、ある幅に予め切断し、後で取り上げる工具上に設置した別個のトウベルトまたはテープの層を用いて形成可能である。
【００６８】
０度以外の角度に配向されたトウまたはテープを含むプライは、各々がテーパ形のウェッジ形状を有するトウ／テープの並んだ群または切片５５、７４により形成されている。切片５５、７４は、側面を決定する上向き角度および脱落許容量を有するテープを用いて形成されてもよい。例えば、図１０は、切片５５の各々における繊維配向が概ね＋４５度である切片５５により形成されているプライ５４を示している。
【００６９】
図１１は、並んで配されている切片７４により形成されているプライ７６を示しており、ここで、各切片７４における繊維は、フレーム部３６の起伏３７（図８）を規定する動径座標「ｒ」の角度と実質的にそろえて、概ね９０度に配向されている。切片７４を形成するためにトウ７２がレイダウンされている場合、個々のトウは、プライ７６の曲率の方向に角度が付けられている。角度が付けられたトウ７２同士は、互いに並んだ関係に個々に設置されている。あるいは、切片は、ＡＦＰ機械５８または類似の装置により互いに並んだ関係にレイダウンされている繊維テープのテーパ形ウェッジ７５により形成されていてもよい。
【００７０】
ここで図１２を参照すると、平坦なプライの積層体５０が完全に設置された後、プライの積層体５０の一縁部５１に沿ってねずみ穴の切り欠き５３を作成してもよい。切り欠き５３は、限定はされないが例として、ＮＣ制御超音波切断器（図示せず）を用いるなどのさまざまな技法のうちのいずれかを用いて作成してもよい。
【００７１】
説明例において、切り欠き５３は、縦通材３２ｂがそれを通って延在する（図１）開口を提供する。ただし、その他の用途では、重量を削減し、かつ／または、後続の製作プロセス中にプライにしわが生じる可能性を低減するために同様の切り欠き５３を設けることが望ましいことがある。
【００７２】
ここで、ドレープ成形プロセスを用いた内側コード４０の形成を示す図１３〜図１７に注目する。成形マンドレル８０の上側平坦表面８０ａ上に、プライの積層体５０を設置する。成形マンドレル８０は、説明例において、上側平坦表面８０ａに対して実質的に９０度の角度をなす湾曲したまたは起伏のある表面８０ｂを含む。起伏のある表面８０ｂ上に、内側コード４０を形成するために用いてもよい何らかの０度のプライを直接設置する。プライの積層体５０の外側縁部５０ａは、湾曲した表面８０ｂを超えて延在し、かつ、図１３に示す位置へとその後移動させられるレイアップ棚８６によりプライ設置中は支持されてもよい。成形マンドレル８０は、繊維ガラスブリーザー８２により分離された真空バッグ工具８４上に支持されている。真空バッグ８８は、プライの積層体５０および成形マンドレル８０を覆って設置される。バッグ８８とプライの積層体５０との間にブリーザー９０およびＦＥＰ（フッ素化エチレンプロピレン）の層９２を設置してもよい。バッグ８８はまた、その内側表面上に溝（図示せず）を有することもでき、その場合、ブリーザー９０は必要ない。
【００７３】
プライの積層体５０の縁部５０ａが工具表面８０ｂを覆っている状態で、バッグ８８内を真空引きすることにより、プライの積層体５０に圧力を印加し、これにより、縁部５０ａが成形マンドレル８０の湾曲した表面８０ｂの起伏に接して実質的に平坦となり、かつ、実質的にその起伏の形をとるまで、図１３における矢印９４の方向に縁部５０ａが下向きに曲がる。こうして、プライの積層体の縁部５０ａは、湾曲した工具８０ｂの半径Ｒと実質的に同一の半径を有する内側コード４０へと形成される。
【００７４】
上で説明した成形プロセスは、図１６および図１７に示すドレープ成形装置９６において行われてもよい。バッグ８８は、脚部１００上に支持されている真空テーブル９８に枢動可能に取り付けられたフレーム１０２に装着されている、例えば限定はされないが、シリコーンから形成される気体不透過性膜を含んでいてもよい。真空テーブル９８は、ポートまたは穴（図示せず）を含み、これらにより、テーブル９８を通って空気を引き出すことができる。フレーム１０２が真空テーブル９８に接して閉じている状態で、真空テーブル９８上にプライの積層体５０およびレイアップ棚８６とともに成形マンドレル８０を設置してもよい。
【００７５】
図１７に示すように、真空システム（図示せず）を用いて、フレーム１０２およびテーブル９８により形成される密閉キャビティ中の空気を排気してもよい。このキャビティの排気の結果、膜８８が成形マンドレル８０の上方で引き下ろされ、これにより、成形マンドレル８０の前面８０ｂを覆って下方へ縁部５０ａが形成される。レイアップ棚８６は、形成プロセス中に膜８８を部分的に支持することにより、膜８８の縁部５０ａに印加される力を制御し、かつ、導く。
【００７６】
内側コード４０が完全に形成された後、製作方法における次の工程を外側コード３８が形成される図１８〜図２１に示す。外側コード３８は、例えば限定はされないが、図１９に示すドレープ成形装置１２４を用いて張力高温ドレープ成形により製作可能である。ドレープ成形装置１２４は、脚部１３４により支持されている下側フレーム１２８に保持された加熱真空テーブル１３０を含む。上側枢動フレーム１２６は、例えばシリコーンを含んでいてもよい気体不透過性膜１３２を含む。成形／硬化マンドレル１０６の形態の工具および起伏のあるブロック１１２は、真空テーブル１３０上に支持されており、かつ、フレーム１２６が下側フレーム１２８に接し閉じて密封されているとき膜１３２により覆われている。
【００７７】
図１８でもっともよく分かるように、成形／硬化マンドレル１０６は、プライの積層体５０を支持している平坦な上側工具表面１０６ａを含む。成形／硬化マンドレル１０６上の第２の平坦な表面１０６ｂは、工具表面１０６ａから上向きに延在しており、かつ、内側コード４０と係合している。成形／硬化マンドレル１０６は、工具表面１０６ａから下向きに延在しており、かつ、外側コード３８の形成に用いられる第３の表面１０６ｃをさらに含む。
【００７８】
成形／硬化マンドレル１０６は、真空テーブル１３０上に支持されている。真空テーブル１３０と成形／硬化マンドレル１０６との間に、繊維ガラスまたはその他適切な材料から形成される任意のブリーザー１１０を設置してもよい。半径１２２が内側コード４０に隣り合って完全に維持されていることを確実とするために、プライの積層体５０を覆って起伏のある増圧器１２０を設置してもよい。増圧器とプライの積層体５０との間に、限定はされないがテフロン（Ｒ）といった材料のプライ１１６およびブリーザー１１８を設置してもよい。成形／硬化マンドレルの縁部とプライの積層体５０との間に、ＦＥＰの追加層１２３を設置してもよい。ＦＥＰ層１２３はブロック１１２を覆っており、これらが組み合わさって、ドレープ成形プロセス中にバッグ膜１３２がプライの積層体５０の外側縁部５０ｂに圧力を印加する角度を制御するよう機能する。
【００７９】
外側コード３８は、成形／硬化マンドレル１０６を覆って高温ドレープ成形してもよく、次いで、炉内または赤外線ランプといったその他の手段により、例えば華氏約１４０度の予め選択された温度に加熱してもよい。バッグ膜１３２内を真空引きし、予め選択された期間保持する。張力制御高温ドレープ成形プロセス中、マトリックス樹脂の粘度が加熱により低下した結果、繊維がプライ内で摺動可能である。これにより、必要に応じて繊維が束になったり、分離したり、そうでなければ再配置することが可能である。積層体５０の下で張力を維持することにより、しわの発生が最小限に抑えられる。半径増圧器１２０は、外側コード３８を形成しつつ、内側コード半径１２２（図３における４０ａ）を保持する。
【００８０】
図２０は、形成された内側コード４０が工具表面１０６ａに接して保持されている状態で、成形／硬化マンドレル１０６上に位置する部分的に形成されたプライの積層体５０を示している。プライの積層体５０の外側縁部５０ｂは、工具表面１０６ｂの上方で片持ち支持されている。図２１に示すように、膜１３２が成形／硬化マンドレル１０６の上方で引き下ろされると、膜１３２は、ブロック１１２により部分的に制御された角度で外側縁部５０ｂに圧力を印加する。次いで、プライの積層体５０の縁部５０ｂは、工具表面１０６ｃに接して完全に形成されるまで、矢印１１４の方向に下向きに曲げられて、外側コード３８を形成する。
【００８１】
フレーム部３６の外側コード３８および内側コード４０が形成されると、次いで、フレーム部３６を硬化させる必要があり、これに関連して、図２２に注目する。形成されたフレーム部３６および成形／硬化マンドレル１０６を高温ドレープ成形装置１２４から取り除く。半径１４１の圧縮を助けるために、外側コード３８を覆って当て板１３９を設置してもよい。同様に、半径１２２の圧縮を助けるために、増圧器１４２を据え付けてもよい。従来の真空バッグ１３８をフレーム部３６を覆って設置し、硬化マンドレル１０６にシール１４０により封止する。成形／硬化マンドレル１０６とバッグ１３８との間に、ブリーザー（図示せず）およびＦＥＰの剥離プライ（図示せず）も設置可能である。
【００８２】
ここで、起伏のある複合構造物を製造するための方法において用いられる工程全体を示す図２３に注目する。１４４において、プリプレグ繊維トウおよび／またはテープを含む原材料を受領し、かつ、点検する。１４６において、前述の成形マンドレル８０および成形／硬化マンドレル１０６を洗浄および準備する。次に、１４８において、成形マンドレル８０を覆って外側繊維ガラスプライを設置してもよい。
【００８３】
工程１５０において、１つ以上のＡＦＰ機械５８を用いて積層体５０中のさまざまなプライをすべてレイダウンする。平坦なプライの積層体５０が形成されると、次いで、工程１５２で求められているように、プライの積層体５０にねずみ穴の切り欠き５３を設ける。次に、工程１５４において、成形マンドレル８０およびレイアップ棚８６上にプライの積層体５０を設置する。次いで１５６において、後続の成形プロセスにおいて用いられる位置へとレイアップ棚８６を移動させる。工程１５８において、上で説明したドレープ成形技法を用いて内側コード４０を形成する。
【００８４】
工程１６０において、部分的に形成されたプライの積層体５０を成形／硬化マンドレル１０６に設置する。１６２において、成形／硬化マンドレル１０６上で外側コード３８を高温ドレープ成形する。次に、工程１６４において、形成されたフレーム部３６を硬化工具１０６へと移送し、フレームを覆って内側繊維ガラスプライを設置する。次に、１６６において、当て板１３９および増圧器１４２を据え付け、その後、該組立品をオートクレーブ硬化に備えて真空バッグに入れる。１６８において、オートクレーブ（図示せず）内でフレーム部３６を硬化させ、その後１７０において、硬化し完全に形成されたフレーム部３６にデバッグ処理およびバリ取りを行う。１７２において、数値制御切断器を用いてフレーム部３６を切り取ってもよく、次いで１７４において、従来の非破壊評価手法を用いて切り取られたフレーム部３６を点検してもよい。
【００８５】
開示している実施形態は、Ｚ字形断面を有する起伏のある複合構造物を製作するための方法の使用を示しているが、ウェブのような構造的特徴から１本以上の脚部が外向きに延在しているその他さまざまな起伏のある構造物が可能である。例えば、図２４に示すように、開示している実施形態は、限定はされないがＣ字形１７６、Ｊ字形１７８、Ｌ字形１８０、Ｉ字形１８２、変形Ｊ字形１８４および１つ以上の形態のＵ字形１８６といった他の脚部構成または断面形状を有する起伏のある連続した構造物を製作するために使用されてもよい。
【００８６】
ここで、実質的に一定幅の一方向プリプレグ繊維テープから形成される重複するプライ切片１８８を用いて起伏のあるプライ２０１をレイアップするための別の方法を示す図２５および図２６に注目する。標準または非標準幅のテープのスプール（図示せず）から引き出されたテープから一定幅のプライ切片１８８を切断してもよい。図２５および図２６に示す実施例において、プライ切片１８８は、形状が実質的に矩形であるが、プライ切片１８８が実質的に同じ幅を有することを条件にその他の形状を有していてもよい。プライ切片１８８を基板（図示せず）上に設置し、レイアップされている起伏のあるプライ２０１の起伏のある中心線１９２に沿って配置する。プライ切片１８８の各々は、それぞれ内側コード３８および外側コード４０を超えて放射状に延在して、プライ切片１８８により形成される完全なプライ２０１が構造物３６（図２）の起伏と実質的に一致するように後に切り取られる延在部分２００を形成する。
【００８７】
プライ切片１８８の各々は、動径座標「ｒ」が極座標系１９０における極３９を起点としている状態で、設置プロセス中に配列される長手方向の中心線１９４を含む。ここで時として曲率軸とも呼ばれる中心線１９４の各々は、図２５において「０°」と示されている基準線に対して角度Θをなす。極座標系１９０は、構造物３６（図２）の１つ以上の起伏を規定するために用いられる。開示する実施形態にしたがって、重複の量が好ましくは実質的に一定に保持されるように、一定幅のテープ切片１８８を互いに対して重複する関係１９１に設置する。各プライ切片１８８を設置する際、前に設置した隣り合う切片１８８からわずかな角度１９３（図２６）に向ける。重複する関係１９１にプライ切片１８８を設置すると、結果として、プライ切片１８８ａ、１８８ｂの隣り合うもの同士が内側コード４０の近辺でパイ形の重なり部分１９６を形成し、かつ、外側コード３８に隣り合ってパイ形の間隙１９８を形成することとなる。重なり部分１９６および間隙１９８は、テープ切片１８８の幅を変化させることによりある特定の用途の構造的要件を満たすよう調整可能である。上で説明した一定幅のテープレイアップ方法により、小型で大きな起伏のある複合構造物上であっても比較的高速に０度でないプライのレイアップが可能となる。
【００８８】
図２６でもっともよく分かるように、重なり部分１９６は、プライ２０１の中心線１９２から概して延在しており、ここで、重なり部分１９６の幅２０４は、中心線１９２からの距離の増加とともに段々と広がっている。同様に、隣り合うプライ切片１８８ａ、１８８ｂ間の間隙１９８の幅２０２は、中心線１９２からの距離の増加とともに広がっている。開示している実施形態によると、重なり部分１９６と間隙１９８との両方が実質的に最小化される。図１１に示した実施形態において用いられている周囲を切断したテープ切片７４と対照的に、一定幅の端部を切断した単純なプライ切片１８８の使用により、重なり部分１９６および間隙１９８を最小化する所定の手法でプライ切片１８８を設置するための（下で取り上げる）自動化設備の使用が促進される。
【００８９】
上で説明したような一定幅のプライ切片１８８の重複設置の結果、プライ２０１が、重なり部分１９６および間隙１９８により規定された実質的に等分にずれた切れ目を有することとなる。
【００９０】
テープ切片１８８に対して選択された幅は、用途とともに変わる。重なり部分１９６および／または間隙１９８を減少させるためには、より幅の狭いテープ切片１８８を利用可能である。同様に、レイダウン速度を高めるために、より広いテープ幅を使用してもよい。４５度のプライ２０１に対する重なり部分１９６および間隙１９９は、プライ切片１８８を＋／−６０度の配向に変化させることにより低減可能である。
【００９１】
図２７を参照すると、内側コード４０および外側コード３８の外側起伏をそれぞれ実質的に一致させるよう各テープ切片１８８の重複する端部２００を２０６において角度Φで切断してもよい。したがって、切片１８８の切断した端部２０６は、構造物３６（図２）の起伏に実質的に追従してもよく、その結果、切片１８８が概して台形を有することとなる。
【００９２】
開示する実施形態にしたがって、プライ切片１８８の各々は、構造物３６（図２）の起伏に関連した極性配向に中心線１９４（図２５および図２６）を配列させる図２８に示す自動テープ配置設備２０８を用いて、基板（図示せず）上に設置してもよい。図２８を参照すると、自動テープ配置設備２０８は、工具であってもよい、基板２１４の起伏に対する旋回運動のためのガントリー２１４上に装着されている旋回テープ配置ヘッド２１０、２１２を含む。ヘッド２１０、２１２の各々は、テープをある長さに切断し、切断された長さのテープを基板２１４上に設置する切断設置機構（図示せず）とともに、複合テープの供給品（図示せず）を含む。テープヘッド２１０、２１２および／または基板２１４は、テープヘッド２１０、２１２が基板２１４を横切り、かつ、典型的にはＣＮＣ制御装置（図示せず）の制御下で複合テープを自動的に設置するように、互いに対して移動させられる。適切な自動テープ配置機械２０８の追加の詳細は、２００６年１１月２１日発行の米国特許第７，１３７，１８２号明細書に開示されており、該特許の内容全体をここに参照により引用する。
【００９３】
ここで、１本以上の脚部を有する起伏のある複合構造物を作製するための方法の全体工程を示す図２９に注目する。２１８で開始する一連の工程２１６において、一定幅の一方向繊維プリプレグテープを所望の長さに切断することによりプライ切片１８８を製造するとともに、プライ２０１を据える。次に２２０において、基板上に複合構造物の起伏に追従する並んで重複した関係となるようプライ切片１８８を設置する。設置プロセス中、プライ切片１８８の長手方向中心線１９４は、構造物の起伏に関連する極性配向に配列される。２２２において、隣り合うプライ切片１８８ａ、１８８ｂ間の重複１９６および間隙１９８を制御する。典型的には、この制御は、図２８に示した種類の自動化テープ配置設備を用いる際に自動的に実施される。
【００９４】
次いで２２４において、必要に応じて、最終形状となるように完成したプライ２０１またはプライ２０１の積層体の各々を切り取ってもよい。２２６において、１本以上の脚部を形成することを含んでもよいここで前に説明した技法を用いて、完成したプライの積層体５０（図８）をある形状に形成してもよい。最後に２２８において、形作ったプライの積層体５０を圧縮および硬化してもよい。
【００９５】
前に取り上げたように、図１および図２に示したフレーム部３６といった起伏のある複合構造物が比較的大きい曲率を有するようないくつかの用途においては、形成された後で内側脚部４０および外側脚部３８上に０度のプライ５２（図９）を設置する必要があることがある。このプロセス要件は、０度のプライ５２（図９）中の繊維が、より短い半径から長い半径への形成中に実質的に伸長不可能である、すなわち、伸びることにより長さが実質的に変化しないということから生じる。同様に、０度のプライ５２中の繊維は、より長い半径から短い半径への形成中に圧縮により長さが実質的に変化しない。したがって、より長い半径から短い半径へ形成される際、０度の繊維が成形中に互いの上を容易に摺動して、繊維が実質的に面内にとどまることを可能とすることがないため、０度のプライは、曲がり、間を埋め、しわになり、かつ／または波打つ可能性がある。結果として、起伏のある複合構造物を形成するための前に説明した製作方法には、０度でないプライの設置および形成とは異なり、０度のプライ５２を設置するための複数工程のプロセスが必要である。
【００９６】
しかしながら、下で取り上げる起伏のある複合構造物３６（図１および図２）を製作する代替の方法によると、１つ以上の０度のプライ５２を含む平坦な積層体またはチャージ５０（図５および図２１）は、単一の成形作業において１本以上の湾曲した脚部３８、４０となるよう形成することにより、脚部３８、４０を形成した後で別の工程において脚部３８、４０上に０度のプライ５２を設置する必要がなくなる可能性がある。図３０を参照すると、時としてここで積層体２３０とも呼ばれる平坦な複数プライプリプレグ繊維チャージ２３０は、その上に設置された０度のプライ２３１を含む。前に取り上げた平坦なチャージと同様に、チャージ２３０は、曲率半径Ｒにより規定された起伏のある構造物３６の曲率軸２５０に対してプライの各々の部分を配列するための極座標系を用いて前に取り上げた方法にしたがってレイアップされる（図３０には示していない）複数の０度でないプライを含んでいてもよい。
【００９７】
平坦なチャージ２３０は、図２に示した起伏のある複合構造物３６のウェブ４２、内側コードまたは脚部４０および外側コードまたは脚部３８となるようにそれぞれ形成される中央ウェブ部分２３２、内側脚部分２３４および外側脚部分２３６を含む。チャージ２３０は、縦通材３２（図１）またはその他の構造的特徴を収容する前述の切り欠き２３５を含んでいても、含んでいなくてもよい。本実施例において、０度のプライ２３１上のウェブ部分２３２および外側脚部分２３６は、以下で連続トウ２３８と呼ぶ連続した細長テープトウ２３８により形成される。しかしながら、０度のプライ２３１の内側脚部分２３４は、手作業でまたはＡＦＰ機械５８（図７）を用いて端と端を接して設置されるトウ切片２４０へと「オンザフライで」連続トウ材料を選択的に切断することにより形成されるトウ切片２４０の一連の並んだ帯状片２３３により形成される。本実施例において、隣り合うトウ切片２４０の端部２４１は、わずかに離間されており、各帯状片２３３におけるトウ切片２４０間に間隙２４２を形成している。しかしながら、下で取り上げるように、隣り合うトウ切片２４０の端部２４１は、チャージ２３０が成形される前には、互いに境を接していてもよく、または、互いに重複していてもよい。設置中、連続トウ２３８およびトウ切片２４０の帯状片２３３は、曲率軸２５０と揃うように、設置される際に舵が取られる。
【００９８】
図３１は、各帯状片２３３におけるトウ切片２４０の隣り合う端部２４１が互い違いに配置されている０度のプライ２３１を示しており、ここで、隣り合う端部２４１の接触部は、連続的に長くなる距離で生じる。切片２４０をこのように互い違いとすることにより、硬化した構造物の圧縮、引張およびせん断強度に対するあらゆる悪影響が低減される。図３２は、トウ切片２４０の隣り合う端部２４１の接触部が帯状片２３８ごとにいくぶん不規則に分布しているが、隣り合う端部２４１間の接触部のいずれも互いに揃っていない代替の互い違いパターンを示している。
【００９９】
ここで図３３および図３４を参照すると、湾曲した総形工具２４４は、湾曲した上側工具表面２４６と、曲率半径Ｒおよび弧長２５４を有する隣接した凹形工具表面２４８とを含む。図を簡潔にするために、単一の０度のプライ２３１のみが工具２４４上に形成されている様子を示しているが、プライ２３１は、図３０に示したものと同様であるが外側脚部分２３６も切り欠き２３５も有さない複数プライチャージ２３０の一部を形成していることは理解されるだろう。プライ２３１のウェブ部分２３２は、工具２４４の曲率軸２５０に対して０度の配向を有する連続したトウ２３８を含む。プライ２３１の内側脚部分２３４は、トウ切片２４０の一連の並んだ帯状片２３３を含み、かつ、矢印２５２によって示す方向に凹形工具表面２４８を覆って下方へ形成される。
【０１００】
成形プロセス中、脚部分２３４におけるトウ切片２４０中の繊維は、もっとも良好なはめ合い形状へと互いに対して摺動することにより、実質的に曲がり、間を埋め、しわになり、かつ／または波打つことなく脚部分２３４を凹形工具表面２４８によりよく適合させてもよい。チャージ２３０の脚部分２３４においてトウをトウ切片２４０へと切断することにより、脚部分２３４における繊維が分離または重複により効果的にその長さを変化可能であり、これにより、平坦なチャージ２３０が平坦な形状から凹形工具表面２４８と一致する起伏のある形状へと幾何学的形状の変遷を受ける際に、繊維中のあらゆる誘導圧縮および／または張力を緩和する。一般に、トウ材料を端と端を接して設置されているトウ切片２４０へと選択的に切断する技法は、繊維が成形中にその長さを変化させることを理論的に要する平坦なチャージ２３０のあらゆる部分上に０度の繊維をレイダウンすることにより、平坦を保ちかつ面内にとどまるために用いられてもよい。
【０１０１】
図３５でもっともよく分かるように、トウ切片２４０は、成形中にトウ切片２４０同士の間の予め選択された最大間隙２４２を達成するために変化可能な弧長Ｌを有していてもよい。知られている構造物半径Ｒおよび知られている接線弧長２４８（図３３）に基づいて、最小の場合のトウ切片弧長Ｌを計算することができる。起伏のある構造物の半径Ｒ（図３４）が増大するにつれて、ウェブ部分２３２から形成された脚部分２３４への繊維長の差が減少し、かつ、繊維が張力および圧縮力の影響を受けにくくなる。その結果、より長い構造物半径Ｒを用いるほど、より長い切片弧長Ｌを用いてもよい。あるいは、図３６に示すように、実質的に一定の長さＬを有するが、成形中にトウ切片２４０が重複しないことを保証するために、脚部分２３４がその周りに形成されている軸２５０からの距離が長くなるほど大きくなる切片間の可変間隙Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を有するトウ切片２４０を使用することができる。トウ切片の所定の長さＬは、起伏のある構造物の曲率半径Ｒ、最大切片間間隙Ｇ許容量、および、脚部２３４の凹性または凸性、脚部の切れ目の量、すなわち軽い揺れおよび傾斜、用いられているトウの幅、ならびに、樹脂系の層間せん断能力に基づいて選ばれる。分割トウの方策は、０度がばらばらとなることにより、硬化した構造物の構造的載荷能力を低下させることなくチャージの成形性が最大化するように選ばれる。
【０１０２】
図３７および図３８は、工具２５６の凹形表面２４２上に０度のプライ２３１の外側脚部分２３６を形成するための工具２５６を示している。本実施例において、０度のプライ２３１の外側脚部分２３６は、不変の弧長Ｌ（図３５参照）および切片間の間隙２４２を有するトウ切片２４０を含む。工具２５６の凹形表面２４２上により大きな半径からより小さい半径へと外側脚部分２３６を成形している間、外側脚部分２３６の圧縮により切片２４０同士が互いに向かって移動することにより、間隙の大きさを低減し、かつ／または、図３８に示すように隣り合う切片２４０同士を互いに境を接する、または、ほぼ接する関係とする。表面２４２上への形成に続いて、存在する場合、間隙２４２の大きさは、外側脚部分２３６がその周りに形成されている軸２６５からの切片２４０の距離にしたがって変わってもよい。
【０１０３】
成形後の脚部分２３４、２３６におけるトウ切片２４０の隣り合う端部２４１間の間隙２４２の大きさは、切片２４０が切断され、平坦なチャージ２３０上に設置される際の切片２４０同士の離間または重複次第で変わる。例えば、図３９Ａは、０度のプライ２３１の内側脚部分２３４を示しており、ここで、テープ切片２４０の隣り合う端部２４１は、２５８において境を接するか、または、ほぼ接するが、成形中に広がって、脚部分２３４がより小さい半径からより大きい半径へと移動するにつれて、図３９Ｂに示すように隣り合う端部２４１間に間隙２４２を作り出す。ある特定の用途に対して用いられる分割方策次第で、トウ切片２４０の端部２４１同士の突き合わせ、間隙または重複は、脚部分２３４、２３６のいずれかに作り出すことができる。
【０１０４】
図４０Ａは、内側脚部分２３４上のトウ切片の間隙２４２を最小化可能な別の分割方策を示している。この方策を用いて、隣り合うトウ切片２４０の端部２４１は、成形前は当初２４３において重複するよう設置される。しかしながら、成形中に、隣り合うトウ切片の端部２４１同士は、離間する方向へ移動し、図４０Ｂに示すように突合せ継手２５８を形成してもよい。
【０１０５】
図４０Ｃは、テープ切片２４０の隣り合う端部２４１がその間に切片間の間隙２４３を有する状態でレイダウンされている０度のプライ２３１の外側脚部分２３６を示している。より大きい半径からより小さな半径への外側脚部分２３６の成形中、テープ切片２４０は、図４０Ｄにおける２５８で示すように境を接するか、または、ほぼ接する関係となるように互いに向かって移動する。図示していないが、切片間の間隙２４３は、外側脚部分２３６の成形に続いてテープ切片２４０の隣り合う端部２４１が互いに重複可能なように、選択されてもよい。
【０１０６】
ここで、少なくとも１つの０度のプライ２３１を含む複合プライの平坦な積層体２３０を用いて少なくとも１本の湾曲した脚部３８、４０を有する起伏のある複合構造物３６（図２）を製作する方法の工程を大まかに示す図４１に注目する。工程２６０において、一方向プリプレグの切片１８８（図２５）を用いて０度でないプライの平坦な積層体２３０をレイアップするが、ここで、切片１８８の各々は、極座標系１９０（図２５）内で規定されていてもよい構造物の曲率軸２５０と揃えられている。２６２において、湾曲した脚部３８、４０（図２）へと形成されることとなる積層体２３０のある部分２３４、２３６上に端と端を接して設置されている一方向プリプレグトウの切片をレイダウンすることを含む、少なくとも１つの０度のプライ２３１を平坦な積層体２３０上にレイアップする。工程２６４において、トウ切片２４０を含む積層体の上記部分２３４、２３６を構造物３６の湾曲した脚部３８、４０へと形成する。
【０１０７】
ここで、図２に示したフレーム部３６のような２本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を形成するための装置２６４の一形態を示す図４２〜図４５に注目する。ここで、該脚部は、湾曲した内側脚部またはコード４０および湾曲した外側脚部またはコード３８を含む。チャージ２３０は、０度でないプライと、実質的に曲がり、間を埋め、しわになり、かつ／または波打つことなく脚部分２３４、２３６を形成するのを助けるトウ切片２４０を含む１つ以上の０度のプライ２３１との両方を含む前述のものと同様であってもよい。下で取り上げるように、成形装置２６４を用いて、チャージ２３０の内側脚部分２３４と外側脚部分２３６との両方を実質的に同時に単一の成形作業において形成してもよい。装置２６４は大まかに、実質的に平坦な基部２６８上に装着されている工具組立品２６６と、袋状の真空バッグ２７０とを含む。真空バッグ２７０は、基部２６８に旋回するよう固定されている周囲フレーム２７２上に装着されている。バッグ２７０は、フレーム２７２が基部２６８の上方かつその上で下方に旋回させられると、バッグ２７０と基部２６８との間で真空密閉を形成する周辺シール２７５を含む。工具組立品２６６は、湾曲した静止工具マンドレル２７４と、線形アクチュエータ２８０によるマンドレル２７４上の直線運動のためにその両側端部に装着されている湾曲した総形工具２７６とを含む。総形工具２７６は、内側脚部分２３４、外側脚部分２３６を形成しつつ、チャージ２３０のウェブ部分２３２を支持する安定器として作用する。
【０１０８】
マンドレル２７４は、平坦なチャージ２３０（図４３）がそれに接して形成されていてもよい３つの隣接した表面２８４、２８６および２８８を含む。マンドレル２７４は、後に明らかとなる目的のためにその上に帯状電気加熱器２９０を有する湾曲した平坦な上側表面２８２をさらに含む。総形工具２７６は、マンドレル２７４上の工具表面２８４、２８６にそれぞれ面する２つの湾曲した表面２７６ａ、２７６ｂ（図４３）と、二次元に湾曲した外側表面とを含む。線形アクチュエータ２８０は、図４３に示す持ち上げられた積み下ろし位置から図４４に示す閉鎖成形位置まで工具２７６を移動させるために電動操作可能である。図４３に示すように総形工具２７６がその持ち上げられた位置にある状態で、図４３に示すように、平坦な複合チャージ２３０をマンドレル２７４の上側表面２８２上および総形工具２７６の下側表面２７６ｂの下に設置してもよい。
【０１０９】
工具組立品２６６は、工具前方表面２８８の底部縁に沿って複数の摺動可能な支持体２９２をさらに含む。支持体２９２の各々は、図４３に示すような基部工具２７４の内側の後退位置から図４４に示すような伸長位置まで摺動可能である。チャージ成形ブロック２９６は、支持体２９２の各々にそれぞれ着脱可能に取り付けられており、かつ、チャージ２３０の外側脚部分２３６を形成することと、バッグが工具表面２８８上に下方に外側脚部分２３６を形成する際のバッグ２７０の変形を導くこととを助けるよう機能する。図示はしていないが、使い捨て離型材料を用いて、チャージ２３０が適切な形状に摺動するのを助け、かつ、マンドレル２７４および／または総形工具２７６に付着するのを防いでもよい。
【０１１０】
ここで、一対の湾曲した脚部３８、４０を有する湾曲した複合構造物３６（図１および図２）を製作する方法の工程を示す図４６に注目する。大まかに言って、該方法は、２９８においてマンドレル２７４上に平坦な複合チャージ２３０を設置することと、３００に示すようにマンドレル２７４を用いて、チャージを湾曲したウェブ４２により接続されている一対の湾曲した脚部３８、４０へと形成することとを含む。より詳細には、３０２から開始して、平坦なチャージ２３０をマンドレル２７４上に設置し、かつ、総形工具２７６の表面２７６ｂとマンドレル２７４の表面２８２との間で安定化させる。次に、３０４において、帯状加熱器２９０を用いて、内側脚部分２３４を適切な成形温度へと加熱して、成形前にプリプレグ樹脂の粘度を低下させる。
【０１１１】
図示はしていないが、追加の電気加熱要素をバッグ２７０上または下に、かつ、後で形成する脚部分２３４、２３６に接して位置させることにより、成形前にこれらの領域を加熱することができる。次に、線形アクチュエータ２８０に通電することにより、総形工具２７６を下向きに移動させ、平坦なチャージ２３０をマンドレル表面２８４、２８６上へ圧縮する。総形工具２７６が下向きに移動するにつれて、工具表面２８４、２８６に対する張力下で平坦なチャージ２３０が高温ドレープ成形され、これにより、３０８に示すようにウェブ４２（図１）および第１内側脚部４０を形成する。工程３１０において、総形工具２７６とマンドレル２７４との間でチャージ２３０のウェブ部分２３２および内側脚部分２３４（図３０）を保持し続ける。３１２において、フレーム２７２を基部２６８上へ回し下ろし、これにより、バッグ２７０と基部２６８との間に真空気密シールを作り出す。３１４において、バッグ２７０内を真空引きする。３１６において、バッグ２７０内の真空により、チャージ２３０の外側脚部分２３６上へバッグ２７０を引き下ろす。総形工具２７６上の湾曲した表面２７８および成形ブロック２９６により部分的にバッグ２７０の下向きの移動を導き、該ブロックは、バッグ２７０を導いて、チャージ２３０の外側脚部分２３６に圧力を印加し、かつ、マンドレル２７４の工具前方表面２８８上に脚部分２３６を形成する。図４６には示していないが、成形したチャージを硬化させるための硬化工具として工具組立品２６６を用いてもよい。
【０１１２】
ここで図４７および図４８を参照すると、脚部３８、４０が実質的に同時に単一の成形作業において形成される複数の脚部３８、４０を有する図１に示したもののような起伏のある複合構造物へと平坦な複合プライの積層体またはチャージ２３０を高温ドレープ形成するために、成形セル３１８を用いてもよい。チャージ２３０は、図３０〜図４１に関連して前に説明したものと同様であってもよい。限定はされないがＣ、Ｊ、Ｌ、Ｚ、ＶおよびＩ字形の断面形状を有するものを含む、多種多様な配向、弧長および全体の幾何学的形状を有する多足形の複合構造物を形成するために、成形セル３１８を用いてもよい。図４２〜図４５に示した成形装置２６４と同様に、成形セル３１８を用いることにより、レイアップ工程と成形工程との間にチャージ２３０を裏返し、かつ／または、移送する必要をなくすことができる。また、図４２〜図４５に示した成形装置２６４と同様に、成形セル３１８は、成形作業中にウェブ繊維を適切な形状に直接据えることを可能とし、二次成形および／または加熱作業を必要としない。
【０１１３】
成形セル３１８は、フレーム３２４上に支持されている一対の整合した工具片３２０、３２２を含む。上側工具片３２０は、上側工具片３２０と結合されているシャフト３２６を含む線形アクチュエータ３２８により、下側工具片３２２へ向かう方向および離れる方向の直線運動のために装着されている。上側工具片３２０および下側工具片３２２は、平坦な複合チャージ２３０上への湾曲した脚部の形成に用いられる真空引きのための真空源（図示せず）と下で取り上げるように結合されている真空接続部３３０を備えている。
【０１１４】
ここで図４９を参照すると、上側工具片３２０および下側工具片３２２は、囲まれたフレーム３３２、３３３をそれぞれ含む。フレーム３３２およびフレーム３３３は、側壁３３２ｂおよび側壁３３３ｂに接続されている端壁３３２ａおよび端壁３３３ａをそれぞれ含む。側壁３３２ｂは、下側フレーム３３３の側壁３３３ｂにおける周辺の溝３３４内に配置されている周辺シール３３６と揃えられている。後で取り上げるように、上側フレーム側壁３３２ｂは、工具片３２０と工具片３２２とが閉じられると、溝３３４内へ収容され、これにより、真空気密シールを形成する。工具片３２０および工具片３２２は、整合した上側マンドレル３３８および下側マンドレル３４０をそれぞれ含む。マンドレル３３８およびマンドレル３４０は、対向する工具表面３３８ａおよび工具表面３４０ａをそれぞれ含み、これらの間で下で取り上げるようにチャージ２３０のウェブ部分２３２が締め付けられていてもよい。上側マンドレル３３８は、チャージ２３０の外側脚部分２３６がその上方で形成される成形表面３３８ｂを含む。同様に、下側マンドレル３４０は、チャージ２３０の内側脚部分２３４がその上方で形成される成形表面３４０ｂを含む。
【０１１５】
上側工具片３２０は、締め付け具３５２とマンドレル３３８との間で伸びている真空バッグ３４６を含む。真空バッグ３４６は、チャージ２３０の脚部分２３４の上に重なり、かつ、工具片３２０と工具片３２２とが閉じられると、図５０に示すように第１真空室３４７を形成する。同様に、第２の真空バッグ３４８は、下側マンドレル３４０と締め付け具３５０との間で伸びている。真空バッグ３４８は、チャージ２３０の脚部分２３６の下に重なり、かつ、図５０に示すように工具片３２０、３２２が閉じられると第２真空室３４５を形成する。帯状電気加熱器３４２および帯状電気加熱器３４４は、脚部分２３４、２３６と位置合わせして、チャージ２３０のこれらの部分を成形温度へと加熱するためにそれぞれバッグ３４６、３４８を覆って設置されていてもよい。上側工具片３２０の一部を形成している成形補助具３５４のような１つ以上の成形補助具を使用して、バッグ３４６、３４８が成形プロセス中に真空圧力下で変形する際にバッグ３４６、３４８を形作るのを助けてもよい。
【０１１６】
図５０は、閉鎖および封止されたが、真空室３４５、３４７の真空付与前である工具片３２０、３２２を示している。工具片３２０、３２２が閉じられている状態で、チャージ２３０のウェブ部分２３２は、締め付けられ、かつ、上側マンドレル３３８と下側マンドレル３４０との間に保持されている。この点において、加熱要素３４２、３４４に通電して、チャージ２３０の脚部分２３４、２３６を適切な成形温度へと加熱してもよい。
【０１１７】
図５１は、真空室３４５、３４７内で真空引きが行われた後の真空バッグ３４６、３４８の部分を示している。付与された真空は、バッグ３４６、３４８を真空室３４７、３４５内へとそれぞれ引き付け、これにより、脚部分２３４、２３６に圧力が印加され、かつ、脚部分２３４、２３６をマンドレル３３８およびマンドレル３４０の工具表面３３８ｂおよび工具表面３４０ｂをそれぞれ覆って下方へ形成させる。１つ以上の成形補助具３５４を使用して、成形プロセス中にチャージの脚部分２３６に接した引き下ろしにおいてバッグ３４８を助け、かつ、導いてもよい。ここで、単一の成形作業において実質的に同時または順に脚部分２３４、２３６を形成するよう真空室３４５および真空室３４７において順にまたは同時に真空引きしてもよいことに注目されたい。チャージ２３０が完全に形成されると、真空室３４５および真空室３４７において真空を解放してもよく、その後、バッグは図５０に示した位置へと戻り、工具片３２０および工具片３２２は開放されることにより、成形された部品の除去を可能としてもよい。
【０１１８】
図５２は、図４７〜図５１に示した種類の成形セル３１８を用いて２本の湾曲した脚部３８、４０を有する起伏のある複合構造物３６（図２）を形成する方法の工程全体を示している。３５６から開始して、平坦なチャージ２３０のウェブ部分２３２を第１工具片のマンドレル３４０上に設置する。次いで３５８において、第１工具片と第２工具片とを閉じて封止する。３６０において、それぞれ第１工具片３２０と第２工具片３２２の２つのマンドレル３３８および３４０の間でチャージ２３０のウェブ部分２３２を締め付けることにより、後続の成形作業中にチャージ２３０を保持および安定化する。３６２において、チャージ２３０の脚部分２３４、２３６の一方または両方を加熱し、その後３６４において、２つの真空室３４５および３４７の各々において真空引きを行って、それぞれ第１工具片３２０および第２工具片３２２の一部を形成する。３６６において、バッグ３４６およびバッグ３４８内で生じた真空は、それぞれバッグ３４６およびバッグ３４８に、マンドレル表面３３８ｂおよびマンドレル表面３４０ｂを覆って下方にチャージ２３０の脚部分２３４および脚部分２３６をさっと通過させることにより、図２に示した起伏のある複合構造物３６の２本の脚部３８および４０を形成する。３６８において、１つ以上の成形補助具３５４を用いて、成形プロセス中にバッグ３４８がチャージ２３０上の張力を維持するのを助けてもよい。３７０において、真空が解放され、その後３７２において、工具片３２０、３２２が開かれることにより、３７４において成形された部品の除去を可能とする．
【０１１９】
本開示の実施形態は、さまざまな潜在的用途において、特に、例えば航空宇宙、海洋および自動車用途を含む輸送産業において用いられてもよい。したがって、ここで図５３および図５４を参照して、図５３に示すような航空機の製造および保守方法３７６ならびに図５４に示すような航空機３７８との関連において、本開示の実施形態を用いることができる。開示する実施形態の航空機用途は、例えば限定はされないが、補剛材といった複合補剛部材、梁および縦通材などを含んでもよく、具体例は事欠かない。本生産の前で、例示的方法３７６は、航空機３７８の仕様および設計３８０、ならびに、開示している起伏のある構造物が航空機３７８における使用のために指定される材料調達３８２を含んでいてもよい。生産の際は、航空機３７８の構成部品および部分組立品の製造３８４ならびにシステム統合３８６が行われ、ここで、さまざまな構成部品および部分組立品が開示している方法を用いて製作される。その後、航空機３７８は、認証および納品３８８を経て、運航３９０されてもよい。顧客による運航中、航空機３７８は、（改修、再構成、修繕などをも含むかもしれない）定常的整備および保守３９２を受け、これは、開示している起伏のある構造物の使用を含んでいてもよい。
【０１２０】
方法３７６のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者および／または操作者（例えば、顧客）により行われるかまたは実施されてもよい。本件の説明のため、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造者および主要なシステム下請け業者に限定されないがこれらを含んでもよい。第三者は、任意の数の取り扱い業者、下請け業者および供給業者に限定されないがこれらを含んでもよい。操作者は、航空会社、リース会社、軍隊、保守組織などであってもよい。
【０１２１】
図５４に示すように、例示的方法３７６により製造された航空機３７８は、複数のシステム３９６および内装３９８とともに機体３４９を含んでいてもよい。高度システム３９６の例としては、推進システム４００、電気システム４０２、油圧システム４０４および環境システム４０６のうちの１つ以上が挙げられる。任意の数の他のシステムを含んでもよい。航空宇宙の例が示されているが、本開示の原理は、海洋および自動車産業といった他の産業に適用することもできる。
【０１２２】
ここで実施されているシステムおよび方法は、製造および保守方法３７６のいずれか１つまたはそれ以上の段階中に使用してもよい。例えば、製造プロセス３８４に対応する構成部品や部分組立品は、航空機３７８が運航されている間に製造される構成部品や部分組立品と同様に組立てまたは製造されてもよい。また、航空機３７８の組立てを大幅に早めるか、または、航空機３７８のコストを削減することにより、例えば、製造段階３８４および３８６中に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態またはそれらの組み合わせを利用してもよい。同様に、航空機３７８の運航から、例えば限定はされないが、整備および保守３９２の間に、一以上の装置の実施形態、方法の実施形態またはそれらの組み合わせを利用してもよい。
【０１２３】
ある例示的な実施形態に関して本開示の実施形態を説明してきたが、他の変形例に当業者が想到するであろうから、該特定の実施形態は、限定ではなく説明を目的とするものであることは理解されるべきである。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
曲率軸および少なくとも１本の湾曲した脚部を有する起伏のある複合構造物を製作する方法であって、
各々が曲率軸に対して０度でない繊維配向を有するプリプレグ繊維プライの平坦な積層体をレイアップすること、
積層体の少なくともある部分の上でプリプレグトウを複数の切片として設置することを含む、積層体の上に０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすること、および、
０度のプライを含む積層体をウェブおよび湾曲した脚部となるよう形成すること
を含む、方法。
（態様２）
積層体を形成することが、積層体の部分をより大きい半径となるよう形成することを含む、態様１に記載の方法。
（態様３）
積層体を形成することが、積層体の部分をより小さい半径となるよう形成することを含む、態様１に記載の方法。
（態様４）
プリプレグトウを複数の切片として設置することが、トウ切片同士の間に間隙を形成することを含む、態様１に記載の方法。
（態様５）
トウを複数の切片として設置することが、実質的にトウ切片同士が境を接するようにすることを含む、態様１に記載の方法。
（態様６）
トウを複数の切片として設置することが、トウ切片同士を重複させることを含む、態様１に記載の方法。
（態様７）
０度の繊維配向を有するプリプレグ繊維プライをレイアップすることが、トウが複数の切片として設置されている部分に隣接して積層体の上に繊維プリプレグの連続したトウを設置することを含む、態様１に記載の方法。
（態様８）
トウを複数の切片として設置することが、切片同士を端と端を接して配置することを含む、態様１に記載の方法。
（態様９）
トウを複数の切片として設置することが、互いに対して切片の帯状片を互い違いとすることを含む、態様１に記載の方法。
（態様１０）
湾曲した脚部を有する湾曲した複合構造物を製作するための装置であって、
平坦な複合チャージがその上に設置されるよう適合されており、かつ、チャージがそれに接してそれぞれ第１および第２の湾曲した脚部となるよう形成可能な第１および第２の湾曲したマンドレル表面を有するマンドレル、
第１の湾曲したマンドレル表面に接して平坦なチャージを形成するための工具、および、
マンドレルと第２の湾曲したマンドレル表面に接してチャージを成形するための工具とを覆うよう適合されている可撓性真空バッグ
を含む、装置。
（態様１１）
マンドレルが、第１および第２マンドレル表面に接してチャージが成形されている間に、チャージがそれに接して工具により保持可能な第３表面を含む、態様１０に記載の装置。
（態様１２）
マンドレルが、成形される前のチャージを支持するために第１マンドレル表面に隣接して第４表面を含む、態様１１に記載の装置。
（態様１３）
工具が、第３マンドレル表面へ向かう方向および離れる方向の直線運動のためにマンドレル上に装着されている、態様１１に記載の装置。
（態様１４）
マンドレル、工具および真空バッグが、共通の基部上に装着されている、態様１０に記載の装置。
（態様１５）
工具が、バッグが合致可能な、かつ、それを介してチャージに成形圧力を印加可能な湾曲した表面を含む、態様１０に記載の装置。
（態様１６）
第１脚部へと形成されることとなるチャージのある部分を加熱するためにマンドレル上に加熱器をさらに含む、態様１０に記載の装置。
（態様１７）
第２脚部へのチャージの成形中に第２マンドレル表面へと向かうバッグの移動を導くために、第２マンドレル表面に沿って離間されている複数の成形補助具
をさらに含む、態様１０に記載の装置。
【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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９Ａ−３９Ｂ】
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【図４０Ａ−４０Ｂ】
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【図４０Ｃ−４０Ｄ】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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