(57)【要約】【課題】複合材製造過程において発生するクラックを最小限に抑え、かつ好適な引き剥がし強度を実現し、タイムリーに、そしてコスト効率良く製造することができるアール付フィラーが必要になる。【解決手段】アール付フィラーを形成する方法では、複数の繊維を供給し、前記複数の繊維を編組して編組プリフォームとし、前記編組プリフォームを成形して編組アール付フィラーとし、前記編組アール付フィラーを所望の長さに切断することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アール付フィラーを製造する方法であって、
複数の繊維（３０８）を供給するステップと、
前記複数の繊維を編組して編組プリフォーム（２００）とするステップと、
前記編組プリフォームを成形して編組アール付フィラー（２３０）とするステップと、
前記編組アール付フィラーを所望の長さに切断するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組アール付フィラーを成形して、両側のアール付フィラー側面（２３２）、及びアール付フィラーベース面（２３４）を有する略三角形の断面形状とすることを含み、前記アール付フィラー側面はそれぞれ、凹面であり、前記アール付フィラーベース面は略平面である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の繊維は、樹脂を含有する複合材プリプレグテープ（３１０）として供給され、前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組プリフォームの前記複合材プリプレグテープを加熱することと、
加熱を行って、前記複合材プリプレグテープ中の前記樹脂を軟化させ、混ぜ合わせることと、
前記編組プリフォームを成形して前記編組アール付フィラーとした後に、前記樹脂を硬化させること、
を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記編組アール付フィラーはアール付フィラーコーナー（２３６）を有し、前記方法は、
接着剤片（２４４）を前記アール付フィラーコーナーのうちの１つのコーナーに貼着するステップを更に含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記編組アール付フィラーを最終成形金型（４６２）に載置するステップと、
熱及び圧力のうちの少なくとも一方を前記編組アール付フィラーに前記最終成形金型内で加えるステップと、
両側のアール付フィラー側面に、複合材製構造体（１０６）のアール付フィラー領域の外形にぴったり合う外形を付けるステップと、
を更に含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の繊維は樹脂を含み、前記編組プリフォームは、前記編組アール付フィラーの形状に近い形状を有し、前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組プリフォームを、マンドレル成形用金型（４２４）及びマンドレル成形用ベース金型（４２６）を有するマンドレル成形システム（４２２）内に載置することと、
セラミックマトリックス（４３２）を、前記編組プリフォームを収容するマンドレル成形用金型空隙部（４２８）に注入することと、
前記セラミックマトリックスの硬化を可能にして硬化マトリックス（４３６）とすることと、
前記セラミックマトリックスを加熱して、前記セラミックマトリックスが膨張するようにすることと、
前記セラミックマトリックスが膨張すると、前記編組プリフォームを固化させることと、
を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
複合材製構造体を製造する方法であって、
編組アール付フィラー（２３０）を、裏面同士を接合した一対の補剛材積層板（１６２）の両側の補剛材外側アール部（１５４）の間のアール付フィラー領域（１５８）に載置するステップと、
ベース積層板（１７２）を前記補剛材積層板に組み付けて、前記編組アール付フィラーを前記アール付フィラー領域の内部に封止し、積層アセンブリ（１７６）を形成するステップと、
前記積層アセンブリを、熱を加えることにより硬化させて、複合材製構造体（１０６）を形成するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
接着剤層（２４０）を前記両側の補剛材外側アール部の表面に塗布するステップと、
前記編組アール付フィラーを前記接着剤層の上に載置して、アール付フィラー側面（２３２）が、前記接着剤層に接触するようにするステップと、
前記編組アール付フィラーを前記アール付フィラー領域に載置した後に、アール付フィラーベース面（２３４）を前記接着剤層で被覆するステップと、
を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記編組アール付フィラーは、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を含む略三角形の断面形状を有し、前記アール付フィラー側面は凹面であり、かつ前記補剛材積層板の両側の補剛材外側アール部にぴったり合うように形成され、前記アール付フィラーベース面は略平面である、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
樹脂中に封止され、かつ編組アール付フィラー（２３０）に編組される複数の繊維（３０８）を備え、
前記編組アール付フィラーは、アール付フィラー側面（２３２）が凹面であり、かつアール付フィラーベース面（２３４）が略平面である略三角形の形状を有する、
アール付フィラー。
【請求項１１】
前記編組アール付フィラーのアール付フィラーコーナー（２３６）に配置される接着剤片（２４４）を更に備える、
請求項１０に記載のアール付フィラー。
【請求項１２】
前記複数の繊維は、異なるバイアス角度を、前記アール付フィラーの長さに沿った少なくとも２つの箇所に有し、
前記編組アール付フィラーは、前記少なくとも２つの箇所の前記異なるバイアス角度に対応する異なる断面サイズを有する、
請求項１０又は１１に記載のアール付フィラー。
【請求項１３】
アール付フィラーコア（２６６）と、
前記アール付フィラーコアを被覆してアール付フィラースリーブ（２６０）を形成するスリーブと、を備え、
前記アール付フィラースリーブは、両側のアール付フィラー側面（２３２）、及びアール付フィラーベース面を有し、前記アール付フィラー側面は凹面であり、前記アール付フィラーベース面は略平面である、
アール付フィラー。
【請求項１４】
前記アール付フィラーコアは非編組部であり、
前記スリーブは、織布材料で編組されるか、又は織布材料から編成される、
請求項１３に記載のアール付フィラー。
【請求項１５】
前記スリーブは、主スリーブ部（２７２）から、かつ前記スリーブの長さに沿った位置から外側に突出する少なくとも１つの脚部（２７４）を有する脚付きスリーブ（２７０）であり、前記少なくとも１つの脚部は、前記主スリーブ部と、前記アール付フィラースリーブのアール付フィラーコーナーで交差し、
前記少なくとも１つの脚部は、前記主スリーブ部に前記スリーブの長さに沿って、前記アール付フィラースリーブの前記アール付フィラーコーナーの箇所で縫合される、
請求項１３又は１４に記載のアール付フィラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、複合材製構造体に関し、特に複合材製構造体の複合材アール付フィラー（ｒａｄｉｕｓ  ｆｉｌｌｅｒ）、及びアール付フィラーを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材製構造体は、複合材製構造体の強度対重量比、耐腐食性が高く、かつ他の特性が好適であるので、非常に多種多様な用途に使用されている。航空機の組み立てでは、複合材料は、胴体、翼、水平及び垂直尾翼、及び他の構造部材を形成するために益々大量に使用されるようになっている。例えば、航空機の水平尾翼は、複合補剛材又はスパーのような内部複合材製構造体と同時接合又は同時硬化される複合材料スキンパネルにより形成することができる。複合材スパーは、水平尾翼の付け根から先端に延設することができ、普通、翼長方向に沿った厚さに傾斜を付けることにより、水平尾翼の剛性を高め、重量を低減することができる。
【０００３】
複合補剛材又はスパーは、多種多様な断面形状で提供することができる。例えば、複合材スパー又は補剛材は、２つの複合材製Ｃ字溝構造の垂直ウェブを裏面同士で接合又は硬化させて合体させることにより、Ｉ型梁形状に形成することができる。これらのＣ字溝構造の各１つのＣ字溝構造は、ウェブの上側端部及び下側端部から外側に突出する水平フランジを有することができる。各水平フランジはウェブに、ウェブ−フランジ丸み変化部で変化する。これらのＣ字溝構造が裏面同士で接合されて、Ｉ型梁状補剛材を形成する場合、ウェブ−フランジ丸み変化部から、Ｉ型梁状補剛材の上側端部及び下側端部に沿った長さ方向切欠き部が得られる。これらの長さ方向切欠き部は、「ｒａｄｉｕｓ  ｆｉｌｌｅｒ  ｒｅｇｉｏｎｓ（アール付フィラー領域）」又は「ｎｏｏｄｌｅ  ｒｅｇｉｏｎｓ（ヌードル状領域）」と表記することができる。複合材製構造体の強度、剛性、及び耐久性を向上させるために、アール付フィラー領域には、複合材料により形成されるアール付フィラー又は丸み状ヌードルを充填する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
残念なことに、既存のアール付フィラーは、これらのアール付フィラーの可用性を損なう幾つかの不具合を有する。例えば、既存のアール付フィラーは、硬化処理から冷却までの間のような製造過程において生じる虞がある残留応力に起因するクラックを発生する可能性がある。残留応力は、アール付フィラーと、それに隣接してアール付フィラーを取り囲む複合材料積層板との間の熱的不一致の結果として生じる虞がある。更に、特定のアール付フィラーから、補剛材とスキンパネルとの間の接合部における「引き剥がし強度（ｐｕｌｌ−ｏｆｆ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）」が、構造荷重が負荷されている状態で不足する可能性がある。
【０００５】
上の説明から分かるように、この技術分野では、複合材製造過程において発生するクラックを最小限に抑え、かつ好適な引き剥がし強度を実現し、タイムリーに、そしてコスト効率良く製造することができるアール付フィラーが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
複合材構造部材を接合することに関連する上記必要性は、アール付フィラー又はヌードルを形成する方法を提供する本開示によって具体的に満たされる。前記方法では、複数の繊維を供給し、前記複数の繊維を編組して編組プリフォームとすることができる。前記方法では更に、前記編組プリフォームを成形して編組アール付フィラーとし、前記編組アール付フィラーを所望の長さに切断することができる。以下に更に詳細に説明するように、幾つかの例では、前記繊維は強化繊維（例えば、炭素繊維、ガラス繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）繊維など）とすることができ、これらの強化繊維に、樹脂又はマトリックス材料を塗布することができる。前記マトリックス材料は、熱硬化性マトリックス材料（例えば、エポキシ）とするか、又は熱可塑性マトリックス材料（例えば、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトンなど）とすることができる。幾つかの例では、前記繊維は、熱可塑性繊維を編組した強化繊維とすることができ、これらの熱可塑性繊維は、以下に説明するように、加熱されると溶融して強化繊維と融着することができる。他の例では、前記繊維は、熱可塑性繊維のみを含むことができ、これらの熱可塑性繊維は、編成することができ、アール付フィラーを加熱し、成形し、そして固化させる過程で融着させることができる。
【０００７】
更に開示されるのは、複合材製構造体を製造する方法である。前記方法では、編組アール付フィラーを、両側の補剛材積層板の間のアール付フィラー領域に載置することができる。前記方法では更に、ベース積層板を前記補剛材積層板に組み付けて、前記編組アール付フィラーを前記アール付フィラー領域の内部に封止し、積層アセンブリを形成することができる。前記方法では更に、前記積層アセンブリを、熱を加えることにより硬化させて、複合材製構造体を形成することができる。
【０００８】
別の実施形態では、開示されるのは、アール付フィラーを製造する方法である。前記方法では、アール付フィラーコアを供給し、スリーブを形成することができる。前記方法では更に、前記アール付フィラーコアを前記スリーブで被覆して、アール付フィラースリーブを形成することができる。
【０００９】
更に開示されるのは、複合材製構造体を製造する方法である。前記方法では、アール付フィラースリーブを、両側の補剛材積層板の間のアール付フィラー領域に載置することができ、ベース積層板を前記補剛材積層板に組み付けて、前記アール付フィラースリーブを前記アール付フィラー領域の内部に封止して積層アセンブリを形成することができる。前記方法では更に、前記積層アセンブリを、熱を加えることにより硬化させて、複合材製構造体を形成することができる。
【００１０】
更に開示されるのは、積層アセンブリのアール付フィラー領域に取り付けるアール付フィラーである。前記アール付フィラーは、樹脂中に封止され、かつ編組アール付フィラーに編組される複数の繊維を含むことができる。前記編組アール付フィラーは、アール付フィラー側面が凹面であり、かつアール付フィラーベース面が略平面である略三角形の形状を有することができる。
【００１１】
更に開示されるのは、アール付フィラーである。前記アール付フィラーは、アール付フィラーコアを含むことができる。前記アール付フィラーは更に、前記アール付フィラーコアを被覆するスリーブを含むことができる。前記アール付フィラースリーブは、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を有することができる。前記アール付フィラー側面は凹面とすることができる。前記アール付フィラーベース面は略平面とすることができる。
【００１２】
説明してきた特徴、機能、及び利点は、本開示の種々の実施形態において個別に実現することができる、又は更に他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態に関する更なる詳細は、以下の説明及び以下の図面を参照することにより理解することができる。
【００１３】
本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、同様の参照番号が同様の構成要素を、これらの図面全体を通じて指しているこれらの図面を参照することにより一層明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】航空機の斜視図である。
【図２】図１の線２に沿って切り出したときの水平尾翼の斜視図である。
【図３】図２の線３に沿って切り出したときの複合補剛材及びアール付フィラーの斜視図であり、アール付フィラーを図２の複合補剛材のアール付フィラー領域の内部に取り付ける様子を示している。
【図４】図３の線４に沿って切り出したときの概略図であり、引き剥がし荷重が、補剛材積層板とベース積層板との間の接合部に作用する様子を示している。
【図５】編組アール付フィラーの１つの実施形態の斜視図である。
【図６】編組アール付フィラーを製造する方法に含めることができる１つ以上の操作を示すフローチャートである。
【図７】編組アール付フィラーを製造する製造システムの１つの実施形態の概略図である。
【図８】円筒構造を有する編組プリフォームの斜視図である。
【図９】図７の線９に沿って切り出したときの編組プリフォームの断面図である。
【図１０】図７の線１０に沿って切り出したときの第１ローラー金型の断面図である。
【図１１】図７の線１１に沿って切り出したときの第２ローラー金型の断面図である。
【図１２】図７の線１２に沿って切り出したときの第３ローラー金型の断面図である。
【図１３】編組アール付フィラーを製造する製造システムの別の実施形態の概略図であり、製造システムは、内部コアを製造するコア製造装置を有し、内部コアを覆うようにして、編組アール付フィラーを編組することができる。
【図１４】下成形型から分離された上成形型を有する最終成形装置の模式側面図である。
【図１５】図１４の最終成形装置の模式側面図であり、編組プリフォームを上成形型と下成形型との間で型締めして、編組アール付フィラーを固化させる、かつ／又は硬化させる様子を示している。
【図１６】図１４の線１６に沿って切り出したときの最終成形装置の断面図であり、上成形型及び下成形型が、接着剤充填ポートを有する様子を示し、更に、内部コアを有する編組アール付フィラーの１つの実施形態を示している。
【図１７】図１５の線１７に沿って切り出したときの最終成形装置の断面図であり、接着剤を接着剤充填ポートに注入して接着剤片を、編組アール付フィラーのアール付フィラーコーナーの各１つのコーナーの位置で成形する様子を示している。
【図１８】接着剤片をアール付フィラーコーナーの各１つのコーナーに有する編組アール付フィラーの断面図である。
【図１９】繊維のバイアス角度の変化により、断面サイズに局所的変化を有する編組プリフォームの斜視図である。
【図２０】図１９の編組プリフォームの側面図であり、繊維が第１バイアス角度及び第２バイアス角度（例えば、異なるバイアス角度）で形成されて、局所的変化領域が、編組プリフォームの断面サイズに生じている。
【図２１】編組プリフォームの断面サイズの局所的変化に対応する箇所に断面サイズの局所的減少を有する最終外形形状の編組アール付フィラーの斜視図である。
【図２２】局所的厚肉プライを補剛材積層板の長さの一部に沿って有する一対の補剛材積層板により形成されるアール付フィラー領域に取り付けられている間の編組アール付フィラーの斜視図である。
【図２３】接着剤層で包み込まれた編組アール付フィラーの１つの実施形態の分解図である。
【図２４】編組アール付フィラーを製造する製造システムの別の実施形態の概略図であり、製造装置は、編組装置の下流に配置されるマンドレル成形システムを含み、かつ更に、固化装置及び検査装置を含む。
【図２５】図２４の線２５に沿って切り出したときのマンドレル成形システムの断面図であり、編組アール付フィラーを装着した状態のマンドレル成形用金型空隙部を有する可動マンドレル成形用金型を示している。
【図２６】セラミックマトリックスをマンドレル成形用金型空隙部に注入している間のマンドレル成形システムの断面図である。
【図２７】セラミックマトリックスが硬化状態になっているマンドレル成形システムの断面図である。
【図２８】マンドレル成形システムがプレスシステム内に載置された状態の図２４の製造システムの概略図である。
【図２９】図２８の線２９に沿って切り出したときのプレスシステムの断面図であり、マンドレル成形システムがプレスシステムの可動の上プレス部とプレスベース部との間に保持されている様子を示している。
【図３０】プレスシステムの断面図であり、編組アール付フィラーを固化させた後に、マンドレル成形用金型が、マンドレル成形用ベース金型から分離される様子を示している。
【図３１】セラミックマトリックスを溶解させ、そして硬化後のセラミックマトリックスをマンドレル成形用金型から取り出した後のマンドレル成形システムの断面図である。
【図３２】図２８の製造システムの別の実施形態の概略図であり、マンドレル成形システムが、編組装置以外のオフラインの場所に設置されている様子を示している。
【図３３】マンドレル成形システムの断面図であり、ダミーのアール付フィラーが、マンドレル成形用金型空隙部に一時的に取り付けられる様子を示している。
【図３４】マンドレル成形システムの断面図であり、接着剤をマンドレル成形用金型空隙部に、そしてダミーのアール付フィラーの周りに注入する様子を示している。
【図３５】セラミックマトリックスが硬化状態になっているマンドレル成形システムの断面図である。
【図３６】ダミーのアール付フィラーをマンドレル成形用金型空隙部から取り出した後のマンドレル成形システムの分解断面図であり、結果的に外形が硬化セラミックマトリックスに形成される様子を示している。
【図３７】アール付フィラーを複合材料積層板に組み付けて複合材製構造体を形成する方法に含めることができる１つ以上の操作を示すフローチャートである。
【図３８】アール付フィラー領域を形成する裏面同士を接合した一対の補剛材積層板の模式側面図である。
【図３９】補剛材積層板の模式側面図であり、接着剤層を一対の両側の補剛材外側アール部に塗布する様子を示している。
【図４０】接着剤層でアール付フィラーベース面を上方から包み込む様子を示す模式側面図である。
【図４１】ベース積層板を補剛材積層板の上に組み付ける様子を示す模式側面図である。
【図４２】接着剤で包み込まれた編組アール付フィラーを収容した積層アセンブリを硬化させることにより形成される複合材製構造体の模式側面図である。
【図４３】アール付フィラースリーブを形成する方法に含めることができる１つ以上の操作を示すフローチャートである。
【図４４】アール付フィラーコアの１つの実施形態の斜視図である。
【図４５】編組スリーブの１つの実施形態の斜視図である。
【図４６】編組スリーブの斜視図であり、この編組スリーブを、アール付フィラーコアを覆うように貼り付けてアール付フィラースリーブを形成する。
【図４７】積層アセンブリのアール付フィラー領域の内部に取り付けられるアール付フィラースリーブの断面図である。
【図４８】織布材料により形成される脚付きスリーブを有するアール付フィラースリーブの１つの実施形態の斜視図である。
【図４９】主スリーブ部のアール付フィラーコーナーに接合される前の複数の脚部の分解側面図である。
【図５０】編成後の脚付きアール付フィラースリーブの模式側面図であり、節点接合部、又は脚部を主スリーブ部に結び付ける縫合点を示している。
【図５１】円筒形のダミーのアール付フィラーを覆うように脚付きスリーブを編組した後の脚付きスリーブの模式側面図である。
【図５２】三角形形状のダミーのアール付フィラーを覆うように編組された脚付きスリーブの模式側面図である。
【図５３】アール付フィラー内部コアを被覆する編成後の脚付きスリーブの模式側面図である。
【図５４】裏面同士を接合した一対の補剛材積層板、及びベース積層板を組み付ける前の脚付きアール付フィラーの分解図である。
【図５５】組み付け後の補剛材積層板、ベース積層板、及びアール付フィラーの側面図である。
【図５６】垂直脚部で上側アール付フィラー及び下側アール付フィラーを相互に連結する構成の上側アール付フィラー及び下側アール付フィラーを有するＩ型梁複合材製構造体の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図示が、本開示の種々の実施形態を例示するために行われるこれらの図面を参照するに、図１に図示されるのは、航空機１００の前端部から航空機１００の後端部に延びる胴体１０２を有する航空機１００の斜視図である。後端部は、垂直尾翼１１２及び一対の水平尾翼１１４のような、航空機１００を方向制御する１つ以上の尾翼面を有する尾部１１０を含むことができる。航空機１００は更に、胴体１０２から外側に突出する一対の翼１０８と、１つ以上の推進ユニット１０４と、を含むことができる。胴体１０２、翼１０８、垂直尾翼１１２、水平尾翼１１４、及び／又は他の航空機構造部材は、複合材製構造体１０６として形成することができる。
【００１６】
図２を参照するに、図示されるのは、図１の航空機１００の水平尾翼１１４の一部の部分切り欠き図である。水平尾翼１１４は、尾翼付け根から尾翼先端に向かう機外方向に沿って突出することができる。上述したように、水平尾翼１１４は、複合材料スキンパネル１５０により形成することができ、これらの複合材料スキンパネルは、１つ以上の複合補剛材１５２又はスパーと同時硬化させるか、又は同時接合させることができる。図２では、複合補剛材１５２は、複合補剛材１５２を多種多様な他の断面形状で供給することができるが、Ｉ型梁１６０として図示されている。
【００１７】
図３を参照するに、図示されるのは、図２の複合補剛材１５２の部分分解図である。複合補剛材１５２は、裏面同士を接合した一対のＣ字溝構造１６４により構成することによりＩ型梁１６０を形成することができる。各Ｃ字溝構造１６４は、フランジ１６８をＣ字溝構造１６４の上側端部及び下側端部に有するウェブ１６６を含む。各フランジ１６８はウェブ１６６から、ウェブ−フランジ丸み変化部の位置で変化することにより、長さ方向アール付フィラー領域１５８が、Ｉ型梁１６０の上側部分及び下側部分に沿って延びるようになる。上側部分及び下側部分にある各アール付フィラー領域１５８には、本明細書において開示される多くの実施形態のうちの１つの実施形態におけるヌードル状フィラー又はアール付フィラーを充填することができる。
【００１８】
図４では、図示されるのは、複合材製構造体１０６の一部の概略図であり、引き剥がし荷重１７８が補剛材積層板１６２とベース積層板１７２との間の接合部に作用する様子を示している。引き剥がし荷重１７８は面外荷重であり、この面外荷重は、これらのＣ字溝構造１６４のウェブ１６６を介して伝達されて、編組アール付フィラー２３０の両側に作用する反力１８０を生じる。引き剥がし荷重１７８及び反力１８０は、ベース積層板１７２の平面の法線方向を向き、そしてこれらのフランジ１６８をベース積層板１７２から分離又は剥離しようとする、かつ／又は補剛材フランジ１６８及びベース積層板１７２を構成する複合材プライを剥がそうとしてしまう。引き剥がし荷重１７８は、対応する補剛材外側アール部１５４を有するフランジ１６８の接点１５６の箇所で最大絶対値を有する可能性がある。
【００１９】
図５では、図示されるのは、アール付フィラーの最終形状になっている編組アール付フィラー２３０の１つの実施形態である。編組アール付フィラー２３０は、従来のアール付フィラーに特有の単一の軸線方向ではなく、複数の方向に編組される連続繊維３０８により形成することができる。編組アール付フィラー２３０の複数の繊維方向は、アール付フィラー領域１５８を取り囲む複合材料積層板に発生するクラックの進行を防止する、又は低減する、或いは最小限に抑えるので有利である。上述したように、アール付フィラーのクラックは、アール付フィラーの製造中に、成形品の不一致の結果として、又は処理（例えば、硬化）作業から生じる残留歪みに起因して生じる虞がある。この点に関して、残留歪みは、アール付フィラーに、アール付フィラーを取り囲む複合材料積層板の熱膨張率に対するアール付フィラーの熱膨張率の不一致に起因して生じる虞がある。有利な点として、本明細書において開示される編組アール付フィラー２３０は、クラック開始に対する高い耐性、及び／又はクラック進行に対する高い耐性を付与することができる。クラック開始又はクラック進行を抑制することにより、複合補剛材１５２は、従来の複合補剛材よりも引き剥がし荷重に対する耐性を高めることができる。
【００２０】
図５では、編組アール付フィラー２３０は、複数の複合材強化繊維３０８により形成することができる。繊維３０８は乾燥繊維３２４とすることができ、これらの乾燥繊維３２４は、編組機３０４で編組することができ、次に、後の時点で、樹脂槽３３０中に浸漬して濡らすことができる。別の構成として、繊維３０８はプリプレグ繊維として供給することができ、これらのプリプレグ繊維は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のような樹脂に予め含浸させておくことができる、又は樹脂で予め被覆しておくことができる。熱可塑性樹脂の種類として、ポリプロピレン、ポリエチレン、テレフタレート、ポリエーテルケトンケトン（すなわち、ＰＥＫＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（すなわち、ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド（すなわち、ＰＥＩ）、ポリアミド、及び他の種類の熱可塑性樹脂を挙げることができる。熱硬化性樹脂の種類として、エポキシ又は他の熱硬化性樹脂組成物を挙げることができる。上述したように、繊維３０８は、編組アール付フィラー２３０の長さに沿ってほぼ連続する繊維とすることができる。１つの実施形態では、繊維３０８は、一方向にスリットしたスリットテープのような連続複合材テープ３１０として形成することができる。繊維３０８は、炭素繊維、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）繊維、ガラス繊維、又は他のいずれかの種類の強化繊維材料、又は材料の組み合わせを含むことができる。
【００２１】
編組アール付フィラー２３０は、アール付凹形のフィラー側面２３２が両側に位置する構成の略三角形の形状に形成することができ、略平面のアール付フィラーベース面２３４を有することができる。アール付フィラー側面２３２は、複合補剛材１５２の両側の補剛材外側アール部１５４にほぼぴったり合うサイズ及び形状に形成することができる。この点に関して、本明細書において開示されるこれらのアール付フィラー形態のうちの任意の１つのアール付フィラー形態は、Ｉ型梁１６０の形状以外の補剛材構造に適用することができる。例えば、本明細書において開示されるこれらのアール付フィラー形態のうちの任意の１つのアール付フィラー形態は、ハット型補剛材、Ｌ字型補剛材、Ｚ字型補剛材、及び多種多様な他の補剛材構造のうちの任意の１つの補剛材形状のアール付フィラー領域１５８に取り付けることができる。更に、本明細書において開示されるこれらのアール付フィラー形態は、任意の用途の複合材製構造体を形成するために使用することができ、図２に示す水平尾翼１１４のような複合材製航空機構造物への使用に限定されない。
【００２２】
図６を参照するに、図示されるのは、編組アール付フィラー２３０を製造する方法５００に含めることができる１つ以上の操作を示すフローチャートである。方法５００のステップのうちの任意の１つのステップは、図７に示す製造システム３００を使用してステップ全体を、又はステップの一部を実行することができる。方法５００のステップ５０２では、複数の繊維３０８を製造システム３００の編組装置３０２に供給することができる。繊維３０８は、編組機３０４のクリールに取り付けられる編組スプール３０６に供給することができる。繊維３０８は、多種多様な異なる形態のうちの任意の１つの形態で供給することができる。例えば、１つの実施形態では、繊維３０８は、一方向にスリットしたプリプレグスリットテープとして供給することができ、このプリプレグスリットテープには、熱可塑性樹脂を上述した通りに予め含浸させておくことができる。しかしながら、他の実施形態では、繊維３０８は乾燥繊維３２４として供給することができ、これらの乾燥繊維は、編組して編組プリフォーム２００とする前に、又は編組して編組プリフォーム２００とした後に、樹脂槽３３０中に浸漬して濡らすことができる。乾燥繊維３２４について以下に更に詳細に説明するように、方法では、乾燥繊維３２４を被覆する樹脂を加熱し、編組アール付フィラー２３０を複合補剛材１５２のアール付フィラー領域１５８に取り付ける前に編組プリフォーム２００を編組アール付フィラー２３０に成形し、圧縮し、かつ／又は固化させた後に、樹脂を少なくとも部分的に硬化させることができる。
【００２３】
図７は、編組アール付フィラー２３０を製造する製造システム３００の１つの実施形態を示している。製造システム３００は、任意の数の編組機３０４を含むことができる。各編組機３０４は、乾燥繊維３２４を収容する複数の編組スプール３０６を含むことができる。製造システム３００は、繊維３０８を編組スプール３０６から連続的に引き出し、編組繊維３０８を編組ガイド３１２に通して編成することにより、編組プリフォーム２００を二軸方向編組構造に形成する引出機構３８２を含むことができる。引出機構３８２は、編組プリフォーム２００を、製造システム３００の異なる段階を通るように連続的に引っ張ることができる。図示しないが、編組機３０４は、１軸繊維として編成される繊維３０８を供給するように構成することができる。１軸繊維を交互編組による繊維と編組みして、編組プリフォーム２００の三軸方向編組構造を形成することができる。
【００２４】
幾つかの実施形態では、乾燥繊維３２４は、１組の送りローラー３２８を通過させ、編組装置３０２の下流に位置する樹脂槽３３０中に送り込んで、乾燥繊維３２４を樹脂で被覆することができる。他の実施形態では、繊維３０８は、以下に説明するように、内部コア２４２（図１９参照）を覆うように編組することができる。別の実施形態では、樹脂槽３３０は省略することができ、繊維３０８は、樹脂を予め含浸させた複合材テープ３１０のようなプリプレグ繊維３０８として供給することができる。例えば、複合材テープは、スリットテープのような一方向プリプレグテープとして供給することができる。複合材テープは、１／８インチ（０．３１７５ｃｍ）、１／４インチ（０．６３５ｃｍ）のようないずれかの幅で、又は他のいずれかの幅で供給することができる。複合材テープ中の繊維は、グラファイト又は炭素、ガラス、セラミック、アラミド、及び上に説明した他のいずれかの種類の強化繊維材料を含むいずれかの材料により形成することができる。本明細書において開示されるこれらの例のうちのいずれか１つの例では、繊維３０８は、強化繊維及び熱可塑性繊維の混合物を含むことができる。強化繊維は、上に説明した炭素繊維、グラファイト繊維、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）繊維、ガラス繊維、及び他の強化繊維材料、及び／又は高強度繊維材料のような高強度繊維を含むことができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、強化繊維は、熱可塑性繊維と、例えば強化繊維を熱可塑性繊維と本明細書に記載の通りに編組みすることにより混ぜ合わせる、又は織り混ぜることができる。幾つかの例では、強化繊維は、熱可塑性繊維と混ぜ合わせることによりコアを形成することができ、このコアの周りに、強化繊維及び／又は熱可塑性繊維を編組することができる。熱可塑性繊維には、アール付フィラーを形成する過程で熱を加えることができる。熱可塑性繊維を加熱すると、熱可塑性繊維を少なくとも部分的に溶融することができ、熱可塑性繊維の粘度を低くして、溶融熱可塑性材料を熱可塑性繊維に、アール付フィラーを形成する過程で溶着することができる。別の実施形態では、繊維３０８は、殆ど全てを熱可塑性繊維とすることができ、これらの熱可塑性繊維は、本明細書において開示される通りに編組して集束することができる。熱を殆ど全ての熱可塑性繊維に加えて熱可塑性繊維を、編組アール付フィラー２３０を成形し、そして硬化させる（例えば、固化させる）過程で、溶融させ、そして溶着させることができる。
【００２６】
図６の方法５００のステップ５０４では、複数の繊維３０８を、１つ以上の編組機３０４を使用して編組することにより編組プリフォーム２００とすることができる。図７の製造システム３００は、編組機３０４を１つしか含んでいないが、任意の数の編組機３０４を設置することができる。幾つかの実施形態では、編組機３０４は、繊維３０８を編組して、図８〜図９に示す編組筒状体２０２とすることができる。他の実施形態では、編組機３０４は、繊維３０８を編組して、ほぼ真っ直ぐな辺を有する三角形の断面形状（図示せず）を有する編組プリフォーム２００とするように構成することができる。更に他の実施形態では、繊維３０８は、図１６〜図１９に示すように、かつ以下に更に詳細に説明するように、内部コア２４２を覆うように編組することができる。内部コア２４２は、編組アール付フィラー２３０の断面サイズよりも小さい断面サイズを有することができる。内部コア２４２は、編組アール付フィラー２３０の繊維３０８と同じ材料、又は繊維３０８とは異なる材料により形成することができる。幾つかの実施形態では、内部コア２４２の材料は、特定の機能を有することができる。例えば、内部コア２４２は、非常に高い電気伝導性を付与する材料により形成することができる。他の実施形態では、内部コア２４２は、衝撃緩衝性、耐衝撃性を付与する材料により形成することができる、又は内部コア２４２は、通信信号又はデータ信号の導通経路として機能することができる材料により形成することができる。
【００２７】
図６の方法５００のステップ５０６では、編組プリフォーム２００を圧縮装置３３８に通すことにより、編組プリフォーム２００を成形する、かつ／又は圧縮して、編組アール付フィラー２３０とすることができる。圧縮装置３３８では、図１２に示すように、編組プリフォーム２００を成形して、凹形のアール付フィラー側面２３２、及び略平面のアール付フィラーベース面２３４を有する略三角形の断面形状とすることができる。この点に関して、圧縮装置３３８は、編組プリフォーム２００を成形する１つ以上の成形型を含むことができる。例えば、図７は、編組筒状体２０２を徐々に成形して、凹形のアール付フィラー側面２３２を有する三角形形状とする一連のローラーセットを含む圧縮装置３３８を示している。
【００２８】
図１０は、編組筒状体２０２を、第１ローラー金型３４０を通過させることにより、編組筒状体２０２を最初に成形して、三角形の丸み断面形状とする様子を示している。第１ローラー金型３４０は、第１上型３４２及び第１下型３４４を含むことができ、上型及び下型の各型は、それぞれの回転軸線の回りに回転することができる。第１上型３４２は、三角形構造の第１断面形状３４８を有する第１型空隙部３４６を有することができる。幾つかの実施形態では、第１ローラー金型３４０を加熱して、編組プリフォーム２００の繊維３０８を被覆する樹脂を加熱し、そして軟化させることにより、編組プリフォーム２００の成形を容易に行うことができるようにする。他の実施形態では、製造システム３００は、１つ以上のオーブン３８０又は他の加熱機構を含むことにより、樹脂を更に加熱し、そして軟化させることにより、編組プリフォーム２００の成形を容易に行うことができるようにする。オーブン３８０は、第１ローラー金型３４０と第２ローラー金型３５０との間に配置されるものとして図示されているが、オーブン３８０又は他の加熱機構は、製造システム３００に沿ったいずれの位置に配置してもよい。以下に説明する幾つかの実施形態では、以下に説明するように、抵抗ワイヤを編組して、編組プリフォーム２００とすることにより、樹脂及び編組プリフォーム２００を内部から加熱し、そして軟化させることができる。
【００２９】
図７では、編組プリフォーム２００は、第２上型３５２及び第２下型３５４を有する第２ローラー金型３５０を通過することができる。図１１は、編組プリフォーム２００を、編組アール付フィラー２３０の最終形状により近い形状に成形するために第２断面形状３５８の第２型空隙部３５６を有する第２上型３５２の断面を示している。第２ローラー金型３５０は、適宜加熱することにより、樹脂の軟化、及び編組プリフォーム２００の成形を容易に行うことができる。図１２は、第３ローラー金型３６０を図示しており、この第３ローラー金型３６０も加熱することができ、第３ローラー金型３６０は、第３上型３６２及び第３下型３６４を含むことができる。第３上型３６２は、第３断面形状３６８を有することにより、編組アール付フィラー２３０の凹形のアール付フィラー側面２３２、及び略平面のアール付フィラーベース面２３４を形成することができる。図７の製造システム３００は、編組プリフォーム２００を連続的に移動する過程で成形する一連のローラー型を図示しているが、製造システム３００は、限定されることなく、任意のサイズ、形状、及び構造の１つ以上の成形型を含むことができる。例えば、製造システム３００は、１つ以上の圧締め上型及び圧締め下型（図示せず）、又は繊維３０８を徐々に成形して、編組アール付フィラー２３０の最終形状とする内部金型空隙部を有する１つ以上の固定型（図示せず）を含むことができる。幾つかの実施形態では、これらの成形型のうちの１つ以上の成形型は、成形用接着剤片２４４を編組アール付フィラーコーナー２３６に設けて、複合補剛材１５２のアール付フィラー領域１５８の断面形状の先端部コーナーに充填する構成を含むことができる。例えば、図１７は、接着剤片２４４を図示しており、これらの接着剤片２４４は、接着剤を金型空隙部のコーナーに注入することにより、編組アール付フィラー２３０上で成形することができる。
【００３０】
図６の方法５００のステップ５０８では、編組アール付フィラー２３０を所望の長さに切断することができる。１つの実施形態では、切断装置（図示せず）は、引出機構３８２の下流に設けることができる。上述したように、引出機構３８２は、繊維３０８を編組装置３０２から引き出し、圧縮装置３３８を連続的に通過させるように構成することができる。しかしながら、製造システム３００が、編組アール付フィラー２３０を圧縮し、かつ／又は成形する垂直可動式の圧締め型（図示せず）を有する場合、引出機構３８２は、パルス状に送り出す（例えば、起動と停止を繰り返す）動作を行うことにより、繊維３０８を、製造システム３００の種々の段階を経て引っ張るように構成することができる。切断装置は、編組アール付フィラー２３０を、アール付フィラーの組み付け先のアール付フィラー領域１５８の長さに略等しい長さに切断するように構成することができる。幾つかの場合では、編組アール付フィラー２３０は、１つの編組アール付フィラー２３０について、最長５０フィート（１５２４ｃｍ）以上までの長さに相当するような非常に長い長さに切断することができる。
【００３１】
図１３を参照するに、図示されるのは、内部コア２４２（図１６）を製造するコア製造装置３２０を有する製造システム３００の別の実施形態であり、この内部コア２４２を覆うように、編組アール付フィラー２３０を編組することができる。内部コア２４２は、１つ以上のコアスプール３２２から引出機構３８２を使用して引き出される繊維３０８により形成することができる。内部コア２４２の繊維３０８は、コアガイド３２６の位置で編成することができる。幾つかの実施形態では、内部コア２４２は、他の形状が内部コア２４２について想到されるが、成形して略円筒形状とすることができる。幾つかの例では、内部コア２４２の繊維３０８は、内部コア２４２を覆うように編組される繊維３０８と同じ材料により、又は繊維３０８とは異なる材料により形成することができる。図示の実施形態では、繊維３０８は、乾燥繊維３２４として供給することができ、これらの乾燥繊維は、１組の送りローラー３２８を通過させ、樹脂槽３３０に送り込んで、乾燥繊維３２４を樹脂で被覆することができる。しかしながら、樹脂槽３３０は、省略してもよく、内部コア２４２の繊維３０８は、プリプレグ複合材テープ３１０のようなプリプレグ繊維３０８として供給することができる。繊維３０８は、内部コア２４２を覆うように編組することにより、編組筒状体２０２（例えば、図８）のような編組プリフォーム２００を形成することができる。しかしながら、内部コア２４２は、略三角形の断面形状のような非円筒形状で、又は対応する形状の編組プリフォーム（図示せず）が得られるような他の形状で供給することができる。
【００３２】
図１３では、編組プリフォーム２００のプリプレグ複合材テープ３１０は、例えば１つ以上の加熱ローラー型、又は任意のオーブン３８０を使用して加熱することにより、樹脂を軟化させ、樹脂を、編組プリフォーム２００を構成する複合材テープの撚糸に混ぜることができる。編組アール付フィラー２３０は、圧縮装置３３８の最後のローラー金型を出て行った後に、冷却し、そして固化させることができる。熱硬化性プリプレグテープの場合、編組プリフォーム２００を所望の形状に、これらの成形型によって成形した後に、熱を加えて樹脂を硬化させることができる。任意の実施形態では、編組機３０４の繊維３０８は、乾燥繊維３２４として供給することができ、これらの乾燥繊維は、樹脂槽３３０中を通過させることにより、コア製造装置３２０に位置する繊維を濡らすのと同様にして、繊維を濡らすことができる。
【００３３】
図１４は、編組プリフォーム２００を、図１３に示す圧縮装置３３８を出て行くときに所望の長さに切断した後に、編組アール付フィラー２３０を固化させ、かつ／又は硬化させる最終成形装置４６０の分解側面図である。最終成形装置４６０は、上成形型４６４及び下成形型４６６を有する成形金型４６２を含むことができる。成形金型４６２は、編組プリフォーム２００の長さにぴったり合う長さに形成することができる。上成形型４６４は、垂直方向に可動であるので、編組アール付フィラー２３０を下成形型４６６に取り付けることができる。アール付フィラーを製造する方法では、図１６に示すように、編組アール付フィラー２３０を最終成形金型４６２に載置することができる。編組アール付フィラー２３０は、内部コア２４２を適宜含むことができる。しかしながら、編組アール付フィラー２３０は、内部コア２４２を全く用いることなく成形することができる。
【００３４】
図１６では、下成形型４６６は、積層アセンブリ１７６のアール付フィラー領域１５８の外形（図２２参照）に近い外形を有する空隙部を含むことができ、この積層アセンブリ１７６に最終アール付フィラーを以下に説明するように取り付けることができる（図２２）。図１５及び図１７に示すように、上成形型４６４は下成形型４６６と、編組アール付フィラー２３０を上成形型４６４と下成形型４６６との間に保持した状態で嵌合することができる。幾つかの実施形態では、編組アール付フィラー２３０は、編組アール付フィラー２３０を成形型空隙部内に意図的に過充填にして、固化後に、編組アール付フィラー２３０が、アール付フィラー領域１５８の容積にほぼ一致する最終容積を有するようになるようなサイズで供給することができる。アール付フィラーを製造する方法では、熱及び／又は圧力３８６（図１５）を編組アール付フィラー２３０に、最終成形金型４６２内で加えることができ、両側のアール付フィラー側面２３２に外形を付けて、積層アセンブリ１７６のアール付フィラー領域１５８の外形にぴったり合う最終形状（例えば、図２２）とすることができ、この積層アセンブリ１７６にアール付フィラーを取り付けることができる。
【００３５】
図１６〜図１７では、成形金型４６２は任意であるが、接着剤を、編組アール付フィラー２３０を収容する空隙部に注入して、接着剤片２４４をアール付フィラーコーナー２３６の位置で成形する１つ以上の接着剤充填ポート４６８を含むことができる。編組繊維３０８で、アール付フィラーコーナー２３６の最先端部又は先端部に位置する非常に狭い厚み部分の内部をぴったり埋めることができないことから、接着剤片２４４は、接着剤片を用いない場合に生じる虞があるボイドを埋めることができるので有利である。この点に関して、編組アール付フィラー２３０を製造する方法では、編組アール付フィラー２３０を図１６に示すように、最終成形金型４６２に載置することができ、接着剤を図１７に示すように、最終成形金型４６２に注入して、接着剤片２４４を図１８に示すように、各アール付フィラーコーナー２３６の位置で成形することができる。接着剤片２４４は、冷却し、複合材プライ中の樹脂で固化させることができ、その後、編組アール付フィラー２３０を最終成形金型４６２から取り出すことができる。
【００３６】
図１９〜図２０を参照するに、図示されるのは、編組プリフォーム２００の断面積又は断面サイズの局所変化部分２０４を有する編組プリフォーム２００の１つの実施形態である。編組プリフォーム２００の断面積又は断面サイズの局所変化部分２０４は、図２１に示すように、編組アール付フィラー２３０の断面積又は断面サイズの局所変化部分２３８の成形を容易にすることができる。この点に関して、これらの局所変化部分２３８は、編組アール付フィラー２３０に形成されて、複合材製構造体１０６のアール付フィラー領域１５８の不均一な外形に合わせることができる。例えば、これらの補剛材積層板１６２の一方又は両方は、これらの補剛材積層板１６２の長さに沿って厚肉プライ１８４又は薄肉プライ１８２を含むことができる。厚肉プライ１８４をこれらの補剛材積層板１６２に含めることにより、補剛材の強度を局所的に高くして、例えば箇所における増加荷重を吸収することができる、又は箇所の補剛材に取り付けられる取り付けブラケット又は他の金具を収容することができる。
【００３７】
図１３を簡単に参照するに、編組アール付フィラー２３０の断面積の局所変化部分２３８は、繊維３０８が編組スプール３０６から引き出され、編組ガイド３１２に送り込まれて編組されるときに、編組プリフォーム２００に作用する張力又は引っ張り力３８４を調整することにより形成することができる。この点に関して、編組アール付フィラー２３０を製造する方法では、編組プリフォーム２００を編組するときに編組プリフォーム２００に異なる時間間隔で作用する引っ張り力３８４を変化させることができる。引っ張り力３８４を変化させると、繊維３０８のバイアス角度を変えることができる。例えば、編組ガイド３１２を通って引き出される繊維３０８に作用する引っ張り力３８４を大きくすることにより、長手軸線２０６に対する繊維３０８のバイアス角度は、図２０に示すように、編組プリフォーム２００の比較的大きな第１バイアス角度２０８からより小さな第２バイアス角度２１０に小さくすることができる。バイアス角度がより大きくなると、編組アール付フィラー２３０の断面サイズがより大きくなる。バイアス角度がより小さくなると、編組アール付フィラー２３０の断面サイズがより小さくなる。長手軸線２０６に対する繊維３０８のバイアス角度は、任意の範囲で（例えば、１０度から８０度に）変化させることができる。図１９〜図２０に示すように、繊維３０８のバイアス角度を変化させる処理によって、編組プリフォーム２００の断面サイズを変化させることができる。この点に関して、編組プリフォーム２００に作用する引っ張り力３８４を大きくすると、編組プリフォーム２００の断面積を小さくすることができる。逆に、編組プリフォーム２００に作用する引っ張り力３８４を小さくすると、編組プリフォーム２００の断面積を大きくすることができる。
【００３８】
断面サイズの局所変化部分２０４の長さ、及び編組プリフォーム２００の長さに沿った箇所は、引出機構３８２を制御して、編組プリフォーム２００が編組ガイド３１２を通って引っ張り出されるときの編組プリフォーム２００に作用する引っ張り力３８４を調整することにより制御することができる。編組プリフォーム２００の断面サイズのこれらの局所変化部分２０４は、アール付フィラー領域１５８（例えば、図２２参照）の長さに沿った外形の局所変化部分にぴったり合うように成形することができる。この点に関して、下成形型４６６（図１６参照）の空隙部の外形は、積層アセンブリ１７６（図２２）のアール付フィラー領域１５８の長さに沿った外形を殆どそのまま写し取るように、長さに沿って形成することができる。幾つかの実施形態では、バイアス角度を変化させて、編組アール付フィラー２３０の所望の剛性、又は耐荷重性を実現することができる。
【００３９】
図２３では、図示されるのは、編組アール付フィラー２３０を補剛材積層板１６２及びベース積層板１７２に組み付ける前の接着剤で包み込まれた編組アール付フィラー２３０の分解図である。幾つかの例では、接着剤層２４０は、接着剤で包み込まれた編組アール付フィラー２３０をアール付フィラー領域１５８に取り付ける前に、アール付フィラー側面２３２及びアール付フィラーベース面２３４に塗布することができる。他の例では、以下に更に詳細に説明され、図３９に図示されるように、接着剤層２４０は、編組アール付フィラー２３０をアール付フィラー領域１５８に取り付ける前に、両側の補剛材外側アール部１５４の表面に塗布することができる。アール付フィラーベース面２３４は、ベース積層板１７２を編組アール付フィラー２３０の上に取り付ける前に、図４０に示すように、接着剤層２４０で上方から包み込むことができる。有利な点として、接着剤で包み込まれた編組アール付フィラー２３０は、強靭性、耐久性、及び耐クラック性を、編組アール付フィラー２３０が補剛材積層板１６２及びベース積層板１７２に接する境界部で高めることができる。以下に更に詳細に説明するように、これらの補剛材積層板１６２には更に、比較的大きなアール部を設けて、アール付フィラー側面２３２と補剛材外側アール部１５４との間の境界部における応力分散を促進することができるので、ベース積層板１７２に対する補剛材積層板１６２の引き剥がし強度を高めることができる。接着剤で包み込まれた編組アール付フィラー２３０は、本明細書において説明される製造システム３００及び方法のうちのいすれか１つを使用して製造することができる。
【００４０】
図２４は、編組装置３０２の下流に配置されるマンドレル成形装置４２０を使用して、編組アール付フィラー２３０を固化させる、かつ／又は硬化させる製造システム３００の１つの実施形態を示している。製造システム３００は、上に説明した編組機と同様の１つ以上の編組機３０４を有する編組装置３０２を含むことができる。引出機構３８２は、編組プリフォーム２００を、編組ガイド３１２を通って引っ張り出すことができる。マンドレル成形装置４２０は、マンドレル成形システム４２２を含むことにより、編組プリフォーム２００を成形して、編組アール付フィラー２３０の所望の最終形状とすることができる。製造システム３００は、パルスフロー法により動作させることができ、この場合、連続する長さの編組プリフォーム２００は、マンドレル成形システム４２２をプレスシステム４００と組み合わせて使用して、成形する、固化させる、かつ／又は硬化させることができる。
【００４１】
図２５を参照するに、マンドレル成形システム４２２は、互いに嵌合することができるマンドレル成形用金型４２４及びマンドレル成形用ベース金型４２６を含むことができる。マンドレル成形用金型４２４はマンドレル成形用金型空隙部４２８を含むことができ、このマンドレル成形用金型空隙部４２８は、編組プリフォーム２００を収容し、余分のスペースをマンドレル成形用金型空隙部４２８と編組プリフォーム２００の表面との間に確保するようにサイズ設定し、かつ構成することができる。図示の実施形態では、編組プリフォーム２００は編組して、編組アール付フィラー２３０の最終形状に近い三角形断面形状とすることができるが、編組プリフォーム２００は編組して、他の断面形状とすることもできる。図示しないが、編組プリフォーム２００は、上に説明した内部コア２４２を適宜含むことができる。別の実施形態では、編組プリフォーム２００は、電気抵抗ワイヤのような１つ以上の内部ヒータワイヤ２４６を含むことができる。これらのヒータワイヤ２４６は、１つ以上の編組機３０４の編組スプール３０６のうちの１つ以上の編組スプールに巻き付けて、これらのヒータワイヤ２４６が、編組プリフォーム２００の内部に編組されるようにすることができる。
【００４２】
図２５は、編組プリフォーム２００の内部に編組される３つのヒータワイヤ２４６を示しているが、任意の数のヒータワイヤ２４６を設けることができる。これらのヒータワイヤ２４６は、編組プリフォーム２００の内部に任意の態様で配置することができ、これらの図に示すこれらのヒータワイヤ２４６の三角形状配置に限定されない。例えば、これらのヒータワイヤ２４６は、幾つかのヒータワイヤ２４６が、編組プリフォーム２００の１つ以上の表面に隣接して配置されるように編組することができる、又はこれらのヒータワイヤ２４６は、編組プリフォーム２００の１つ以上の表面の内側に、かつ１つ以上の表面に載せて、又は１つ以上の表面の近傍に配置することができる。１つの実施形態では、これらのヒータワイヤ２４６は、電流をこれらのヒータワイヤ２４６に流すことにより抵抗加熱することができる。これらのヒータワイヤ２４６を使用して、編組プリフォーム２００のプリプレグ繊維３０８を被覆する樹脂を加熱３８８し、そして軟化させることにより、編組アール付フィラー２３０を固める、硬化させる、かつ／又は固化させることができる。これらのヒータワイヤ２４６は、樹脂を、マンドレル成形システム４２２の内部に収容される編組アール付フィラー２３０を固める前に、かつ／又は固めている間に軟化させることができる。これらのヒータワイヤ２４６は更に、以下に更に詳細に説明するように、膨張可能なセラミックマトリックス４３２（例えば、図２６参照）を加熱し易くすることにより、セラミックマトリックスは、マンドレル成形システム４２２がプレスシステム４００の内部で型締め動作を行うときに膨張するようになる。
【００４３】
図２６は、膨張可能な可溶性セラミックマトリックス４３２を、マンドレル成形システム４２２のマンドレル成形用金型４２４の１つ以上の充填ポート４３０に注入する様子を示している。セラミックマトリックス４３２は、スラリーとして、又は半液体組成物として供給することができる。注入したセラミックマトリックス４３２で、編組アール付フィラー側面２３２とマンドレル成形用金型空隙部４２８の壁との間のスペース容積を充填することができる。セラミックマトリックス４３２は、余分のセラミックマトリックス４３２が別のポートから溢れ出すまで、これらのポート４３０のうちの１つのポートに継続的に流し込むことができる。図２７は、硬化された状態のセラミックマトリックス４３２を示しており、この後、これらのポート４３０は、栓体４３４で閉塞することができる。
【００４４】
図２８は、マンドレル成形システム４２２が、プレスシステム４００内に移動した後に、編組アール付フィラー２３０を上方から型締めする様子を示している。マンドレル成形用金型４２４及びマンドレル成形用ベース金型４２６は、図２９に示すように、プレスシステム４００の内部において、可動の上プレス部４０２とプレスベース部４０４との間で型締め動作することができる。プレスシステム４００は、可動の上プレス部４０２をプレスベース部４０４に対して、開き位置（図２４及び図３０）と閉じ位置（図２８〜図２９）との間で垂直方向に移動させる機械式アクチュエータ又は油圧式アクチュエータのようなアクチュエータ４０６を含むことができる。プレスシステム４００の内部におけるマンドレル成形システム４２２の型締め動作（図２９）は、セラミックマトリックスが加熱される結果としてセラミックマトリックス４３２が膨張している間のマンドレル成形用金型４２４の相対移動を防止することができる。熱はマンドレル成形システム４２２に従来の方法で、例えばプレスシステム４００をオートクレーブ内に、又はオーブン３８０内に配置することにより加えることができる。別の構成として、マンドレル成形システム４２２が可動の上プレス部４０２とプレスベース部４０４との間で型締め動作している状態で、マンドレル成形システム４２２の全体を加熱して、膨張可能なセラミックマトリックス４３２の加熱を容易に行うことができることにより、セラミックマトリックスが膨張するようになり、編組プリフォーム２００が固まるようになる。例えば、不図示の１つの実施形態では、可動の上プレス部４０２及びプレスベース部４０４はそれぞれ、サセプタ上面板（図示せず）及び／又はサセプタ下面板（図示せず）を含むことができ、これらのサセプタ面板はそれぞれ、マンドレル成形用金型４２４及びマンドレル成形用ベース金型４２６に接触するように配置することができる。サセプタ上面板及び／又はサセプタ下面板は、交流電流が、可動の上プレス部４０２及び／又はプレスベース部４０４の内部を延びる１つ以上の誘導コイル（図示せず）に流れると、誘導加熱することができる。この配置の背景にある例は、２０１１年１１月２８日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＡＤＪＵＳＴＩＮＧ  ＴＨＥ  ＥＱＵＩＢＲＩＵＭ  ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ  ＯＦ  ＡＮ  ＩＮＤＵＣＴＩＶＥＬＹ−ＨＥＡＴＥＤ  ＳＵＳＣＥＰＴＯＲ（誘導加熱型サセプタの平衡温度を調整するシステム及び方法）」と題する米国特許出願第１３／３０５，２９７号に見い出すことができる。
【００４５】
米国特許出願第１３／３０５，２９７号に開示されているように、サセプタ上面板及び／又はサセプタ下面板は、強磁性合金の組成によって異なるキュリー温度を有する導電性強磁性合金により形成することができる。この点に関して、サセプタ上面板及び／又はサセプタ下面板の原材料である強磁性合金は、膨張可能なセラミックマトリックス４３２を加熱することができる所望の温度に基づいて選択することができる。例えば、強磁性合金組成は、サセプタ上面板及び／又はサセプタ下面板の平衡温度が、セラミックマトリックス４３２が膨張して、編組アール付フィラー２３０がマンドレル成形システム４２２の内部で固まるようになる温度にほぼ一致するようなキュリー温度を有するように選択することができる。別の実施形態では、サセプタ上面板及びサセプタ下面板の強磁性合金組成は、マンドレル成形用金型空隙部４２８の内部に保持される編組アール付フィラー２３０に含まれる樹脂の処理温度（例えば、熱可塑性樹脂のガラス遷移温度又はガラス溶融温度；熱硬化性樹脂の硬化温度など）に基づいて選択することができる。有利な点として、サセプタ上面板及び／又はサセプタ下面板を有する誘導加熱型サセプタシステムを使用することにより、マンドレル成形システム４２２、及びプリプレグ繊維３０８に含まれるセラミックマトリックス４３２及び／又は樹脂を加熱するために要する時間は、オートクレーブ及びオーブンの熱容量が大きいために、マンドレル成形システム４２２を、オートクレーブ又はオーブンのような従来の加熱方法を使用して加熱するために必要となる非常に長い時間よりも、大幅に短くすることができる。
【００４６】
図２９〜図３１は、編組プリフォーム２００をマンドレル成形システム４２２に載置し、セラミックマトリックス４３２を、編組プリフォーム２００を収容するマンドレル成形用金型空隙部４２８に注入することにより編組プリフォーム２００を製造する方法を示している。方法では、繊維３０８の樹脂を、樹脂の軟化が生じる温度まで加熱することができる。更に、方法では、マンドレル成形システム４２２がプレスシステム４００の内部で型締め動作を行っている状態で、セラミックマトリックス４３２を加熱３８８して（図２９）、セラミックマトリックス４３２が膨張するようにすることができる。方法では更に、セラミックマトリックス４３２が膨張すると、編組アール付フィラー２３０を固めることができ、樹脂を冷却し、そして固化させることができ、その後、編組アール付フィラー２３０を、プレスシステム４００の下流に配置される検査装置４５０で検査することができる。検査は、固まった、又は圧縮されたアール付フィラーを、ボイド、空隙のような欠陥、又は他の欠陥について検査するように行うことができる。幾つかの実施形態では、検査装置は、超音波探傷検査装置のような非破壊検査装置を含むことができる。
【００４７】
図３１では、マンドレル成形システム４２２は、編組アール付フィラー２３０を固めた後に、マンドレル成形用金型４２４をマンドレル成形用ベース金型４２６から分離し、編組アール付フィラー２３０を取り出し、溶剤を硬化後のマトリックス４３６に加えて、硬化マトリックス４３６を除去することにより再使用することができる。例えば、水を硬化後のマトリックス４３６に噴霧して、硬化マトリックス４３６を溶解させ、硬化マトリックス４３６をマンドレル成形用金型空隙部４２８から除去することにより、マンドレル成形システム４２２を別の長さの編組アール付フィラー２３０に対して使用することができるようにする。
【００４８】
１つの実施形態（図３２参照）では、マンドレル成形装置４２０は、オフラインに配置することができる、かつ／又は編組装置３０２及び検査装置４５０から物理的に分離して配置することができる。この点に関して、マンドレル成形装置４２０は、編組装置３０２から離れた箇所に配置することができ、ダミーのアール付フィラー４３８を利用することにより、セラミックマトリックス４３２を成形して可溶性マンドレルとすることができ、この可溶性マンドレルを次に、或る長さの編組アール付フィラー２３０の上に配置し、プレスシステム４００の内部で型締めすることができる。図３３は、マンドレル成形システム４２２の断面を図示しており、このマンドレル成形システム４２２は、可動テーブル又は他の支持体の上に載置することができる。ダミーのアール付フィラー４３８は、アール付フィラーを図２２に示すように、そして上に説明した通りに取り付けることができる取り付け先のアール付フィラー領域１５８の形状又は外形に一致することができる形状又は外形を有することができる。
【００４９】
図３４は、セラミックマトリックス４３２をポート４３０に注入して、ダミーのアール付フィラー４３８の側面とマンドレル成形用金型空隙部４２８の表面との間のスペースに充填する様子を示している。図３５は、セラミックマトリックス４３２が、室温のような温度で硬化する様子を示している。セラミックマトリックス４３２が硬化した後、ポート４３０は、上に説明した栓体と同様の栓体４３４で閉塞することができ、ダミーのアール付フィラー４３８は、マンドレル成形システム４２２から取り出すことができる。次に、マンドレル成形システム４２２をプレスシステム４００内に載置することができる。図３６は、図２９に示すように、マンドレル成形用金型４２４が、マンドレル成形用ベース金型４２６から分離されて、マンドレル成形システム４２２が、或る長さの編組アール付フィラー２３０を上方から型締めすることができる様子を示している。硬化セラミックマトリックス４３２を加熱３８８して、硬化セラミックマトリックス４３２を膨張させ、編組アール付フィラー２３０（図２９）を固めるプロセスは、上に説明した通りに実行することができる。編組アール付フィラー２３０を固めた後、マンドレル成形用金型４２４は、マンドレル成形用ベース金型４２６から分離することができ、硬化マトリックス４３６は、溶剤（例えば、水）を使用して溶解させることができ、図３１に示すように、マンドレル成形用金型４２４から除去することにより、マンドレル成形システム４２２を別の長さの編組プリフォーム２００に対して再使用することができる。
【００５０】
図３７は、編組アール付フィラー２３０を複合材製構造体１０６のアール付フィラー領域１５８に取り付ける方法６００に含めることができる１つ以上の操作を示すフローチャートである。方法６００は、図３８〜図４２に模式的に図示されている。方法６００では、接着剤シートのような接着剤層２４０を、両側の補剛材外側アール部１５４の表面に塗布することができる。これらの補剛材外側アール部１５４は、裏面同士を接合した一対の補剛材積層板１６２の一部である。これらの補剛材積層板１６２は、結果的にアール付フィラー領域１５８が得られるように裏面同士を接合したＣ字溝構造１６４、Ｌ字断面構造、又は他の形状として供給することができる。図３９に示すように、接着剤層２４０は、フランジ１６８の水平部の接点１５６から延在させることができ、アール付フィラー領域１５８の内部に、ウェブ１６６の間の共通接点１５６に達するまで塗布することができる。次に、接着剤層２４０を、両側の補剛材外側アール部１５４の上に、接着剤層２４０の余剰部分が接点１５６を超えて延在するように塗布することができる。方法６００のステップ６０２では、図４０に示すように、編組アール付フィラー２３０を、アール付フィラー側面２３２が接着剤層２４０に接触するように接着剤層２４０の上に載置することができる。図４０は更に、アール付フィラーベース面２３４を接着剤層２４０で上方から包み込む様子を示している。
【００５１】
図３７の方法６００のステップ６０４では、ベース積層板１７２を補剛材積層板１６２に組み付けて、編組アール付フィラー２３０を、アール付フィラー領域１５８の内部に封止し、図４１に示す積層アセンブリ１７６を形成することができる。ベース積層板１７２は、補剛材積層板１６２のフランジ１６８の上に載置して、ベース積層板接合面１７４がフランジ接合面１７０に接触するようにする。理想的には、接着剤層２４０及び編組アール付フィラー２３０は、補剛材外側アール部１５４及びベース積層板１７２の下面により形成されるアール付フィラー領域１５８に完全に詰め込まれるようなサイズ及び形状に形成される。方法６００のステップ６０６では、積層アセンブリ１７６（図４２）を、熱及び／又は圧力を加えることにより硬化させて、複合材製構造体１０６を成形することができる。例えば、積層アセンブリ１７６は、オートクレーブ内で真空バッグ法によりバッグ内を減圧にし、オートクレーブ内に配置することにより、補剛材積層板１６２をベース積層板１７２と同時に硬化させる、かつ／又は同時に接合させることができる。
【００５２】
図４３を参照するに、図示されるのは、アール付フィラースリーブ２６０を製造する方法７００に含めることができる１つ以上の操作を有するフローチャートである。方法のステップ７０２では、図４４に示すように、アール付フィラーコア２６６を供給することができる。幾つかの実施形態では、アール付フィラーコア２６６は、アール付フィラースリーブ２６０の組み付け先となる複合材料積層板のアール付フィラー領域１５８にほぼ一致するサイズ、形状、及び／又は構造を有するように供給することができる（例えば、図３及び図２２）。幾つかの例では、アール付フィラーコア２６６は、非編組コアとすることができ、そして積層させるか、又は層状に形成することができる熱可塑性又は熱硬化性の一方向プリプレグテープのような繊維３０８により形成することができる。アール付フィラーコア２６６の繊維３０８は、スリーブの繊維３０８と同様とすることができる。
【００５３】
幾つかの例では、アール付フィラーコア２６６は、熱可塑性樹脂マトリックス又は熱硬化性樹脂マトリックスに埋め込まれたチョップド（ｃｈｏｐｐｅｄ）繊維又は短繊維により構成することができる。チョップド繊維又は短繊維は、多種多様な方向に配向させることができ、これによって、横方向（例えば、長軸線に直角な方向）のアール付フィラーの熱膨張率を最小限に抑えることができるので、アール付フィラーの硬化処理又は固化処理から冷却までの間の横方向の熱収縮率を小さくすることができる。この点に関して、チョップド繊維又は短繊維により形成されるアール付フィラーコア２６６は、従来のアール付フィラーの長さに沿って延びる軸方向繊維を有する従来のアール付フィラーに生じる可能性のある収縮量よりも小さい収縮量を有することができる。有利な点として、横方向の収縮量が小さくなると、アール付フィラー側面２３２と補剛材積層板１６２との間の接合部における層間応力を小さくすることができるので、クラックの傾向を抑えることができる。幾つかの実施形態では、三角形断面形状を有するアール付フィラーコア２６６は、短繊維又はチョップド繊維により、アール付フィラーコア２６６を押出成形、鋳造成形、又はロール成形して所望の形状とすることにより形成することができる。他の実施形態では、アール付フィラーコア２６６は、発泡体、金属製管又は非金属製管、又は金属製ロッド又は非金属製ロッド、又は他の材料により形成することができる。アール付フィラーコア２６６の金属材料として、チタン、アルミニウム、スチール、又は他の合金を挙げることができる。アール付フィラーコア２６６の非金属材料として、セラミック材料及びポリマー材料を挙げることができる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、アール付フィラーコア２６６は、アール付フィラーコア２６６が、荷重をベース積層板１７２と補剛材積層板１６２との間で伝達し易くなるようにする機能の他に、特定の機能を有する材料により形成することができる。例えば、アール付フィラーコア２６６は、複合材製構造体１０６の内部に蓄積する静電荷を放散させる機能のような電気を流す機能を有する導電性材料により形成することができる。他の実施形態では、アール付フィラーコア２６６は、通信導体又はデータ送信導体として機能する材料により形成することができる。更に他の実施形態では、アール付フィラーコア２６６は、上述したように、複合材製構造体１０６の衝撃を緩衝する材料から選択することができる。
【００５５】
図４３の方法７００のステップ７０４では、アール付フィラースリーブ２６０のスリーブを形成することができる。幾つかの実施形態では、スリーブは、図４５に示すように、円筒形状を有する中空編組管２６４として形成することができる。他の実施形態では、スリーブは、アール付フィラーコア２６６の形状に近い中空三角形形状（図示せず）に編組することができる。上述のように、編組スリーブ２６２の繊維３０８は、アール付フィラーコア２６６の繊維３０８と同じ材料により形成することができる。
【００５６】
図４３の方法７００のステップ７０６では、図４６に示すように、アール付フィラーコア２６６をスリーブで被覆して、アール付フィラースリーブ２６０を形成することができる。例えば、幾つかの実施形態では、繊維３０８を、アール付フィラーコア２６６を覆うように編組して、アール付フィラーコア２６６を被覆する編組スリーブ２６２を形成することができる。次に、組み付けたアール付フィラー及びスリーブを固める、かつ／又は硬化させることにより、アール付フィラースリーブ２６０を形成することができる。他の実施形態では、繊維３０８を、ダミーのアール付フィラー４３８を覆うように編組することができる。例えば、ダミーのアール付フィラー４３８は、これらには限定されないが、発泡体コア、膨張コア、可溶性コア、又はその他には、引抜コアを含むいずれかの適切な材料により形成することができる。スリーブを形成した後、方法では、ダミーのアール付フィラー４３８を編組スリーブ２６２から取り出し、次に、アール付フィラーコア２６６を覆う編組スリーブ２６２を引っ張り出すことができる。次に、アール付フィラースリーブ２６０をアール付フィラー領域１５８に取り付けて、図４７に示す積層アセンブリと同様の積層アセンブリ１７６を形成することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、方法において、図４８に示すように、スリーブを脚付きスリーブ２７０として形成することができる。脚付きスリーブ２７０は、主スリーブ部２７２から外側に突出する少なくとも１つの脚部２７４を有することができる。脚付きスリーブ２７０の脚部２７４は、主スリーブ部２７２の長さに沿って延在することができる。脚付きスリーブ２７０は、１つ以上の脚部２７４が、主スリーブ部２７２と、アール付フィラーのアール付フィラーコーナー２３６のうちの１つ以上のコーナーで交差するように構成することができる。幾つかの実施形態では、脚付きスリーブ２７０は、アール付フィラーコア２６６の形状と同様の略三角形の断面形状に形成することができる。
【００５８】
図４８は、３つのアール付フィラーコーナー２３６のうち、各１つのコーナーから外側に突出する３つの脚部２７４を有するスリーブを示している。脚付きスリーブ２７０は、これらの脚部２７４のうちの少なくとも１つの脚部が、アール付フィラーベース面２３４及び／又はアール付フィラー側面２３２の広さと少なくとも同じ広さの脚幅２７６を有するように構成することができる。しかしながら、これらの脚部２７４は、限定されることなく、いずれの幅２７６で設けてもよい。更に、脚付きスリーブ２７０は、非対称な構造に設けることができ、この場合、これらの脚部２７４のうちの１つの脚部の広さを、残りの脚部２７４の一方の、又は両方の脚部よりも狭くすることができる。幾つかの実施形態では、スリーブを形成する方法において、繊維３０８を編組して、脚付きスリーブ２７０とすることができ、この場合、これらの脚部２７４及び主スリーブ部２７２は、単体構造体２８８（図示せず）として編組される。この点に関して、脚付きスリーブ２７０は、主スリーブ部２７２との各脚部２７４の接合部２８４に、継ぎ目なく形成することができる。
【００５９】
他の実施形態では、方法において、スリーブを織布材料２８０から編成して、織布スリーブ２７８を形成することができる。例えば、図４８〜図５０は、織布材料２８０により形成される脚付きスリーブ２７０を示している。脚付きスリーブ２７０を形成する方法では、貫通縫合２８２を行って、少なくとも１つの脚部２７４を主スリーブ部２７２に、スリーブの長さに沿って結び付ける。貫通縫合２８２は、図４８に示すように、主スリーブ部２７２のアール付フィラーコーナー２３６に沿って行うことができる。この点に関して、図４８は、編成後の脚付きスリーブ２７０がアール付フィラーコア２６６を被覆する様子を示しており、貫通縫合２８２を行って、各脚部２７４を主スリーブ部２７２に、アール付フィラーコーナー２３６の各１つのコーナーで結び付ける様子を示している。有利な点として、貫通縫合２８２をアール付フィラーコーナー２３６で行うと、組み付け後の複合材製構造体１０６のアール付フィラーコーナー２３６における剥がれを低減するか、又は防止することができる。
【００６０】
図５１は、円筒断面形状を有するダミーのアール付フィラー４３８の周りに編組された脚付きスリーブ２７０を示している。編組スリーブ２６２は、主スリーブ部２７２と、主スリーブ部２７２から外側に突出し、かつ主スリーブ部２７２と一体に形成される３つの脚部２７４と、を含む。この点に関して、編組スリーブ２６２は、単体構造体２８８として形成される。これらの脚部２７４は主スリーブ部２７２に、アール付フィラーコア２６６を覆うスリーブを引っ張り出すと、主スリーブ部２７２との各脚部２７４の接合部２８４が、図５３に示すように、アール付フィラーコア２６６のコーナーのうちの１つのコーナーに位置するようになるような箇所で接合される。
【００６１】
図５２は、三角形の断面形状を有するダミーのアール付フィラー４３８を覆うように編組された脚付きスリーブ２７０を示している。ダミーのアール付フィラー４３８は、主スリーブ部２７２とのこれらの脚部２７４の接合部２８４が、図５３に示すように、アール付フィラーコーナー２３６の箇所に一致するようなサイズに形成され、かつ構成される。図５３は、脚付きスリーブを有し、かつアール付フィラーコア２６６を覆うように取り付けられるアール付フィラースリーブを示している。脚付きスリーブ２７０は、編組スリーブ２６２として形成することができる。
【００６２】
図５４は、アール付フィラースリーブ２６０を、一対の補剛材積層板１６２、及びベース積層板１７２に組み付ける様子を表す分解図を示している。アール付フィラースリーブ２６０の各脚部２７４は、主スリーブ部２７２に、アール付フィラーの１つのコーナーに位置する節点接合部２８６で接合させることができる。１つの実施形態では、各節点接合部２８６において、貫通縫合２８２を行うか、又は他の接合機構を実施することにより、脚部２７４を主スリーブ部２７２に接合させることができる。
【００６３】
図５５は、補剛材積層板１６２をベース積層板１７２に組み付けて、アール付フィラースリーブ２６０を補剛材積層板１６２とベース積層板１７２との間に保持する様子を示している。アール付フィラースリーブ２６０内の貫通縫合２８２は、各補剛材積層板１６２にあるフランジ１６８の接点１５６に一致する。理想的には、貫通縫合２８２は、最小厚さを有するように行われることにより、フランジ接合面１７０を、ベース積層板１７２の接合面１７４に当接するように配置して、これらの積層板を、これらの積層板の同時硬化中に、又は同時固化中に接着合体させることができるようにしている。
【００６４】
図５６は、複合材製構造体１０６の更に別の実施形態を示しており、この場合、下側アール付フィラーの垂直脚部２７４は、上側アール付フィラーの垂直脚部２７４と共通になっている。下側アール付フィラー及び上側アール付フィラーを相互に連結すると、複合補剛材１５２の引き剥がし荷重１７８耐性を向上させることができる。更に、図５６は、下側アール付フィラーの水平脚部２７４が、上側アール付フィラーの水平脚部２７４よりも長くなっている様子を示している。下側アール付フィラーの水平脚部２７４の長さが長くなると、下側ベース積層板１７２が組み付けられた下側フランジ１６８の引き剥がし荷重１７８耐性を向上させることができる。脚付きアール付フィラーに、脚部２７４を対称に設ける必要は必ずしもないことに留意されたい。例えば、アール付フィラーの一方の側の脚部２７４は、アール付フィラーの反対側の脚部２７４よりも長くすることができる。
【００６５】
有利な点として、脚付きスリーブ２７０を有するアール付フィラーは、アール付フィラーと積層プライとの間の接合部における剥がれ、又は剥離の傾向を抑えることができる。この点に関して、脚付きスリーブ２７０を有するアール付フィラーは、積層板を相互に連結するトラス構造として機能することができるので、アール付フィラーコーナー２３６におけるアール付フィラー領域１５８の応力を低減することができる。更に、脚付きスリーブ２７０を有するアール付フィラーは、補剛材積層板１６２のウェブ１６６とフランジ１６８との間で伝達される荷重を分散させるか、又は広く分布させることができる。この点に関して、脚付きスリーブ２７０は、アール付フィラー領域１５８における応力の局所的集中を防止することができる。更に、脚付きスリーブ２７０は、例えば複合材製構造体１０６を構成する複合材料積層板の硬化処理又は固化処理から冷却した後の収縮中のアール付フィラー領域１５８と、それに隣接する積層板との間の熱膨張率の不一致を吸収することができる。
【００６６】
更に、本開示は、以下の条項に記載の種々の実施形態を備える：
条項１．
アール付フィラーを製造する方法であって、
複数の繊維を供給するステップと、
前記複数の繊維を編組して編組プリフォームとするステップと、
前記編組プリフォームを成形して編組アール付フィラーとするステップと、
前記編組アール付フィラーを所望の長さに切断するステップと、
を含む、方法。
条項２．
前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組アール付フィラーを成形して、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を有する略三角形の断面形状とすることを含み、前記アール付フィラー側面はそれぞれ、凹面であり、前記アール付フィラーベース面は略平面である、
条項１に記載の方法。
条項３．
前記複数の繊維は、樹脂を含有する複合材プリプレグテープとして供給され、前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組プリフォームの前記複合材プリプレグテープを加熱することと、
加熱を行って、前記複合材プリプレグテープ中の前記樹脂を軟化させ、混ぜ合わせることと、
前記編組プリフォームを成形して前記編組アール付フィラーとした後に、前記樹脂を硬化させることと、
を含む、条項１に記載の方法。
条項４．
前記編組アール付フィラーはアール付フィラーコーナーを有し、前記方法は更に：
接着剤片を前記アール付フィラーコーナーのうちの１つのコーナーに貼着するステップを含む、
条項１に記載の方法。
条項５．
更に：
前記編組アール付フィラーを最終成形金型に載置するステップと、
熱及び圧力のうちの少なくとも一方を前記編組アール付フィラーに前記最終成形金型内で加えるステップと、
両側のアール付フィラー側面に、複合材製構造体のアール付フィラー領域の外形にぴったり合う外形を付けるステップと、
を含む、条項１に記載の方法。
条項６．
前記複数の繊維は樹脂を含み、前記編組プリフォームは、前記編組アール付フィラーの形状に近い形状を有し、前記編組プリフォームを成形する前記ステップは、
前記編組プリフォームを、マンドレル成形用金型及びマンドレル成形用ベース金型を有するマンドレル成形システム内に載置することと、
セラミックマトリックスを、前記編組プリフォームを収容するマンドレル成形用金型空隙部に注入することと、
前記セラミックマトリックスの硬化を可能にして硬化マトリックスとすることと、
前記セラミックマトリックスを加熱して、前記セラミックマトリックスが膨張するようにすることと、
前記セラミックマトリックスが膨張すると、前記編組プリフォームを固化させることと、
を含む、条項１に記載の方法。
条項７．
複合材製構造体を製造する方法であって、
編組アール付フィラーを、裏面同士を接合した一対の補剛材積層板の両側の補剛材外側アール部の間のアール付フィラー領域に載置するステップと、
ベース積層板を前記補剛材積層板に組み付けて、前記編組アール付フィラーを前記アール付フィラー領域の内部に封止し、積層アセンブリを形成するステップと、
前記積層アセンブリを、熱を加えることにより硬化させて、複合材製構造体を形成するステップと、
を含む、方法。
条項８．
更に：
接着剤層を前記両側の補剛材外側アール部の表面に塗布するステップと、
前記編組アール付フィラーを前記接着剤層の上に載置して、アール付フィラー側面が、前記接着剤層に接触するようにするステップと、
前記編組アール付フィラーを前記アール付フィラー領域に載置した後に、アール付フィラーベース面を前記接着剤層で被覆するステップと、
を含む、条項７に記載の方法。
条項９．
前記編組アール付フィラーは、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を含む略三角形の断面形状を有し、前記アール付フィラー側面は凹面であり、かつ前記補剛材積層板の両側の補剛材外側アール部にぴったり合うように形成され、前記アール付フィラーベース面は略平面である、条項７に記載の方法。
条項１０．
アール付フィラーを製造する方法であって、
アール付フィラーコアを供給するステップと、
スリーブを形成するステップと、
前記アール付フィラーコアを前記スリーブで被覆して、アール付フィラースリーブを形成するステップと、
を含む、方法。
条項１１．
前記スリーブを形成する前記ステップは、
複数の繊維を編組して編組スリーブとすること、
を含む、条項１０に記載の方法。
条項１２．
前記スリーブを形成する前記ステップ、及び前記アール付フィラーコアを被覆する前記ステップは：
繊維を、前記アール付フィラーコアを覆うように編組して、前記アール付フィラーコアを被覆する編組スリーブを形成すること、
を含む、条項１０に記載の方法。
条項１３．
前記スリーブを形成する前記ステップは、
前記スリーブを、織布材料から編成して織布スリーブを形成すること、
を含む、条項１０に記載の方法。
条項１４．
前記スリーブを形成する前記ステップは、
主スリーブ部から、かつ前記スリーブの長さに沿った位置から外側に突出する少なくとも１つの脚部を有する脚付きスリーブを形成することを含み、
前記脚付きスリーブは、前記少なくとも１つの脚部が前記主スリーブ部と、前記アール付フィラースリーブのアール付フィラーコーナーで交差するように構成される、
条項１０に記載の方法。
条項１５．
前記脚付きスリーブを形成する前記ステップは、
前記少なくとも１つの脚部を前記主スリーブ部に、前記スリーブの長さに沿って縫合すること、
を含む、条項１４に記載の方法。
条項１６．
複合材製構造体を製造する方法であって、
アール付フィラースリーブを、裏面同士を接合した一対の補剛材積層板の両側の補剛材外側アール部の間のアール付フィラー領域に載置するステップと、
ベース積層板を前記補剛材積層板に組み付けて、前記アール付フィラースリーブを前記アール付フィラー領域の内部に封止することにより、積層アセンブリを形成するステップと、
前記積層アセンブリを、熱を加えることにより硬化させて、複合材製構造体を形成するステップと、
を含む、方法。
条項１７．
前記アール付フィラースリーブは、略三角形の断面形状を有し、かつアール付フィラーコアを被覆するスリーブを含み、前記スリーブは、織布材料で編組されるか、又は織布材料から編成され、
前記アール付フィラースリーブは、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を有し、前記アール付フィラー側面は凹面であり、かつ前記補剛材積層板の前記両側の補剛材外側アール部にぴったり合うように形成され、前記アール付フィラーベース面は略平面である、
条項１６に記載の方法。
条項１８．
前記スリーブは、主スリーブ部から、かつ前記スリーブの長さに沿った位置から外側に突出する脚部を有する脚付きスリーブであり、各脚部は、前記主スリーブ部と、前記アール付フィラースリーブのアール付フィラーコーナーで交差する、
条項１７に記載の方法。
条項１９．
樹脂中に封止され、かつ編組アール付フィラーに編組される複数の繊維を備え、
前記編組アール付フィラーは、アール付フィラー側面が凹面であり、かつアール付フィラーベース面が略平面である略三角形の形状を有する、
アール付フィラー。
条項２０．
更に：
前記編組アール付フィラーのアール付フィラーコーナーに配置される接着剤片を備える、
条項１９に記載のアール付フィラー。
条項２１．
前記複数の繊維は、異なるバイアス角度を、前記アール付フィラーの長さに沿った少なくとも２つの箇所に有し、
前記編組アール付フィラーは、前記少なくとも２つの箇所の前記異なるバイアス角度に対応する異なる断面サイズを有する、
条項１９に記載のアール付フィラー。
条項２２．
アール付フィラーコアと、
前記アール付フィラーコアを被覆してアール付フィラースリーブを形成するスリーブと、を備え、
前記アール付フィラースリーブは、両側のアール付フィラー側面、及びアール付フィラーベース面を有し、前記アール付フィラー側面は凹面であり、前記アール付フィラーベース面は略平面である、
アール付フィラー。
条項２３．
前記アール付フィラーコアは非編組部である、
条項２２に記載のアール付フィラー。
条項２４．
前記スリーブは、織布材料で編組されるか、又は織布材料から編成される、
条項２２に記載のアール付フィラー。
条項２５．
前記スリーブは、主スリーブ部から、かつ前記スリーブの長さに沿った位置から外側に突出する少なくとも１つの脚部を有する脚付きスリーブであり、前記少なくとも１つの脚部は、前記主スリーブ部と、前記アール付フィラースリーブのアール付フィラーコーナーで交差する、
条項２２に記載のアール付フィラー。
条項２６．
前記少なくとも１つの脚部は前記主スリーブ部に、前記スリーブの長さに沿って、前記アール付フィラースリーブの前記アール付フィラーコーナーの箇所で縫合される、
条項２５に記載のアール付フィラー。
【００６７】
本開示の更に別の変形及び改善は、この技術分野の当業者には明らかである。従って、本明細書において記載され、かつ例示される構成要素の特定の組み合わせは、本開示の特定の実施形態のみを表し、本開示の思想及び範囲に含まれる別の実施形態又はデバイスを限定するものとして利用されてはならない。
【符号の説明】
【００６８】
１００  航空機
１０２  胴体
１０４  推進ユニット
１０６  複合材製構造体
１０８  翼
１１０  尾部
１１２  垂直尾翼
１１４  水平尾翼
１５０  複合材料スキンパネル
１５２  複合補剛材
１５４  補剛材外側アール部
１５６  接点
１５８  アール付フィラー領域
１６０  Ｉ型梁
１６２  補剛材積層板
１６４  Ｃ字溝構造
１６６  ウェブ
１６８  補剛材フランジ、フランジ、下側フランジ
１７０  フランジ接合面
１７２  ベース積層板
１７４  ベース積層板の接合面
１７６  積層アセンブリ
１７８  引き剥がし荷重
１８０  反力
１８２  薄肉プライ
１８４  厚肉プライ
２００  編組プリフォーム
２０２  編組筒状体
２０４，２３８  局所変化部分
２０６  長手軸線
２０８  第１バイアス角度
２１０  第２バイアス角度
２３０  編組アール付フィラー
２３２  アール付フィラー側面
２３４  アール付フィラーベース面
２３６  アール付フィラーコーナー
２３８  局所変化部分
２４０  接着剤層
２４２  内部コア
２４４  接着剤片
２４６  内部ヒータワイヤ、ヒータワイヤ
２６０  アール付フィラースリーブ
２６２  編組スリーブ
２６４  中空編組管
２６６  アール付フィラーコア
２７０  脚付きスリーブ
２７２  主スリーブ部
２７４  脚部、垂直脚部、水平脚部
２７６  幅
２７８  綿布スリーブ
２８０  織布材料
２８２  貫通縫合、貫通縫合点
２８４  接合部
２８６  節点接合部
２８８  単体構造体
３００  製造システム
３０２  編組装置
３０４  編組機
３０６  編組スプール
３０８  連続繊維、複合材強化繊維、プリプレグ繊維、繊維
３１０  複合材テープ、プリプレグ複合材テープ
３１２  編組ガイド
３２０  コア製造装置
３２２  コアスプール
３２４  乾燥繊維
３２６  コアガイド
３２８  送りローラー
３３０  樹脂槽
３３８  圧縮装置
３４０  第１ローラー金型
３４２  第１上型
３４４  第１下型
３４６  第１型空隙部
３４８  第１断面形状
３５０  第２ローラー金型
３５２  第２上型
３５４  第２下型
３５６  第２型空隙部
３５８  第２断面形状
３６０  第３ローラー金型
３６２  第３上型
３６４  第３下型
３６８  第３断面形状
３８０  オーブン
３８２  引出機構
３８４  引っ張り力
３８６  熱及び／又は圧力
３８８  加熱
４００  プレスシステム
４０２  上プレス部
４０４  プレスベース部
４０６  アクチュエータ
４２０  マンドレル成形装置
４２２  マンドレル成形システム
４２４  マンドレル成形用金型
４２６  マンドレル成形用ベース金型
４２８  マンドレル成形用金型空隙部
４３０  充填ポート、ポート
４３２  セラミックマトリックス
４３４  栓体
４３６  硬化マトリックス
４３８  アール付フィラー
４５０  検査装置
４６０  最終成形装置
４６２  成形金型
４６４  上成形型
４６６  下成形型
４６８  接着剤充填ポート
５００，６００，７００  方法
５０２，５０４，５０６，５０８，６０２，６０４，６０６，７０２，７０４，７０６  ステップ
【図１】
2015147411.tif 000003
【図２】
2015147411.tif 000004
【図３】
2015147411.tif 000005
【図４】
2015147411.tif 000006
【図５】
2015147411.tif 000007
【図６】
2015147411.tif 000008
【図７】
2015147411.tif 000009
【図８】
2015147411.tif 000010
【図９】
2015147411.tif 000011
【図１０】
2015147411.tif 000012
【図１１】
2015147411.tif 000013
【図１２】
2015147411.tif 000014
【図１３】
2015147411.tif 000015
【図１４】
2015147411.tif 000016
【図１５】
2015147411.tif 000017
【図１６】
2015147411.tif 000018
【図１７】
2015147411.tif 000019
【図１８】
2015147411.tif 000020
【図１９】
2015147411.tif 000021
【図２０】
2015147411.tif 000022
【図２１】
2015147411.tif 000023
【図２２】
2015147411.tif 000024
【図２３】
2015147411.tif 000025
【図２４】
2015147411.tif 000026
【図２５】
2015147411.tif 000027
【図２６】
2015147411.tif 000028
【図２７】
2015147411.tif 000029
【図２８】
2015147411.tif 000030
【図２９】
2015147411.tif 000031
【図３０】
2015147411.tif 000032
【図３１】
2015147411.tif 000033
【図３２】
2015147411.tif 000034
【図３３】
2015147411.tif 000035
【図３４】
2015147411.tif 000036
【図３５】
2015147411.tif 000037
【図３６】
2015147411.tif 000038
【図３７】
2015147411.tif 000039
【図３８】
2015147411.tif 000040
【図３９】
2015147411.tif 000041
【図４０】
2015147411.tif 000042
【図４１】
2015147411.tif 000043
【図４２】
2015147411.tif 000044
【図４３】
2015147411.tif 000045
【図４４】
2015147411.tif 000046
【図４５】
2015147411.tif 000047
【図４６】
2015147411.tif 000048
【図４７】
2015147411.tif 000049
【図４８】
2015147411.tif 000050
【図４９】
2015147411.tif 000051
【図５０】
2015147411.tif 000052
【図５１】
2015147411.tif 000053
【図５２】
2015147411.tif 000054
【図５３】
2015147411.tif 000055
【図５４】
2015147411.tif 000056
【図５５】
2015147411.tif 000057
【図５６】
2015147411.tif 000058
【外国語明細書】
2015147411000001.pdf