(57)【要約】【課題】曲げ強度、曲げ剛性、及び損傷許容性を犠牲にすることなしに、ウイングスキンの重さを減少させる。【解決手段】主要な荷重方向に関して縦方向の強度の強化用繊維の第１の複数のプライ、及び主要な荷重方向に関してプラスマイナスβの角度に方向付けられる強化用繊維の第２の複数のプライを備え、前記βは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる、複合材の積層板を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要な荷重方向に関して縦方向の強度の強化用繊維（１２）の第１の複数のプライ（１０）、及び主要な荷重方向に関してプラスマイナスβの角度に方向付けられる前記強化用繊維（１２）の第２の複数の前記プライ（１０）を備え、
前記βは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる
複合材の積層板（１１０）。 
【請求項２】
前記βが約２５度である
請求項１に記載の板（１１０）。
【請求項３】
前記β−繊維の角度があいまいである
請求項１又は２に記載の板（１１０）。
【請求項４】
前記強化用繊維（１２）の前記第１の複数の前記プライ（１０）が主要な荷重方向に関してプラスマイナスαの角度に方向付けられており、
前記αは２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる
請求項１から３のいずれか１項に記載の板（１１０）。
【請求項５】
前記α−繊維の角度があいまいである
請求項４に記載の板（１１０）。
【請求項６】
主要な荷重方向に関して角度γに方向付けられる前記強化用繊維（１２）の第３の複数の前記プライ（１０）をさらに備え、
前記γは８７度以上かつ９２度以下の範囲内に含まれる
請求項１から５のいずれか１項に記載の板（１１０）。
【請求項７】
母材をさらに備え、
前記強化用繊維（１２）が前記母材の中に埋め込まれている
請求項１から６のいずれか１項に記載の板（１１０）。
【請求項８】
前記母材はプラスチックの母材であり、
前記強化用繊維（１２）は前記プラスチックの母材に埋め込まれている炭素繊維を含む
請求項７に記載の板（１１０）。
【請求項９】
より大きなパーセンテージの繊維が第２の複数の前記プライ（１０）よりも第１の複数の前記プライ（１０）において使用されている
請求項１から８のいずれか１項に記載の板（１１０）。
【請求項１０】
ｘ−軸を有する板（１１０）を形成する方法であって、
前記ｘ−軸に関してプラスマイナスαの角度に方向付けられている第１の複数の強化用繊維（１２）、及び前記ｘ−軸に関してプラスマイナスβの角度に方向付けられている第２の複数の強化用繊維（１２）を、含むプライスタックを形成することを備え、
前記βが１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれ、前記αが０度であるか又は２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる
方法。
【請求項１１】
前記ｘ−軸に関してγの角度に方向付けられている第３の複数の前記強化用繊維（１２）をレイアップすることをさらに備え、
前記γが８７度以上かつ９２度以下の範囲内に含まれる
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プライスタック（６１０）の上に一体的な縦通材をレイアップすることをさらに備える
請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記強化用繊維(１２)を樹脂に埋め込むこと、
及び前記プライスタック（６１０）を硬化させることを、
さらに備える
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
硬化された前記プライスタック（６１０）の中の前記強化用繊維（１２）を切断することをさらに備える
請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
民間航空機の複合材の翼は、（曲げ荷重が支配的な）通常の条件の下で、曲げ強度及び剛性に対応して設計される。炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などのような複合材料から作られるウイングスキンは、曲げ強度の主要な荷重方向に関して０度に方向付けられる強化用繊維の複数のプライを含む。
【０００２】
ウイングスキンはまた、曲げ剛性の（主要な荷重方向に関して）９０度に方向付けられる強化用繊維の複数のプライを含む。これらの９０度の繊維はまた、横強度及び支圧強度を増加させる。
【０００３】
ウイングスキンはまた、損傷許容性に対応して設計される。（主要な荷重方向に関して）プラス４５度及びマイナス４５度の方向に向けられる強化用繊維の複数のプライは、それらを用いなければ、スキンが大きな貫通性の損傷を受けて繊維が破壊される場合に生じる縦方向のスキンの分裂を抑制するために、加えられる。これらのプラスマイナス４５度の繊維はまた、せん断強度、ねじれ強度、及び曲げ剛性を増加させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
強化用繊維の各々のプライは、ウイングスキンに重さを加える。重さが加えられるので、燃料コストその他の航空機を操業するためのコストが増加する。
【０００５】
ここに、曲げ強度、曲げ剛性、及び損傷許容性を犠牲にすることなしに、ウイングスキンの重さを減少させるという課題が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書における実施形態にしたがって、複合材の積層板は、主要な荷重方向において縦方向の強度の強化用繊維の第１の複数のプライ、及び主要な荷重方向に関してプラスマイナスβ、ちなみにβは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる、の角度に方向付けられる強化用繊維の第２の複数のプライを備える。
【０００７】
本明細書における別の実施形態にしたがって、主要な荷重方向を有する構造は、ｘ−軸に関してプラスα及びマイナスαの角度に方向付けられるα−繊維の複数のプライ、並びにｘ−軸に関してプラスβ及びマイナスβの角度に方向付けられるβ−繊維の複数のプライを含む複合材の積層板を備える。角度βは、１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれ、及び角度αは０度であるか又は２度以上かつ１２度以下の範囲に含まれる。
【０００８】
本明細書における別の実施形態にしたがって、複合材の箱形はりは、強化するための基礎構造、基礎構造の一側面を覆う第１の積層板、及び基礎構造の反対側の側面を覆う第２の積層板を備える。各々の板は、基礎構造の長手方向の軸に関して１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる角度に方向付けられる第１の複数の強化用繊維を含む。
【０００９】
本明細書の別の実施形態にしたがって、ｘ−軸を有する板を形成する方法は、ｘ−軸に関してプラスマイナスαの角度に方向付けられる第１の複数の強化用繊維、ちなみにαは０度であるか又は２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる、及びｘ−軸に関してβの角度に方向付けられる第２の複数の強化用繊維、ちなみにβは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる、を含むプライスタックを形成することを備える。
【００１０】
これらの特徴及び機能は、種々の実施形態において単独で達成することも、他の実施形態において組み合わせることもできる。実施形態のさらなる詳細は、下記の説明及び図面を参照することによって理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、強化用繊維のプライ及びプライ座標系を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、板のｘ−軸に関して異なる角度に向けられる強化用繊維のプライを含む複合材の積層板を示す図である。
【図２】図２は、複合材の積層板の全体的な強度における異なる繊維角度の効果を示す図である。
【図３】図３は、出願人により行われた一連の複合材クーポンの大きな切欠き引張試験の概略的な結果を示す図である。
【図４】図４は、出願人により行われた一連の複合材クーポンの穴を充填した引張試験の概略的な結果を示す図である。
【図５】図５は、複合材の積層板を形成する方法を示す図である。
【図６】図６は、強化用繊維のプレイスタックを示す図である。
【図７】図７は、複合材の積層板を含む箱形はりを示す図である。
【図８】図８は、複合材の積層板を含む異なるはりを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
強化用繊維１２のプライ１０及びプライ座標系を示す図１Ａが参照される。プライ座標系は、１−軸、２−軸、及び３−軸を含む。繊維１２は、単向性であり１−軸に沿って延伸する。２−軸は、１−軸と同一平面内にあるが、１−軸に対して垂直である。３−軸は、１−軸及び２−軸の平面の外にあるが、１−軸及び２−軸に対して垂直である。プライ１０は、１−軸に対して非常に強い方向性を有するが、（２−軸及び３軸に沿った）繊維にわたり非常に弱い方向性を有する。
【００１３】
母材の中に埋め込まれた強化用繊維の複数のプライを含む複合材の積層板１１０を示す図１Ｂが参照される。強化用繊維及び母材は、何らかの特定の複合材に限定されない。強化用繊維の材料の例は、炭素、繊維ガラス、ケブラー、及びチタニウムを含むが、それらに限定されるものではない。母材の材料の例は、プラスチック及び金属を含むが、それらに限定されるものではない。第１の例として、板１１０は、プラスチックの母材に埋め込まれた炭素繊維を含む。第２の例として、板１１０は、チタニウムの母材に埋め込まれた炭素繊維を含む。
【００１４】
板１１０は、点線によって描かれるｘ方向の軸を有する。例えば、ｘ−軸は、板１１０の主要な荷重方向と一致し、それによりｘ−軸の方向に引っ張り及び圧縮の力が加えられる。板はまた、ｘ−軸と同じ平面内にあるｙ−軸、並びにｘ−軸及びｙ−軸の平面の外にあるｚ−軸（ｙ−軸及びｚ−軸は図示されていない）を有する。ｘ−軸、ｙ−軸、及びｚ−軸は、直交している。
【００１５】
強化用繊維１２０の第１の複数のプライは、ｘ−軸に関してプラスα及びマイナスαの角度に方向付けられる。これらの繊維は、以下、本明細書において、α−繊維１２０として言及され、ｘ−軸の方向において縦方向の強度を提供する。いくつかの実施形態において、α＝０度は、縦方向の最大の強度を意味する。
【００１６】
第２の複数の強化用繊維１３０は、ｘ−軸に関してプラスβ及びマイナスβの角度、ちなみにβは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる、に方向付けられる。これらの繊維は、以下、本明細書において、β−繊維１３０として言及される。いくつかの実施形態において、βは約２５度である。
【００１７】
β−繊維の全てが同じ角度に方向付けられる場合、これらのβ−繊維の方向においてプライの分裂が生じる可能性がある。プライの分裂を抑制するために、β−繊維はわずかに異なる方向に向けられ、すなわち、βの角度は「あいまい」にされる。β＝２５度の例について考察する。プラス２５度だけに方向付けられるβ−繊維を伴うプライを使用する代わりに、いくつかのプライはプラス２２度に方向付けられるβ−繊維を有し、他のいくつかのプライはプラス２５度に方向付けられるβ繊維を有し、及び他のいくつかのプライはプラス２８度であり、これによりβ−繊維の平均角度はプラス２５度になる。同様に、マイナス２２度に方向付けられるいくつかのβ−繊維、マイナス２５度の他のいくつかのβ−繊維、及びマイナス２８度の他のいくつかのβ−繊維により、マイナス２５度の平均角度が得られる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、強化用繊維の第３の複数のプライは、主要な荷重方向に関してプラスγ及びマイナスγの角度に方向付けられ、ここでγは８７度以上かつ９２度以下の範囲内に含まれる。これらの繊維は、以下、本明細書において、γ−繊維１４０として言及され横強度及び横剛性を提供し、並びにまた支圧強度を高める。いくつかの実施形態において、γ＝９０度である。
【００１９】
図１Ｂの板１１０において、従来の４５度のクロスプライ繊維に代わり、β−繊維が使用される。出願人は、１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる角度βは４５度の繊維よりも少しばかり低いせん断強度を提供するが、４５度の繊維よりも非常に大きい縦方向の強度を提供する、ということを見出した。出願人はさらに、主要な荷重方向に関する縦方向の強度及び剛性並びに損傷許容性を犠牲にすることなく、α−繊維のプライの数を減らすことができる、ということを理解した。その結果もたらされるα／β／γ積層板は、同様の縦方向の強度及び剛性並びに損傷許容性を有する従来の０／４５／９０の板よりも薄くて軽い。
【００２０】
（ｘ−軸に沿った）長手方向のプライの分裂の抑制及び遅延は、０度の代わりに２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる角度αに方向付けられるα−繊維を使用することにより、さらに高めることができる。いくつかの実施形態において、角度αの範囲は３度以上かつ５度以下である。α−繊維の角度はまた、あいまいにされる（すなわち、α−繊維は平均角度αを獲得するためにわずかに異なる角度に方向付けられる）。例えば、０度の平均角度は、プラス５度に方向付けられるα−繊維のいくつかのプライ、及びマイナス５度に方向付けられるα−繊維のいくつかのプライにより得られる。
【００２１】
複合材の積層板の全体的な強度における異なる繊維角度の効果を示す図２が、参照される。０度以上かつ９０度以下の範囲内に含まれる異なる繊維角度の値が水平軸の上に指し示され、及び板の強度が垂直軸の上に指し示される。概略的には、縦方向の強度は、繊維角度が増加するにしたがって線形的には減少しない。一方、せん断は、繊維角度が４５度まで増加するにしたがって非線形的に増加し、その後、繊維角度がさらに増加するにしたがって非線形的に減少する。繊維角度が従来の４５度から３５度まで減少する場合、約５パーセントのみのせん断の減少が存在するが、しかし縦方向の強度における増加は約３０パーセントである。繊維角度が１５度に向かってさらに減少するにしたがい、このトレードオフは続き、それによりせん断の減少のパーセントは縦方向の強度の増加のパーセントよりも少ない。
【００２２】
図３及び図４は、出願人により行われた試験の概略的な結果を示している。各々の試験は、α＝５度に方向付けられたα−繊維、γ＝９０度に方向付けられたγ−繊維、及び１５度以上かつ４５度以下の範囲内で変化するβ−繊維を有する一連の複合材クーポンについて行われた。図３及び図４において、水平軸はβが１５度から４５度まで増加する異なったα／β／γのクーポンを指し示し、及び垂直軸は縦方向の強度を指し示している。
【００２３】
図３は、一連の複合材クーポンの大きな切欠き引張試験の概略的な結果を示している。大きな切欠き引張試験は、強化用繊維を破壊する大きな貫通性の損傷をシミュレートしている。これらの試験は、損傷を受けたクーポンの縦方向の強度に関する情報を提供する。黒く塗りつぶされた正方形は、従来の０／４５／９０の繊維方向を有するクーポンの強度を指し示している。相対的な繊維のパーセンテージは、０度の繊維に対して５０パーセントであり、プラスマイナス４５度の繊維に対して４０パーセントであり、及び９０度の繊維に対して１０パーセントである（すなわち、５０／４０／１０パーセント）。しかしながら、このクーポンにおいてプライの分裂が生じた。
【００２４】
プライの分裂を避けるために、０／４５／９０のクーポンにおける繊維の比率が、３０／６０／１０パーセントに変えられた。０／４５／９０のクーポンの結果は、黒丸により指し示されている。プライの分裂は避けられたが、縦方向の強度は減少した。
【００２５】
その後、大きな切欠き引張試験が、１５度以上かつ４０度以下のβ−繊維を有する異なるクーポンに対して行われた。さらに、これらのクーポンは、α−繊維よりも大きなβ−繊維のパーセンテージ（すなわち、「ソフトな」積層）を有していた。α／β／γのソフトな積層におけるにおけるこれらの試験の概略的な結果が、白丸により指し示されている。これらの結果は、クーポンは０／４５／９０のソフトな積層のクーポンよりも大きな縦方向の強度を有したが、０／４５／９０のハードな積層のクーポンよりは大きな強度を有さなかった、ことを指し示している。
【００２６】
大きな切欠き引張試験は、β−繊維よりも大きなα−繊維のパーセンテージ（すなわち、「ハードな」積層）を有する数個のクーポンに対して行われた。α／β／γのハードな積層のクーポンに対するそれらの試験の概略的な結果が、中が白い正方形により指し示されている。これらの結果は、１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれるβを有するクーポンが、０／４５／９０のハードな積層のクーポンよりも大きな縦方向の強度を有した、ことを指し示している。いくつかの理由で、α／β／γのハードな積層のクーポンの縦方向の強度は、β＝２５度の時に最大であった。
【００２７】
これらの試験は、５／２５／９０のハードな積層のプライの数を、０／４５／９０のハードな積層と同じ縦方向の強度を提供するまで減少させることができる、ことを指し示している。しかしながら、５／２５／９０のハードな積層は０／４５／９０のハードな積層よりも少ないプライを有しているので、それはより細くより軽い。さらに、５／２５／９０のハードな積層は、プライの分裂に関してより大きな損傷許容性を有する。
【００２８】
ここで、穴を充填した引張試験の概略的な結果を示す図４が、参照される。例えば、クーポンに穴を開けること及びそのドリル穴を通してボルトを挿入することによって、充填された穴がクーポンに作り出される。穴が開けられるにしたがって、強化用繊維は切断されるが、しかしクーポンは損傷されたとはみなされない。それ故、この試験は、損傷されていないクーポンの縦方向の強度に関する情報を提供する。
【００２９】
（中が白い正方形及び黒く塗りつぶされた正方形により表される）ハードな積層は、（白丸及び黒丸により表される）ソフトな積層よりも大きな縦方向の強度を有する。さらに、β＝２０度に方向付けられたβ−繊維を有するハードな積層は、（黒く塗りつぶされた）従来の０／４５／９０のハードな積層と同様な縦方向の強度を有する。
【００３０】
ここで、積層板を製造する方法を示す図５が、参照される。ブロック５１０において、プライスタックが形成される。スタックは、α−繊維のプライ、β−繊維のプライ、及びγ−繊維のプライを含む。強化用繊維は、レイアップの前又は後に、樹脂に含浸される。
【００３１】
これらの強化用繊維のプライは、レイアップツール（例えば、マンドレル又はモールド・ツール）の上に配置される。いくつかの実施形態において、各々のプライは単一の方向に方向付けられる繊維を伴った単向性のテープである。他のいくつかの実施形態において、各々のプライは１つ以上の方向に方向付けられた繊維の織物である。例えば、織物は、プラスαに方向付けられるいくつかの繊維、及び−αに方向付けられるいくつかの繊維を有している。さらに他のいくつかの実施形態において、「カートリッジ」は、ｘ−軸に関して正しい繊維方向（例えば、プラスα及び−α）を有する予め準備されたプライを含む。
【００３２】
プライの１−軸は、積層板のｘ−軸と平行に並べられる。すなわち、１−軸は、主要な荷重方向と平行に並べられる。
【００３３】
ブロック５２０において、プライスタックは、硬化されて複合材の積層板を生み出す。ブロック５３０において、積層板は、随意に機械加工される。例えば、締結穴又は他の種類の開口が、積層板に対して開けられ又は切り込まれる。β−繊維は、これらの穴における縦方向の分裂を抑制し又は遅延させる。プライの分裂はさらに、２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる角度αに方向付けられるα−繊維により、抑制され又は遅延される。
【００３４】
以下のプライの配列を有するプライスタック６１０の例を示す図６が、参照される。すなわち、（β，γ，−β，α，α，β，−α，−α，−β，α，α，β，−α，−α，−β，α、α，）Ｓ。ここで、ターム「Ｓ」は対称性を表す。すなわち、積層板の中間の平面の上のプライは、中間の平面の下のこれらの対称の像である。
【００３５】
この例の目的は、単純に、各々のプライが同じ繊維方向を伴う繊維を収容し、及び異なるプライは異なる繊維方向を有する、ということを示すことである。この特定の例において、繊維の配分は、６０パーセントのα−繊維、３０パーセントのβ−繊維、及び１０パーセントのγ−繊維（すなわち、６０／３０／１０パーセント）である。他のいくつかの例は、他のプライの配列、及び他の相対的な繊維のパーセンテージを有する。
【００３６】
ここで、図８が参照される。本明細書における積層板は、主要な荷重方向を有する構造において使用される。そのような構造の一つの例は、長手方向の軸に沿った主要な荷重方向を有する細長いはりである。いくつかの具体例において、はりは、ウェブ８１０、少なくとも一つのフランジ８２０、及び少なくとも一つの複合材のキャップ８３０を含む。ウェブ８１０及びフランジ８２０は、金属の又は複合材の材料から作られる。少なくとも一つのキャップ８３０は、はりの主要な荷重方向に関して方向付けられるα−繊維及びβ−繊維を含む。キャップ８３０はまた、γ−繊維を含む。
【００３７】
これらの実施形態は、いかなる特定の形状に対しても限定されるものではない。はり形状の例は、帽子枠、Ｃ−チャンネル、Ｚ−はり、Ｊ−はり、Ｔ−はり及びＩ−はり、並びにブレード補強はりを含むが、それらに限定されるものではない。図８において、帽子枠８００ａ、Ｚ−はり８００ｂ、及びＣ−チャンネル８００ｃが、示されている。
【００３８】
他のいくつかの実施形態において、はりは、箱形の補強された基礎構造及び枠を覆う１つ以上の複合材の積層板を含む箱形はりである。１つ以上の板は、箱形はりの主要な荷重方向に関して方向付けられるα−繊維及びβ−繊維を含む。
【００３９】
ここで、（箱形はりの一種である）ウイングボックス７１０、前縁７２０、及び後縁７３０を含む航空機の翼７００を示す図７が、参照される。ウイングボックス７１０は、スパー７１２（例えば、フロントスパー及びリアスパー）及びリブ７１４の補強された基礎構造を含む。スパー７１２は、幅方向において延伸し、リブ７１４は、翼弦方向におけるスパーの間で延伸する。ウイングボックス７１０は、マルチ−スパー又はマルチ−リブの構成を有する。マルチ−リブの構成は、長い翼のアスペクト比を有する民間航空機に対して好ましい。
【００４０】
ウイングボックス７１０はさらに、スパー７１２及びリブ７１４を覆う複合材のスキン７１６を含む。スキン７１６は、上側のスキン７１６ａ及び下側のスキン７１６ｂを含む。
【００４１】
操業の最中において、翼は、曲げ荷重及びねじれ荷重に晒される。例えば、突風又は重い荷重が、翼７００に対して上方への曲げを強いて、それにより上側のスキン７１６ａは縦方向の圧縮を受け、下側のスキン７１６ｂは縦方向の引張を受ける。曲げ荷重が、主要である。縦方向の荷重を処理するために、各々のスキン７１６ａ及び７１６ｂは、主要な荷重方向に関して方向付けられるα−繊維及びβ−繊維を含む１つ以上の複合材の積層板から成る。α−繊維は、縦方向の荷重のほとんどを担うため、曲げ強度を提供する。
【００４２】
β−繊維は、それらが用いられなければ、スキン７１６が大きな貫通性の損傷を受けて繊維が破壊される場合の縦方向のスキンの分裂を抑制する。β−繊維はまた、せん断強度、ねじれ強度、及び曲げ剛性を増加させる。
【００４３】
β−繊維はまたいくつかの縦方向の荷重を担うので、従来の０／４５／９０のハードな積層と比較して、曲げ強度、曲げ剛性、及び損傷許容性を犠牲にすることなしに、α−繊維のプライの数を減少させることができる。α−繊維のプライの数を減少させることにより、スキン７１６の間隔及び重さを減少させることができる。従来の０／４５／９０の板に代わりに、そのようなスキン７１６を使用することによって、何千ポンドもの重さの減少をもたらすことができる。それは燃料コストその他の航空機を操業するためのコストを減少させるので、重さの減少は極めて望ましい。
【００４４】
いくつかの実施形態において、スキン７１６はわずかに不安定である。いくつかの実施形態において、スキンはわずかに非対称である。
【００４５】
ウイングボックス７１０の補強された基礎構造はさらに、スキン７１６を補強することを含むが、それに限定されない機能を働かせる縦通材７１８を含む。縦通材７１８はまた、幅方向において延伸する。
【００４６】
スパー７１２、リブ７１４、及び縦通材７１８は、金属又は安定した複合材の材料から作られる。縦通材７１８は、キャップ、フランジ、及びウェブを有するはりとして構成される。キャップは、それらの縦通材７１８の長手方向の軸に関して方向付けられるα−繊維、β−繊維、及びγ−繊維を含む複合材料の板から作られる。
【００４７】
縦通材７１８が複合材料から作られる実施形態において、縦通材７１８はスキン７１６と一体に形成されてもよい。プライスタックの構築の間に、縦通材７１８の強化用繊維は、スキン７１６の強化用繊維の上に配置される。
【００４８】
スパー７１２は、α−繊維、β−繊維、及びγ−繊維のプライを有する複合材料から作られるキャップを含む。リブ７１４は、α−繊維、β−繊維、及びγ−繊維のプライを有する複合材料から作られる翼弦を含む。
【００４９】
さらに、本開示は、下記の条項にしたがう実施形態を備える。
【００５０】
条項１  主要な荷重方向に関して縦方向の強度の強化用繊維の第１の複数のプライ、及び主要な荷重方向に関してプラスマイナスβの角度に方向付けられる強化用繊維の第２の複数の前記プライを備え、前記βは１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる、複合材の積層板。
【００５１】
条項２  前記βが約２５度である、条項１に記載の板。
【００５２】
条項３  前記β−繊維の角度があいまいである、条項１に記載の板。
【００５３】
条項４  強化用繊維の前記第１の複数の前記プライが主要な荷重方向に関してプラスマイナスαの角度に方向付けられ、前記αは２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる、条項１に記載の板。
【００５４】
条項５  前記α−繊維の角度があいまいである、条項４に記載の板。
【００５５】
条項６  主要な荷重方向に関して角度γに方向付けられる強化用繊維の第３の複数のプライをさらに備え、前記γは８７度以上かつ９２度以下の範囲内に含まれる、条項１に記載の板。
【００５６】
条項７  母材をさらに備え、前記繊維が前記母材の中に埋め込まれている、条項１に記載の板。
【００５７】
条項８  前記母材はプラスチックの母材であり、前記繊維は前記プラスチックの母材に埋め込まれている炭素繊維を含む、条項７に記載の板。
【００５８】
条項９  より大きなパーセンテージの繊維が前記第２の複数のプライよりも前記第１の複数のプライにおいて使用されている、条項１に記載の板。
【００５９】
条項１０  ｘ−軸に関してプラスα及びマイナスαの角度に方向付けられているα−繊維の複数のプライ、及びｘ−軸に関してプラスβ及びマイナスβの角度に方向付けられているβ−繊維の複数のプライを含む複合材の積層板を備え、前記βが１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれ、前記αが２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる、主要な荷重方向を有する構造。
【００６０】
条項１１  ｘ−軸に沿って縦方向の力を作り出す曲げに晒される基礎構造を補強する箱形はりをさらに備え、前記板が補強のための前記基礎構造に取り付けられている、条項１０に記載の構造。
【００６１】
条項１２  ウェブ及びフランジを含むはりをさらに備え、前記板がキャップとして前記フランジに取り付けられている、条項１０に記載の構造。
【００６２】
条項１３  補強のための基礎構造、前記基礎構造の１つの側面を覆う第１の積層板、及び前記基礎構造の反対側の側面を覆う第２の積層板を備え、各々の前記板が前記基礎構造の長手方向の軸に関して１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれる角度に方向付けられている第１の複数の強化用繊維を含む、箱形はり。
【００６３】
条項１４  前記各々の板が、前記基礎構造の長手方向の軸に関して２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる角度に方向付けられている第２の複数の強化用繊維をさらに含む、条項１３に記載の箱形はり。
【００６４】
条項１５  より大きなパーセンテージの繊維が前記第１の複数の強化用繊維よりも前記第２の複数の強化用繊維において使用されている、条項１４に記載の箱形はり。
【００６５】
条項１６  ｘ−軸を有する板を形成する方法であって、前記ｘ−軸に関してプラスマイナスαの角度に方向付けられている第１の複数の強化用繊維、及び前記ｘ−軸に関してプラスマイナスβの角度に方向付けられている第２の複数の強化用繊維を、含むプライスタックを形成することを備え、前記βが１５度以上かつ３５度以下の範囲内に含まれ、前記αが０度であるか又は２度以上かつ１２度以下の範囲内に含まれる、方法。
【００６６】
条項１７  ｘ−軸に関してγの角度に方向付けられている第３の複数の繊維をレイアップすることをさらに備え、前記γが８７度以上かつ９２度以下の範囲内に含まれる、条項１６に記載の方法。
【００６７】
条項１８  前記プライスタックの上に一体的な縦通材をレイアップすることをさらに備える、条項１６に記載の方法。
【００６８】
条項１９  前記繊維を樹脂に埋め込むこと、及び前記プライスタックを硬化させることを、さらに備える、条項１６に記載の方法。
【００６９】
条項２０  硬化された前記プライスタックの中の繊維を切断することをさらに備える、条項１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００７０】
１０  プライ
１２  強化用繊維
４５  従来のクロスプライ
１１０  複合材の積層板
１２０  第１の複数のプライ（α−繊維）
１３０  第２の複数のプライ（β−繊維）
５１０  ブロック
５２０  ブロック
５３０  ブロック
６１０  プライスタック
８００ａ  帽子枠
７００  航空機の翼
７１０  ウイングボックス
７１２  スパー
７１４  リブ
７１６  複合材のスキン
７１６ａ  上側のスキン
７１６ｂ  下側のスキン
７１８  縦通材
７２０  前縁
７３０  後縁
８００ｂ  Ｚ−はり
８００ｃ  Ｃ−チャンネル
８１０  ウェブ
８２０  フランジ
８３０  キャップ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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