(57)【要約】      （修正有）【課題】組立品の弦が航空機に接続されるときに同じ方向に面することができるようにする一体の貨物ビーム組立品を提供する。【解決手段】炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビーム１０と、それぞれがＣＦＲＰ貨物ビームに接続される複数のＣＦＲＰ支柱２０およびＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０とを含む航空機用の貨物ビーム組立品。貨物ビーム組立品のフランジが全て単一方向に面してもよい。ＣＦＲＰ支柱およびＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートは、貨物ビーム組立品を航空機のキールフレーム２８０に接続するように構成される。ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジは、ＣＦＲＰ貨物ビームに接続される各ＣＦＲＰ支柱の上側にパッドアップを含んでもよい。ＣＦＲＰ支柱とＣＦＲＰ貨物ビームとの間の接合部は、傾斜したパッドアップを含むフランジ半径であってもよい。【選択図】図７
2015057340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビーム（１０）と、
前記貨物ビームに一体的に結合される複数のＣＦＲＰ支柱（２０）と、
前記貨物ビームの第１の端部に一体的に結合される第１のＣＦＲＰｃ−スプライスプレート（３０）と、
前記貨物ビームの第２の端部に一体的に結合される第２のＣＦＲＰｃ−スプライスプレート（３０）と、
を備える航空機用の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項２】
前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）がキールフレーム（２８０）に取り付けられるように構成される、請求項１に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項３】
前記第１および第２のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート（３０）がキールフレーム（２８０）に取り付けられるように構成される、請求項２に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項４】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）および前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）は、従来とは異なるレイアップで構成される複数のＣＦＲＰプライを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項５】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）、前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）、前記第１のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート（３０）、および、前記第２のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート（３０）がそれぞれ２つのフランジを備え、かつ前記各フランジが第１の方向に向けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項６】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）と１つの前記ＣＦＲＰ支柱（２０）との間の接合部に更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップ（１５）を更に備え、前記ＣＦＲＰ貨物ビームと前記１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部がフランジ半径を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項７】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）と前記１つのＣＦＲＰ支柱（２０）との間の接合部の各端部における斜面（４５）と、
前記ＣＦＲＰ貨物ビームと前記１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部における複数の交互のダーツ（６０）であって、前記複数の交互のダーツが接合部において前記ＣＦＲＰ貨物ビームと前記１つのＣＦＲＰ支柱との間で荷重伝達をもたらすように構成される、複数の交互のダーツ（６０）と、
を更に備える、請求項６に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項８】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）の上側フランジ（１１）は、更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップ（１５）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項９】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）の上側フランジ（１１）に沿って更なるＣＦＲＰプライを含む複数のパッドアップ（１５）を更に備え、前記複数のパッドアップのそれぞれが単一のＣＦＲＰ支柱（２０）の上側に位置する、請求項１から８のいずれか一項に記載の貨物ビーム組立品（１００）。
【請求項１０】
航空機用の一体の貨物ビーム組立品（１００）を製造する方法において、
炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビーム（１０）を第１の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、前記ＣＦＲＰ貨物ビームは、第１の厚さ、上側フランジ（１１）、および下側フランジ（１２）を有する、ステップと、
前記ＣＦＲＰ貨物ビームの前記下側フランジから突出する複数のＣＦＲＰ支柱（２０）を第２の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、前記複数のＣＦＲＰ支柱が第２の厚さを有し、前記ＣＦＲＰ貨物ビームの前記第１の厚さよりも大きく且つ前記複数のＣＦＲＰ支柱の前記第２の厚さよりも大きい第３の厚さを有する接合部（４０）を形成するために、前記複数のＣＦＲＰ支柱の前記第２の複数のＣＦＲＰプライは、前記ＣＦＲＰ貨物ビームの前記第１の複数のＣＦＲＰプライと組み合わせられる、ステップと、
２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート（３０）を第３の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、前記各ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートの前記第３の複数のＣＦＲＰプライは、前記ＣＦＲＰ貨物ビームの端部に位置する前記第１の複数のＣＦＲＰプライと組み合わせられる、ステップと、
を備え、
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム、前記複数のＣＦＲＰ支柱、および、前記２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートから構成される一体組立品が形成される、方法。
【請求項１１】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）と前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）のそれぞれとの各交差部にパッドアップ（１５）を形成するために、前記第１および第２の複数のＣＦＲＰプライの一部を従来とは異なるレイアップパターンで設けるステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート（３０）および前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）をキールフレーム（２８０）に接続するステップを更に備える、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のＣＦＲＰ支柱（２０）のそれぞれの上側に前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）の上側フランジ（１１）に沿ってパッドアップ（１５）を形成するステップを更に備え、前記パッドアップが更なるＣＦＲＰプライのレイアップにより形成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記各ＣＦＲＰ支柱（２０）と前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）の下側フランジ（１２）との間の接合部（４０）が２つの弓形構造を含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＣＦＲＰ貨物ビーム（１０）の下側フランジ（１２）と前記各ＣＦＲＰ支柱（２０）との間の接合部（４０）の前記２つの弓形構造にダーツを付ける（６０）ステップと、
各接合部におけるダーツ付けを交互に行うステップであって、交互のダーツの付けは、接合部において前記ＣＦＲＰ貨物ビームと前記各ＣＦＲＰ支柱との間の荷重伝達をもたらす、ステップと、
前記ＣＦＲＰ貨物ビームの前記下側フランジと前記各ＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面（４５）を形成するステップと、
を更に備える、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
航空機のキールフレームに取り付けられてもよい一体の組立品を形成するために共に形成される炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）構成要素の貨物ビーム組立品。組立品の構成要素は、ＣＦＲＰプライの従来とは異なるレイアップパターンから形成されてもよい。
【背景技術】
【０００２】
現在の貨物ビーム組立品は、締結具によって互いに組み合わされる複数のＣＦＲＰ構成要素から形成される。貨物ビーム組立品は、上側フランジまたは上側弦と下側フランジまたは下側弦とを有するＣＦＲＰ貨物ビームを含む。複数のＣＦＲＰ貨物支柱、一般的には六つ（６）の個々の支柱が、複数の締結具によってＣＦＲＰ貨物ビームに接続される。また、ＣＦＲＰ貨物ビーム支柱は２つのフランジまたは弦も含む。ＣＦＲＰ支柱をＣＦＲＰ貨物ビームに締結する際には、ＣＦＲＰ貨物支柱の弦をＣＦＲＰ貨物ビームの弦とは異なる方向に向けなければならない。例えば、ＣＦＲＰ貨物ビームの下側弦が航空機の後部へ向けて後方に面してもよく、また、ＣＦＲＰ貨物支柱の弦が航空機の前部へ向けて前方に面してもよい。構成要素の弦は、それらが背部で一緒に締結される必要がある。その後、ＣＦＲＰ貨物支柱が航空機のキールフレームに接続されてもよい。
【０００３】
図８は、キールフレーム２８０に接続される従来技術の貨物ビーム組立品２００を示す。各支柱２２０が複数の締結具２５１を用いて貨物ビーム２１０に接続されなければならない。同様に、各ｃ‐スプライスプレート２３０が複数の締結具２５１を用いて貨物ビーム２１０の端部に接続されなければならない。
【０００４】
前述したように、締結具は、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートをＣＦＲＰ貨物ビームの各端部に接続するために使用される。先と同様に、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートの下側弦およびＣＦＲＰ貨物ビームの下側弦は、各構成要素の弦が互いに接続されるときに異なる方向に面することを必要とする。また、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートも組立品を航空機のキールフレームに接続する。貨物ビーム組立品の構造は、後に航空機のキールフレームに接続されなければならない組立品を形成するために互いに接続されるべき九（９）個の個々の部品を必要とする。現在のＣＦＲＰ貨物ビームは、その断面形状に起因して「Ｊ」ビームとも呼ばれる。「Ｊ」ビームは、「Ｃ」チャネルと、３つの構成要素間に当然に生じる隙間内に「ヌードル」と呼ばれるフィラーを封入する貨物ビーム全長にわたって長方形プレートにより閉栓される「Ｚ」形状ビームとから形成される。最終生成物は相互硬化されるＣＦＲＰ「Ｊ」ビームである。
【０００５】
これらの考慮すべき事項および他の考慮すべき事項に関して、本明細書でなされる開示が与えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
航空機のキールフレームに接続されてもよい一体の貨物ビーム組立品を提供することが有益な場合がある。組立品の弦が航空機に接続されるときに同じ方向に面することができるようにする一体の貨物ビーム組立品を提供することが有益な場合がある。ヌードルの使用を必要としない一体の貨物ビーム組立品を提供することが有益な場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
航空機用の貨物ビーム組立品の１つの形態は、炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビームと、貨物ビームに一体的に結合される複数のＣＦＲＰ支柱と、貨物ビームの第１の端部に一体的に結合される第１のＣＦＲＰｃ−スプライスプレートと、貨物ビームの第２の端部に一体的に結合される第２のＣＦＲＰｃ−スプライスプレートとを備える。複数のＣＦＲＰ支柱が航空機のキールフレームに取り付けられるように構成されてもよい。第１および第２のシャフトｃ‐スプライスプレートが航空機のキールフレームに取り付けられるように構成されてもよい。ＣＦＲＰ貨物ビームおよび複数のＣＦＲＰ支柱は、従来とは異なるレイアップで構成される複数のＣＦＲＰプライを備えてもよい。貨物ビーム組立品の一体の構成要素のそれぞれが２つのフランジを備えてもよく、２つのフランジがそれぞれ単一方向に向けられてもよい。
【０００８】
貨物ビーム組立品は、ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部に更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップを備えてもよい。ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部がフランジ半径を備えてもよい。貨物ビーム組立品は、ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面を備えてもよい。貨物ビーム組立品は、ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の接合部に複数の交互のダーツを備えてもよい。交互のダーツは、接合部においてＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間で荷重伝達をもたらすように構成されてもよい。ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジは、更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップを備えてもよい。ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジは、更なるＣＦＲＰプライを含む複数のパッドアップを備えてもよい。複数のパッドアップのそれぞれが単一のＣＦＲＰ支柱の上側に位置してもよい。
【０００９】
航空機用の一体の貨物ビーム組立品を製造する方法は、第１の厚さ、上側フランジ、および、下側フランジを有する炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビームを複数のＣＦＲＰプライから形成するステップを備える。方法は、ＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジから突出する第２の厚さを有する複数のＣＦＲＰ支柱を形成するステップを備える。ＣＦＲＰ支柱のＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの第１の厚さよりも大きく且つＣＦＲＰ支柱の第２の厚さよりも大きい第３の厚さを有する接合部を形成するために、ＣＦＲＰ貨物ビームのＣＦＲＰプライと組み合わせられる。方法は、２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを複数のＣＦＲＰプライから形成するステップを備える。各ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートのＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの端部に位置するＣＦＲＰプライと組み合わせられる。ＣＦＲＰ貨物ビーム、ＣＦＲＰ支柱、および、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートから構成される一体組立品が形成される。
【００１０】
方法は、ＣＦＲＰ貨物ビームと複数のＣＦＲＰ支柱のそれぞれとの各交差部にパッドアップを形成するためにＣＦＲＰプライを従来とは異なるレイアップパターンで設けるステップを備えてもよい。方法は、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートおよびＣＦＲＰ支柱をキールフレームに接続するステップを備えてもよい。方法は、複数のＣＦＲＰ支柱のそれぞれの上側にＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジに沿ってパッドアップを形成するステップを備えてもよく、パッドアップは更なるＣＦＲＰプライのレイアップにより形成される。各ＣＦＲＰ支柱とＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジとの間の接合部が２つの弓形構造を含む。方法は、ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の各接合部の弓形構造にダーツを付けるステップを備えてもよい。方法は、各接合部におけるダーツ付けを交互に行うステップを備えてもよく、交互のダーツの付けは、接合部においてＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の荷重伝達をもたらしてもよい。方法は、ＣＦＲＰ貨物ビームと各ＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面を形成するステップを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一体のＣＦＲＰ支柱およびＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを伴うＣＦＲＰ貨物ビームを有する貨物ビーム組立品の構造を示す。
【図２】ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の接合部の拡大図を示す。
【図３】ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の接合部の部分断面図である。
【図４】交互のダーツ付け位置を伴う接合部を有する適合する一対のＣＦＲＰ貨物プライとＣＦＲＰ支柱プライとの間の荷重伝達を示す図である。
【図５】従来とは異なるレイアップを有し且つＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間で荷重を内部伝達するように構成されるとともにＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の接合部のための斜面を形成するように構成されてもよいＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との適合対のＣＦＲＰプライを示す。
【図６】サンプル０、９０、４５、−４５度プライ方向を使用する従来のレイアップ方向を示す。
【図７】航空機のキールフレームに接続される一体のＣＦＲＰ支柱およびＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを伴うＣＦＲＰ貨物ビームを有する貨物ビーム組立品の構造を示す。
【図８】ｃ‐スプライスプレートおよび支柱にボルト締めされる貨物ビームを示し、ｃ‐スプライスプレートおよび支柱が航空機のキールフレームに接続される。
【図９】航空機の製造および保守点検方法論のフロー図の例示である。
【図１０】航空機のブロック図の例示である。
【図１１】一体の貨物ビーム組立品を製造するための方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、様々な変更および代替形態を受け入れる余地があるが、図中には特定の実施形態が一例として示されており、本明細書中でこれらの実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本開示が開示される特定の形態に限定されるように意図されないことが理解されるべきである。むしろ、意図は、添付の特許請求項により規定される開示の思想および範囲内に入る全ての変更、等価物、および、代案を網羅することである。
【００１３】
図１は、複数のＣＦＲＰ構成要素から形成されてもよい一体の単一品ＣＦＲＰビーム組立品を示す。そのような一体の単一品ＣＦＲＰビーム組立品は、航空機のキールフレーム２８０（図７に示される）に接続されてもよい貨物ビーム組立品１００であってもよい。貨物ビーム組立品１００は、複数のＣＦＲＰ支柱２０に接続されるＣＦＲＰ貨物ビーム１０を含む。ＣＦＲＰ支柱２０は、貨物ビーム組立品１００をキールフレーム２８０に接続するようになっている。ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０がＣＦＲＰ貨物ビーム１０の各端部に接続される。ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０も貨物ビーム組立品１００をキールフレーム２８０に接続するようになっている。貨物ビーム組立品１００の各構成要素は、それぞれの個々の構成要素に取り付けられる固有の局所プライ配向システムに基づくそれ自体従来のレイアップを有する。しかしながら、パッドアップ位置でＣＦＲＰ支柱２０のプライとＣＦＲＰ貨物ビーム１０のプライとを互いに統合させることにより、新たに統合されたレイアップが従来とは異なるレイアップであってもよい。従来のレイアップは、ここでは、４つの特定の方向のうちの１つにのみ向けられた繊維を含むＣＦＲＰプライのレイアップとして規定される。方向は、ゼロ（０）度、四十五（４５）度、マイナス四十五（−４５）度、または、九十（９０）度のいずれかである。従来とは異なるレイアップは、繊維が先に挙げられた４つの従来の方向以外の方向をもって方向付けられる少なくとも１つのプライを含むレイアップである。従来とは異なるレイアップにおける複数のプライは、４つの従来の方向以外の方向に向けられる繊維を含んでもよい。また、従来とは異なるレイアップは、従来とは異なる方向に向けられる繊維を有するプライと組み合わされる従来の方向のうちの１つに向けられる繊維を含むプライを含んでもよい。
【００１４】
ＣＦＲＰ構成要素（貨物ビーム１０、支柱２０、および、ｃ‐スプライスプレート３０）のプライは、各構成要素が締結具を用いて互いに接続される必要がある従来技術の組立品とは対照的に、一体の組立品を形成するべく対応する接合部で共に合わせられて形成されてもよい。各構成要素間の接合部領域４０、５０は、以下で詳しく説明されるように、構成要素のそれぞれからのプライの組み合わせに起因して厚くなってもよい。貨物ビーム組立品１００の構成要素のそれぞれが２つのフランジまたは弦を含んでもよい。単一品貨物ビーム組立品１００を形成するための構成要素の一体化は、各構成要素のフランジが単一の方向に面することができるようにしてもよい。前述したように、従来の貨物ビーム組立品は、該組立品のフランジまたは弦の全てが単一の方向に面することができるような方向付けを可能にしない。従来の貨物ビーム組立品の貨物ビームの底部の弦またはフランジは、貨物ビームに対する支柱の取り付けを妨げる。したがって、貨物ビームは、フランジとは反対側の貨物ビームの面に支柱が接続されるように１８０度回転された。この結果、支柱のフランジは、貨物ビームのフランジとは異なる方向に面する。
【００１５】
ＣＦＲＰ貨物ビーム１０は、上側フランジまたは上側弦１１と、下側フランジまたは下側弦１２とを含む。各ＣＦＲＰ支柱２０は、左側フランジまたは左側弦２１と、右側フランジまたは右側弦２２とを含む。各ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０は、上側フランジまたは上側弦３１と、下側フランジまたは下側弦３２とを含む。構成要素のフランジが出会う場所で、肉厚のパッドアップ領域をもたらすべくＣＦＲＰプライが共に合わせられて形成されてもよい。例えば、ＣＦＲＰ支柱２０の左側フランジ２１が１８プライから構成されてもよく、また、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０の下側フランジ１２も１８プライから構成されてもよいが、共に合わせられて形成されるときには、フランジ２１、１２における接合部領域４０がより大きな強度を得られるように、３６プライから構成されてもよい。フランジ２１、１２における接合部領域４０が弓形またはフランジ半径を成して形成されてもよい。同様に、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０およびＣＦＲＰ支柱２０のウェブにおける接合部領域５０は、２つの構成要素のプライを組み合わせる組み合わせ厚を有してもよい。ＣＦＲＰ貨物ビーム１０の上側フランジ１１は、各ＣＦＲＰ支柱２０の位置の真上にパッドアップ領域１５を含んでもよい。パッドアップ領域１５は、より大きな強度を貨物ビーム組立品１００に与えるために、多数のＣＦＲＰプライをレイアップすることによりもたらされるより大きな厚さを有してもよい。
【００１６】
図２は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間の弓形に形成される接合部領域４０および２つの構成要素間の接合部領域５０の拡大図を示す。ＣＦＲＰプライの厚さを単一構成要素の厚さから組み合わせ構成要素の厚さまで徐々に増大させるために、接合部領域４０、５０の縁部に斜面４５が形成されてもよい。斜面４５は、好ましくは、約１：１０の勾配を有してもよい。斜面４５の形成については以下で更に詳しく説明する。接合部領域４０で滑らかな湾曲した弓形を与えるとともにＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間で荷重伝達をもたらすために、ダーツ６０（図４に示される）が接合部領域４０でＣＦＲＰプライに切り込まれてもよい。図３は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間の接合部領域５０の部分断面図を示す。接合部領域５０は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０上のＣＦＲＰプライの厚さを接合部領域５０でＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０とのＣＦＲＰプライの組み合わせ厚まで徐々に増大させる斜面４５を含む。
【００１７】
図４は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間の荷重伝達（矢印７５により示される）を示す概略図である。ＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間の接合部でのＣＦＲＰプライにおけるダーツ６０またはカットの交互配置は、接合部における２つの構成要素間の荷重伝達に役立ち得る。ダーツ６０の交互配置は、単一組立品を形成するべく共に合わせられて形成される２つの個々の構成要素間の一体構造をもたらすのに役立ち得る。
【００１８】
図５は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０（図１に示される）とＣＦＲＰ支柱２０（図１に示される）との間で荷重を内部伝達するためのＣＦＲＰプライ１０１〜１０４の想定し得る構成を示す。ＣＦＲＰプライ１０１、１０３は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０とＣＦＲＰ支柱２０との間の接合部領域５０でＣＦＲＰ支柱２０からのＣＦＲＰプライ１０２、１０４と統合されるＣＦＲＰ貨物ビーム１０からのプライであってもよい。構成要素間のプライの統合は、２つの接合される構成要素間の内部荷重伝達に役立つ。
【００１９】
図５は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０の第１の厚さ或いはＣＦＲＰ支柱２０の第２の厚さから、一体の貨物ビーム組立品１００を形成するべく２つの構成要素（ＣＦＲＰ貨物ビーム１０およびＣＦＲＰ支柱２０）からのプライが共に合わせられて第３の厚さに形成される接合部領域（４０または５０）への移行部に、斜面４５（図２に示される）を形成するためのＣＦＲＰプライ１０１〜１０４の想定し得る形態も示す。ＣＦＲＰ貨物ビーム１０の第１の厚さとＣＦＲＰ支柱２０の第２の厚さとが同じであってもよい。ＣＦＲＰプライ１０１〜１０４が従来とは異なるレイアップから構成されてもよく、このことは、ＣＦＲＰプライ１０１〜１０４のうちの少なくとも１つがゼロ（０）度、四十五度（４５）、マイナス四十五度（−４５）、または、九十（９０）度以外の角度で方向付けられる繊維を含むことを意味する。従来とは異なるレイアップを有するＣＦＲＰプライ１０１〜１０４上の繊維の方向が線１０５によって表わされる。第１の厚さから２つの構成要素間の接合部領域４０および／または５０への移行部の斜面４５は、斜面４５の形成時にＣＦＲＰプライの厚さを徐々に増大させるように幾つかのＣＦＲＰプライの縁部を落とし下げることによって形成されてもよい。好ましくは、斜面４５が１０：１の勾配を有してもよい。しかしながら、この開示の利点を有する当業者によって分かるように、斜面の勾配および形態が変えられてもよい。
【００２０】
図６は、従来のレイアップから形成されるＣＦＲＰプライ２０１〜２０４を示す。線２０５は、ＣＦＲＰプライ２０１〜２０４のそれぞれの繊維の方向を示す。プライ２０１上の繊維２０５は九十（９０）度で方向付けられる。プライ２０２上の繊維２０５は四十五（４５）度で方向付けられる。プライ２０３上の繊維２０５はゼロ（０）度で方向付けられる。プライ２０４上の繊維２０５はマイナス四十五（−４５）度で方向付けられる。このパターンは、ＣＦＲＰプライの所望の厚さが得られるまで更なるプライを用いて繰り返されてもよい。したがって、ＣＦＲＰプライ２０１〜２０４から形成される構成要素は、従来のレイアップを伴って形成される。
【００２１】
図７は、キールフレーム２８０に接続される貨物ビーム組立品１００を示す。貨物ビーム組立品１００は、ＣＦＲＰ貨物ビーム１０と、複数のＣＦＲＰ支柱２０と、２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０とを含む。ＣＦＲＰ貨物ビーム１０、複数のＣＦＲＰ支柱２０、および、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０は、ＣＦＲＰ支柱２０およびＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート３０でキールフレーム２８０に取り付けられてもよい一体の単一品貨物ビーム組立品１００を形成するために従来のレイアップおよび従来とは異なるレイアップを使用して一緒に形成されてもよい。一体の貨物ビーム組立品１００は、該組立品を航空機の機体に接続するために使用されてもよい締結具の数を減らす単一の一体組立品をもたらす。
【００２２】
図９および図１０を参照すると、本開示の実施形態は、図９に示される航空機の製造および保守点検方法３００および図１０に示される航空機３０２との関連で説明されてもよい。生産前の間に、典型的な方法３００は、航空機３０２の仕様および設計３０４と、材料調達３０６とを含んでもよい。生産中、構成要素および部分組立品の製造３０８と、航空機３０２のシステム統合３１０とが行われる。その後、航空機３０２は、就航３１４するために認証および搬送３１２を経由してもよい。取引先による就航中３１４、航空機３０２は、定期的な整備および保守点検３１６（変更、再構成、改修などを含んでもよい）の予定が組まれる。
【００２３】
方法３００のプロセスのそれぞれは、システム統合者、第三者、および／または、オペレータ（例えば、取引先）によって実行され或いは行われてもよい。この説明の目的のため、システム統合者は、制限なく、任意の数の航空機製造業者および主要システム下請業者を含んでもよく、第三者は、制限なく、任意の数のベンダー、下請業者、および、サプライヤーを含んでもよく、また、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事企業、保守点検機関などであってもよい。
【００２４】
図１０に示されるように、典型的な方法３００によって生産される航空機３０２は、複数のシステム３２０と内部３２２とを有する機体３１８を含んでもよい。高レベルシステム３２０の例は、推進システム３２４、電気システム３２６、油圧システム３２８、および、環境システム３３０のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例が示されるが、開示される実施形態の原理は自動車産業などの他の産業に適用されてもよい。
【００２５】
本明細書中に具現化される装置および方法は、航空機の製造および保守点検方法３００の段階のうちの任意の１つ以上の段階中に使用されてもよい。例えば、生産プロセス３０８に対応する構成要素または部分組立品は、航空機３０２が就航中３１４に生産された構成要素または部分組立品と同様の態様で作られ或いは製造されてもよい。また、１つ以上の装置実施形態、方法実施形態、または、これらの組み合わせは、例えば、航空機３０２の組み立てをかなり促進させることによって或いは航空機３０２のコストを低減することによって、生産プロセス３０８、３１０中に利用されてもよい。同様に、装置実施形態、方法実施形態、または、これらの組み合わせのうちの１つ以上は、例えば航空機３０２が就航中３１４に、制限なく、整備および保守点検３１６に利用されてもよい。
【００２６】
図１１は、複数のＣＦＲＰプライからＣＦＲＰ貨物ビームを形成するステップ４０５を含む一体の貨物ビーム組立品を製造する方法４００を示し、ＣＦＲＰ貨物ビームは、第１の厚さ、上側フランジ、および、下側フランジを有する。方法４００は、ＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジから突出する複数のＣＦＲＰ支柱を複数のＣＦＲＰプライから形成するステップ４１０を含み、ＣＦＲＰ支柱は第２の厚さを有する。ＣＦＲＰ支柱のＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの第１の厚さ或いはＣＦＲＰ支柱の第２の厚さよりも大きい第３の厚さを有する接合部を形成するためにＣＦＲＰ貨物ビームのＣＦＲＰプライと組み合わされる。ＣＦＲＰ貨物ビーム１０の第１の厚さとＣＦＲＰ支柱２０の第２の厚さとが同じであってもよい。方法４００は、複数のＣＦＲＰプライから２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを形成するステップ４１５を含む。各ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートのＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの端部に位置するＣＦＲＰプライと組み合わされる。ＣＦＲＰ貨物ビームと、ＣＦＲＰ支柱と、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートとから構成される一体組立品が形成される。
【００２７】
方法４００は、ＣＦＲＰ貨物ビーム、複数のＣＦＲＰ支柱、および、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを形成するために従来とは異なるレイアップパターンでＣＦＲＰプライを設けるステップ４２０を含んでもよい。方法４００は、ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートおよびＣＦＲＰ支柱をキールフレームに接続するステップ４２５を含んでもよい。方法４００は、ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジまたは上側弦に沿ってパッドアップを形成するステップ４３０を含んでもよい。パッドアップは、複数のＣＦＲＰ支柱のそれぞれの位置の上側に形成されてもよい。パッドアップが更なるＣＦＲＰプライのレイアップにより形成されてもよい。方法４００は、ＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間の各接合部の弓形構造にダーツを付けるステップ４３５を含んでもよい。方法４００は、それぞれの接合部ごとのＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間のダーツ付けを交互に行うステップ４４０を含んでもよい。交互のダーツ付けは、それぞれの接合部においてＣＦＲＰ貨物ビームとＣＦＲＰ支柱との間で荷重伝達をもたらしてもよい。方法４００は、ＣＦＲＰ貨物ビームと各ＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面を設けるステップ４４５を含んでもよい。
【００２８】
また、開示は、以下の項に係る実施形態を備える。
１．炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビームと、
貨物ビームに一体的に結合される複数のＣＦＲＰ支柱と、
貨物ビームの第１の端部に一体的に結合される第１のＣＦＲＰｃ−スプライスプレートと、
貨物ビームの第２の端部に一体的に結合される第２のＣＦＲＰｃ−スプライスプレートと、
を備える航空機用の貨物ビーム組立品。
２．複数のＣＦＲＰ支柱がキールフレームに取り付けられるように構成される項１の組立品。
３．第１および第２のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートがキールフレームに取り付けられるように構成される項２の組立品。
４．ＣＦＲＰ貨物ビームおよび複数のＣＦＲＰ支柱は、従来とは異なるレイアップで構成される複数のＣＦＲＰプライを備える項１の組立品。
５．ＣＦＲＰ貨物ビーム、複数のＣＦＲＰ支柱、第１のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート、および、第２のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートがそれぞれ２つのフランジを備える項１の組立品。
６．ＣＦＲＰ貨物ビーム、複数のＣＦＲＰ支柱、および、第１のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート、および、第２のＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートの２つのフランジがそれぞれ第１の方向に向けられる項５の組立品。
７．ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部に更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップを更に備える項１の組立品。
８．ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部がフランジ半径を備える項７の組立品。
９．ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面を更に備える項８の組立品。
１０．ＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間の接合部に複数の交互のダーツを更に備え、複数の交互のダーツは、接合部においてＣＦＲＰ貨物ビームと１つのＣＦＲＰ支柱との間で荷重伝達をもたらすように構成される項９の組立品。
１１．ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジは、更なるＣＦＲＰプライを含む少なくとも１つのパッドアップを備える項１の組立品。
１２．ＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジに沿って更なるＣＦＲＰプライを含む複数のパッドアップを更に備え、複数のパッドアップのそれぞれが単一のＣＦＲＰ支柱の上側に位置する項１の組立品。
１３．航空機用の一体の貨物ビーム組立品を製造する方法において、
炭素繊維強化高分子（ＣＦＲＰ）貨物ビームを第１の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、ＣＦＲＰ貨物ビームは、第１の厚さ、上側フランジ、および、下側フランジを有する、ステップと、
ＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジから突出する複数のＣＦＲＰ支柱を第２の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、複数のＣＦＲＰ支柱が第２の厚さを有し、ＣＦＲＰ貨物ビームの第１の厚さよりも大きく且つ複数のＣＦＲＰ支柱の第２の厚さよりも大きい第３の厚さを有する接合部を形成するために、複数のＣＦＲＰ支柱の第２の複数のＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの第１の複数のＣＦＲＰプライと組み合わせられる、ステップと、
２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートを第３の複数のＣＦＲＰプライから形成するステップであって、各ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートの第３の複数のＣＦＲＰプライは、ＣＦＲＰ貨物ビームの端部に位置する第１の複数のＣＦＲＰプライと組み合わせられる、ステップと、
を備え、
ＣＦＲＰ貨物ビーム、複数のＣＦＲＰ支柱、および２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートから構成される一体組立品が形成される方法。
１４．ＣＦＲＰ貨物ビームと複数のＣＦＲＰ支柱のそれぞれとの各交差部にパッドアップを形成するために、第１および第２の複数のＣＦＲＰプライの一部を従来とは異なるレイアップパターンで設けるステップを更に備える項１３の方法。
１５．２つのＣＦＲＰｃ‐スプライスプレートおよび複数のＣＦＲＰ支柱をキールフレームに接続するステップを更に備える項１３の方法。
１６．複数のＣＦＲＰ支柱のそれぞれの上側にＣＦＲＰ貨物ビームの上側フランジに沿ってパッドアップを形成するステップを更に備え、パッドアップが更なるＣＦＲＰプライのレイアップにより形成される項１３の方法。
１７．各ＣＦＲＰ支柱とＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジとの間の接合部が２つの弓形構造を含む項１３の方法。
１８．ＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジと各ＣＦＲＰ支柱との間の接合部の２つの弓形構造にダーツを付けるステップを更に備える項１７の方法。
１９．各接合部におけるダーツ付けを交互に行うステップを更に備え、交互のダーツの付けは、接合部においてＣＦＲＰ貨物ビームと各ＣＦＲＰ支柱との間の荷重伝達をもたらす項１８の方法。
２０．ＣＦＲＰ貨物ビームの下側フランジと各ＣＦＲＰ支柱との間の接合部の各端部に斜面を形成するステップを更に備える項１９の方法。
【００２９】
様々な実施形態を図示して説明してきたが、本開示は、そのように限定されず、そのような変更の全てを含むように理解され、また、変形は当業者に明らかである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ＣＦＲＰ貨物ビーム
１１  上側フランジまたは上側弦
１２  下側フランジまたは下側弦
１５  パッドアップ領域
２０  ＣＦＲＰ支柱
２１  左側フランジまたは左側弦
２２  右側フランジまたは右側弦
３０  ＣＦＲＰｃ‐スプライスプレート
３１  上側フランジまたは上側弦
３２  下側フランジまたは下側弦
４０、５０  接合部領域
４５  斜面
６０  ダーツ
７５  矢印
１００  貨物ビーム組立品
１０１〜１０４  ＣＦＲＰプライ
１０５  線
２００  従来技術の貨物ビーム組立品
２０１〜２０４  ＣＦＲＰプライ
２０５  線、繊維
２１０  貨物ビーム
２２０  支柱
２３０  ｃ‐スプライスプレート
２５１  複数の締結具
２８０  キールフレーム
【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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【外国語明細書】
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