(57)【要約】熱性防氷装置のためのひずみ能力のある導電性／抵抗性複合ハイブリッドヒーターである。ヘリコプターの回転翼の羽根を提示している。実施態様では、回転翼の羽根は、本体、および本体に配列され、前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットを含む。加熱マットは、第１の複数のファイバー、および第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーを含む。第１の複数のファイバーは、本体の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定する。前記第２の複数のファイバーは、第１の方向と比べて約−４５度より大きな負の角を画定する。
2008545575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットであって、前記加熱マットは第１の複数のファイバーと、前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーと、を備え、
前記第１の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定し、
前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向に対して約−４５度より大きな負の角を画定する、ヘリコプターの回転翼の羽根。
【請求項２】
前記加熱マットは、前記左右方向に沿って最大１０，０００μインチ／インチのひずみ値に耐えるよう構成される、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項３】
前記加熱マットは、前記本体の先端に沿って配列される、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項４】
前記第１の複数のファイバーおよび前記第２の複数のファイバーは、複数の台形を画定する、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項５】
前記正の角は、約＋５度から＋２０度の間にあり、前記負の角は、約−２０度から−５度の間にある、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項６】
前記加熱マットは、約１２から約３０ワット／平方インチまでの範囲の出力密度で熱を消散させるよう構成される、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項７】
前記第１の複数のファイバーは、別個のファイバーの束を含む、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項８】
ファイバーの前記束は、５０本から１２，０００本の間のファイバーを含む、請求項７に記載の回転翼の羽根。
【請求項９】
前記第１および前記第２の複数のファイバーは、金属でコーティングされる、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１０】
前記金属は、ニッケルまたはニッケル−カドミウムを含む、請求項９に記載の回転翼の羽根。
【請求項１１】
前記第１および前記第２の複数のファイバーは、炭素、ホウ素またはアルミニウムを含む、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１２】
前記第１の複数の、および前記第２の複数のファイバーは、織物を形成するよう配列される、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１３】
前記織物は、それぞれが隣接する束の上を越え、また下を通り抜けるファイバーの束を含む、請求項１２に記載の回転翼の羽根。
【請求項１４】
前記織物は、それぞれが隣接する１つの束の上を越え、また４つの束の下を通り抜けるファイバーの束を含む、請求項１２に記載の回転翼の羽根。
【請求項１５】
前記第１の複数のファイバーおよび前記第２の複数のファイバーは、実質上同じ数のファイバーを有する、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１６】
前記加熱マットは、一方向のファイバーテープの連続した層を含む、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１７】
前記第１の複数のファイバーのファイバーは、実質上互いに平行である、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１８】
前記加熱マットは、エポキシ−ファイバーグラスマトリクスに封入される、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項１９】
前記回転翼の羽根は、ティルト・ローターの羽根である、請求項１に記載の回転翼の羽根。
【請求項２０】
ヘリコプターの回転翼の羽根に熱を供給するための加熱装置であって、前記加熱装置は、前記回転翼の羽根に配列される加熱マットを備え、前記加熱マットは、
第１の複数のファイバー、および前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーを備え、
前記第１の複数のファイバーは、前記回転翼の羽根の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定し、
前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向に対して約−４５度より大きな負の角を画定する、加熱装置。
【請求項２１】
本体と、
前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットであって、前記加熱マットは、第１の方向に配向される導電性ファイバーの束、および第２の方向に配向される導電性ファイバーの束により形成される織物と、を備え、
前記第１の方向は、前記本体の左右方向に垂直な方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定し、
前記第２の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な方向に対して約−４５度より大きな負の角を画定する、ヘリコプターの回転翼の羽根。
【請求項２２】
本体と、
前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットであって、前記加熱マットは第１の複数のファイバーと、前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーと、を備え、
前記第１の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定し、
前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向に対して約−４５度より大きな負の角を画定する、高ひずみの傾向がある構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年５月２７日に出願された、暫定特許出願番号６０／６８４，９８４号に対して優先権を要求し、その内容は、その全体を参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、高ひずみの傾向のある構造体に対する防氷および除氷装置に関し、より具体的には、ヘリコプターの回転翼の羽根の除氷および氷生成防止のための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
航空機は、飛行中および／または着陸中、翼、および羽根、スタビライザー、舵、補助翼、エンジン吸気口、プロペラ、機体などを含む航空機の構造体の他の表面に氷の生成を引き起こす大気条件に遭遇する場合がある。氷の蓄積は、除去しないと航空機に過度の重量を加え、また翼形状を変える可能性を有し、望ましくないおよび／または危険な飛行条件の原因になる。羽根、尾部、プロペラなどのような構造部材上のほんの少量の氷でも、飛行特性を大幅に変えることができるので、民間航空機はとりわけ、氷生成の有害な因果関係の影響を受けやすい。
【０００４】
抵抗加熱体を含む除氷および防氷装置は一般に、ヘリコプターの回転翼の羽根での氷の生成防止および除去のために使用される。抵抗加熱体は通常、ワイヤー体またはランダム炭素のマット材から成る。ワイヤー体の加工は、労働集約的で、費用がかかり、動作者が細心の注意を払うべきものであり、ショートおよび電気的不全になりやすいので、ランダム炭素のマット材の使用が一般に用いられてきた。これらの抵抗加熱体は通常、羽根の内側から外側に電流を戻すために、羽根の翼幅に沿って配列され、電流の経路を持つ。戻り経路は電源に接続され、またフィードバック制御機構は、抵抗加熱体を通って流れる電流を調節するのに使用される。
【０００５】
ランダム炭素のマット材は均一の熱分配を示し、柔軟であり、製造が容易であるが、この材料は高いひずみ耐性を有するわけではない。したがって、高ひずみの環境での使用は懸念される場合がある。例えば、ティルト・ローター航空機は、ヘリコプターのように離陸および着陸するのに独自の柔軟性を有するにもかかわらず、ターボプロップ固定翼のように高速および高度で巡航する。Ｂｅｌｌ  Ｖ２２航空機およびＢｅｌｌ  Ａｕｇｕｓｔａ  ＢＡ  ６０９航空機は、かかるティルト・ローター航空機の例である。これら万能の航空機は、従来のヘリコプターより非常に厚い回転翼の羽根を使用する。その結果、羽根の羽ばたきによって誘発されるひずみは、従来のヘリコプターよりも非常に高い。かかる高ひずみの環境では、ランダム炭素のマット材は瞬く間に劣化する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ティルト・ローター航空機は、２５，０００フィートの、すなわち従来のヘリコプターの包絡線をはるかに超える航続力を有するため、氷結条件および北極地域から砂漠まで極端な気候下で飛行認定を有する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施態様には、本体と、前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットであって、前記加熱マットは第１の複数のファイバー、および前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーを含む加熱マットとを含むヘリコプターの回転翼の羽根が含まれる。前記第１の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定する。前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向と比べて約−４５度より大きな負の角を画定する。
【０００８】
本発明の別の実施態様では、ヘリコプターの回転翼の羽根に熱を供給するための加熱装置であって、前記加熱装置は、前記回転翼の羽根に配列される加熱マットを含む加熱装置を提供している。前記加熱マットは、第１の複数のファイバー、および前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーを含む。前記第１の複数のファイバーは、前記回転翼の羽根の左右方向に垂直な第１の方向に対してして約＋４５度より小さな正の角を画定する。前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向と比べて約−４５度より大きな負の角を画定する。
【０００９】
本発明のさらに別の実施態様では、本体と；前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットを含むヘリコプターの回転翼の羽根を提供している。前記加熱マットは、第１の方向に配向される導電性ファイバーの束、および第２の方向に配向される導電性ファイバーの束により形成される織物を含む。前記第１の方向は、前記本体の左右方向に垂直な方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定する。前記第２の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な方向に対して約−４５度より大きな負の角を画定する。
【００１０】
本発明の実施態様では、本体と；前記本体に配列され、また前記本体に熱を供給するよう構成された加熱マットを含む、高ひずみの傾向がある構造体を提供している。前記加熱マットは第１の複数のファイバー、および前記第１の複数のファイバーに電気的に接続された第２の複数のファイバーを含む。前記第１の複数のファイバーは、前記本体の左右方向に垂直な第１の方向に対して約＋４５度より小さな正の角を画定し、前記第２の複数のファイバーは、前記第１の方向と比べて約−４５度より大きな負の角を画定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施態様は、対応参照記号が対応部分を示す添付図面を参照して、例のためにのみ記載される。
【００１２】
図１は、本発明の実施態様に従う、ヘリコプター（示されない）の回転翼の羽根１００の略図である。回転翼の羽根１００は、吸引面１１０および吸引面１１０の反対面である圧力面１１５を有する、本体１０５を含む。さらに、回転翼の羽根１００は、立ち上がりエッジ１２０、立ち下がりエッジ１２５、内側端部１３０、外側端部１３５を含む。立ち上がりエッジ１２０および立ち下がりエッジ１２５は、本体１０５の縦の外形を画定し、内側端部１３０と外側端部１３５との間で伸びる。回転翼の羽根１００の本体１０５は、面ＸＺにおいて、内側端部１３０から外側端部１３５まで伸びる回転翼１００の左右方向に沿って、先細りの外形を有する。実施態様において、内側端部１３０は、約１０から１５インチの厚みである。その中央部において、回転翼の羽根１００の厚みは、約５から６インチである。
【００１３】
当分野でよく知られているように、回転翼の羽根１００が空中で動く場合、気流は、吸引面１１０の上および圧力面１１５の下を流れる。回転翼の羽根１００は、気流が円滑であり、動いている回転翼の羽根１００の形に合うように設計されている。回転翼の羽根１００が適切な角度に設定され、十分な速度に動くように作成される場合、気流は、回転翼の羽根１００の重量を支え、飛行においてヘリコプターを維持するために十分な揚力を供給できる押し上げ力を提供する。
【００１４】
内側端部１３０は、ヘリコプターのローターマスト２０５に回転翼の羽根１００の本体１０５を取り付けるための付属装置１４０を含む（図２を参照）。特に、付属装置１４０は、第１および第２の概して平行なアーム部１４５ａ、１４５ｂを含み、アーム部はそれぞれ、円筒開口部１５０ａ、１５０ｂをもつ。
【００１５】
図２は、本発明の実施態様に従って、ヘリコプターのローターマストアセンブリ２００に取り付けられるいくつかの実質的には同一の回転翼の羽根１００、１０１、１０２、１０３の平面図を示す。冗長な議論を避けるために、ここでの議論は、ローターマストアセンブリ２００へのその他の回転翼の羽根１０１、１０２および１０３の付属は、実質的には同一であるため、回転翼の羽根１００の取り付けに焦点を当てる。
【００１６】
ローターマストアセンブリ２００は、ローターマスト２０５、ローターハブ２１０、および複数の回転翼受け入れ部２１５ａ〜ｄを含む。ローターハブ２１０は、ローターマスト２０５に対してスライド可能に取り付けられ、その周辺には複数の回転翼受け入れ部２１５ａ〜ｄを含む。図２に示されるように、回転翼の羽根１００の概して平行なアーム部１４５ａ、１４５ｂは、回転翼受け入れ部２１５ａ内に連結している。回転翼の羽根１００は、円筒開口部１５０ａ、１５０ｂに挿入されるシャフト２２０aを介してローターマストアセンブリ２００に固定される。
【００１７】
本実施態様において、ローターマストアセンブリ２００は、４つの実質的には同一の回転翼の羽根を受け入れるために構成される。本回転翼の羽根構成は、Ｂｅｌｌ  Ｖ２２航空機およびＢｅｌｌ  Ａｕｇｕｓｔａ  ＢＡ  ６０９などのティルト・ローター航空機に使用することができるが、その適用は、そのような航空機に限定されない。ローターマストアセンブリ２００は、その他の実施態様において、追加の、またはより少ない回転翼の羽根を受け入れるために構成されることを理解されるであろう。
【００１８】
回転翼の羽根１００は、高ひずみ環境に耐えるために構成された材料で作られている。当該の高ひずみ環境は、一般に回転翼が羽ばたきする間、もたらされる。回転翼の羽ばたきは、従来、回転翼の羽根１００の回転中の本体１０５の外側端部１３５の上下運動を示す。外側端部１３５の上下運動は吸引面１１０および圧力面１１５に張力および圧縮を交互に加える。回転翼の羽ばたきは、例えば、高速モード、高速技術を要する操作、またはジャンプ・スタートを含む、ヘリコプターの様々な運転モードによってもたらされる可能性がある。
【００１９】
回転翼が羽ばたきする間、回転翼の羽根１００の本体１０５に働くひずみ方向は、本体１０５の左右方向に向かい、図１の「Ｓ」により示される。ティルト・ローター航空機でもたらされるような高ひずみ環境において、回転翼材は、約６０００から約８０００μインチ／インチのひずみに耐えることができることが望ましい。当該の値は、回転翼材が、破損することなく、インチあたり最大８０００マイクロインチまで伸長するように構成されることを示す。これらのひずみ値は、ティルト・ローターの回転翼がさらに重く、さらに速く回転する事実があるため、従来のヘリコプターで通常もたらされるものよりもはるかに高い。一般に、ティルト・ローター上の気流は、従来のヘリコプターにおける気流よりも約２００マイル速い。そのような高速気流は、回転翼の羽根１００の本体１０５に働く負荷を大いに増加する。結果として、ティルト・ローターの羽根は、一般にそのような負荷に対応できるようにさらに堅くされる。通常は、ティルト・ローター航空機におけるひずみ値は、従来のヘリコプターが受ける値よりも約４倍高い。
【００２０】
回転翼の羽根１００は、当分野でよく知られている製造技術を使用して加工できる複合構造であってもよい。回転翼の羽根１００を製造するために実施態様に使用することができる材料は、例えば、エポキシ樹脂およびファイバーガラスを含む。当分野でよく知られているように、ファイバーガラス繊維は、型に置かれ、樹脂に含浸させる。その後、樹脂は、複合構造を形成するために重合される。
【００２１】
図３は、本発明の実施態様に従って、回転翼の羽根１００の断面ＡＡ（図１に示される中央部）を示す。図３は、吸引面１１０、圧力面１１５、立ち上がりエッジ１２０および立ち下がりエッジ１２５を示す。回転翼の羽根１００の立ち上がりエッジ１２０は、例えば、放物線の形をして立ち下がりエッジ１２５に向かって曲がっている。吸引面１１０と圧力面１１５との間の最大距離（図３にＤとして示される）は、本発明の実施態様において、約６インチである。
【００２２】
凍結防止および除氷機能は、本体１０５内に内蔵された加熱装置３００を用いて回転翼の羽根１００に提供される。加熱装置３００は、立ち上がりエッジ１２０（全体）および吸引面１１０と圧力面１１５の一部を包む、連続複合加熱マット３０１の構造を有する。特に、加熱装置３００は、実質的には、吸引面１１０の第１領域３０５および圧力面１１５の第２領域３１０を覆う。第１領域３０５および第２領域３１０は、吸引面１１０、圧力面１１５が占める全面の約１／４に相当する。そのような表面範囲は、十分な凍結防止および除氷機能を提供する。実験は、氷が回転翼の羽根１００の部分３０５、３１０に形成される可能性が高いことを示している。加熱マット３０１は、本発明のその他の実施態様において、さらに大きく、またはさらに小さく作成することができることを理解されるであろう。さらに、第１領域３０５の表面範囲は、第２領域３１０の表面範囲とは異なることがあってもよい。
【００２３】
加熱装置３００は、ケーブル３３０、３３５を介して、ヘリコプター（示されない）に配列された電源３２５に接続された第１端部３１５および第２端部３２０を含む。ケーブル３３０,３３５と加熱装置３００の第１端部３１５および第２端部３２０の間に良い電気接続を確保するために、金網３４０、３４５を使用することができる。金網３４０、３４５は、図４に示されるように、ケーブル３３０、３３５を包み、加熱マット３０１の２面３５０ａ、３５０ｂを覆うために、第１端部３１５および第２端部３２０に沿って、配列され、曲げられる。当該の配列は、図４に示され、図は、加熱装置３００の透視図を示す。
【００２４】
加熱マット３０１は、本発明の実施態様において、第１領域３０５、第２領域３１０上で、約１２から約３０ワット／平方インチまでの範囲内の表面出力密度で熱を消散するために構成することができる。
【００２５】
図４は、複合加熱マット３０１、ケーブル３３０、３３５および金網３４０、３４５の配置を詳細に示す。加熱マット３０１は、一方向に曲がることを可能にし、電源３２５によって提供される電流を伝えるために配列された、特定の複数の配向ファイバー４００を含む。実施態様において、ファイバーは、炭素で作られ、加熱マット３０１は、約６０００から約８０００μインチ／インチのひずみ値に耐えることができる。本発明の他の実施態様において、ファイバー４００は、ホウ素またはアルミニウムを含むことができる。例えば、ケーブル３３０に提供した電流Ｉは、加熱マット３０１に電流を流れ、その後、ケーブル３３５に戻ることができるように、金網３４０、３４５は、ケーブル３３０、３３５を包み、加熱マット３０１の２面３５０ａ、３５０ｂを覆う。加熱マット３０１は、加熱を消散する抵抗マトリクスとして作用する。
【００２６】
加熱マット３０１は、下記の詳細に説明されるように、いくつかのファイバーの層（図４に示されない）を含むことができる。ファイバーの各層は、複数の個々のファイバーまたは複数のファイバーの束を含むことがあってもよい。ファイバーの層は、加熱マット３０１を形成するために、お互いに重ねて配置することができる。加熱マット３０１は、次の手段において、回転翼の羽根１００内で統合することができる：加熱マット３０１は、あらかじめ作られたエポキシ／ファイバーガラスの基材上に配置し、その後、ファイバーガラスで覆い、続いて樹脂に含浸することができる。樹脂は、最終複合構造を形成するために重合することができる。
【００２７】
加熱装置３００の上面図ＢＢを示す、図５に最もよく示されるように、加熱マット３０１は、正の方向（図５に＋として示されている）に配向された第１の複数５０５の概して平行なファイバー４００および負の方向（図５に−として示されている）に配向された第２の複数５１０の概して平行なファイバー４００を含む。正および負の方向は、ひずみ方向Ｓについて実質的に垂直の方向（図５にＰＰとして示されている）に対して配向されている。第１の複数のファイバー５０５の各ファイバー４００は、ひずみ方向Ｓについての垂直方向に対して、正の角α１を画定する。反対に、第２の複数の概して平行なファイバー５１０の各ファイバー４００は、ひずみ方向Ｓについての垂直方向に対して、負の角α２を画定する。本発明の実施態様において、正の角α1の絶対値は、負の角α２の絶対値と実質的には同一であってもよい。第１の複数の伝導ファイバー５０５および第２の複数の伝導ファイバー５１０の配向は、ひずみ方向Ｓの垂直方向に対して、約＋／−４５度より小さい（すなわちαｌ＜＋４５度および−４５度＜α２）。本発明の他の実施態様において、第１の複数のファイバー５０５および第２の複数のファイバー５１０は、ひずみ方向Ｓの垂直方向に対して、約＋／−２度から約＋／−２５度までの範囲内に配向することができる（すなわち＋２度＜αｌ＜＋２５度および−２５度＜α２＜−２度）。図４の加熱マット３０１では、正の方向に配向されるファイバーの数は、負の方向に配向されるファイバーの数と実質上同じである。しかしながら、加熱マット３０１では、負の相対方向よりも正の方向に配列されるファイバーを多く含んでもよく、また逆の場合もそれが当てはまることが理解されるであろう。
【００２８】
ひずみ方向Ｓに垂直な方向に対して約＋／−４５度より小さな角のファイバー４００の配向は、図５に示すように、導電性ファイバー４００の複数の台形６００を含む加熱マット３０１を提供する。かかるファイバーの配列は、羽根が羽ばたく間、ひずみＳに対する加熱マット３０１の耐性を大幅に増大させることができる。
【００２９】
図６ａは、加熱マット３０１内に形成される台形６００を示す。図６ａでは、回転翼の羽根１００に働くひずみは、実質上ゼロである。台形６００は、図４に示すように、回転翼の羽根１００の吸引面１１０に位置する。台形６００は、第１、第２、第３、および第４のファイバー６０５ａ〜ｄによって画定される。第１、第２、第３、および第４のファイバー６０５ａ〜ｄはそれぞれ、ニッケルまたはニッケル−カドミウムなどの導電性元素でコーティングされ、また位置６１０ａ〜ｄでお互い電気的に接続される。ひずみ方向Ｓに垂直な方向に対するファイバー４００によって画定される角は、図６ａではα１およびα２と表示する。台形６００が耐えるひずみＳは、ｃｏｓα１およびｃｏｓα２の関数である。
【００３０】
加熱マット３０１のファイバー４００の厚さおよびファイバー４００間の距離は、望ましい出力密度および回転翼の羽根１００に働くひずみＳに応じて変化させてもよい。実施態様では、ファイバーの直径は、約５μｍから約８μｍの範囲であってもよい。ファイバー６０５ｂ〜６０５ｄおよび６０５ａ〜６０５ｃを隔てる距離は、前記約ファイバー径から、約５０本〜１００本のファイバー径分、最大で１０００本〜１２０００本のファイバー径分まで、多様であってもよい。実施態様では、台形６００は、位置６１０ｂ〜６１０ｄの間で測定される幅が、約１／６４のインチ幅から約１／１６インチ幅であってもよい。
【００３１】
台形６００は、ひずみＳを受けるとはさみのように開閉するよう構成される。特に、回転翼の羽根１００の吸引面１１０が圧縮状態にある場合、図６ｂに示すように、台形６００はひずみ方向Ｓに沿って縮み、ひずみ方向に垂直な方向に沿って伸びる。反対に、回転翼の羽根１００の吸引面１１０が張力下にある場合、図６ｃに示すように、台形６００はひずみ方向Ｓに沿って伸び、ひずみ方向Ｓに垂直な方向に沿って縮む。かかるファイバーの配列を用いると、炭素を使用した場合でも、ファイバー４００は、１０，０００μインチ／インチに近い高ひずみ値にも耐える可能性がある。図６ｂ〜６ｃでは、ファイバー６０５ｂ〜６０５ｄおよび６０５ａ〜６０５ｃは、張力ではなく、たわみ荷重が与えられる。
【００３２】
加熱マット３０１の構成を今から図７〜１０を参照して説明する。
【００３３】
図７ａ〜７ｃに示す第１の実施例では、加熱マット３０１は、少なくとも２つの一方向炭素ファイバーシート７０５、７１０で組み立ててもよい。それぞれの炭素ファイバーシート７０５、７１０は、複数の概して平行なファイバー４００が配列される樹脂基板７１５ａ、７１５ｂを含む。図７ａでは、炭素ファイバー４００は、樹脂基板７１５ａの上に配列され、図７ｂでは、炭素ファイバー４００は、樹脂基板７１５ｂの下に配列される。それぞれのシート７０５、７１０では、複数のファイバー４００は、同一平面上にある。それぞれのシート７０５、７１０は、ファイバー４００が、角α１、α２（θ＝αｌ＋α２）を有するひずみ方向Ｓに垂直な方向に対して配向される１つの層に対応する。図７ｃに示すように、それぞれの一方向ファイバーシート７０５、７１０、または層は金属元素でコーティングして、またシート７０５、７１０は合わせて積層状にし２層テープ７１５を形成する。金属元素は、ニッケル、またはニッケル−カドミウムを含んでもよく、気相蒸着（例えば、物理的気相成長法処理）によって蒸着してもよい。金属元素によるコーティングの厚さは、ファイバー径の約半分から約５０本のファイバー径分まで、多様であってもよい。
【００３４】
図８に示すように、加熱マット３０１はまた、連続的な一方向シート８００の薄い（複数）層により形成してもよい。図８は、２層テープ構成を示す。シート８００は、基材８０５ａ、概して平行な複数のファイバー４００を含み、位置８１０で折り曲げられ、２層テープ８１５を形成する。２層テープ８１５は、すでに説明したように、ファイバー４００がひずみ方向Ｓに垂直な方向に対して＋／−４５度の間の正の角および負の角を交互に画定するよう、回転翼の羽根１００内に配列される。
【００３５】
第２の実施例では、図９に示すように、加熱マット３０１は、ファイバー９００の束を含んでもよく、また第１の実施例で説明したものと類似した方法で組み立ててもよい。すなわち、ファイバー９００の概して平行な束を含む一方向炭素のファイバーシートは、図７ａ〜７ｃと類似した方法で、合わせて積層状にして２層テープを形成してもよい。図７ａ〜７ｃでは、ファイバー４００は、ファイバー９００の束と取って替わってもよい。ファイバー９００の概して平行な束を含むそれぞれの一方向炭素のファイバーシートは、ニッケルまたはニッケル−カドミウムなどの金属元素でコーティングしてもよく、１つの層を構成してもよい。それぞれの束９００は、５０本から１２０００本の間のファイバーを含んでもよい。ファイバー９００の概して平行な束は、ひずみ方向Ｓに垂直な方向に対して約＋／−４５度の間の正の角および負の角が生じるように配向される。
【００３６】
あるいは、加熱マット３０１はまた、第２の実施例において、図８と同じ方法で、ファイバー９００の束を含む単一方向のシートの連続的な層を使用する、形成してもよい。
【００３７】
望ましい出力密度により、プライの数は、加熱マット３０１内で変化してよい。本発明の実施態様では、ファイバー４００および金属コーティングで構成される加熱マット３０１の厚さは、約１／１０００インチから約６０／１０００インチの間であってもよい。
【００３８】
第３の実施例では、加熱マット３０１は、図１０に示すように、炭素ファイバーの織り束１０１０の織物１０００を含んでもよい。織物１０００での束１０１０は、ひずみ方向Ｓに垂直な方向に対して、約＋／−４５度の間の、正の角および負の角が生じるように配向される。それぞれの束１０１０は、約５０から１２０００の間の数のファイバー４００を含んでもよく、金属コーティング１０１５で覆われる。すでに説明したように、金属コーティング１０１５は、ニッケル、またはニッケル−カドミウムを含んでもよく、気相蒸着（例えば、物理的気相成長法処理）によって蒸着してもよい。
【００３９】
図１０に示す織物１０００は、それぞれの束１０１０が隣接する１つの束の上を越え、また下を通り抜ける１層の織物に対応する。あるいは、織物１０００は、それぞれ束が１つの隣接する束の上を越え、また４つの隣接する束の下を通り抜けるファイバーの束１０１０を含んでもよい。後者の形状は、より優れた伸長性を有する可能性のある比較的ゆるい織物を提供することができる。
【００４０】
織物１０００およびテープ７１５のいくつかの層を含んでもよい加熱マット３０１は、回転翼の羽根１００内の樹脂基体に封入してもよい。樹脂基体は、当分野で知られている強化エポキシ系に相当する８５／５２樹脂系であってもよい。従来の他の樹脂系は、本発明の他の実施態様で使用してもよい。
【００４１】
図１１は、樹脂基体に封入された後の加熱マット３０１の断面を示す。加熱マット３０１は、複数のコーティングされた導電性ファイバー要素１１０５より成る。それぞれのコーティングされた導電性ファイバー要素１１０５は、ファイバーの束または別個のファイバーを含んでもよい。複数のコーティングされた導電性ファイバー要素１１０５は、ファイバーグラス層１１１０ａ〜１１１０ｂとの間に挟まれる。
【００４２】
本明細書に開示されている概念は、本明細書の添付の図に例証されているもの以外の構造体に同様に適用できることが理解されるであろう。例えば、上に開示している加熱装置は、航空機または他の車両の部品が高ひずみの環境で使用される場合のかかる部品に組み込んでもよい。
【００４３】
本発明の様々な実施態様を作るステップおよび使用するステップを以下に詳細に論じているが、本発明は、様々な特定の状況下で具現できる適用可能な多くの発明概念を提供していることを理解されたい。本明細書に論じている特定の実施態様は、本発明を作る、または使用するための特定の方法を単に例証するものであり、本発明の範囲を定めるものではない。例えば、加熱マットを組み立てるのに異なる材料を使用してもよい。   前述の実施態様は、本発明の構造原則および機能原則を例証するのに提供され、限定することを意図するものではない。それとは反対に、本発明は、添付の特許請求の精神および範囲内で、すべての修正、改変、および代用を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施態様に従う、ヘリコプターの回転翼の羽根の略図である。
【図２】本発明の実施態様に従って、ヘリコプターのローターマストアセンブリに取り付けられたいくつかの実質的には同一の回転翼の羽根の平面図を示す。
【図３】本発明の実施態様に従って、回転翼の羽根の断面ＡＡを示す。
【図４】本発明の実施態様に従って、加熱装置を示す。
【図５】図４の加熱装置に使用される加熱マットの平面図を示す。
【図６ａ】回転翼が羽ばたきする間、図５の加熱マットの変形を示す。
【図６ｂ】回転翼が羽ばたきする間、図５の加熱マットの変形を示す。
【図６ｃ】回転翼が羽ばたきする間、図５の加熱マットの変形を示す。
【図７ａ】図５の加熱マットを製造するために使用される、一方向ファイバーシートを示す。
【図７ｂ】図５の加熱マットを製造するために使用される、一方向ファイバーシートを示す。
【図７ｃ】本発明の実施態様に従って、図７ａ〜ｂの一方向ファイバーシートで作成された二重テープを示す。
【図８】本発明の実施態様に従って、二重テープを示す。
【図９】本発明の実施態様に従って、ファイバーの束を示す。
【図１０】本発明の実施態様に従って、ファイバーの束の繊維を示す。
【図１１】本発明の実施態様に従って、回転翼の羽根の断面を示す。
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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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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【国際調査報告】
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