(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合充填材（１２０４）を形成するための方法であって、
複合プライ（１２３９）の中心軸に対して斜めの配向（１２３２）の繊維（１２２６）を有する長方形の複合プライ（１２３９）を準備するステップと、
前記複合充填材（１２０４）が繊維（１２２６）の変化する断面配向（１２２９）を有するように、前記複合プライ（１２３９）の前記中心軸に沿って配置された第１の折り目に沿って複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップと、
前記複合充填材（１２０４）のための所望の形状を形成するために、折り重ねるステップの後に、前記複合プライ（１２３９）に力（１２４９）を加えるステップと
を備える方法。
【請求項２】
多数の複合構造体によって形成される溝（１２２２）の中に前記複合充填材（１２０４）を配置するステップ（１５１０）をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複合充填材（１２０４）と前記多数の複合構造体とを共硬化するステップをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記複合充填材（１２０４）を前記溝（１２２２）の中に配置するステップの前に、前記複合充填材（１２０４）の外面上に接着剤（１２５０）を配置するステップをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記複合充填材（１２０４）を配置するステップの前に、前記溝（１２２２）の内面上に繊維プライ（１２５２）を配置するステップをさらに備える、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記複合充填材（１２０４）における前記繊維（１２２６）の前記変化する断面配向（１２２９）が、前記複合充填材（１２０４）にわたる不整合の広がり、または前記複合充填材（１２０４）における不整合の形成の少なくとも１つを低減する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップが、前記繊維（１２２６）が、前記折り重ねられた複合プライ（１２３９）の長さに沿って、正および負の繊維配向（１２４３）を含むように、前記複合プライ（１２３９）を第２の折り目に沿って折り重ねるステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップの前に、所望の寸法を有するように前記複合プライ（１２３９）を切断するステップ（１５００）をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複合プライ（１２３９）が、複合プリプレグテープの単一プライである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記複合プライ（１２３９）が、第１の複合プライであり、
第２の複合プライをさらに備え、折り重ねられる場合、前記第１の複合プライおよび前記第２の複合プライが、正および負の繊維配向（１２４３）を生成する、複合プリプレグテープの２つのプライスタックを形成する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に複合構造体に関し、特に複合構造体の形成に関する。さらに詳細には、本開示は、複合構造体の間の溝を充填するために使用される複合充填材を形成するための方法および装置に関する。複合材料は、２つ以上の機能的構成要素を結合することによって生成される丈夫で軽量の材料である。例えば、複合材料は、ポリマー樹脂マトリックスの中に結合された補強繊維を含むことができる。繊維は、一方向性であることができ、または織布または織物の形態を取ることができる。熱硬化性複合材では、繊維および樹脂は、複合材料を形成するように配置され、硬化される。
【背景技術】
【０００２】
複合構造部材が一体に結合される場合、溝または空所が、部材間の接合線に沿って存在する可能性がある。これらの溝は、接合部の強度を高めるために充填される必要がある場合がある。例えば、航空機産業では、複合胴体補剛材が、補剛材と胴体外装との間の半径接合線で充填材を含むことができる。例えば、充填材は、ストリンガと外装パネルとの間の半径接合線で使用され得る。いくつかの場合、充填材は、接合線で空所を充填する三角形断面構造の形態を取る。この三角形断面構造体は、「ヌードル」または「複合充填材」と呼ばれることが多い。
【０００３】
複合充填材は、接着剤、プリプレグテープ、織物または他のタイプの複合材料など、複合材料から形成され得る。例えば、複合充填材は、押出し材料、圧延複合材料または複材料の積重型ストリップによって形成され得る。複合充填材が、所望の剛性水準を有する場合、複合材は、何らかの負荷を補剛材から基部の中に伝達する。
【０００４】
航空機の製造および操作中に、複合充填材は様々な力を経験する可能性がある。これらの力は、望ましくない不整合を複合充填材内部に形成する原因になる可能性がある。これらの望ましくない不整合の例には、割れ目、層間剥離、および他の不整合が含まれる可能性がある。いくつかの場合、不整合は、複合充填材の外面から複合充填材の内部を通って広がる可能性がある。
【０００５】
複合充填材がこれらの不整合の１つを含む場合、複合充填材は、所望のように負荷を伝達するように機能しない可能性がある。さらに、不整合を含む複合充填材、ならびにそれに接合された構造体は、再加工をする必要とする可能性がある。この再加工は、航空機のための整備および保守点検費用の増加、航空機内で使用される複合構造体用の製造費用の増加、またはその両方の原因になる可能性がある。したがって、上記に考察する少なくともいくつかの問題、ならびに他の起こり得る問題を考慮に入れる方法および装置を有することが所望されよう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一例示的な実施形態によれば、複合充填材を形成するための方法が提供される。複合プライが折り重ねられる。複合プライが、複合充填材が繊維の変化する断面配向を含むように、複合プライの中心軸に対してある角度の配向を含む繊維を備える。力が、折り重ねるステップの後に複合プライに加えられて、複合充填材のための所望の形状を形成する。別の例示的な実施形態によれば、装置が、複合プライの中心軸に対してある角度の配向を含む繊維を備える複合プライを含む複合充填材を備える。複合充填材は、複合充填材が繊維の変化する断面配向を含むように折り重ねられる。
【０００７】
さらに別の例示的な実施形態によれば、複合充填材を形成するための方法が提供される。複合プライが、所望の寸法を含むように切断される。複合プライは、複合プライの中心軸に対してある角度の配向を含む繊維を備える複合プリプレグテープの単一プライである。複合充填材が繊維の変化する断面配向を含むように、複合プライが折り重ねられる。力が、折り重ねるステップの後に複合プライに加えられて、複合充填材のための所望の形状を形成する。複合充填材が、多数の複合構造体によって形成される溝の中に配置される。次いで複合充填材は、多数の複合構造体に取り付けられる。
【０００８】
本開示の様々な実施形態の中の形態および機能は、独立して達成可能であり、または以下の説明および図面を参照してさらに詳細が理解され得るさらに他の実施形態の中に組み合わされることが可能である。
【０００９】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規な形態が、添付の特許請求の範囲の中で説明される。しかし、例示的な実施形態ならびに好適な使用方法、さらにその目的および形態は、添付の図面と併せて読めば、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、最も良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な実施形態による航空機の図である。
【図２】例示的な実施形態による複合充填材を備えるストリンガの部分のより詳細な図である。
【図３】例示的な実施形態による複合充填材のより詳細な図である。
【図４】例示的な実施形態による複合充填材の斜視図である。
【図５】例示的な実施形態による複合プライの図である。
【図６】例示的な実施形態による第１の折り目に沿って折り重ねられた複合プライの図である。
【図７】例示的な実施形態による複合プライの層の断面の分解図である。
【図８】例示的な実施形態による第２の折り目に沿って折り重ねられた複合プライの図である。
【図９】例示的な実施形態による複合充填材を製造するための形状成形システムの図である。
【図１０】例示的な実施形態による複合プライを折り重ねるための別の工程を示す図である。
【図１１】例示的な実施形態による複合プライを折り重ねるための別の工程を示す図である。
【図１２】例示的な実施形態による複合充填材製造環境のブロック図である。
【図１３】例示的な実施形態による複合充填材を形成するための工程の流れ図である。
【図１４】例示的な実施形態による複合充填材を設計するための工程の流れ図である。
【図１５】例示的な実施形態による複合充填材を形成するための工程のより詳細な流れ図である。
【図１６】例示的な実施形態による航空機製造および保守点検方法のブロック図の形態の図である。
【図１７】例示的な実施形態が実施され得る航空機のブロック図の形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
例示的な実施形態は、１つ以上の考察を認識し、考慮に入れている。例えば、例示的な実施形態は、航空機内で使用されるいくつかの複合充填材が、材料の中心軸に平行に走る繊維の方向を有する一方向性である繊維を有する複合材料の層から形成されるということを認識し、考慮に入れている。さらに、例示的な実施形態は、これらのタイプの複合充填材が、相対的に製造するのが容易であることを認識し、考慮に入れている。しかし、複合充填材内の一方向性繊維の既存の使用は、所望されるよりも多くの不整合の発生を増加させる可能性がある。したがって、これらのタイプの複合充填材は、所望の水準の性能を提供することができない。
【００１２】
例示的な実施形態は、さらに、複合充填材が、異なるプライが繊維について二方向性配向または多軸配向を有するプライのスタックからなることができるということを認識し、考慮に入れている。このタイプの充填材は、不整合の発生を低減することができるが、これらのプライスタックが、面外応力を低減するために所望されるよりも厚くなる可能性がある。その結果として、不整合が、複合充填材が経験する様々な負荷の下で所望されるよりもやはりより頻繁に発生する可能性がある。
【００１３】
したがって、例示的な実施形態は、複合構造体内で使用するための複合充填材を形成するための方法および装置を提供する。複合プライは、折り重ねられる。複合プライは、複合充填材が繊維の変化する断面配向を含むように、複合プライの中心軸に対してある角度の配向を含む繊維を備える。力が、複合プライに加えられて、複合充填材のための所望の形状を形成する。
【００１４】
ここで図面、特に図１を参照すると、航空機の図が例示的な実施形態によって図示されている。この例示的な実施例では、航空機１００が胴体１０６に取り付けられた翼１０２および翼１０４を含む。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８、および翼１０４に取り付けられたエンジン１１０を含む。
【００１５】
胴体１０６は、尾部１１２を有する。水平安定板１１４、水平安定板１１６および垂直安定板１１８が、胴体１０６の尾部１１２に取り付けられている。
【００１６】
航空機１００は、例示的な実施形態による複合充填材が使用され得る航空機の実施例である。この例示的な実施例では、複合充填材が、航空機１００内の構造体の間の溝を充填するために使用され得る。例えば、胴体１０６の露出された内部の図が、ストリンガ１２０と共に示されている。いくつかの例示的な実施例では、複合充填材を半径充填材、ヌードル、または複合ヌードルと呼ぶことができる。
【００１７】
複合充填材１２２は、ストリンガ１２０の中に配置され得る。複合充填材１２２を備えるストリンガ１２０の部分が、区分１２４の中に示されている。
【００１８】
図２に目を向けると、複合充填材を備えるストリンガの部分のより詳細な図の例が、例示的な実施形態によって図示されている。この実施例では、図１の区分１２４のより詳細な図が示されている。
【００１９】
区分１２４のこの図では、図１のストリンガ１２０のストリンガ２００が見られる。この図の中には、図１からの複合充填材１２２の中の複合充填材２０２もまた図示されている。
【００２０】
図示のように、複合充填材２０２は、区分２０６の中に示す溝２０４内部に配置されている。溝２０４は、この例示的な実施例ではストリンガ２００および外装パネル２０７によって形成される。溝２０４は、軸２０８に沿ってストリンガ２００を通って中央に延伸する。
【００２１】
次いで図３に目を向けると、複合充填材のより詳細な図の例が、例示的な実施形態によって図示されている。この図面では、区分２０６内のストリンガ２００の溝２０４の中に配置された複合充填材２０２のより詳細な図が、図２の線３−３の方向で示される。
【００２２】
この例示的な実施例では、複合充填材２０２が複合プライ３００を含む。複合プライ３００は、折り重ねられて、この例示的な実施例の中の折り重ねられた複合プライ３０１を形成する。
【００２３】
複合プライ３００は、複合材料の単一部品から形成可能である。実施例として、複合プライ３００は、複合プリプレグテープの単一プライから形成可能である。他の実施例では、複合プライ３００は、織物などの他のタイプの複合材料から形成可能である。
【００２４】
いくつかの場合、特定の実施に依存して、複合充填材２０２は、２つ以上の折り重ねられた複合プライを備える複合プライスタックを含むことができる。例えば、複合プライ３００は、第１の複合プライであることができる。第２の複合プライが第１の複合プライ３００の上に配置され、複合プリプレグテープの２つのプレイスタックを形成することができる。次いでスタックは、折り重ねられて、複合充填材２０２を形成することができる。
【００２５】
図示のように、折り重ねられた複合プライ３０１は、繊維３０２および樹脂３０４を有する。繊維３０２は、複合プライ３００に沿って長手方向に走る中心軸（この図では図示せず）に対してある角度の配向を有することができる。具体的には、繊維３０２は、約＋／−１０°、約＋／−１５°、約＋／−３０°、約＋／−４５°、約＋／−６０°、約＋／−７５°、または他の適切な角度の１つから選択された配向を有することができる。図３は、複合プライ３００の中心軸を中心として約−４５°の配向を有する繊維３０２の例を示す。
【００２６】
この図では、複合充填材２０２の中の繊維３０２の断面配向３０６は、様々である。繊維３０２の断面配向３０６は、複合充填材２０２内の繊維３０２の二方向または「正および負」の配向を表すように図示されている。繊維３０２のこの正および負の断面配向３０６は一方向性繊維を備えるプライを折り重ねることによって発生して、折り重ねられた複合プライ３０１を形成する。
【００２７】
繊維３０２の断面配向３０６は、正のプライ角度繊維３０８および負のプライ角度繊維３１０を含む。この図示の実施例では、繊維３０２の角度は、約１８０°で折返しまたは折り重ねて、正のプライ角度から負のプライ角度に交互に繰り返して、繊維３０２の正および負の配向を有する断面配向３０６を生成する。
【００２８】
繊維３０２の正および負の断面配向３０６は、複合充填材２０２の構造許容誤差を増加させることが望ましい。この例示的な実施例では、複合充填材２０２内の繊維３０２の断面配向３０６は、複合充填材２０２にわたる不整合の広がりを低減する。特に、正のプライ角度繊維３０８および負のプライ角度繊維３１０は、折り重ねられた複合プライ３０１の各層にわたる不整合の広がりを低減する。
【００２９】
繊維３０２の断面配向３０６は、さらに、複合充填材２０２内の不整合の形成を低減する。例えば、不整合が、割れ目の形態を取る場合、正のプライ角度繊維３０８および負のプライ角度繊維３１０は、樹脂３０４と組み合わせて使用される場合、割れ目抵抗体として機能することができる。不整合は、この例示的な実施例では、ストリンガ２００、外装パネル２０７、複合充填材２０２、またはその組合せに加えられる負荷から生じる可能性がある。
【００３０】
図示のように、溝２０４のいくつかの壁３１２は湾曲している。この図示の実施例では、壁３１２は、壁３１４、壁３１６および壁３１８を含む。複合充填材２０２の形状は、壁３１２によって囲まれた溝２０４内部に嵌合する。外装パネル２０７は壁３１４を形成し、一方、ストリンガ２００の部分は壁３１６および壁３１８を形成する。
【００３１】
図示のように、壁３１２は、溝２０４のために略三角形の形状を画定する。この実施例では、壁３１４は略平面である。壁３１６および壁３１８は、湾曲している。この図示の実施例では、壁３１６は半径３２０を有し、壁３１８は半径３２２を有する。
【００３２】
壁３１６の半径３２０、および壁３１８の半径３２２によって、現在入手可能な複合充填材を使用する場合、所望の水準の性能を有することがより困難になる。例示的な実施例では、複合充填材２０２は、繊維３０２の断面配向３０６によって、現在使用される複合充填材と比較して所望の水準の性能を提供する。
【００３３】
例示的な実施例では、たとえ壁３１２のすべての壁が湾曲するのではなく、略平面である場合でも、複合充填材２０２を使用することができる。複合充填材２０２は、壁３１２の形状に概ね一致する形状を有するように製造可能である。さらに、壁３１２が不規則な表面または形状を有する場合にも、複合充填材２０２を使用することができる。
【００３４】
図示のように、複合充填材２０２は、溝２０４の壁３１２の形状に実質的に相当する形状を有する断面を含む。この例示的な実施例では、複合充填材２０２は、略三角形である形状を有する断面を含む。
【００３５】
他の例示的な実施例では、複合充填材２０２は他の形状を有する断面を含むことができる。複合充填材２０２の断面の形状は、溝２０４の形状に依存する。例えば、その形状は、円、楕円、正方形、不規則な形状、または何らかの他の適切な形状であることができる。いくつかの場合、材料の層（この図では図示せず）が、折り重ねられた複合プライ３０１を含む複合充填材２０２と少なくとも１つのストリンガ２００または外装パネル２０７との間に存在することができる。
【００３６】
例えば、限定しないが、複合充填材２０２を溝２０４の中に配置する前に、溝２０４の内面上に繊維プライを配置することができる。別の例示的な実施例では、複合充填材２０２を溝２０４の中に配置する前に、溝２０４の内面上に接着剤を配置することができる。やはり別の例示的な実施例では、複合充填材２０２の外面上に接着剤を配置することができる。
【００３７】
本明細書で使用されると、項目のリストと共に使用される場合、「少なくとも１つの」という語句は、１つまたは複数の列挙された項目の異なる組合せを使用することができ、リスト中の１つの項目のみが必要になる可能性があるということを意味する。項目は、特定の物品、物、または部類範疇であることができる。言い換えれば、「少なくとも１つの」は、項目の任意の組合せを意味し、または項目の複数が、リストから使用可能であるが、リスト中のすべての項目が必要とされるのではない可能性がある。
【００３８】
例えば、「少なくとも１つの項目Ａ、項目Ｂ、および項目Ｃ」は、項目Ａ、項目Ａおよび項目Ｂ、項目Ｂ、項目Ａ、項目Ｂおよび項目Ｃ、または項目Ｂおよび項目Ｃを意味することができる。いくつかの場合、「少なくとも１つの項目Ａ、項目Ｂおよび項目Ｃ」は、例えば、限定しないが、２つの項目Ａ、１つの項目Ｂおよび１０個の項目Ｃ、４つの項目Ｂおよび７つの項目Ｃ、または何らかの他の適切な組合せを意味することができる。
【００３９】
この例示的な実施例では、材料の層は、複合充填材２０２と周囲の構造体との間の付着を向上するように構成可能である。材料の層は、この実施例では、１つまたは複数の壁３１２に対して配置可能である。
【００４０】
この図示の実施例では、複合充填材２０２は矢印３２４の方向に高い熱膨張応力を経験する。これらの熱膨張応力は、複合充填材２０２の中に生じる不整合の原因となる。
【００４１】
矢印３２４は、さらに、任意の所与の方向の複合充填材２０２の貫通厚さを示す。折り重ねられた複合プライ３０１の中の複合材料の貫通厚さを低減して、複合充填材２０２によって経験される面外応力を低減することが望ましい可能性がある。特に、互いに折り重ねられる複合材料の各層の厚さを低減することが望ましい可能性がある。
【００４２】
貫通厚さが低減される場合、複合充填材２０２の熱的性能が改善される。その結果、複合充填材２０２内部に不整合が生じ、または広がる危険性が低減され、または除去される。
【００４３】
ここで図４を参照すると、例示的な実施形態による複合充填材の斜視図の図面が示される。この図面では、複合充填材２０２の形状をより良く図示するために、複合充填材２０２はストリンガ２００および外装パネル２０７が無い状態で図示されている。
【００４４】
この図面で分かるように、複合充填材２０２は細長い形状を有する。例示的な実施例では、三次元形状は別の形態を取ることができる。例えば、複合充填材２０２の三次元形状は、湾曲する形状、のこぎり状の歯のある形状であることができ、またはこの例示的な実施例に示す細長い形状とは異なる何らかの他の適切な形状を有することができる。
【００４５】
この図示の実施例では、複合充填材２０２は、長さ４００を有する。繊維３０２の正および負の配向は、複合充填材２０２の中の長さ４００全体に沿って走る。
【００４６】
この実施例では、複合充填材２０２が使用される部品は、複合部品である。この態様では、複合充填材２０２は、図２および図３に示す溝２０４内に、多数の複合構造体の間に配置される。図３に示すように、ストリンガ２００および外装パネル２０７は両方とも複合材料からできている。
【００４７】
本明細書で使用されると、「多数の（number of）」項目は、１つまたは複数の項目を意味する。この例示的な実施例では、多数の複合部品は、１つまたは複数の複合部品である。
【００４８】
別の実施例では、複合充填材２０２は、複合部品ではなく別のタイプの部品の中で使用され得る。他のタイプの部品の実施例は、金属部品、プラスチック部品、または図１に示す航空機１００用の他の適切なタイプの部品を含むことができる。
【００４９】
図５〜図９の中で、例示的な実施形態による複合充填材を製造する工程の図面が図示される。図５〜図８の中に図示される製造工程は、図３〜図４に示す折り重ねられた複合プライ３０１を備える複合充填材２０２を形成するために使用される。
【００５０】
以下の例示的な実施例では、「複合プライ」は、折り重ねられる前の一片の複合材料と呼ぶことができる。１つの「折り重ねられた複合プライ」は、所望の態様で折り重ねられた後の複合プライである。１つの「複合充填材」は、様々な製造工具を使用して圧縮され、切り取られた後、溝２０４内に配置されるように構成された構造体と呼ばれる。
【００５１】
図５を参照すると、例示的な実施形態による複合プライの図面が図示される。複合プライ３００は、図３に示す折り重ねられた複合プライ３０１を形成する前の状態でこの図面の中に示される。複合プライ３００は、折り重ねが生じる前に所望の形状に切断された状態である。
【００５２】
この図示の実施例では、複合プライ３００は、繊維３０２を有する。繊維３０２は、この図示の実施例では、一方向性繊維である。言い換えれば、すべての繊維３０２は、同じ方向に配向されている。
【００５３】
繊維３０２の配向角度は、この図でより明確に見られる。図示のように、繊維３０２は、複合プライ３００の中心線５０２に対してある角度の配向を有する。この例示的な実施例では、中心線５０２は、一方の端部から反対側の端部まで複合プライ３００に沿って長手方向に走る中心軸を表す。複合プライ３００は、図示のように約−４５°の繊維配向を有する。
【００５４】
折り重ねられた複合プライ３０１が、複合プライ３００から形成されるとき、繊維３０２の正および負の配向が達成されるように、これらの一方向性繊維３０２は互いの上に折り重ねられる。詳細には、繊維３０２の＋／−４５°の配向がこの例示的な実施例で達成され得る。
【００５５】
この例示的な実施例では、中心線５０２が、さらに、複合プライ３００のための第１の折り目５０４を表す。この例示的な実施例では、「折り目」は複合プライ３００が折り重ねられる線である。この例示的な実施例では、第１の折り目５０４は、複合プライ３００の中の第１の折り重ねが作製される線を表す。
【００５６】
第２の折り目５０６もまた図示されている。第２の折り目５０６は、複合プライ３００の中の第２の折り重ねが作製される線を表す。複合プライ３００は、図５〜図８に図示する製造工程中に、一連の中心線折り重ねで折り重ねられることになる。
【００５７】
別の例示的な実施例では、複合プライ３００は、折り重ねられた複合プライ３０１を形成するために異なる方法で折り重ね可能である。例えば、複合プライ３００は、いくつかの実施例では、アコーディオン構成を有するように折り重ね可能である。
【００５８】
次に図６に目を向けると、第１の折り目に沿って折り重ねられた、例示的な実施例による複合プライの図が図示されている。この図示の実施例では、複合プライ３００は、図５に示す中心線５０２に沿って折り重ねられた。
【００５９】
ここで複合プライ３００は、層６００を有する。層６００は、図３からの正のプライ角度繊維３０８と負のプライ角度繊維３１０とが交互になり、正負、または二方向性の繊維３０２の配向を形成する。層６００の一部が、区分６０２の中に図示される。
【００６０】
この例示的な実施例では、層６００は、第１の層６０４および第２の層６０６を含む。この例示的な実施例では、第１の層６０４は第２の層６０６の上に折り重ねられている。
【００６１】
図７では、例示的実施形態によって、複合プライの層の区分の分解図が示されている。この例示的な実施例では、区分６０２内部の複合プライ３００の第１の層６０４が、分解図で図示されている。
【００６２】
図示のように、繊維３０２は、正のプライ角度繊維３０８と、負のプライ角度繊維３１０とが交互になっている。詳細には、第１の層６０４が正のプライ角度繊維３０８を有し、一方、第２の層６０６が負のプライ角度繊維３１０を有する。
【００６３】
複合プライ３００の折り重ねが続くと、各層は、繊維３０２の対向する配向を有することになる。複合プライ３００自体が折り重ねられるので、各層６００の厚さは均一に制御され得る。加えて、各層６００は、同じ特徴を有する同じ材料を備えるので、折り重ねられた複合プライ３０１の構造上の性能は、異なるタイプの材料を備える層を有する複合スタックと比較して、より容易に決定可能である。
【００６４】
例えば、各層６００は、同じ熱膨張係数を有する。この熱膨張係数は、ストリンガ２００および外装パネル２０７を形成するために使用される複合材料と一致することができる。その結果、材料の様態は可変環境状態下で類似し、複合充填材２０２の構造上の性能をさらに向上させる。言い換えれば、複合充填材２０２、ストリンガ２００および外装パネル２０７のために使用される複合材料は、同じ比率で膨張および収縮することができ、したがって、これらの材料内の応力を低減する。
【００６５】
加えて、各層６００は一方向性繊維のみを有するので、各層６００は現在使用されるいくつかの複合充填材よりも薄くすることができる。このようにして、材料上の面外応力が低減され得る。その結果、不整合の広がり、不整合の形成、およびその両方が低減され得る。
【００６６】
図８を参照すると、例示的な実施例によって、第２の折り目に沿って折り重ねられた複合プライの図が図示される。図示のように、複合プライ３００は、図５〜図６に示す第２の折り目５０６に沿って折り重ねられた。
【００６７】
図示のように、ここで複合プライ３００は、層６００の中に４つの層を有する。層６００は、図３および図７に示すように、正のプライ角度繊維３０８と負のプライ角度繊維３１０とが交互になって、繊維３０２の正および負の配向を形成する。
【００６８】
この例示的な実施例では、第３の折り線８００が図示されている。複合プライ３００は、いくつかの例示的実施例の中で、第３の折り線８００に沿って折り重ねられ得る。多数の追加の折り重ねが複合プライ３００に作製されて、図４に示すように、折り重ねられた複合プライ３０１の長さ４００に沿って正および負の繊維配向を形成する。
【００６９】
ここで図９を参照すると、例示的な実施形態によって、複合充填材を製造するための形状成形システムの図が示されている。この例示的な実施例では、製造システム９００が図示されている。
【００７０】
図示のように、製造システム９００が、鋳型９０２およびプレート９０４を含む。鋳型９０２およびプレート９０４は、図２〜図３に示す溝２０４の形状を形成する。
【００７１】
折り重ねられた複合プライ３０１が、鋳型９０２の中に配置される。力が矢印９０６の方向に加えられて、折り重ねられた複合プライ３０１を所望の態様で圧縮して、複合充填材２０２を形成する。一旦圧縮されると、複合充填材２０２は溝２０４の中に嵌合するように切り取られることができる。
【００７２】
切り取りに続いて、複合充填材２０２は、多数の複合構造体と共に共硬化され得る。例えば、複合充填材２０２は、図２の少なくとも１つのストリンガ２００または外装パネル２０７と共に共硬化され得る。物体が共硬化される場合、これらの物体は、所望の温度および圧力に曝されることによって概ね同時に硬化される。
【００７３】
いくつかの例示的実施例では、複合充填材２０２は、多数の複合構造体と共に共接着され得る。例えば、複合充填材２０２は、少なくとも１つのストリンガ２００または外装パネル２０７と共に共接着され得る。共接着の場合、複合充填材２０２を既に硬化された構造体に取り付けることができる。別法として、最初に複合充填材２０２を硬化し、次いで、硬化されていない複合構造体に共接着され得る。
【００７４】
いくつかの場合、基部装入物または接着剤が、複合充填材２０２と周囲の複合構造体との間に使用され得る。さらに、複合充填材２０２および周囲の複合構造体は、特定の実施に依存して、何らかの他の態様で取り付け可能である。
【００７５】
この図面に示すように、製造システム９００は、複合充填材２０２を形成するように構成されたシステム用の１つの実施の一例に過ぎない。金型パンチまたは何らの他のシステムもまた使用可能である。手動のシステム、自動化システム、またはその何らかの組合せを採用することができる。
【００７６】
図１０〜図１１は、例示的な実施形態による複合プライを折り重ねるための別の工程を図示する。図１０では、複合プライ１０００が繊維１００２を含む。繊維１００２はこの図示の実施例では、一方向性繊維である。
【００７７】
図示のように、複合プライ１０００は一方の側から他方の側に前後に折り重ねられている。複合プライ１０００の層１００４が所望のように繊維１００２の正および負の配向を有するように、小さい折り重ねが作製される。
【００７８】
図１１に目を向けると、折り重ねられた複合プライ１１００が、複合プライ１０００から形成された。折り重ねられた複合プライ１１００は、図２〜図３に示す溝２０４に類似する形状を有する。この例示的な実施例では、折り重ねられた複合プライ１１００は、やはり図９に示す製造システム９００を使用して圧縮されて、複合充填材を形成することができる。
【００７９】
複合プライを折り重ねる２つの方法が図５〜図１１に示されるが、例示的な実施形態による折り重ねられた複合プライを形成するために他の方法を使用することができる。例えば、複合プライは、圧延され、または何らかの他の態様で折り重ねられて、所望の繊維配向を達成することができる。
【００８０】
次に図１２に目を向けると、例示的実施形態によって、複合充填材製造環境のブロック図の例が図示されている。この例示的実施例では、複合充填材製造環境１２００が、複合充填材および複合充填材を備える部品を製造するために使用され得る１つまたは複数の実施形態のための異なる構成要素を図示するブロック形態で図示されている。
【００８１】
この図示の実施例では、設計１２０２が複合充填材１２０４のために生成され得る。例えば、設計１２０２は、製造システム１２０６を制御して、複合充填材１２０４を製造するために使用され得るコンピュータ援用設計モデルまたは何らかの他のモデルであることができる。この例示的な実施例では、設計１２０２は設計者１２０８を使用して生成され得る。
【００８２】
設計者１２０８は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアまたはその組合せの中で実施可能である。ソフトウェアが使用される場合、設計者１２０８によって実施される操作は、プロセッサユニット上で実行するように構成されたプログラムコードの中で実施可能である。ファームウェアが使用される場合、設計者１２０８によって実施される操作は、プロセッサユニット上で実行するように、プログラムコードおよびデータの中で実施され、永続メモリの中に記憶され得る。ハードウェアが採用される場合、ハードウェアは、設計者１２０８の中の操作を実施するように動作する回路を含むことができる。
【００８３】
例示的な実施例では、ハードウェアは回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理デバイス、または多数の操作を実施するように構成された何らかの他の適切なタイプのハードウェアの形態を取ることができる。
【００８４】
プログラム可能論理デバイスを用いて、デバイスは多数の操作を実施するように構成され得る。デバイスは、後に再構成可能であり、または多数の操作を実施するように永久に構成可能である。プログラム可能論理デバイスの例には、例えば、プログラム可能論理アレイ、プログラム可能アレイ論理、フィールドプログラム可能論理アレイ、フィールドプログラム可能ゲートアレイおよび他の適切なハードウェアデバイスが含まれる。加えて、工程は、無機構成要素と統合された有機構成要素の中で実施可能であり、人間を除く完全な有機構成要素からなることができる。例えば、工程は、有機半導体の中の回路として実施可能である。
【００８５】
図示のように、設計者１２０８は、コンピュータシステム１２１０の中で実施可能である。コンピュータシステム１２１０は、１つまたは複数のコンピュータとすることができる。コンピュータシステム１２１０の中に２つ以上のコンピュータが存在する場合、これらのコンピュータは、ネットワークなどの通信媒体を使用して互いに通信することができる。
【００８６】
例示的な実施例では、複合充填材１２０４用の設計１２０２は、入力１２１２を使用して生成される。入力１２１２は、例えば、部品設計１２１４、所望の実施パラメータ１２１６、および他の適切なタイプの入力を含むことができる。入力１２１２は、様々な供給源から発生することができる。例えば、入力１２１２は、少なくとも１つのファイル、人間のオペレータ、コンピュータ援用設計、仕様または何らかの他の適切な供給源から受け取ることができる。
【００８７】
例示的な実施例では、部品設計１２１４は、複合充填材１２０４が使用されることになる、部品１２１８のコンピュータ援用設計モデルであることができる。部品１２１８は、例えば、複合部品、ストリンガ、翼ストリンガ、Ｔ字形ストリンガ、水平安定板、ウィングレット、ウィングボックス、Ｉビーム、補剛材、翼または何らかの他の適切な部品の１つから選択可能である。
【００８８】
例示的な実施例では、部品設計１２１４は、複合充填材１２０４が配置されることになる部品１２１８用の溝寸法１２２０を含むことができる。溝寸法１２２０は、例えば、複合充填材１２０４が配置されることになる部品１２１８の中の溝１２２２を説明するために使用され得る断面形状、直径、長さ、または他の適切なパラメータのうちの少なくとも１つを含むことができる。
【００８９】
所望の性能パラメータ１２１６は、部品１２１８の中の複合充填材１２０４の性能用である。この例示的な実施例では、所望の性能パラメータ１２１６は、複合充填材１２０４のために望ましい可能性がある負荷、熱膨張係数、靭性、耐破壊性、剛性、強度または他の適切な性能パラメータの少なくとも１つから選択され得る。例えば、熱膨張係数は、貫通厚さ応力を最小にするように選択され得る。図３に示す矢印３２４によって図示される貫通厚さ応力は、プライに対する平面外方向の応力とすることができる。
【００９０】
入力１２１２によって、設計者１２０８は設計１２０２を生成する。例えば、設計者１２０８は、複合充填材１２０４用のパラメータ１２２４を生成することができる。図示のように、パラメータ１２２４は、多数の複合プライ１２２５の中の各プライに対して選択され得る。詳細には、パラメータ１２２４は、複合充填材１２０４の中の多数の複合プライ１２２５の中の各プライ内の繊維１２２６および樹脂１２２８について選択され得る。例えば、パラメータ１２２４は、寸法１２３０、配向１２３２、材料１２３４、折り重ね特性１２３６、または他の適切なパラメータの少なくとも１つを含むことができる。
【００９１】
パラメータ１２２４は、複合充填材１２０４が繊維１２２６の変化する断面配向１２２９を有するように選択可能である。実施例として、パラメータ１２２４は、各層が繊維１２２６の異なる配向を有する断面配向を有する複合充填材１２０４をもたらすことができる。
【００９２】
さらに、パラメータ１２２４は折り重ねられる各複合プライの寸法１２３０を含むことができる。別の実施例として、パラメータ１２２４は各プライの中の繊維１２２６のための配向１２３２を含むことができる。
【００９３】
例示的な実施例では、各複合プライのための寸法１２３０および配向１２３２は、一旦複合プライが折り重ねられると、３つの軸のすべてに補強を提供することができる。このタイプの補強は、複合充填材１２０４または部品１２１８の少なくとも１つの中の不整合の形成の低減をもたらすことができる。
【００９４】
繊維１２２６用の材料１２３４の靭性もまた、不整合の形成の低減をもたらすことができる。不整合の伝播の低減もまた、繊維１２２６を使用する複合充填材１２０４の設計によって実現可能である。
【００９５】
例示的な実施例では、材料１２３４は、使用される材料、あるいは繊維１２２６または樹脂１２２８の少なくとも１つを説明するために使用され得る。例えば、繊維１２２６用の材料１２３４は、金属、合金、炭素繊維または何らかの他の適切な材料から選択可能である。樹脂１２２８用の材料１２３４は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、エポキシ、ビスマレイミド樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、プラスチック、金属、ポリエステル樹脂、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）樹脂、および他の適切な材料の１つから選択可能である。
【００９６】
例示的な実施例では、折り重ね特性１２３６は、多数の折り重ね、折り重ねの位置、折り重ねのタイプ、折り重ねの角度、または各複合プライの他の適切な折り重ね特性を説明することができる。例えば、折り重ね特性１２３６は、折り重ねられた複合プライ１２３７が、複合プリプレグテープの単一プライの５つの中心線の折り重ねから形成可能である。
【００９７】
別の例示的な実施例では、折り重ね特性１２３６は、複合プライ１２３９がアコーディオン構成を有するように折り重ねられるべきであることを示すことができる。１つまたは複数の複合プライが、折り重ねられて複合充填材１２０４を形成する場合、折り重ね特性１２３６は、プライの間で同一または異なることができる。
【００９８】
例示的な実施例では、製造システム１２０６は、複合充填材１２０４を製造するために設計１２０２を使用することができる。加えて、製造システム１２０６は、複合充填材１２０４を含む部品１２１８を製造することも可能である。
【００９９】
製造システム１２０６は、多数の異なるタイプの構成要素を含むことができる。例えば、製造システム１２０６は、折り重ねシステム１２４１、形状成形システム１２４２、および樹脂システム１２４４を含むことができる。この例示的な実施例では、折り重ねシステム１２４１、形状成形システム１２４２、および樹脂システム１２４４は様々なデバイスを含むことができる。これらのデバイスは、コンピュータ制御可能であり、または人間の操作者によって操作可能である。
【０１００】
図示のように、折り重ねシステム１２４１は、多数の複合プライ１２２５を折り重ねるために使用される様々な構成要素を含む。例えば、折り重ねシステム１２４１は、正および負の繊維配向１２４３を有する折り重ねられた複合プライ１２３７を形成するように複合プライ１２３９を操作するように構成された機械的デバイスであることができる。別の例示的な実施例では、折り重ねシステム１２４１は、手動で複合プライ１２３９を折り重ねる人間の操作者であることができる。
【０１０１】
図示のように、形状成形システム１２４２は、折り重ねられた複合プライ１２３７を圧縮するために使用されるシステムであることができる。この例示的な実施例では、形状成形システム１２４２は、プレス、パンチ金型、または他の装置であることができる。形状成形システム１２４２は、力１２４９を加えて、折り重ねられた複合プライ１２３７を圧縮する。
【０１０２】
樹脂システム１２４４は、樹脂１２２８を複合充填材１２０４の繊維１２２６の中に配置するように構成される。これらの例示的な実施例では、樹脂システム１２４４は、樹脂注射システム、樹脂注入システムまたは樹脂１２２８を繊維１２２６の中に配置する何らかの他の適切なタイプのシステムの少なくとも１つから選択可能である。いくつかの場合、複合プライ１２３９が複合プリプレグテープである場合、樹脂システム１２４４が、複合プライ１２３９を予め含浸させるために使用される。
【０１０３】
例示的な実施例では、樹脂１２２８は、異なる状態とすることができる。例えば、樹脂１２２８は、複合充填材１２０４を形成するために、硬化された状態、部分的に硬化された状態、および繊維１２２６内で硬化されない状態であることができる。部品１２１８が使用の準備ができている完成済み部品を形成するように完成される場合、複合充填材１２０４が部品１２１８内部に配置されるように、複合充填材１２０４は、部品１２１８の溝１２２２内部で接着され、部品１２１８のための他の構成要素と共に共硬化され、または他の方法で組み立てられることが可能である。
【０１０４】
いくつかの場合、製造システム１２０６は、多数の複合プライ１２２５を切断し、複合充填材１２０４を切り取り、構成要素を接着し、構成要素を硬化し、または他の工程を実施するために追加の工具を含むことができる。例えば、製造システム１２０６は、接着剤１２５０を複合充填材１２０４の外面上に配置するためのデバイス、繊維プライ１２５２を溝１２２２の内面上に配置するためのデバイス、またはその両方を含むことができる。製造システム１２０６は、さらに、複合充填材１２０４を溝１２２２の中に配置するように構成された構成要素を含むことができる。
【０１０５】
図１２の複合充填材製造環境１２００の図面は、例示的な実施形態が実施され得る態様に物理的または構造的限定を含むものと意味するのではない。図示の構成要素に加えて、または図示の構成要素の代わりに他の構成要素を使用することができる。いくつかの構成要素は、不必要である可能性がある。さらに、ブロックが、いくつかの機能的構成要素を図示するように示されている。１つまたは複数のこれらのブロックは、例示的な実施形態の中で実施される場合、組み合わせ、分割することができ、または異なるブロックの中に組み合わせ、分割することができる。
【０１０６】
例えば、複合充填材１２０４が、航空機の中で使用するための部品１２１８用に説明されたが、複合充填材１２０４は、航空機以外の他の部品の中で設計され、使用されることが可能である。例えば、部品１２１８は、例えば可動性プラットフォーム、固定プラットフォーム、地上配備型構造体、水上配備型構造体、宇宙配備型構造体などのプラットフォームの中で使用可能である。より詳細には、プラットフォームは、水上船舶、タンク、人員運搬車、列車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建物、および他の適切なプラットフォームであることができる。
【０１０７】
図１〜図１１に示す異なる構成要素は、図１２の中の構成要素と組み合わせることができ、図１２の中の構成要素、またはその２つの組合せと共に使用することができる。加えて、図１〜図１１の構成要素のいくつかは、図１２の中のブロック形態で示す構成要素が物理的構造体として実施され得る方法の例示的な実施例であることができる。
【０１０８】
ここで図１３を参照すると、複合充填材を形成するための工程の流れ図の例が、例示的な実施形態によって図示されている。図１３に示す工程は、図１２の複合充填材１２０４を形成するための複合充填材製造環境１２００で実施可能である。
【０１０９】
工程は、複合充填材が繊維の変化する断面配向を含むように、複合プライの中心軸に対してある角度の配向を含む繊維を有する複合プライを折り重ねることによって開始される（操作１３００）。次に、工程は、折り重ねられた複合プライに力を加えて、複合充填材のための所望の形状を形成し（操作１３０２）、その後工程は終了する。
【０１１０】
ここで図１４に目を向けると、複合充填材を設計するための工程の流れ図の例が例示的な実施形態によって図示されている。図１４に図示する工程は、図１２に示す複合充填材１２０４を製造するための設計を生成するために使用され得る。図１４の工程は、図１２の設計者１２０８の中で実施可能である。
【０１１１】
工程は、複合充填材を設計するための入力を受け取ることによって開始する（操作１４００）。この入力は、例えば、部品設計、多数の所望の実施パラメータ、および他の適切なタイプの入力が含むことができる。
【０１１２】
その後、工程は、複合充填材が配置されることになる部品内の溝の形状に基づいて複合充填材のための三次元形状を識別する（操作１４０２）。溝の形状は入力から受け取られた部品設計から識別される。
【０１１３】
工程は、複合充填材のための多数の所望の実施パラメータを識別する（操作１４０４）。次いで工程は、繊維用の第１の材料、または樹脂用の第２の材料の少なくとも１つを選択する（操作１４０６）。
【０１１４】
工程は、さらに、複合充填材を形成するために使用される複合プライのための折り重ね特性を識別する（操作１４０８）。次いで工程は、識別および選択から複合充填材のための設計を生成し（操作１４１０）、その後工程は終了する。
【０１１５】
ここで図１５に目を向けると、複合充填材を形成するための工程のより詳細な流れ図の例が例示的な実施形態によって図示されている。図１５に図示する工程は、図１２の複合充填材製造環境１２００の中で実施され得る。
【０１１６】
工程は、所望の寸法を有するように複合プライを切断することによって開始される（操作１５００）。次いで工程は、第１の折り目に沿って複合プライを折り重ねて、折り重ねられた複合プライを形成する（操作１５０２）。操作１５０２の中で、第１の折り目は、複合プライの中心軸または中心線に沿って配置され得る。
【０１１７】
その後、工程は、繊維が折り重ねられた複合プライの長さに沿って正および負の繊維配向を有するように第２の折り目に沿って複合プライを折り重ねる（操作１５０４）。多数の追加の折り重ねもまた、特定の実施に依存して形成され得る。
【０１１８】
次いで工程は、多数の複合構造体によって形成された溝に相当する形状を有する複合充填材を形成するための形状成形システムを使用する（操作１５０６）。次いで工程は、複合充填材を切り取る（操作１５０８）。
【０１１９】
次いで工程は、多数の複合構造体によって形成された溝の中に複合充填材を配置する（操作１５１０）。選択的に、接着剤または基部装入物が、複合充填材と複合構造体との間に配置可能である。
【０１２０】
次いで工程は、複合充填材を多数の複合構造体に取り付け（操作１５１２）、その後工程は終了する。操作１５１２で、複合充填材および多数の複合構造体は共硬化され得る。
【０１２１】
他の例示的な実施例では、複合充填材および少なくとも１つの複合構造体は、共接着され得る。樹脂注入または他の工程などの追加的ステップもまた、いくつかの例示的な実施例で実施可能である。
【０１２２】
図示された異なる実施形態の中の流れ図およびブロック図は、構造、機能性および例示的な実施形態の中の装置および方法のいくつかの可能な実施の操作を図示する。この点について、流れ図内の各ブロックまたはブロック図は、操作またはステップのモジュール、セグメント、機能またはその組合せの部分の少なくとも１つを表すことができる。
【０１２３】
例示的な実施形態のいくつかの代替実施の中で、ブロックに記載の１つまたは複数の機能は、番号で記載された順番通りに発生しない可能性がある。例えば、いくつかの場合、連続して図示される２つのブロックが、含まれる機能性に依存して、実質的に同時に実施可能であり、またはブロックが、随時、逆の順番で実施される可能性がある。さらに、流れ図またはブロック図の中に図示されるブロックに加えて、他のブロックが加えられる可能性がある。
【０１２４】
開示の例示的な実施形態は、図１６に示す航空機の製造および保守点検方法１６００、ならびに図１７に示す航空機１７００の文脈で説明され得る。最初に図１６に目を向けると、航空機の製造および保守点検方法の例が、例示的な実施形態によって、ブロック図の形態で図示されている。製造準備中、航空機の製造および保守点検方法１６００は、図１７の航空機１７００の仕様および設計１６０２、ならびに材料調達１６０４を含むことができる。
【０１２５】
製造中、図１７の航空機１７００の構成要素および部分組立品の製造１６０６、ならびにシステム統合１６０８が発生する。その後、図１７の航空機１７００は、就航１６１２するために、認証および搬送１６１０を経ることができる。顧客による就航中１６１２の間に、図１７の航空機１７００は、定期的整備および保守点検１６１４のための予定が組み込まれ、それには、修正、再構成、改装、ならびに他の整備および保守点検を含むことができる。
【０１２６】
航空機の製造および保守点検方法１６００の各工程は、システムインテグレータ、第３者、操作者、またはその組合せによって実施または実行され得る。これらの実施例では、操作者は顧客とすることができる。この説明の目的のために、限定しないが、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システムの下請人を含むことができ、第３者は、限定しないが、任意の数の売主、下請人、および供給者を含むことができ、操作者は、航空会社、リース会社、軍事法人、保守点検機構などを含むことができる。
【０１２７】
ここで図１７を参照すると、航空機の例が、例示的な実施形態が実施可能であるブロック図の形態で図示されている。この実施例では、航空機１７００は、図１６の航空機の製造および保守点検方法１６００によって製造され、複数のシステム１７０４および内部１７０６を備える機体１７０２を含むことができる。システム１７０４の実施例は１つまたは複数の推進システム１７０８、電気システム１７１０、油圧システム１７１２、環境システム１７１４を含む。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空の実施例が図示されるが、異なる例示的な実施形態を自動車産業などの他の産業に応用することができる。
【０１２８】
本明細書で実施され得る装置および方法は、図１６の航空機の製造および保守点検方法１６００の少なくとも１つの段階中に採用され得る。特に、航空機の製造および保守点検方法１６００の任意の１つの段階中に、図１２からの複合充填材１２０４は、航空機１７００の中の複合部品内に取り付け可能である。例えば、複合部品は、構成要素および部分組立品の製造１６０６中に、整備および保守点検１６１４中に、または何らかの他の期間に例示的な実施形態によって製造可能である。例えば、複合部品は、特定の設計が複合充填材のために所望の設計であるかどうかの決定を検査するためのプロトタイプである仕様および設計１６０２中に製造可能である。
【０１２９】
一例示的な実施例では、図１６の構成要素および部分組立品の製造１６０６中で製造される構成要素および部分組立品は、航空機１７００が図１６の就航中１６１２である間に、製造された構成要素および部分組立品に類似する態様で製作または製造され得る。やはり別の実施例として、１つまたは複数の装置の実施形態、方法の実施形態またはその組合せが、図１６の構成要素および部分組立品の製造１６０６ならびにシステム統合１６０８など、製造段階中に利用され得る。１つまたは複数の装置の実施形態、方法の実施形態またはその組合せが、航空機１７００が就航中１６１２である間に、図１６の整備および保守点検１６１４中に、またはその組合せの間に利用され得る。多数の異なる例示的な実施形態が、実質的に組み立てを促進し、航空機１７００の費用を低減し、またはその両方を可能にする。
【０１３０】
したがって、例示的な実施形態は、複合構造体の中で使用するための複合充填材１２０４を形成するための方法および装置を提供する。複合プライ１２３９が、折り重ねられる。複合プライ１２３９が、複合充填材１２０４が繊維１２２６の変化する断面配向１２２９を含むように、複合プライ１２３９の中心軸に対してある角度の配向１２３２を有する繊維１２２６を備える。力１２４９が、複合プライ１２３９に加えられて、複合充填材１２０４のための所望の形状を形成する。
【０１３１】
例示的な実施形態を使用することによって、複合充填材の中の不整合の広がりが低減され、または除去され得る。例示的な実施形態では、単一複合プライが、折り重ねられて、所望の強度特性を有する複合充填材を形成することができる。
【０１３２】
複合充填材は、航空機外からプライ方向への応力を低減する熱膨張係数を有するように設計可能である。複合プライは、それ自体の上に折り重ねられて、層の間の厚さを低減する。より小さい貫通厚さ間隔によって、複合充填材の熱的性能を著しく改善する。
【０１３３】
例示的な実施形態により製造された複合充填材を用いると、１つのロールから引き出され、最終的な形状に圧縮される前に複数回折り重ねられる単一プライ材料のみを使用することによって、製造工程が簡単かつ安価に維持される。複合充填材のサイズもまた、材料プライの幅を狭くする、または幅広くすることによって長さを変化させることも可能である。
【０１３４】
低減された貫通厚さ間隔を組み合わせることによって、応力を誘発する熱膨張係数を低下させ、ならびに複数軸のプライ配向をもたらして、耐熱性能および耐割れ性能のある複合充填材を生成する。製造時間および材料費用が減少することによって、例示的な実施形態を使用することによって、著しい費用の節約が実現可能である。精密なプライの積み重ねが、除去される。単一複合プライの簡単な折り重ねによって、所望の構造的特性および熱膨張特性をもたらす。
【０１３５】
異なる例示的な実施形態の説明を例示および説明の目的で提示してきたが、網羅的であること、または開示する態様の実施形態に限定することを意図しない。多くの修正形態および変形形態が、当業者にとって明らかであろう。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の望ましい実施形態と比較して異なる形態を提供することができる。選択された１つまたは複数の実施形態の実施は、実施形態の原理、実際の応用を最も良く説明し、他者である当業者が、考察される特定の使用に適切である様々な修正形態と共に、様々な実施形態についての開示を理解することができるように、選択され、説明されている。さらに、開示は、以下の付則による実施形態を含む。
付則１
複合充填材（１２０４）を形成するための方法であって、
前記複合充填材（１２０４）が繊維（１２２６）の変化する断面配向（１２２９）を有するように、複合プライ（１２３９）の中心軸に対してある角度の配向（１２３２）の前記繊維（１２２６）を有する複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップと、
前記複合充填材（１２０４）のための所望の形状を形成するために、折り重ねるステップの後に、前記複合プライ（１２３９）に力（１２４９）を加えるステップと
を備える方法。
付則２
多数の複合構造体によって形成される溝（１２２２）の中に前記複合充填材（１２０４）を配置するステップ（１５１０）をさらに備える、付則１に記載の方法。
付則３
前記複合充填材（１２０４）と前記多数の複合構造体とを共硬化するステップをさらに備える、付則２に記載の方法。
付則４
前記複合充填材（１２０４）を前記溝（１２２２）の中に配置するステップの前に、前記複合充填材（１２０４）の外面上に接着剤（１２５０）を配置するステップをさらに備える、付則２に記載の方法。
付則５
前記複合充填材（１２０４）を配置するステップの前に、前記溝（１２２２）の内面上に繊維プライ（１２５２）を配置するステップをさらに備える、付則２に記載の方法。
付則６
前記複合充填材（１２０４）における前記繊維（１２２６）の前記変化する断面配向（１２２９）が、前記複合充填材（１２０４）にわたる不整合の広がり、または前記複合充填材（１２０４）における不整合の形成の少なくとも１つを低減する、付則１に記載の方法。
付則７
前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップが、
折り重ねられた複合プライ（１２３９）を形成するために第１の折り目に沿って前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップであって、前記第１の折り目が前記複合プライ（１２３９）の前記中心軸に沿って配置されている、ステップと、
前記繊維（１２２６）が、前記折り重ねられた複合プライ（１２３９）の長さに沿って、正および負の繊維配向（１２４３）を含むように、前記複合プライ（１２３９）を第２の折り目に沿って折り重ねるステップと
を備える、付則１に記載の方法。
付則８
前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップの前に、所望の寸法を有するように前記複合プライ（１２３９）を切断するステップ（１５００）をさらに備える、付則１に記載の方法。
付則９
前記複合プライ（１２３９）が、複合プリプレグテープの単一プライである、付則１に記載の方法。
付則１０
前記複合プライ（１２３９）が、第１の複合プライであり、
第２の複合プライをさらに備え、折り重ねられる場合、前記第１の複合プライおよび前記第２の複合プライが、正および負の繊維配向（１２４３）を生成する、複合プリプレグテープの２つのプライスタックを形成する、付則１に記載の方法。
付則１１
前記複合プライ（１２３９）の中心軸に対してある角度の配向（１２３２）の繊維（１２２６）を有する複合プライ（１２３９）を含む複合充填材（１２０４）を備える装置であって、前記複合充填材（１２０４）が前記繊維（１２２６）の変化する断面配向（１２２９）を有するように、前記複合プライ（１２３９）が折り重ねられる、装置。
付則１２
多数の複合構造体をさらに備え、前記多数の複合構造体によって形成される溝（１２２２）の中に前記複合充填材（１２０４）が配置される、付則１１に記載の装置。
付則１３
前記複合充填材（１２０４）の断面が、略三角形である形状を有する、付則１１に記載の複合充填材（１２０４）。
付則１４
前記複合プライ（１２３９）が、複合プリプレグの単一プライである、付則１１に記載の複合充填材（１２０４）。
付則１５
前記複合プライ（１２３９）が、第１の複合プライであり、
第２の複合プライをさらに備え、折り重ねられる場合、前記第１の複合プライおよび前記第２の複合プライが、正および負の繊維配向（１２４３）を生成する複合プリプレグテープの２つのプライスタックを形成する、付則１１に記載の複合充填材（１２０４）。
付則１６
前記複合プライ（１２３９）が折り重ねられて、アコーディオン構成を含む、付則１１に記載の複合充填材（１２０４）。
付則１７
複合充填材（１２０４）を形成するための方法であって、
所望の寸法を有するように複合プライ（１２３９）を切断するステップ（１５００）であって、前記複合プライ（１２３９）が、前記複合プライ（１２３９）の中心軸に対してある角度の配向（１２３２）の繊維（１２２６）を備える複合プリプレグテープの単一プライである、ステップ（１５００）と、
前記複合充填材（１２０４）が前記繊維（１２２６）の変化する断面配向（１２２９）を有するように、前記複合プライ（１２３９）を折り重ねるステップと、
前記複合充填材（１２０４）のための所望の形状を形成するために、折り重ねるステップの後に、前記複合プライ（１２３９）に力（１２４９）を加えるステップと、
前記多数の複合構造体によって形成される溝（１２２２）の中に前記複合充填材（１２０４）を配置するステップと、
前記複合充填材（１２０４）を前記多数の複合構造体に取り付けるステップと
を備える方法。
付則１８
前記複合充填材（１２０４）を前記多数の複合構造体に取り付けるステップが、
前記複合充填材（１２０４）を前記多数の複合構造体と共硬化するステップを備える、付則１７に記載の方法。
付則１９
前記複合充填材（１２０４）を前記多数の複合構造体に取り付けるステップが、
前記複合充填材（１２０４）を前記多数の複合構造体と共に接着するステップを備える、付則１７に記載の方法。
付則２０
前記複合プライ（１２３９）が、第１の複合プライであり、
第２の複合プライをさらに備え、折り重ねられる場合、前記第１の複合プライおよび前記第２の複合プライが、正および負の繊維配向（１２４３）を生成する、複合プリプレグテープの２つのプライスタックを形成する、付則１７に記載の方法。
【符号の説明】
【０１３６】
２００  ストリンガ
２０２  複合充填材
２０４  溝
２０７  外装パネル
２０８  軸
３００  複合プライ
３０１  折り重ねられた複合プライ
３０２  繊維
３０４  樹脂
３０６  断面配向
３０８  正のプライ角度繊維
３１０  負のプライ角度繊維
３１２，３１４，３１６，３１８  壁
３２０，３２２  半径
５０２  中心線
５０４  第１の折り目
５０６  第２の折り目
６０４  第１の層
６０６  第２の層
【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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