(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックマトリクス複合構成要素を形成する方法であって、
剥離フィルムの表面にわたり、接着剤の第１の量を塗ることと、
第１の側に形成された複数のチャネルを含む、第１セラミック発泡パネルを提供することと、
接着剤が前記第１セラミック発泡パネルの前記第１の側に移行するように、前記第１セラミック発泡パネルと前記剥離フィルムとを接触させることと、
前記第１セラミック発泡パネルに除去力を印加することにより、前記剥離フィルムから前記第１セラミック発泡パネルを分離することと、
前記第２セラミック発泡パネルの第１の側に接着剤の第２の量を塗ることと、
前記第１セラミック発泡パネルの前記第１の側を第２セラミック発泡パネルの前記第１の側に連結することとを含む、
方法。
【請求項２】
接着剤の第１の量を塗ることは、余分な接着剤の前記複数のチャネルへの流れ込みを抑えることを容易にする前記接着剤の第１の量を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記接着剤の第１の量を決定することは、前記剥離フィルムの前記表面上の、前記接着剤の第１の量の厚みを測定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
接着剤の第１の量を塗ることは、前記剥離フィルムの前記表面上に、８ミル（０．２０３ｍｍ）から１０ミル（０．２５４ｍｍ）までの範囲内の厚みを有する接着剤の第１の層を形成することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
接着剤の第１の量を塗ることは、前記接着剤の第１の量が前記第１セラミック発泡パネルの自由端を超えて延在するように、前記接着剤の第１の量を前記剥離フィルムの前記表面を覆うように延在させることを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記複数のチャネルの断面積を約１０パーセント未満しか減少させないことを容易にする、前記接着剤の第１の量及び前記接着剤の第２の量を決定することを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１セラミック発泡パネルを連結することは、余分な接着剤が前記複数のチャネルに流れ込むように、前記第１セラミック発泡パネルと前記第２セラミック発泡パネルとを接触させることを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１セラミック発泡パネルと前記剥離フィルムとを接触させることは、接着剤が前記第１セラミック発泡パネルの前記第１の側に選択的に移行するように、前記第１セラミック発泡パネルと前記剥離フィルムとを接触させることを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本開示の分野は概して、セラミックマトリクス複合体に関し、より具体的には、セラミックマトリクス複合構成要素を組み立てる方法に関する。
【０００２】
セラミックマトリクス複合体（ＣＭＣ）は、セラミックフェーズ（すなわちマトリクス材料）内に埋め込まれた連続補強フェーズ（すなわちセラミック及び／又は炭素繊維）で形成された材料である。ＣＭＣ材料は概して、典型的には軍事的な及び／又は産業上の技術応用などに使用される他の既知の材料を超える、より望ましい物理特性を有する。例示的な物理特性は、高温安定性、高い熱衝撃耐性、高い剛性、高い耐食性、非磁特性、及び非導電特性を含み（ただしそれらだけに限定されるわけではない）、かつ、他の既知の材料よりも軽量である。ＣＭＣ材料は、多くの場合、例えば産業電気設備、航空機、宇宙飛行体、自動車、電子デバイス及び電子機器において、かつ、高温応用での使用のために設計された構成要素において、使用される。
【０００３】
高温応用において使用される、少なくとも一部の既知のＣＭＣ構成要素は、その中に形成された複数の冷却通路を含む。より具体的には、稼働中に、加圧空気のような流体が冷却通路を通って流され、構成要素の冷却を容易にする。ＣＭＣ構成要素内に冷却通路を形成する既知の方法の１つは、セラミック発泡コアを形成することと、そこから材料を除去して冷却通路を形成することとを含む。しかし、冷却通路を配置することには、冷却通路を形成するために使用される機械的手段によって、望ましくない限定が課されうる。別の既知の方法は、セラミック発泡コアパネルを形成し、次いでパネルのうちの少なくとも１つの中にチャネルを機械加工し、その後に、形成された通路が連結されたパネル間に延在するように、接着剤で複数のパネルを１つに連結することを含む。しかし、パネルのチャネル形成された側に接着剤を塗ることは、時間と人手のかかる仕事でありうる。更に、パネルに塗られる接着剤の量は、余分な接着剤による冷却通路の閉塞を防止するよう、制御される必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、セラミックマトリクス複合構成要素を形成する方法が提供される。方法は、剥離フィルムの表面にわたり、接着剤の第１の量を塗ることと、第１セラミック発泡パネルであって、その第１の側に形成された複数のチャネルを含む、第１セラミック発泡パネルを提供することと、接着剤が第１セラミック発泡パネルの第１の側に移行するように、第１セラミック発泡パネルと剥離フィルムとを接触させることと、第１セラミック発泡パネルを第２セラミック発泡パネルに連結することとを含む。
【０００５】
別の態様では、セラミックマトリクス複合構成要素が提供される。構成要素は、第１セラミック発泡パネルであって、その第１の側に形成された複数のチャネルを含み、かつ、その第１の側に接着剤の第１の量が塗られた、第１セラミック発泡パネルを含む。接着剤の第１の量は、剥離フィルムの表面から第１の側に移行する。構成要素は、接着剤の第１の量で第１セラミック発泡パネルに連結された、第２セラミック発泡パネルも含む。
【０００６】
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
【０００７】
条項１．セラミックマトリクス複合構成要素を形成する方法であって、剥離フィルムの表面にわたり、接着剤の第１の量を塗ることと、第１セラミック発泡パネルであって、その第１の側に形成された複数のチャネルを含む、第１セラミック発泡パネルを提供することと、接着剤が第１セラミック発泡パネルの第１の側に移行するように、第１セラミック発泡パネルと剥離フィルムとを接触させることと、第１セラミック発泡パネルを第２セラミック発泡パネルに連結することとを含む、方法。
【０００８】
条項２．接着剤の第１の量を塗ることは、剥離フィルムの表面にわたり、実質的に均一の厚みで接着剤の第１の量を塗ることを含む、条項１に記載の方法。
【０００９】
条項３．第１セラミック発泡パネルを連結することは、第２セラミック発泡パネルの第１の側に接着剤の第２の量を塗ることと、第１セラミック発泡パネルの第１の側を、第２セラミック発泡パネルの第１の側に連結することとを含む、条項１に記載の方法。
【００１０】
条項４．接着剤の第２の量を塗ることは、第２セラミック発泡パネルの第１の側に、約８ミルから約１０ミルまでの範囲内の厚みを有する接着剤の第２の層を形成することを含む、条項３に記載の方法。
【００１１】
条項５．第１セラミック発泡パネルを連結することは、余分な接着剤が複数のチャネルに流れ込むように、第１と第２のセラミック発泡パネルを接触させることを含む、条項１に記載の方法。
【００１２】
条項６．第１と第２のセラミック発泡パネルを接触させることは、余分な接着剤で、複数のチャネルの側壁と第２セラミック発泡パネルの第１の側との間にフィレットを形成することを含む、条項５に記載の方法。
【００１３】
条項７．第１セラミック発泡パネルを連結することは、第１と第２のセラミック発泡パネルの自由端を実質的に位置合わせすることを含む、条項１に記載の方法。
【００１４】
条項８．更に、可撓性材料で剥離フィルムを形成することを含む、条項１に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】例示的な航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図２】例示的な航空機のブロック図である。
【図３】例示的なセラミック発泡パネルへの接着剤の移行を示す概略図である。
【図４】例示的なマトリクス複合構成要素の形成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本書に記載の実行形態は、セラミックマトリクス複合（ＣＭＣ）構成要素を形成する方法に関する。より具体的には、ＣＭＣ構成要素は、接着剤で複数のセラミック発泡パネルを１つに連結することによって形成される。例示的な実行形態では、ＣＭＣ構成要素は、その中に画定された複数の冷却通路を含む。冷却通路は、少なくとも１つのセラミック発泡パネルの一方の側に複数のチャネルを形成すること、及び、セラミック発泡パネルのチャネル形成された側を別のセラミック発泡パネルに連結することによって、形成される。例示的な実行形態では、接着剤を剥離フィルムに塗ること、及び、パネルを剥離フィルムに押圧して接着剤をパネルに移行させることによって、パネルのチャネル形成された側に既定の量の接着剤が塗られる。そのような場合、接着剤の量は制御されて、構成要素の形成中の余分な接着剤による冷却通路の閉塞を抑えることを容易にする。
【００１７】
図面を参照するに、本開示の実行形態が、（図１に示す）航空機の製造及び保守方法１００に照らして、かつ、（図２に示す）航空機１０２を通じて、説明されうる。仕様及び設計１０４を含む製造前段階において、航空機１０２のデータが製造プロセスで使用されてよく、かつ、機体に関連付けられた他の材料が調達１０６されうる。製造段階においては、航空機１０２の構成要素及びサブアセンブリの製造１０８とシステムインテグレーション１１０とが行われ、その後、航空機１０２はその認可及び納品１１２を経る。機体認定が成功裏に達成及び完遂されると、航空機１０２は運航１１４に供されうる。顧客により運航されている期間に、航空機１０２には、任意の改変、再構成、及び／又は改修などを含む、定期的かつ慣例的な定められた整備及び保守１１６が予定される。代替的な実行形態では、製造及び保守方法１００は、航空機以外のビークルで実装されうる。
【００１８】
航空機の製造及び／又は保守方法１００に関連付けられた部分及びプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は完遂されうる。本明細書において、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるがそれらに限定されず、かつ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００１９】
図２に示すように、方法１００を通じて製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０及び内装１２２を有する機体１１８を含みうる。高レベルのシステム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、及び／又は環境システム１３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれることもある。
【００２０】
本書で具現化されている装置及び方法は、方法１００の一又は複数の任意の段階において用いられうる。例えば、構成要素製造プロセス１０８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１０２の運航期間中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の様態で作製又は製造されうる。また、一又は複数の装置の実行形態、方法の実行形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０２の組立てを実質的に効率化すること、及び／又は、航空機１０２のコストを削減することにより、製造段階１０８及び１１０において利用されうる。同様に、装置の実行形態、方法の実行形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数は、航空機１０２が、例えば定められた整備及び保守１１６において保守又は整備を受けている時に、利用されうる。
【００２１】
本書で使用される「航空機（ａｉｒｃｒａｆｔ）」という用語は、飛行機、無人機（ＵＡＶ）、グライダー、ヘリコプター、及び／又は宇宙空間を移動する他の任意の物体を含みうるが、それらのみを含むとは限定されない。更に、代替的な実行形態では、本書に記載の航空機の製造及び保守方法は、任意の製造及び／又は保守作業で使用されうる。
【００２２】
図３は、例示的なセラミック発泡パネルへの接着剤の移行を示す概略図である。例示的な実行形態では、剥離フィルム２００及び第１セラミック発泡パネル２０２が提供される。剥離フィルム２００の表面２０６にわたり、接着剤の第１の量２０４が塗られる。接着剤は、セラミック発泡パネルを接合するよう構成された任意の接着剤である。第１セラミック発泡パネル２０２は、剥離フィルム２００及び接着剤の第１の量２０４に隣接して位置付けられた第１の側２０８を含み、かつ、第１の側２０８に形成された複数のチャネル２１０を含む。チャネル２１０は、第１セラミック発泡パネル２０２が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の深さＤで、第１の側２０８に形成される。更に、チャネル２１０は、第１セラミック発泡パネル２０２が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の配置で、第１セラミック発泡パネル２０２を通って延在する。
【００２３】
例示的な実行形態では、パネル２０２を剥離フィルム２００に押圧し、接着剤をパネル２０２の第１の側２０８に移行させるために、第１セラミック発泡パネル２０２に圧縮力２１２が印加される。第１の量２０４は、圧縮力２１２が印加される時に余分量の接着剤がチャネル２１０に流れ込まないことを確実にするよう、決定される。例えば、接着剤の第１の量２０４は、剥離フィルム２００の表面２０６上の第１の量２０４の厚みＴ１を測定することによって、十分な量となるよう決定される。第１の量２０４は、方法が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の厚みＴ１を有しうる。例示的な実行形態では、接着剤の第１の量２０４は、約８ミルから約１０ミルまでの範囲内の実質的に均一な厚みＴ１で、剥離フィルム２００にわたって延在する。
【００２４】
第１セラミック発泡パネル２０２を接着剤の第１の量２０４に押圧した後、パネル２０２に除去力２１４を印加することによって、パネル２０２は剥離フィルム２００から分離される。パネル２０２が剥離フィルム２００から分離される際に、接着剤の第１の量２０４の少なくとも一部分は、パネル２０２の第１の側２０８に移行する。より具体的には、接着剤の第１の量２０４の第１部分２１６はパネル２０２の第１の側２０８に移行し、接着剤の第１の量２０４の第２部分２１８は、剥離フィルム２００上の、チャネル２１０により空間となっている場所に残る。そのような場合、チャネル２１０は、実質的に接着剤がない状態に保たれる。更に、例示的な実行形態では、接着剤の第１の量２０４は、接着剤の第１部分２１６が１回の塗布でパネル２０２に移行するように、パネル２０２の自由端２２０を越えて延在する。代替的な実行形態では、任意の量の接着剤が剥離フィルム２００に塗られうる。
【００２５】
剥離フィルム２００は、方法が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の材料で作製される。より具体的には、剥離フィルム２００は、パネル２０２への接着剤の第１部分２１６の選択的な移行を容易にする材料で作製される。本書で使用される「選択的な移行（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）」とは、パネル２０２に移行する接着剤の量が、剥離フィルム２００上の、パネル２０２と剥離フィルム２００との間の接触点に残る量よりも多いことを表す。剥離フィルム２００はまた、パネル２０２の形状への適合を容易にし、かつ、接着剤の成分に対する耐食性がある、可撓性材料で作製される剥離フィルム２００を作製するために使用される例示的な材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル類、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン類、及びポリカーボネート類を含むが、それらだけに限定されるわけではない。
【００２６】
図４は、例示的なマトリクス複合（ＣＭＣ）構成要素２２２の形成を示す概略図である。例示的な実行形態では、ＣＭＣ構成要素２２２は、第１セラミック発泡パネル２０２、及び第２セラミック発泡パネル２２４で形成される。第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４は、ＣＭＣ構成要素２２２が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の材料で形成されうる。例示的な材料は、アルミナ、ムライト、窒化ホウ素、炭化ホウ素、サイアロン類（シリコン、アルミニウム、酸素及び窒素）、金属間化合物類、及びそれらの組み合わせを含む、酸化物ベースの材料を含むが、それらだけに限定されるわけではない。第２セラミック発泡パネル２２４も、第１セラミック発泡パネル２０２の第１の側２０８を実質的に補完する形状を有する、第１の側２２６を含む。例えば、第２セラミック発泡パネル２２４の第１の側２２６は、実質的に平らな表面を有してよく、かつ／又は、その中の、第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４が１つに連結される時にチャネル２１０と実質的に位置が合う場所に形成されたチャネル（図示せず）を含みうる。
【００２７】
例示的な実行形態では、第２セラミック発泡パネル２２４の第１の側２２６に、接着剤の第２の量２２８が塗られる。第２の量２２８は、方法が本書の記載通りに機能することを可能にする任意の厚みＴ２を有しうる。より具体的には、第１と第２の量２０４及び２２８の厚みＴ１及びＴ２を一体化したものが、約１６ミルから２０ミルまでの範囲内になるように、第２の量２２８は、任意の厚みＴ２を有しうる。例示的な実行形態では、接着剤の第２の量２２８は、約８ミルから約１０ミルまでの範囲内の実質的に均一な厚みＴ２で、第２セラミック発泡パネル２２４の第１の側２２６にわたって延在する。
【００２８】
接着剤の第２の量２２８が第２セラミック発泡パネル２２４の第１の側２２６に塗られた後、第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４を１つに連結するために、それらに圧縮力２１２が印加される。より具体的には、第１セラミック発泡パネル２０２の自由端２２０と第２セラミック発泡パネル２２４の自由端２３０とは実質的に位置合わせされ、第１の側２０８及び２２６は、互いに隣接するよう配置される。次いで圧縮力２１２が、接着剤が少なくとも部分的に第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４の中へと拡散するように、印加される。更に、余分な接着剤２３２は、少なくとも部分的にチャネル２１０に流れ込み、チャネル２１０の側壁と第２セラミック発泡パネル２２４の第１の側２２６との間にフィレット２３４を形成する。余分な接着剤２３２のかかる「押し出し（ｓｑｕｅｅｚｅ  ｏｕｔ）」は、第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４の間に確実な接合が形成されることを示す。更に、接着剤の第１と第２の量２０４及び２２８は、余分な接着剤が部分的にしかチャネル２１０を閉塞させないことを確実にするよう選択される。例示的な実行形態では、余分な接着剤２３２は、チャネル２１０の断面積Ａを約１０パーセント未満しか減少させないことを容易にする。代替的な実施形態では、任意の数の追加のセラミック発泡パネルが１つに連結されて、ＣＭＣ構成要素２２２を形成しうる。
【００２９】
ＣＭＣ構成部品２２２は次いで、第１と第２のセラミック発泡パネル２０２及び２２４を１つに連結するために、硬化され、か焼される。より具体的には、例示的な実行形態では、ＣＭＣ構成要素２２２は、真空バッグに入れられ、約１８水銀柱インチから約２０水銀柱インチまでの範囲内の圧力下に保持される。ＣＭＣ構成要素２２２は次いで、既定の温度で既定の時間、オーブン（図示せず）内で真空下で硬化され、規定の温度で既定の時間、標準雰囲気炉（図示せず）内でか焼される。
【００３０】
本書に記載の実行形態は、セラミックマトリクス複合（ＣＭＣ）構成要素の作製中に、その内部通路の閉塞を抑えることを容易にする。例えば、ＣＭＣ構成要素は概して、セラミック発泡体の複数のパネルを接着剤で１つに接合することによって作製される。本書に記載の方法は、各セラミック発泡パネルに塗られる接着剤の量の制御を容易にして、余分な接着剤による内部通路の閉塞を抑えることを容易にする。より具体的には、既定の量の接着剤が剥離フィルムに塗られ、第１セラミック発泡パネルのチャネル形成された側が、接着剤をそれに選択的に移行させるために、剥離フィルムに押圧される。そのような場合、既定の量の接着剤が、パネルのチャネル形成された側に容易に移行する。
【００３１】
この明細書は、ベストモードを含む様々な実行形態を開示するために、また、いかなる当業者にも、任意のデバイス又はシステムを作りかつ使用すること、及び、内包される任意の方法を実行することを含む、様々な実行形態の実践を可能にするために、実施例を使用している。特許を受けることができる本開示の範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者には想起される他の実施例も含みうる。かかる他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造要素を有する場合、又は、それらが特許請求の範囲の文言とほとんど異ならない同等な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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