(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材フレームを備えるシートトラックと、こうしたシートトラックの製造方法の提供。【解決手段】異なる配向を有する２セットの繊維が含まれる。第１の繊維はトラックの主軸に平行に延伸し、第２の繊維はその軸に垂直な平面内に延伸しており、フレームの主軸方向の機械強度が残りの方向の機械強度よりも大きく選択される、異方的特性を有し、この差異によって、通常条件と極限条件の両方において、十分な支持が提供されることが確保される複合材フレーム。具体的には、通常の動作条件においては、ほとんどの荷重は垂直に向けられ得る一方、極限条件においては、ほとんどの荷重は水平に向けられ、複合材フレームの繊維の方向を予期される荷重の様々な方向に合わせることによって、非常に軽量でありながら、十分に支持力のあるシートトラックを形成することが可能になる、複合材フレーム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の繊維及び第２の繊維を樹脂マトリクス中に含む複合材フレームであって、
前記第１の繊維はシートトラックの主軸に平行に延伸し、
前記第２の繊維は前記シートトラックの前記主軸と垂直な平面内に延伸し、
前記主軸の方向における前記複合材フレームの引張強度は、前記主軸に垂直な前記平面内のいかなる方向における前記複合材フレームの引張強度よりも大きい、複合材フレームと、
前記複合材フレームに取り付けられた補強コンポーネントと
を含む、シートトラック。
【請求項２】
前記複合材フレーム内の前記第１の繊維の平均繊維密度は、前記複合材フレーム内の前記第２の繊維の平均繊維密度よりも高い、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項３】
前記第１の繊維の平均繊維密度の、前記第２の繊維の平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間である、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項４】
前記第１の繊維の平均直径は、前記第２の繊維の平均直径よりも大きい、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項５】
前記第１の繊維は、前記第２の繊維とは異なる材料で形成されている、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項６】
前記第１の繊維及び前記第２の繊維は、前記複合材フレームの厚さを通じて不均等に分布している、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項７】
前記第１の繊維の大半がほぼ真っ直ぐである、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項８】
前記第２の繊維は、前記主軸と垂直な前記平面内で湾曲している、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項９】
前記複合材フレームは、前記第１の繊維に対して、及び前記第２の繊維に対して、約３０°と６０°の間の角度で配置されている第３の繊維をさらに含む、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項１０】
前記複合材フレームは、前記第１の繊維に対して、及び前記第２の繊維に対して、約３０°から６０°の角度で、また前記第３の繊維に対して垂直に、配置されている第４の繊維をさらに含む、請求項９に記載のシートトラック。
【請求項１１】
前記第１の繊維の全てが、前記第３の繊維と前記第４の繊維の間に配置されている、請求項１０に記載のシートトラック。
【請求項１２】
前記第１の繊維、前記第３の繊維、及び前記第４の繊維の全てが、各セット内に同数の繊維を有する２セットの前記第２の繊維の間に配置されている、請求項１１に記載のシートトラック。
【請求項１３】
前記複合材フレームは、底部支持フランジ、頂部、及び前記底部支持フランジと前記頂部との間に延伸する脚部を備え、前記底部支持フランジは、前記補強コンポーネントに接続された前記頂部とほぼ平行である、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項１４】
前記底部支持フランジ、前記頂部、及び前記脚部は一体構造であり、それによって、前記第２の繊維の一部が前記底部支持フランジ、前記頂部、及び前記脚部の間で切れ目なく延伸している、請求項１３に記載のシートトラック。
【請求項１５】
前記複合材フレーム及び前記補強コンポーネントは、前記複合材フレーム及び前記補強コンポーネントの両方を通って延伸し且つ前記複合材フレームの前記第１の繊維の一部と前記第２の繊維の一部を分断する複数の開口を含む、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項１６】
前記複数の開口は、前記シートトラックの前記主軸に沿って１列に配列されている、請求項１５に記載のシートトラック。
【請求項１７】
前記補強コンポーネントの両側で前記複合材フレームに取り付けられている複合材フロア支持体をさらに備える、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項１８】
前記補強コンポーネントが、フロア支持体として動作可能である、請求項１に記載のシートトラック。
【請求項１９】
シートから、シートトラックの補強コンポーネント及び複合材フレームへ荷重を分配することを含み、
前記補強コンポーネントと前記複合材フレームは互いに連結されている、
前記シートトラックを用いて前記シートを支持する方法。
【請求項２０】
前記シートから前記複合材フレームを通じて航空機支持ビームへと前記荷重を流すことをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
応力集中エリアを縮小するため、前記複合材フレームのコーナー半径をサイズ決めすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
ファスナの圧縮力を前記補強コンポーネントに作用させることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記複合材フレームの頂平面部から前記複合材フレームの脚部への第１の半径によって移行させることをさらに含み、前記複合材フレームの前記脚部から前記複合材フレームの底部支持体部への第２の半径によって移行させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
第２の繊維のうちのより多くの繊維を前記荷重に沿って配置するため、前記複合材フレームの脚部を、前記複合材フレームの頂平面部に対して角度決めすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記補強コンポーネントを、前記複合材フレームの上方、且つ２つの複合材フロア支持体の間に配置することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記補強コンポーネントから、前記複合材フレームの頂平面部、前記複合材フレームの脚部、及び前記複合材フレームの底部支持体部を通じて、前記底部支持体部に接続された航空機支持ビームに前記荷重を伝達することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
複合材フロア支持体を前記複合材フレームに片持ち梁式に取り付けることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２８】
前記複合材フロア支持体を前記複合材フレームに接合することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
列状に配置されている複数のシートを有する航空機及び他の輸送体で使用されている従来型のシートトラックは、通常、鋼やアルミニウム、またはチタニウムといった金属から作られている。個別の金属コンポーネントは、スタンピング成形、押し出し加工、打ち抜きダイ、及び他の金属加工技法によって形成され得る。次いで、同一のシートトラックに属する種々の金属コンポーネントが、最終組立品となるために溶接され得る。航空機の緊急着陸といった極限的な動作条件においてシートトラックが受ける大きな荷重のため、複合材構造体はシートトラックには使用されていない。さらに、シートトラックには概して、シートを種々の位置に配置できるようにするための、複数の大きな開口がある。これらの開口によって、複合材の繊維に不連続が生じる。従来型の金属のシートトラックはまた、鋭利な角とタイトな半径を有しており、これらは相当な努力なしには複合材料では再現不可能である。しかし、金属には、シートトラックといった、実質的に種々の方向に種々の荷重を受ける構造にとってはより好ましくない、等方的な機械特性がある。複合材構造体は異方的な特性で形成されていてよく、その異方的特性は、特定の荷重のために具体的に調整されていてよい。
【発明の概要】
【０００２】
複合材フレームを備えるシートトラックと、こうしたシートトラックの製造方法が提供される。複合材フレームには、異なる配向を有する２セットの繊維が含まれる。第１の繊維はトラックの主軸に平行に延伸していてよい一方、第２の繊維は、その軸に垂直な平面内に延伸していてよい。これらの繊維の様々な特性は、フレームの主軸方向の機械強度が、他の方向の機械強度よりも大きいように、具体的に選択され得る。言い換えれば、この複合材フレームは、異方的特性を有し得る。この差異によって、通常条件と極限条件の両方において、十分な支持が提供されることが確保される。具体的には、通常の動作条件においては、ほとんどの荷重が垂直に向けられ得る一方、極限条件においては、ほとんどの荷重が水平に向けられ得る。複合材フレームの繊維配向を予期される荷重の様々な方向に合わせることによって、非常に軽量でありながら、十分に支持力のあるシートトラックを形成することが可能になる。
【０００３】
いくつかの実施形態では、シートトラックには複合材フレームが含まれる。シートトラックはまた、この複合材フレームに取り付けられた補強コンポーネントも含み得る。複合材フレームには、第１の繊維及び第２の繊維が含まれる。複合材フレームはまた、第１の繊維及び第２の繊維に接合された樹脂マトリクスも含み得る。第１の繊維は、シートトラックの主軸に平行に延伸していてよい。第２の繊維は、この主軸に垂直な平面内に延伸していてよい。主軸方向における複合材フレームの機械強度、より具体的には引張強度は、他のいかなる方向における、より具体的には主軸に垂直な平面内のいかなる方向における、複合材フレームの強度よりも大きくてよい。この強度の差異は、第１の繊維と第２の繊維との様々な差異によって提供され得る。
【０００４】
いくつかの実施形態では、複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも大きくてよい。言い換えれば、平均して、単位体積当たりに第２の繊維よりも多くの第１の繊維が存在する。第１の繊維の平均繊維密度の第２の繊維の平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。例えば、複合材フレーム中に存在する全ての繊維を考えたとき、第１の繊維は全繊維中の少なくとも約４０％を占めてよく、より具体的には少なくとも約５０％、さらには少なくとも約６０％を占めてさえよい。第２の繊維は約３０％未満を占めてよく、より具体的には、約２０％未満、さらには約１０％未満を占めてさえよい。
【０００５】
いくつかの実施形態では、第１の繊維の平均直径は、第２の繊維の平均直径よりも大きい。さらに、第１の繊維は、第２の繊維の材料とは異なる材料から作られていてよい。例えば、第１の繊維の材料は、第２の繊維の材料よりも高い引張強度を有し得る。
【０００６】
いくつかの実施形態では、複合材フレームの厚さを通じて、第１の繊維及び第２の繊維は不均等に分布している。例えば、複合材フレームは、種々のプライの積層板から形成されていてよく、それによって、１または複数のこれらのプライが第１の繊維を含み、また１または複数の他のプライが第２の繊維を含んでいてよい。厚さを通じた第１の繊維及び第２の繊維の分布は、レイアップ内のプライの配列によって決定され得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第１の繊維の大半、例えば５０％より多くは、ほぼ真っ直ぐである。この大半の繊維は、複合材フレームが非平面形状を有していても、例えば複合材フレームのシートの厚さよりも大きい高さを有していても、真っ直ぐであってよい。さらに、第１の繊維の大半は、複合材フレームの長さのほぼ全体にわたって延伸していてよい。第１の繊維のうちのいくつかは、複合材フレーム内の様々な開口によって分断され得る。
【０００８】
第２の繊維は、主軸に垂直な平面内で湾曲していてよい。第２の繊維の一部は、複合材フレームの第１のフランジ端と第２のフランジ端の間で切れ目なく延伸していてよい。この一部は、複合材フレーム内のいかなる開口によっても、分断されていることはできない。
【０００９】
いくつかの実施形態では、複合材フレームはさらに、第１の繊維に対して約３０°〜６０°の角度で、また第２の繊維に対して約３０°〜６０°の角度で配置された、第３の繊維を含み得る。複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度よりも低い。さらに、複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも大きくてよい。
【００１０】
いくつかの実施形態では、複合材フレームはさらに、第１の繊維に対して約３０°〜６０°の角度で、また第２の繊維に対して約３０°〜６０°の角度で配置された、第４の繊維を含み得る。さらに、第４の繊維は第３の繊維に対して垂直であってよい。例えば、第４の繊維及び第３の繊維は、複合材フレームを形成するのに使用される同一のプライの一部であるか、より具体的には、同一の織布の一部であってよい。複合材フレーム内の第４の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度よりも低い。さらに、複合材フレーム内の第４の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも大きくてよい。最後に、複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度とほぼ同じであってよい。
【００１１】
いくつかの実施形態では、複合材フレームは、底部支持フランジ、頂部、及び、底部支持フランジと頂部との間に延伸する脚部を備える。底部支持フランジは、補強コンポーネントに接続された頂部とほぼ平行であってよい。頂部と脚部との間の角度は、約１００°と１２０°の間であってよい。いくつかの実施形態では、底部支持フランジ、頂部、及び脚部は、一体構造であり得る。これらの実施形態では、第２の繊維の一部は、底部支持フランジ、頂部、及び脚部の間を、切れ目なく延伸していてよい。同時に、底部支持フランジ内に延伸する第１の繊維の一部は、頂部または脚部には延伸していることはできない。同様に、頂部内に延伸する第１の繊維の一部は、底部支持フランジまたは脚部には延伸していることはできない。
【００１２】
いくつかの実施形態では、複合材フレーム及び補強コンポーネントは、複合材フレーム及び補強コンポーネントの両方を通じて延伸している、複数の開口を含んでいる。この複数の開口は、複合材フレームの第１の繊維の一部及び第２の繊維の一部を分断していてよい。複数の開口は、シートトラックの主軸に沿って列状に配置されていてよい。
【００１３】
いくつかの実施形態では、シートトラックは、複合材フレームに取り付けられた複合材フロア支持体を含んでいる。例えば、複合材フロア支持体は、補強コンポーネントの両側に取り付けられていてよい。複合材フロア支持体は、主軸に平行に延伸する第１の繊維を含み得る。複合材フロア支持体は、主軸とほぼ垂直な平面内に延伸する第２の繊維もまた、含み得る。複合材フロア支持体の第１の繊維及び第２の繊維は、複合材フレームの第１及び第２の繊維と混同されるべきではない。
【００１４】
いくつかの実施形態では、主軸に平行な方向における複合材フロア支持体の機械強度、より具体的には引張強度は、主軸とほぼ垂直な平面内の方向における複合材フロア支持体の強度よりも、低い。複合材フロア支持体の第１の繊維の平均繊維密度は、複合材フロア支持体の第２の繊維の平均繊維密度よりも小さくてよい。例えば、複合材フロア支持体の第２の繊維の平均繊維密度の、複合材フロア支持体の第１の繊維の平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。いくつかの実施形態では、複合材フロア支持体の頂表面は、補強コンポーネントの頂表面と同一表面である。いくつかの実施形態では、複合材フロア支持体は、接着剤を使用して複合材フレームに取り付けられている。複合材フロア支持体は、ステッチを使用して複合材フレームにさらに取り付けられていてよい。代わりに、いかなる追加のコンポーネントもフロア支持体として使用されずに、補強コンポーネントがフロア支持体として動作可能であってもよい。
【００１５】
いくつかの実施形態では、補強コンポーネントは、接着剤を使用して複合材フレームに取り付けられている。補強コンポーネントは、非複合材コンポーネントであってよい。例えば、補強コンポーネントは、アルミニウムやチタニウムといった金属を含み得る。
【００１６】
シートトラックの形成方法も提供される。方法は、非平面の形状を有する複合材フレームを形成することを含み得る。複合材フレームは、樹脂マトリクス中に第１の繊維及び第２の繊維を含み得る。第１の繊維は、シートトラックの主軸に平行に延伸していてよい。第２の繊維は、シートトラックの主軸に垂直な平面内に延伸していてよい。主軸方向における複合材フレームの機械強度、より具体的には引張強度は、主軸に垂直な平面内のいかなる方向における、複合材フレームの強度よりも大きくてよい。方法にはまた、補強コンポーネントを複合材フレームに取り付けることも含まれる。
【００１７】
補強コンポーネントの複合材フレームへの取付は、補強コンポーネントと複合材フレームとの間に接着剤を塗布することと、それに続いて、補強コンポーネントと複合材フレームの間にある接着剤を硬化させることを含み得る。複合材フレームが硬化されるのと同時に、接着剤もまた硬化され得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、複合材フレームを形成することには、複数のプライを使用してフレームのレイアップを形成することが含まれる。複数のプライのうちの１つは第１の繊維を含み得る一方、複数のプライのうちの別の１つは、第２の繊維を含み得る。さらに、複合材フレームを形成することは、フレームのレイアップを形成することを含み得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、方法には、複合材フレームを通じて、複数のフレーム開口を形成することが含まれる。複数のフレーム開口は、補強コンポーネントを複合材フレームに取り付けた後に形成され得る。例えば、複数の補強コンポーネント開口は、複数のフレーム開口を形成する間、アンビルとして使用されてよい。代替方法では、複数の補強コンポーネント開口と複数のフレーム開口は、同一の工程で形成される。
【００２０】
シートトラックを使用したシートの支持方法も、また提供される。方法は、シートから、シートトラックの補強コンポーネント及び複合材フレームに、荷重を分配することを含み得る。荷重分配中、補強コンポーネント及び複合材フレームは、連結されていてよい。補強コンポーネントは、金属を含み得る。複合材フレームは、第１の繊維及び、第１の繊維とは異なる方向を有する第２の繊維を含み得る。荷重は、標準動作（例えば乗客重量の支持）及び非標準動作（例えば緊急着陸）を含み得る、シートの様々な動作中に生成され得る。種々の動作中の荷重は、種々であり得る。いくつかの実施形態では、方法には、シートから複合材フレームを通じて航空機支持ビームへと荷重を流すことが、さらに含まれる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、方法には、補強コンポーネントから、複合材フレームの頂平面部、複合材フレームの脚部、及び複合材フレームの底部支持体部分を通じて、底部支持体部分に接続された航空機支持ビームに荷重を伝達することが、さらに含まれる。この方法は、シートから、シートトラックの補強コンポーネント及び複合材フレームに、荷重を分配することの一部であり得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、方法には、応力集中エリアを縮小するため、複合材フレームのコーナー半径をサイズ決めすることがさらに含まれる。複合材フレームのコーナー半径は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。座屈、剥離、繊維不連続、及び他の負の効果を防止するためには、複合材構造体にとってより大きな半径が望ましい一方、複合材フレームのコンパクトさ、及びその結果としての軽量性を確保するために、複合材フレームのコーナー半径は約０．５インチまたはそれ未満に保たれていてよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、方法には、ファスナの圧縮力を補強コンポーネントに作用させることがさらに含まれる。この工程は、シートをシートトラック、より具体的にはシートトラックの補強コンポーネント及び複合材フレームに締着することの一部であり得る。これらは、この締着の工程中あるいはそれに先立って、互いに連結されていてよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、方法には、複合材フレームの頂平面部から複合材フレームの脚部まで、第１の半径で移行することがさらに含まれる。方法はまた、複合材フレームの脚部から複合材フレームの底部支持部まで、第２の半径で移行することも含み得る。第１の半径は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。第２の半径は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。上記のように、座屈、剥離、繊維不連続、及び他の負の効果を防止するためには、複合材構造体にとってより大きな半径が望ましい一方、複合材構造体のコンパクトさ、及びその結果としての軽量性を確保するために、複合材フレームの第１の半径及び／または第２の半径は、約０．５インチまたはそれ未満に保たれていてよい。
【００２５】
いくつかの実施形態では、方法は、より多くの第２の繊維を荷重に沿って、より具体的には予期される荷重、特に最大予想荷重の方向に沿って、配置するため、複合材フレームの脚部を複合材フレームの頂平面部に対して角度決めすることをさらに含み得る。例えば、シートトラックは、軸方向の荷重を最も支持し、次いで垂直方向の荷重、そして若干の側面荷重を支持するように設計され得る。垂直荷重及び側面荷重の組み合わせは、脚部と頂平面部との間の角度の決定に使用され得る。この角度は、約１００°と１２０°の間、例えば約１１０°であり得る。
【００２６】
いくつかの実施形態では、方法には、補強コンポーネントを複合材フレームの上方に配置することがさらに含まれる。さらに、この工程は、補強コンポーネントを２つの複合材フロア支持体の間に配置することを含み得る。フロア支持体は、フロアからの荷重を支えるのに使用され得る。フロアからの荷重は、シートにかかる荷重とは異なり得る。
【００２７】
いくつかの実施形態では、方法にはさらに、シートトラックの主軸に対して０°の配向を有する第１の繊維を含む１または複数のプライを位置合わせすることが含まれる。具体的には、１または複数のプライは、第１の繊維が複合材フレーム内でこの０°の配向であることを確保するために、位置合わせされている。同様に、方法は、シートトラックの主軸に対して９０°の配向を有する第２の繊維を含む１または複数のプライを位置合わせすることを含み得る。第２の繊維を含む１または複数のプライは、第１の繊維を含む１または複数のプライとは異なっていてよい。このため、第１の繊維の配向は、第２の繊維の配向からは独立して実施され得る。
【００２８】
いくつかの実施形態では、方法には、複合材フロア支持体を、複合材フレームに片持ち梁式に取り付けることがさらに含まれる。フロア支持体は、本開示に記載の１または複数の技法によって、複合材フレームに取り付けられていてよい。さらに、複合材フレームの一部は、フロア支持体として動作可能であってよい。言い換えれば、複合材フレームとフロア支持体は、画定された界面を持たない一体構造であり得る。例えば、複合材フレームとフロア支持体は、複合材プライの同一のレイアップから形成されていてよい。
【００２９】
いくつかの実施形態では、方法には、複合材フロア支持体を複合材フレームに接合することが、さらに含まれる。この接合は、複合材フロア支持体と複合材フレームとの間に接着剤を塗布すること、及びこの接着剤を硬化させることを含み得る。この接合は、接着剤を塗布することに加えてまたは代えて、複合材フロア支持体を複合材フレームにステッチすることを含み得る。
【００３０】
航空機の支持ビームへのシートの取付方法も、また提供される。方法には、シートを補強コンポーネント及び複合材フレームに締着することと、補強コンポーネントを航空機支持ビームに締着することとが含まれる。補強コンポーネントは、複合材フレームに連結される。補強コンポーネントは、金属を含んでいる。複合材フレームには、第１の繊維及び、第１の繊維とは異なる方向を有する第２の繊維が含まれる。
【００３１】
補強コンポーネントは、複合材フレームの頂平面部に連結されていてよく、一方で、航空機支持ビームは、複合材フレームの底部支持部に締着されていてよい。頂平面部と底部支持部とは、複合材フレームの脚部によって接続されていてよい。複合材フレームの頂平面部と複合材フレームの脚部との間の移行部の第１の半径は、少なくとも約０．２５インチ、より具体的には、約０．５インチであり得る。複合材フレームの脚部と複合材フレームの底部支持部との移行部の第２の半径は、少なくとも約０．２５インチ、より具体的には、約０．５インチであり得る。複合材フレームの第１の繊維のうち、シートから航空機支持ビームに伝達される荷重に沿って延伸する繊維が、他のいかなる方向に延伸する繊維よりも多くなるようにして、複合材フレームの脚部が複合材フレームの頂平面部に対して角度付けされている。複合材フレームの脚部と複合材フレームの頂平面部との間の角度は、約１００°と１２０°の間、より具体的には、約１１０°であり得る。
【００３２】
これらの実施形態及び他の実施形態について、図を参照して下記でさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１Ａは、いくつかの実施形態による、フロアビーム及び、フロアビームに接続され、フロアビームによって支持されているシートトラックが示されている、航空機の概略断面図である。図１Ｂは、いくつかの実施形態による、２つのシートトラックを支持するフロアビームの概略断面図である。図１Ｃは、いくつかの実施形態によるシートトラックの概略斜視図である。図１Ｄは、いくつかの実施形態による、複合材フレームを形成するのに使用される種々のプライのレイアップと、種々のプライ内の繊維とを示す、複合材フレームの概略断面図である。図１Ｅは、いくつかの実施形態による、複合材フロア支持体を形成するのに使用されるレイアップの種々のプライと、種々のプライ内の繊維とを示す、複合材フロア支持体の概略断面図である。
【図２】図２Ａは、いくつかの実施形態によるシートトラックの概略断面図である。図２Ｂ及び２Ｃは、いくつかの実施形態による図２Ａのシートトラックの概略側面図であり、シートトラックに加えられている異なる力を示す。
【図３】図３Ａは、いくつかの実施形態による、シートトラック中で使用される複合材フレームの概略断面図である。図３Ｂは、いくつかの実施形態による、図３Ａに示される複合材フレームの概略平面図である。図３Ｃは、いくつかの実施形態による、シートトラック中で使用される複合材フロア支持体の概略断面図である。図３Ｄは、いくつかの実施形態による、図３Ｃに示される複合材フロア支持体の概略平面図である。
【図４Ａ】いくつかの実施形態による、シートトラック中で使用される複合材フレームの形成に使用されるフレームのレイアップの概略分解図である。
【図４Ｂ】いくつかの実施形態による、シートトラック中で使用される複合材フロア支持体の形成に使用されるフロア支持体のレイアップの概略分解図である。
【図５】図５Ａ〜５Ｄは、いくつかの実施形態によるシートトラックの種々の例の概略断面図である。
【図６Ａ】いくつかの実施形態による、シートトラックを形成するための方法に対応するプロセスフロー図である。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、シートトラックを形成するための別の方法に対応するプロセスフロー図である。
【図６Ｃ】いくつかの実施形態による、シートトラックを用いて種々の荷重を支持するための方法に対応するプロセスフロー図である。
【図６Ｄ】いくつかの実施形態による、シートトラックを設置するための方法に対応するプロセスフロー図である。
【図７】いくつかの実施形態による、シートトラックの形成中に金型内に配置されたシートトラックの概略断面図である。
【図８】本明細書に記載のエンドエフェクタを利用し得る、航空機の製造及び保守方法のブロック図である。
【図９】本明細書に記載の複合材構造体を含み得る、航空機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の記載では、提示される概念の包括的な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が明記される。提示される概念は、これらの具体的な詳細の一部または全部を含まずに実践され得る。他の事例においては、記載される概念を不必要に分かりにくくしないように、周知のプロセス工程については詳細に記載していない。いくつかの概念は特定の実施形態と関連させて記載するが、これらの実施形態が限定を意図していないことを理解されたい。
【００３５】
序論
伝統的に、シートトラックはアルミニウムまたはチタニウムといった金属から作られる。しかし、これらの金属製シートトラックは、重い可能性があり、及び／または、例えば緊急着陸中の急加速または急減速といった一定の極限条件下では、その重量にとって望ましい強度以下の強度しか備えていない可能性がある。金属は、本来的に等方的な機械特性を有する。このため金属の構造は、例えばシートトラック、特に旅客機のシートトラックといった、種々の方向に種々の機械強度が必要である用途にとっては、理想的ではない可能性がある。特定の予想荷重に合わせて調整することができる材料を使用することには、利点がある。具体的には、十分な支持を提供しながら、より小さくより軽い構造体を使用することが可能である。
【００３６】
複合材料は、異方的特性を持って形成され得るが、一方で、金属コンポーネントを、同一の設計を持つ複合材コンポーネントで直接代替することは、しばしば不可能である。例えば、従来型のシートトラックの設計は、複合材料で形成された場合、様々な繊維の不連続、座屈、及び他の問題につながりかねない。具体的には、従来型の設計は、シートをトラックにボルト止めするのに用いられる、大型で近接して位置する開口（複数）の配列を有している。これらの開口は繊維の連続性に影響し得、繊維の方向に沿った実質強度の喪失につながり得る。この不連続は、シートトラックに対して限界荷重がかけられたときに特に問題となり得る。さらに、複合材シートトラックは、０．１２５’’未満の半径または０．２５’’未満でさえある半径の鋭利な角といった、タイトな半径を有しないかもしれない。これらのタイトな半径もまた、繊維強化構造体にとっては困難であるだろう。
【００３７】
複合材フレームを備えるシートトラックが提供される。複合材フレームは、少なくとも２セットの繊維を含み、各セットが残りのセットとは異なる配向を有している。第１の繊維はシートトラックの主軸に平行に延伸していてよい一方、第２の繊維は、主軸に垂直な平面内に延伸していてよい。これらの繊維の方向、タイプ、密度、及び他の特性は、シートトラックの予想荷重に基づいて選択される。例えば、第１の繊維は、急加速中または急減速中の荷重といった、主軸に沿った荷重を支持し得る。第２の繊維は、シート、乗客、フロアの重量、及び垂直方向の他の荷重を支持し得る。例えば、シートトラックの種々の部分間での荷重の伝達を確保するため、さらなる繊維が存在し、他の方向に延伸していてよい。シートトラックは、シートトラックの主な表面のそれぞれが別のプライで形成されていてよいか、または別のプライのレイアップによって形成されていてさえよい。複数の別のレイアップが使用される場合、これらのレイアップの構成要素は、例えば接着剤及び／またはステッチを用いて互いに取り付けられ得る。さらに、同一のシートトラックの種々のレイアップは、同時に硬化され得、いくつかの実施形態では、硬化接着剤と共に硬化され得る。種々の複合材部品はまた、金属部品とも共に組み合わされ得る。例えば、繊維の不連続の代償として、開口の周辺で金属補強コンポーネントが使用され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ほとんどが複合材構造体から形成されているシートトラックは、同等のチタニウム製シートトラックよりも軽くなり得、及び／または、複合材構造体の異方的特性によって、主軸に沿った方向にシートに対してより多くの機械的支持を提供し得る。例えば急加速中及び急減速中といった極限状態においてシートを所定の位置に保持するため、この追加の支持は重要である。いくつかの実施形態では、製造における複雑性を低減するため、シートトラックは、一定の断面を有し得、主軸に沿って、曲がることなく延伸していてよい。
【００３９】
本開示の目的に関しては、ほとんどが複合材構造体から形成されたシートトラックは、複合材シートトラックと称されてよい。しかし、このタイプのシートトラックが、例えば金属といった非複合材料をいくらか含んでよいことは、当業者によって理解されるであろう。例えば、シートトラックは、金属の補強コンポーネントを含み得る。さらに、種々の複合材コンポーネントを互いに（ある例では非複合材コンポーネントに）取り付けるため、接着剤が使用されてよい。最後に、シートトラックは、複数の異なる複合材コンポーネントを含み得、それによってこれらの複合材コンポーネントの機械特性は種々のものになり得る。
【００４０】
複合材シートトラックの様々な特徴をより良く理解するため、図１Ａが提示される。この図は、複合材のシートトラックの１つの施用を示している。具体的には、図１Ａは、いくつかの実施形態による、フロアビーム１６２及び、フロアビーム１６２に接続され、フロアビーム１６２によって支持されているシートトラック１００が示されている、航空機１１０２の概略断面図である。この断面図は、図９で矢印１Ａ−１Ａによって概略的に特定される。この概略断面図は縮尺どおりに描かれていなくてよく、むしろいくつかのエレメントは明確化のため誇張されている。例えば、シートトラック１００は、実際の縮尺よりもずっと大きく示されている。フロアビーム１６２は、この断面図の下半分にあってよい。さらに、貨物室の床はもっとキールに近接していてよく、支柱は、ストリンガで補強されている外板を円周方向に支持しているフープ型のフレーム内で終わっていてよい。シートトラック１００が他の用途、具体的にはバス、電車、及び／またはボートといった他の輸送体に用いられてよいことは、当業者によって理解されるであろう。航空機１１０２の様々な態様及び特徴は、以下で図８及び９を参照して記載される。航空機１１０２及びシートトラック１００の配向は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって特定される。Ｙ軸は、航空機１１０２の主軸と平行であり、シートトラック１００の主軸と平行である。
【００４１】
図１Ｂは、いくつかの実施形態による、２つのシートトラック１００を支持するフロアビーム１６２の概略断面図である。図１Ｂに示すように、シートトラック１００は、フロアビーム１６２にボルト止めされていてよい。インターロック、リベット止め、接着、ステッチ、締着、及びボンディングといった、他の取付形態もまた、範囲の内である。図１Ｃを参照して以下でさらに記載されるように、シートトラック１００は、シートトラック１００をフロアビーム１６２または他の支持コンポーネントに対してボルト止めまたは他によって取り付けするための、底部開口１０７を有し得る。底部開口１０７は、例えば図１Ｃ及び６Ｂに示すように、複合材フレーム１１０の底部支持体１１４内に設けられていてよい。
【００４２】
シートトラック１００に取り付けられているシート１６４もまた、図１Ｂに示される。例えば、シート１６４は、（頂部開口とも称され得る）開口１０２を使用してシートトラック１００にボルト止めされていてよい。インターロッキングといった他の形態の取り付けもまた、範囲の内である。Ｙ方向に沿ったシート１６４の位置調整を可能にするため、シートトラック１００内に、複数の近間隔で配置された開口１０２が設けられてよい。
【００４３】
図１Ｂはまた、２つの隣接するシートトラック１００同士の間に延伸し、これらのシートトラック１００によって支持されている、フロアボード１６０も示している。図１Ｃ及び図５Ａ〜５Ｄを参照して以下でさらに記載するように、シートトラック１００は、フロアボード１６０を支持するフロア支持体１３０を有し得る。フロア支持体１３０は、Ｘ−Ｙ平面と平行に延伸しフロアボード１６０に接触する、頂表面を有し得る。特に危機的状況においてフロアボード１６０内で行使される典型的な荷重が、シート１６４に対して行使される典型的な荷重よりも実質的に小さくてよいことは、留意されるべきである。
【００４４】
シートトラックの実施例
図１Ｃは、いくつかの実施形態によるシートトラック１００の概略斜視図である。シートトラック１００は、Ｙ軸と平行であってよい主軸１０１に沿って、延伸している。シートトラック１００には、複合材フレーム１１０及び、いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０に取り付けられた補強コンポーネント１２０が含まれる。シートトラック１００は、複合材フレーム１１０に取り付けられた複合材フロア支持体１３０ａ及び１３０ｂも、また含み得る。これらのコンポーネントの各々については、ここでより詳細に説明する。
【００４５】
複合材フレーム１１０は、樹脂マトリクス１１３中に第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂを含んでいる。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂが、図１Ｃに破線で概略的に示されている。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂのうちのあるものは、複合材フレーム１１０の表面では不可視であり得るためである。当業者は、第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの相対的な方向を、この概略図から理解するであろう。例えば図４Ａを参照して以下で記載されるように、また図１Ｄで概略的に示されるように、複合材フレーム１１０は、複数のプライから形成されていてよい。具体的には、図１Ｄは、複合材フレーム１１０を形成する種々のプライ４０１〜４０５を示す、複合材フレームの部分１８０の概略断面図である。複合材フレームの部分１８０は、図１Ｃでは破線円で概略的に特定されている。図１Ｄはまた、種々のプライ４０１〜４０５も示している。本例では、第１の繊維１１９ａはプライ４０１及び４０５内に配置され、本図と垂直の方向に配向されている。第２の繊維１１９ｂはプライ４０３内に配置され、Ｘ軸に沿って配向されている。プライ４０１〜４０５及び、これらのプライ内の別の繊維のさらなる例は、以下で図４Ａに関連して記載される。プライの数やこれらのプライの配向、またしたがってこれらのプライの中の繊維の配向が、種々であり得、また複合材フレーム１１０に加えられる予想荷重に依存し得ることは、当業者に理解されるであろう。
【００４６】
最上プライは、例えば０°の配向で特定される第１の繊維１１９ａといった、１つの方向に延びる繊維を含み得、例えば９０°の配向で特定される第２の繊維１１９ｂといった、他の層に含まれる繊維をブロックし得る。そのため、第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの両方が同一のプライ内に設けられていない限り、複合材フレーム１１０の表面に第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの両方が見えることは不可能であり得る。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂのより典型的な図が、図４Ａで示され、以下でさらに記載される。当業者は、形成された複合材フレーム１１０内における第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの相対的な方向を、図１Ｃに示す概略図から理解するであろう。第１の繊維１１９ａは、シートトラック１００の主軸１０１に平行に延伸している。第２の繊維１１９ｂは、シートトラック１００の主軸１０１に垂直な面１０３内に延伸している。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの配向は、図１Ｃ及び図３Ｂに点線で概略的に示されている。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂは複合材フレーム１１０内に組み込まれており、不可視であってよいことを、当業者は理解するであろう。
【００４７】
第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの配向、タイプ、密度、及び他の特性は、複合材フレーム１１０の荷重支持要件に基づいて設計された複合材フレーム１１０の異方的機械特性を実現するために、具体的に選択される。例えば、主軸１０１の方向への複合材フレーム１１０の引張強度は、主軸１０１に垂直な平面１０３内の任意の方向への複合材フレーム１１０の引張強度よりも大きくてよい。この引張強度の差異は、第１の繊維１１９ａと第２の繊維１１９ｂとの差異によって提供され得る。いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は、シートトラック１１０のメインの耐荷重コンポーネントである。
【００４８】
ここで、種々の荷重支持要件が、図２Ａ〜２Ｃを参照して記載される。具体的には、図２Ａは、いくつかの実施形態によるシートトラック１００の概略断面図である。図２Ｂ及び２Ｃは、シートトラック１００の種々の動作条件下でシートトラック１００に加えられた種々の力１９０及び１９５を示す、図２Ａのシートトラック１００の概略的側面図である。複合材フロア支持体１３０ｂ及び底部支持フランジ１１４は、参照目的ですべて３桁の数字で特定されている。
【００４９】
通常の動作条件下では、シートトラック１００は、主にＺ軸に沿って指向されている力１９０を受け得る。例えば、図２Ｂ及び２Ｃに示すように、力１９０はＺ軸と反対方向であってよい。力１９０は、シートトラック１００に対して行使される、シート及び乗客の重量によって生じ得る。通常動作条件下であっても、力１９０は、航空機の通常の加速中または減速中の力といった、Ｙ軸に沿って延伸する成分を有し得ることは、留意されるべきである。しかし、このＹ成分はＺ成分よりも小さくてよく、したがって明確化のため、図２Ｂ及び２Ｃには示さない。
【００５０】
急加速または急減速、衝撃、及び着地といった極限動作条件下では、シートトラック１００は、主にＹ軸に沿って指向された力１９５を受け得る。力１９５は、いくらかのＺ成分もまた有し得るが、この成分はＹ成分に比べて実質的に小さくてよい。Ｚ成分は、図２Ｂ及び２Ｃに対比して示すように、どちらの方向であってもよい。
【００５１】
通常の動作条件と極限の動作条件とを両方考慮に入れると、シートトラック１００は、Ｚ方向に沿ってよりもＹ方向に沿って、より多くの機械的支持を提供する必要がある。この差異は、Ｚ方向よりもＹ方向により高い機械的強度を有し得る異方性構造に、より良く適合する。比較すると、一般的に当方性構造においては、
より大きな荷重の方向に向けて適度な支持が与えられるように、より小さな荷重の方向に向けては過大設計される必要がある。Ｙ方向と平行に延伸する主軸１０１の方向への複合材フレーム１１０の機械的強度（具体的には引張強度）は、Ｙ−Ｚ平面に平行に延在する平面１０３内の任意の方向への複合材フレーム１１０の引張強度よりも大きくてよい。
【００５２】
シートトラック１００内の、即ち具体的には複合材フレーム１１０内の強度差は、第１の繊維１１９ａと第２の繊維１１９ｂとの差異によって提供され得る。例えば、複合材フレーム１１０内の第１の繊維１１９ａの平均繊維密度は、第２の繊維の平均繊維密度よりも高くてよい。言い換えれば、１単位体積の複合材フレーム１１０に関して、この単位体積の第１の繊維１１９ａの数は、第２の繊維１１９ｂの数よりも大きい。平均繊維密度は、また平均繊維濃度とも呼ばれ得る。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの全体の数は、種々の方向に沿った複合材フレーム１１０のサイズに依存すること、並びに、例えば複合材フレーム１１０がＹ方向に特に長い場合には、第１の繊維１１９ａの全体の数が第２の繊維１１９ｂの全体の数よりも実は少なくてよいことは、留意されるべきである。さらに、シートトラック１００内の第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの分布は不均一であってよく、シートトラック１００全体の平均値が考慮されてよいことは、留意されるべきである。
【００５３】
いくつかの実施形態では、第１の繊維１１９ａの平均繊維密度の第２の繊維１１９ｂの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよく、さらには約４と８の間であってさえよい。例えば、複合材フレーム１１０中に存在する全ての繊維をベースにすると、第１の繊維１１９ａは、複合材１１０内の全繊維中の少なくとも約４０％を占めてよく、より具体的には少なくとも約５０％、さらには少なくとも約６０％を占めてさえよい。第２の繊維１１９ｂは、複合材フレーム１１０内の全繊維中の約３０％未満を占めてよく、より具体的には、約２０％未満、さらには約１０％未満を占めてさえよい。
【００５４】
これらの比は、種々の方向の予想荷重に基づいて選択されてよい。図２Ａ〜２Ｃを参照して上記されたように、最大荷重コンポーネントは、Ｙ軸に沿ってであってよい。そのため、これと同じ方向に延伸している第１の繊維１１９ａの平均繊維密度が、最大であってよい。
【００５５】
概して、種々の方向に加えられる荷重に対抗する複合材構造体の強度に変化を持たせるためには、複数の方法がある。上記の繊維密度は、１つの方法である。他の方法には、より高係数の繊維を使用することが含まれる。この手法では、繊維密度は種々の方向で同じであってよい。さらに、体積全体の中での、具体的には厚さの中での種々の繊維の分布は、例えば複合材構造体を形成するのに使用されているプライの順序を変更することによって、変化し得る。
【００５６】
強度の差は、種々の方向に種々のタイプの繊維を用いることによっても達成され得る。例えば、第１の繊維１１９ａの平均直径は、第２の繊維１１９ｂの平均直径よりも大きくてよい。さらに、第１の繊維１１９ａは、第２の繊維１１９ｂの材料とは異なる材料から作られていてよい。例えば、第１の繊維１１９ａの材料は、第２の繊維１１９ｂの材料よりも高い引張強度を有し得る。
【００５７】
いくつかの実施形態では、第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂは、複合材フレーム１１０の厚さ１１１ｂにわたって不均等に分布している。例えば図１Ｃに示すように、複合材構造体１１０の厚さ１１１ｂとは、Ｚ方向への複合材構造体１１０全体の高さであるよりはむしろ、Ｚ方向へのシートの厚さである。第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂの不均等な分布は、製造中に制御され得る。例えば、ここで図４Ａを参照して記載されるように、複合材フレーム１１０は、種々のプライの積層板から形成されていてよく、１または複数のこれらのプライは第１の繊維１１９ａを含み、また１または複数の他のプライは第２の繊維１１９ｂを含むというようであってよい。
【００５８】
図４Ａは、いくつかの実施形態で複合材フレーム１１０を形成するのに使用され得る、フレームのレイアップ４００の例を示す。この例では、フレームのレイアップ４００は、５つのプライ４０１〜４０５を含んでいる。しかし当業者は、任意の数のプライが使用され得ることを理解するだろう。図４Ａは、プライ４０１〜４０５のそれぞれが繊維を含んでいる例を示している。しかし、他の例では、いくつかのプライに繊維が含まれていなくてもよい。
【００５９】
図４Ａに示す例を参照すると、第１のプライ４０１は、Ｙ軸に沿って延伸する第１の繊維１１９ａを含んでいる。第４のプライ４０２は、Ｙ軸及びＸ軸に対して４５°に延伸する、第３の繊維１１９ｃを含んでいる。第３のプライ４０３は、Ｘ軸に沿って延伸する第２の繊維１１９ｂを含んでいる。第４のプライ４０４は、Ｙ軸及びＸ軸に対して４５°、第３の繊維１１９ｃに対して９０°に延伸する、第４の繊維１１９ｄを含んでいる。最後に、第５のプライ４０５は、Ｙ軸に沿って延伸する第１の繊維１１９ａを含んでいる。種々の配向を持つ繊維は、同じプライの一部として設けられてよいことは、留意されるべきである。例えば、第３の繊維１１９ｃ及び第４の繊維１１９ｄは、同じプライ、具体的にはフレームレイアップ内で使用される１つの織布の、一部であってよい。形成された複合材フレーム１１０内の全繊維の配向は、図３Ｂに示されている。
【００６０】
複合材フレーム１１０がフレームレイアップ４００から形成されている場合、第１の繊維１１９ａは複合材構造体１１０の表面付近に位置していてよく、一方で第２の繊維１１９ｂは複合材構造体１１０のより中央近くに位置していてよい。
【００６１】
いくつかの実施形態では、例えば図１Ｃに概略的に示すように、第１の繊維１１９ａの大半はほぼ真っ直ぐである。具体的には、複合材フレーム１１０が非平面形状１７０を有しているにも関わらず、第１の繊維１１９ａは真っ直ぐであってよい。第１の繊維１１９ａは、屈曲を有しない方向に延伸している。この特徴によって、ほとんどの荷重支持が第１の繊維１１９ａによることが確保される。
【００６２】
さらに、例えば図１Ｃ及び図３Ｂで概略的に示すように、第１の繊維１１９ａの大多数は、複合材フレーム１１０の長さ１１１ａのほぼ全体にわたって延伸していてよい。そのため、第１の繊維１１９ａのこの一部は、長繊維と称され得る。長繊維が、例えば短繊維、充填粒子といった不連続な例よりも、概してより良い荷重支持を提供することは、留意されてよい。
【００６３】
例えば図１Ｃ及び図３Ｂで概略的に示すように、第１の繊維１１９ａのうちの一部は、複合材フレーム１１０内の様々な開口によって、分断されていてよい。例えば、主軸１０１の隣に位置する第１の繊維１１９ａは、シートを取り付けるのに使われる開口１０２によって分断されていてよい。第１のフランジ端１１５ａに隣接する第１の繊維１１９ａ及び第２のフランジ端１１５ｂに隣接する第１の繊維１１９ａは、例えば、複合材フレーム１１０をフロアビーム１６２に取り付けるのに使われる底部開口１０７によって分断されていてよい。この繊維の不連続は、補強コンポーネントによって緩和され得る。例えば、図５Ｂは開口１０２の周囲に配置された補強コンポーネント１２０を示している。図５Ｂもまた、それぞれ底部開口１０７ａ及び１０７ｂの周囲に位置する、補強コンポーネント１２５ａ及び１２５ｂを示している。
【００６４】
第２の繊維１１９ｂは、主軸１０１に垂直な平面１０３内で湾曲していてよい。例えば図３Ｂに示すように、第２の繊維１１９ｂの一部１１９ｂ’は、複合材フレーム１１０の第１のフランジ端１１５ａと第２のフランジ端１１５ｂの間に、切れ目なく延伸していてよい。この一部１１９ｂ’は、複合材フレーム１１０内のいかなる開口によっても、分断されていることはできない。別の一部１１９ｂ’’は、図３Ｂに示すように、開口１０２、底部開口１０７、またはその両方によって分断されていてよい。
【００６５】
例えば図３Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は、第１の繊維１１９ａに対して、及び第２の繊維１１９ｂに対して、約３０°と６０°の間の角度で配置された、第３の繊維１１９ｃをさらに含んでいる。複合材フレーム１１０内の第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度は、第１の繊維１１９ａの平均繊維密度よりも低い。例えば、第１の繊維１１９ａの平均繊維密度の第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。さらに、複合材フレーム１１０内の第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度は、複合材フレーム１１０内の第２の繊維１１９ｂの平均繊維密度よりも高くてよい。例えば、第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度の第２の繊維１１９ｂの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は、第１の繊維１１９ａに対して、及び第２の繊維１１９ｂに対して約３０°と６０°の間の角度で、またある場合には第３の繊維１１９ｃに対して垂直に、配置されたた第４の繊維１１９ｄをさらに含んでいる。例えば、第４の繊維１１９ｄ及び第３の繊維１１９ｃは、複合材フレーム１１０を形成するのに使用される同一のプライの一部であるか、より具体的には、同一の織布の一部であってよい。複合材フレーム１１０内の第４の繊維１１９ｄの平均繊維密度は、第１の繊維１１９ａの平均繊維密度よりも低くてよい。例えば、第１の繊維１１９ａの平均繊維密度の第４の繊維１１９ｄの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。さらに、複合材フレーム１１０内の第４の繊維１１９ｄの平均繊維密度は、第２の繊維１１９ｂの平均繊維密度よりも高くてよい。例えば、第４の繊維１１９ｄの平均繊維密度の第２の繊維１１９ｂの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には３と１０の間であってよい。最後に、第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度は、第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度とほぼ同じであってよい。例えば、第４の繊維１１９ｄの平均繊維密度の第３の繊維１１９ｃの平均繊維密度に対する比は、約０．１と１０の間であってよく、より具体的には約０．５と２の間であってよい。上記のように、各タイプの繊維の平均繊維密度は、この方向の予想荷重に基づいて選択され得る。第３の繊維１１９ｃ及び第４の繊維１１９ｄは、複合材フレーム内で交差接合を確立し、層間剥離や他のマイナス効果を防止するためにも用いられ得る。
【００６７】
例えば図３Ａに示すように、いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は、底部支持フランジ１１４、頂部１１６及び、底部支持フランジ１１４と頂部１１６との間に延伸する脚部１１８を含んでいる。底部支持フランジ１１４は、頂部１１６とほぼ平行であってよい。頂部１１６と脚部１１８との間の角度１１７は、１００°と１２０°の間、例えば１１０°である。この角度によって、第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂに対する種々の荷重の方向が決定される。なぜならば、複合材フレーム１１０はこれらの荷重をシート１６４から航空機支持ビーム１６２に対して伝達するからである。繊維配向、所望の配向を持つプライの数、及びシートトラックのウエブの角度によって、複合材フレーム１１０内を通る荷重経路が作成され、複合材フレーム１１０内で荷重に反応する手段が提供される。例えば図３Ａ及び３Ｂに概略的に示すように、いくつかの実施形態では、底部支持フランジ１１４、頂部１１６、及び脚部１１８は一体構造であり、それによって第２の繊維１１９ｂの一部が底部支持フランジ１１４、頂部１１６、及び脚部１１８の間を切れ目なく延伸している。同時に、底部支持フランジ１１４内に延伸する第１の繊維１１９ａの一部は、頂部１１６または脚部１１８内に延伸していることはできない。同様に、頂部１１６内に延伸する第１の繊維１１９ａの一部は、底部支持フランジ１１４または脚部１１８には延伸していることはできない。
【００６８】
いくつかの実施形態では、シートトラック１００は、複合材フレーム１１０と補強コンポーネント１２０の両方を通って延伸する開口１０２を含んでいる。例えば図５Ａに示すように、具体的には、複合材フレーム１１０はフレーム開口１１２を含み、一方で補強コンポーネント１２０は補強コンポーネント開口１２２を含む。補強コンポーネント開口１２２は、フレーム開口１１２と位置合わせされていてよく、合わせてシートトラック１００の開口１０２を形成していてよい。図３Ｂに概略的に示すように、開口１０２は、複合材フレーム１１０の第１の繊維１１９ａの一部及び第２の繊維１１９ｂの一部を、分断していてよい。開口１０２は、シートトラック１００の主軸１０１に沿って１列で配列されていてよい。
【００６９】
いくつかの実施形態では、シートトラック１００は、複合材フレーム１１０に取り付けられた複合材フロア支持体１３０を含んでいる。例えば図１Ｃに示すように、補強コンポーネント１２０が使用される場合、複合材フロア支持体１３０（複数）は、補強コンポーネント１２０の両側に位置していてよい。例えば図３Ｃ及び３Ｄに概略的に示すように、複合材フロア支持体１３０は、主軸１０１に平行に延伸する、第１の繊維１３９ａを含んでいてよい。図１Ｃ、３Ｃ及び５Ａ〜５Ｄでは複合材フロア支持体１３０は一体構造として示されているが、複合材フロア支持体１３０は、複数の構成要素、例えば繊維１３９ａ及び１３９ｂ、並びに他の構成要素を有していることは、留意されるべきである。さらに、図１Ｅ及び４Ｂに概略的に示すように、またこれら２点の図面を参照して以下に記載するように、複合材フロア支持体１３０は、レイアップを積層することによって形成されていてよい。
【００７０】
複合材フロア支持体１３０はまた、主軸１０１とほぼ垂直な平面１０３内に延伸する、第２の繊維１３９ｂも含み得る。複合材フロア支持体１３０の第１の繊維１３９ａ及び第２の繊維１３９ｂは、複合材フレーム１１０の第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂとは混同されるべきでない。複合材フロア支持体１３０と複合材フレーム１１０は、異なる機能を持ち、異なる荷重を受ける。結果として、複合材フロア支持体１３０と複合材フレーム１１０は、異なる繊維配向、具体的には異なる繊維特性を有し得る。図１Ｅは、いくつかの実施形態による複合材フロア支持体の部分１８２の概略断面図であり、種々のプライ４２２〜４２８及び、これらのプライ内の種々の繊維１３９ａ〜１３９ｂを示している。フロア支持体の部分１８２は、図１Ｃでは破線円で概略的に特定されている。プライの数やこれらのプライの配向、またその結果これらのプライの中の繊維の配向が、種々であり得、また複合材フロア支持体１３０に加えられる予想荷重に依存し得ることは、当業者に理解されるであろう。さらに、複合材フロア支持体１３０内の繊維の配向が複合材フレーム１１０内のそれと異なり得ることは、留意されるべきである。
【００７１】
いくつかの実施形態では、主軸１０１に平行な方向への複合材フロア支持体１３０の引張強度は、主軸１０１にほぼ垂直な平面１０３内の方向への複合材フロア支持体１３０の引張強度よりも小さい。複合材フロア支持体１３０の第１の繊維１３９ａの平均繊維密度は、複合材フロア支持体１３０の第２の繊維１３９ｂの平均繊維密度よりも小さくてよい。例えば、第２の繊維１３９ｂの平均繊維密度の第１の繊維１３９ａの平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間であってよく、より具体的には約３と１０の間であってよい。複合材フロア支持体１３０内の繊維配向の例は、図３Ｄ及び図４Ｂに示されている。具体的には、図４Ｂは、複合材フロア支持体１３０の製造に使用され得る、レイアップ４２０の例である。レイアップ４２０は、繊維１３９ｂを含む第１のプライ４２２と、繊維１３９ｃを含む第２のプライ４２４と、繊維１３９ａを含む第３のプライ４２６と、こちらも繊維１３９ｂを含む第４のプライ４２８とを含むものとして示されている。主軸１０１は、レイアップ４２０内の繊維１３９ａ〜１３９ｂの、互いに対する、及びシートトラック１００内の他の構成要素に対する、配向を表すための参照用として示されている。例えば、繊維１３９ａは０°の配向を有し得、一方で繊維１３９ｂは９０°の配向を有し得る。繊維１３９ｃは、＋／−４５°の配向を有する網目の一部であり得る。これらの配向は、図３Ｄを参照して上記にも記されている。
【００７２】
例えば図５Ａ及び５Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、複合材フロア支持体１３０の頂表面は、補強コンポーネント１２０の頂表面と同一表面上にある。補強コンポーネント１２０は、フロアボードとオーバーラップし、支持を提供してもまたよい。例えば図５Ｃに示すように、いくつかの実施形態では、補強コンポーネント１２０が、別々のフロア支持体１３０（複数）を代替している。これらの実施形態では、補強コンポーネント１２０の部分（複数）が、複合材フロア支持体１３０ａ及び１３０ｂの機能を果たし得る。
【００７３】
いくつかの実施形態では、複合材フロア支持体１３０は、接着剤１０４を使用して複合材フレーム１１０に取り付けられている。接着に加えてまたは代えて、他の取付方法もまた使用され得る。例えば、図５Ａで概略的に示すように、複合材フロア支持体１３０は、ステッチ１０５を用いて複合材フレーム１１０にさらに取り付けられ得る。
【００７４】
いくつかの実施形態では、補強コンポーネント１２０は、接着剤１０４を使用して複合材フレーム１１０に取り付けられている。補強コンポーネント１２０は、非複合材コンポーネントであり得る。例えば、補強コンポーネント１２０は、アルミニウムやチタニウムといった金属を含み得る。
【００７５】
いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は、フロアビームによって直接支持されていなくてよい。代わりに、シートトラック１００は、例えば図５Ｄに示すように、複合材フレーム１１０に取り付けられた複合材脚部１４０ａ及び１４０ｂを有していてよい。これらの実施形態では、複合材フレーム１１０ではなく、複合材脚部１４０ａ及び１４０ｂが、フロアビームに取り付けられている。さらに、複合材フロア支持体１３０ｂは、複合材脚部１４０ｂに取り付けられていてよい。複合材フレーム１１０は、複合材フロア支持体の対１３０ｂと複合材脚部の対１４０ｂとの間のブリッジとして動作可能であってよい。
【００７６】
シートトラック形成の実施例
図６Ａは、いくつかの実施形態による、シートトラック１００を形成する方法６００に対応するプロセスフロー図である。方法６００は、工程６１０中で、複合材フレーム１１０を形成することを含み得る。複合材フレーム１１０の様々な例が、図１Ｃ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、及び５Ａ〜５Ｄを参照して上記されている。図１Ｃ、３Ａ、３Ｂ、４Ａ、及び５Ａ〜５Ｄでは複合材フレーム１１０は一体構造として示されているが、複合材フレーム１１０が、繊維１１９ａ及び１１９ｂ、並びに樹脂マトリクス１１３を含む複数層の積層板であることは、留意されるべきである。さらに、図１Ｄ及び４Ａに概略的に示すように、またこれら２点の図面を参照して記載するように、複合材フレーム１１０は、積層されたレイアップによって形成されていてよい。
【００７７】
例えば図３Ａに示すように、いくつかの実施形態では、複合材フレーム１１０は非平面形状１７０を有している。そのため、Ｚ方向における複合材フレーム１１０の高さ１１１ｃは、同方向におけるシートの厚さ１１１ｂよりも大きい。上記のように、複合材フレーム１１０は、樹脂マトリクス１１３中に第１の繊維１１９ａ及び第２の繊維１１９ｂを含み得る。第１の繊維１１９ａは、シートトラック１００の主軸１０１に平行に延伸していてよい。第２の繊維１１９ｂは、シートトラック１００の主軸１０１に垂直な面１０３内に延伸していてよい。主軸１０１の方向への複合材フレーム１１０の引張強度は、主軸１０１に垂直な平面１０３内の任意の方向への複合材フレーム１１０の引張強度よりも大きくてよい。
【００７８】
工程６１０中の複合材フレーム１１０の形成には、オプションの工程６１２中のフレームレイアップ４００の形成が含まれていてよい。例えば図４Ａで概略的に示すように、またこの図面を参照して上記されたように、フレームレイアップ４００は、複数のプライ４０１〜４０５を使用し得る。複数のプライ４０１〜４０５のうちの１つは、第１の繊維１１９ａを含み得、一方でこれらのプライ４０１〜４０５のうちの別の１つは、第２の繊維１１９ｂを含み得る。プライ４０１〜４０５内の繊維の配向と、レイアップ内のプライ４０１〜４０５の配列は、結果としてできる複合材フレーム１１０内の繊維の分布を制御するために使用され得る。次いで、フレームレイアップ４００は、オプションの工程６１４中に硬化されてよい。図７は、フレームレイアップを硬化して複合材フレーム１１０を形成するのに使用され得る、金型７００を示す。この工程はまた、複合材フロア支持体１３０の硬化と、補強コンポーネント１２０の複合材フレームへの接着も含んでいてよい。
【００７９】
方法６００は、オプションの工程６２０中に、補強コンポーネント１２０を複合材フレーム１１０に取り付けることもまた含み得る。この工程は、オプションの工程６２２中に、補強コンポーネント１２０と複合材フレーム１１０との間に接着剤１０４を塗布することを含み得る。さらに、工程６２０は、オプションの工程６２４中に、補強コンポーネント１２０と複合材フレーム１１０との間の接着剤１０４を硬化させることも含み得る。いくつかの実施形態では、接着剤１０４は、工程６１４中に、複合材フレーム１１０の硬化と同時に硬化され得る。このプロセスは、コキュア（共硬化）とも称され得る。言い換えると、工程６２４は、上記の工程６１４の一部であり得る。
【００８０】
方法６００は、オプションの工程６３０中に、複合材フレーム１１０を貫通してフレーム開口１１２を形成することを含み得る。複合材フレーム１１０内の複数のフレーム開口１１２は、オプションの工程６２０中に補強コンポーネント１２０を複合材フレーム１１０に取り付けた後に、形成されてよい。例えば、補強コンポーネント開口１２２は、複数のフレーム開口１１２を形成する間、アンビルとして使用されてよい。代わりに、補強コンポーネント開口１２２及びフレーム開口１１２が同じ工程内で形成されてもよい。図６Ａで工程６３０、６４０の順で示すように、例えばフレーム開口１１２は、補強コンポーネント１２０を複合材フレーム１１０に取り付けるのに先立って形成されてよい。
【００８１】
図６Ｂは、いくつかの実施形態による、シートトラック１００を形成するための別の方法６５０に対応するプロセスフロー図である。方法６５０は、工程６５１中に、第１の繊維１１９ａを含む１または複数のプライを位置合わせすることを含み得る。この工程の後、第１の繊維１１９ａは、シートトラック１００の主軸１０１に対して０°の配向を有し得る。具体的には、この１または複数のプライは、第１の繊維１１９ａが複合材フレーム１１０内でこの０°の配向であることを確保するために、位置合わせされている。この工程は、方法６５０の後の諸工程中、及びそれに続くシートトラック１００の稼働中、持続していてよい。図４Ａを参照して上記されたように、第１の繊維１１９ａは、第１のプライ４０１及び第５のプライ４０５といった複数のプライ内に提供されてよい。これらのプライは、互いに対して位置合わせされていてよく、また例えば他のプライに対しても位置合わせされていてよい。
【００８２】
いくつかの実施形態では、工程６５１は、第２の繊維１１９ｂを含む１または複数のプライを位置合わせすることもまた、含み得る。上記のように、第２の繊維１１９ｂは、シートトラック１００の主軸１０１に対して９０°の配向を有し得る。例えば、プライの配列の異なる例が示されている図１Ｄ及び４Ａに示すように、第２の繊維１１９ｂを含むこの１または複数のプライは、第１の繊維１１９ａを含む１または複数のプライとは異なっていてよい。これらの場合には、第１の繊維１１９ａの配向は、第２の繊維１１９ｂの配向から独立して実施され得る。代替方法として、第１の繊維１１９ａと第２の繊維１１９ｂは、同時に実施されてよい。
【００８３】
いくつかの実施形態では、方法６５０は、工程６５２中に複合材フレーム１１０のコーナー半径３０２をサイズ決めすることを含み得る。コーナー半径３０２は、例えば複合材フレーム１１０内の応力集中エリアを減らすためにサイズ決めされてよい。複合材フレーム１１０のコーナー半径３０２は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。座屈、剥離、繊維不連続、及び他の負の効果を防止するためには、複合材構造体にとってより大きな半径が望ましい一方、複合材フレーム１１０のコンパクトさ、及びその結果としての軽量性を確保するために、複合材フレーム１１０のコーナー半径３０２は約０．５インチまたはそれ未満に保たれていてよい。
【００８４】
いくつかの実施形態では、方法６５０には、工程６５４中に、複合材フレーム１１０の頂平面部１１６から複合材フレーム１１０の脚部１１８まで移行することがさらに含まれる。例えば図３Ａに示すように、この移行は第１の半径３０２と対応し得る。例えば図３Ａに示すように、いくつかの実施形態では、工程６５４は、複合材フレーム１１０の脚部１１８から複合材フレーム１１０の底部支持体部１１４へと、第２の半径３０４で移行していくこともまた含み得る。第１の半径３０２は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。第２の半径３０４は、少なくとも約０．２５インチ、例えば約０．５インチであってよい。上記のように、座屈、剥離、繊維不連続、及び他の負の効果を防止するためには、複合材構造体にとってより大きな半径が望ましい一方、複合材フレーム１１０のコンパクトさ、及びその結果としての軽量性を確保するために、複合材フレーム１１０の第１の半径３０２及び／または第２の半径は、約０．５インチまたはそれ未満に保たれていてよい。
【００８５】
いくつかの実施形態では、方法６５０は、工程６５６中に、複合材フレーム１１０の脚部１１８を、複合材フレーム１１０の頂平面部１１６に対して角度決めすることをさらに含み得る。この工程は、荷重に沿って、即ち具体的には予想荷重、特に最大予想荷重の方向に沿って、第２の繊維１１９ｂのより多くの繊維を配置するために実施されてよい。図２Ａ〜２Ｄを参照して上記されたように、例えばシートトラック１００は、軸方向の荷重を最も支持し、次いで垂直方向の荷重、そして若干の側面荷重を支持するように設計され得る。例えば図３Ａに示すように、垂直の荷重と側面荷重との組み合わせは、脚部１１８と頂平面部１１６との間の角度１１７を決定するのに用いられ得る。角度１１７は、約１００°と１２０°の間、例えば約１１０°であってよい。
【００８６】
いくつかの実施形態では、方法６５０には、工程６５７中に、補強コンポーネント１２０を複合材フレーム１１０上に配置することが含まれる。さらに、この工程は、補強コンポーネント１２０を２つの複合材フロア支持体１３０同士の間に配置することを含み得る。フロア支持体１３０は、フロアからの荷重を支えるのに使用され得る。フロアからの荷重は、シート１６４にかかる荷重とは異なり得る。補強コンポーネント１２０及び複合材フレーム１１０の配向の様々な例が、図５Ａ〜５Ｄを参照して上記されている。
【００８７】
いくつかの実施形態では、方法６５０には、工程６５８中に、複合材フロア支持体１３０を複合材フレーム１１０に片持ち梁式に取り付けることがさらに含まれる。フロア支持体１３０は、本開示に記載の１または複数の技法によって、複合材フレーム１１０に取り付けられ得る。さらに、複合材フレーム１１０の一部は、フロア支持体１３０として動作可能であってよい。言い換えれば、複合材フレーム１１０及びフロア支持体１３０は、画定された界面を持たない一体構造であり得る。例えば、複合材フレーム１１０及びフロア支持体１３０は、複合材プライの同一のレイアップから形成されていてよい。さらに、図５Ｃに示すように、複合材フロア支持体１３０は補強コンポーネント１２０によって形成されていてよい。
【００８８】
いくつかの実施形態では、方法６５０には、工程６５９ａ中に、複合材フロア支持体１３０を複合材フレーム１１０に接合することがさらに含まれる。この接合工程６５９ａは、複合材フロア支持体１３０と複合材フレーム１００との間に接着剤を塗布すること、及びこの接着剤を硬化させることを含み得る。いくつかの実施形態では、方法６５０には、工程６５９ｂ中に、複合材フロア支持体１３０を複合材フレーム１１０にステッチすることがさらに含まれる。ステッチ工程６５９ｂは、接合工程６５９ａに加えてまたは代えて実施され得る。
【００８９】
シートトラックを使用して種々の荷重を支持する方法の実施例
図６Ｃは、いくつかの実施形態による、シートトラック１００を使用して種々の荷重を支持するための方法６６０に対応するプロセスフロー図である。方法６００は、シート１６４から、シートトラック１００の補強コンポーネント１２０及び複合材フレーム１１０へ、荷重を分配することを含み得る。補強コンポーネント１２０及び複合材フレーム１１０は、この荷重分配工程６６２中、連結されていてよい。図２Ａ〜２Ｅを参照して上記されたように、荷重は、標準動作（例えば乗客重量の支持）及び非標準動作（例えば緊急着陸）を含み得る、シート１６４の様々な動作中に生成され得る。種々の動作中の荷重は、種々であってよい。さらに、シートトラック１００の様々な例が、上記されている。例えば、補強コンポーネント１２０は金属を含み得る。複合材フレーム１１０は、第１の繊維１１９ａ及び、第１の繊維１１９ａとは異なる方向を有する第２の繊維１１９ｂを含み得る。
【００９０】
例えば図３Ａで示すように、いくつかの実施形態では、工程６６２中に荷重を分配することには、サブ工程６６４中に、補強コンポーネント１２０からの荷重を、複合材フレーム１１０の頂平面部１１６と、複合材フレーム１１０の脚部１１８と、複合材フレーム１１０の底部支持体部１１４を通じて伝達することが含まれる。例えば図１Ｂで示すように、荷重は、底部支持体部１１４に接続された航空機支持ビーム１６２に伝達される。この工程は、シート１６４から、シートトラック１００の補強コンポーネント１２０及び複合材フレーム１１０に、荷重を分配することの一部であり得る。
【００９１】
いくつかの実施形態では、方法６６０には、工程６６６中にシート１６４から複合材フレーム１１０を通じて航空機支持ビーム１６２に荷重を流すことがさらに含まれる。
【００９２】
シートトラックの設置方法の実施例
図６Ｄは、いくつかの実施形態による、シートトラック１００を航空機の支持ビーム１６２に設置するための方法６７０に対応するプロセスフロー図である。方法６７０には、工程６７１中に、シート１６４を補強コンポーネント１２０及び複合材フレーム１１０に締着することが含まれる。補強コンポーネント１２０は、金属を含む。複合材フレーム１１０は、第１の繊維１１９ａ及び、第１の繊維１１９ａとは異なる方向を有する第２の繊維１１９ｂを含んでいる。例えば図６Ｄのブロック６７２に示すように、工程６７１は、ファスナの圧縮力を補強コンポーネント１２０に作用させることを含み得る。
【００９３】
方法６７０はまた、工程６７４中に、複合材フレーム１１０を航空機支持ビーム１６２に締着することを含み得る。上記のように、補強コンポーネント１２０は複合材フレーム１１０に連結されている。航空機支持ビーム１６２に締着された複合材フレーム１１０の一例が、図１Ｂに示され上記されている。
【００９４】
補強コンポーネント１２０は、複合材フレーム１１０の頂平面部１１６に連結されていてよく、その一方、航空機支持ビーム１６２は複合材フレーム１１０の底部支持体部１１４に締着されていてよい。頂平面部１１６と底部支持体部１１４とは、複合材フレーム１１０の脚部１１８によって接続されていてよい。上記のように、頂平面部１１６と脚部１１８との間の移行部の第１の半径３０２は、少なくとも約０．２５インチ、より具体的には約０．５インチであり得る。脚部１１８と底部支持部１１４との間の移行部の第２の半径３０４は、少なくとも約０．２５インチ、より具体的には、約０．５インチであり得る。複合材フレーム１１０の第２の繊維１１９ｂのうち、シート１６４から航空機支持ビーム１６２に伝達される荷重に沿って延伸する繊維が、他のいかなる方向に延伸する繊維よりも多くなるようにして、脚部１１８が頂平面部１１６に対して角度付けされていてよい。脚部１１８と頂平面部１１６との間の角度１１７は、約１００°と１２０°の間、より具体的には約１１０°であってよい。
【００９５】
航空機、及び航空機を製造及び運航する方法の実施例
示されている実施形態によって、複合材シートトラックの新規の態様と、こうしたシートトラックの製造方法が提供される。この実施形態に関しては、例えば航空宇宙産業におけるものを含む多種多様な潜在的用途において、適用可能な利用法が見出される。開示される方法は、シートトラックがかなりの量の荷重を受ける、旅客航空機内で使用されるシートトラックに理想的に適している。
【００９６】
本開示の実施例は、図８に示した航空機の製造及び保守方法１１００、並びに図９に示した航空機１１０２に照らして記載され得る。製造前の段階では、方法１１００は、ブロック１１０４で表されている、航空機１１０２の仕様及び設計を含み得る。さらに、方法１１００は、ブロック１１０６で表されている材料の調達を含み得る。製造中、ブロック１１０８で表されている航空機１１０２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造、並びにブロック１１１０で表されている航空機１１０２のシステムインテグレーションが行われ得る。複合材シートトラックは、これらのステップ、例えば、航空機１１０２の仕様及び設計（ブロック１１０４）、材料調達（ブロック１１０６）、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０８）、及びシステムインテグレーション（ブロック１１１０）のうちの任意の１つにおいて形成され、使用され得る。その後、航空機１１０２は認可及び納品（ブロック１１１２）を経て運航（ブロック１１１４）に供され得る。運航中、航空機１１０２には、定期的な整備及び保守（ブロック１１１６）が予定され得る。定期的な整備及び保守は、航空機１１０２の１または複数のシステムの修正、再構成、改修などを含み得る。
【００９７】
方法１１００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／またはオペレータ（例えば顧客）によって実行され、または実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含み得、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得、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得る。
【００９８】
図１０に示されるように、方法１１００によって製造された航空機１１０２は、複数の高レベルシステム１１２０及び内装１１２２を有する機体１１１８を含み得る。高レベルシステム１１２０の例には、推進システム１１２４、電気システム１１２６、油圧システム１１２８、及び環境システム１１３０のうちの１または複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれ得る。航空宇宙産業の例が示されているが、本書で開示される原理は、自動車産業のような他の産業にも適用され得る。そのため、本書で開示されている原理は、航空機１１０２に加え、他の輸送体、例えば陸上輸送体、海洋輸送体、宇宙用輸送体などにも適用され得る。
【００９９】
本書で示され説明されている装置及び方法は、方法１１００の、１または複数の任意の段階において用いられ得る。例えば、コンポーネント及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０８）に対応するコンポーネントまたはサブアセンブリは、航空機１１０２の運航（ブロック１１１４）中に製造されるコンポーネントまたはサブアセンブリと同様の方法で製作または製造され得る。また、装置、方法またはそれらの組み合わせの１または複数の実施例は、例えば、航空機１１０２の組立てを実質的に効率化するか、またはそのコストを削減することにより、製造段階（ブロック１１０８及びブロック１１１０）において利用され得る。同様に、装置もしくは方法実現の１つ以上の実施例、またはそれらの組み合わせは、限定するものではないが例としては、航空機１１０２の運航（ブロック１１１４）中に、並びに／または整備及び保守（ブロック１１１６）中に利用され得る。
【０１００】
結論
本書で開示されている装置及び方法の種々の実施例は、多種多様な構成要素、特徴及び機能を含む。本書が開示する装置及び方法の様々な実施例には、本書が開示する装置及び方法の任意の他の実施例中の、任意の構成要素、特徴及び機能が、任意の組み合わせで含まれ得ること、並びに、こうした可能性が全て、本開示の本質及び範囲に含まれる意図であることは、理解されるべきである。
【０１０１】
本開示に関する当業者は、上記の記載及び添付図面に提示された教示を利用することで、本書に明記された例示の多数の修正例を想起するであろう。
【０１０２】
したがって、要約すると、本発明の第１態様によって下記が提供される。
【０１０３】
Ａ１．第１の繊維及び第２の繊維を樹脂マトリクス中に含む複合材フレームであって、
第１の繊維はシートトラックの主軸に平行に延伸し、
第２の繊維はシートトラックの主軸と垂直な平面内に延伸し、
主軸の方向における複合材フレームの引張強度は、主軸に垂直な平面内のいかなる方向における複合材フレームの引張強度よりも大きい、複合材フレームと、
複合材フレームに取り付けられた補強コンポーネントと
を含む、シートトラック。
【０１０４】
Ａ２．複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも高い、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１０５】
Ａ３．第１の繊維の平均繊維密度の、第２の繊維の平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間である、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１０６】
Ａ４．第１の繊維の平均直径は、第２の繊維の平均直径よりも大きい、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１０７】
Ａ５．第１の繊維は、第２の繊維とは異なる材料で形成されている、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１０８】
Ａ６．第１の繊維と第２の繊維が複合材フレームの厚さにわたって不均等に分布している、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１０９】
Ａ７．第１の繊維は、複合材フレームの厚さ方向で見て、各セット内に同数の繊維を有する２セットの第２の繊維の間に配置されている、段落Ａ６のシートトラックもまた、提供される。
【０１１０】
Ａ８．第２の繊維は、複合材フレームの厚さ方向で見て、各セット内に同数の繊維を有する２セットの第１の繊維の間に配置されている、段落Ａ６のシートトラックもまた、提供される。
【０１１１】
Ａ９．第１の繊維の大半がほぼ真っ直ぐである、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１１２】
Ａ１０．第１の繊維の大半が、複合材フレームのほぼ全長にわたって延伸する、段落Ａ９のシートトラックもまた、提供される。
【０１１３】
Ａ１１．第２の繊維は、主軸に垂直な平面内で湾曲している、段落Ａ１のシートトラックもまた提供される。
【０１１４】
Ａ１２．第２の繊維の一部が、複合材フレームの第１のフランジ端と第２のフランジ端の間で切れ目なく延伸している、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１１５】
Ａ１３．複合材フレームは、第１の繊維及び第２の繊維に対して約３０°から６０°の角度で配置されている第３の繊維をさらに含む、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１１６】
Ａ１４．複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度よりも低い、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１１７】
Ａ１５．複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも高い、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１１８】
Ａ１６．第３の繊維の全てが、複合材フレームの厚さ方向で見て、第１の繊維の少なくとも一部と第２の繊維の少なくとも一部との間に配置されている、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１１９】
Ａ１７．複合材フレームは、第１の繊維及び第２の繊維に対して約３０°から６０°の角度で、また第３の繊維に対して垂直に、配置されている第４の繊維をさらに含む、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１２０】
Ａ１８．複合材フレーム内の第４の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第１の繊維の平均繊維密度よりも低い、段落Ａ１７のシートトラックもまた、提供される。
【０１２１】
Ａ１９．さらに、複合材フレーム内の第４の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第２の繊維の平均繊維密度よりも高い、段落Ａ１７のシートトラックもまた、提供される。
【０１２２】
Ａ２０．複合材フレーム内の第４の繊維の平均繊維密度は、複合材フレーム内の第３の繊維の平均繊維密度とほぼ同じである、段落Ａ１７のシートトラックもまた、提供される。
【０１２３】
Ａ２１．第３の繊維と第４の繊維が１つの織布の一部である、段落Ａ１７のシートトラックもまた、提供される。
【０１２４】
Ａ２２．第１の繊維の全てが、第３の繊維と第４の繊維の間に配置されている、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１２５】
Ａ２３．第１の繊維、第３の繊維、及び第４の繊維の全てが、各セット内に同数の繊維を有する２セットの第２の繊維の間に配置されている、段落Ａ２２のシートトラックもまた、提供される。
【０１２６】
Ａ２４．第２の繊維の全てが、第３の繊維と第４の繊維の間に配置されている、段落Ａ１３のシートトラックもまた、提供される。
【０１２７】
Ａ２５．第２の繊維、第３の繊維、及び第４の繊維の全てが、各セット内に同数の繊維を有する２セットの第１の繊維の間に配置されている、段落Ａ２４のシートトラックもまた、提供される。
【０１２８】
Ａ２６．複合材フレームは、底部支持フランジ、頂部、及び底部支持フランジと頂部との間に延伸する脚部を備え、底部支持フランジは、補強コンポーネントに接続された頂部とほぼ平行である、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１２９】
Ａ２７．頂部と脚部との間の角度が約１００°と１２０°の間である、段落Ａ２６のシートトラックもまた、提供される。
【０１３０】
Ａ２８．底部支持フランジ、頂部、及び脚部は一体構造であり、それによって、第２の繊維の一部が底部支持フランジ、頂部、及び脚部の間で切れ目なく延伸している、段落Ａ２６のシートトラックもまた、提供される。
【０１３１】
Ａ２９．複合材フレーム及び補強コンポーネントは、複合材フレーム及び補強コンポーネントの両方を通って延伸し、複合材フレームの第１の繊維の一部と第２の繊維の一部を分断する、複数の開口を含む、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１３２】
Ａ３０．複数の開口は、シートトラックの主軸に沿って１列に配列されている、段落Ａ２９のシートトラックもまた、提供される。
【０１３３】
Ａ３１．補強コンポーネントの両側で複合材フレームに取り付けられている複合材フロア支持体をさらに備える、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１３４】
Ａ３２．複合材フロア支持体は、主軸と平行に延伸する第１の繊維を含み、主軸とほぼ垂直な平面内に延伸する第２の繊維を含む、段落Ａ３１のシートトラックもまた、提供される。
【０１３５】
Ａ３３．主軸に平行な方向における複合材フロア支持体の引張強度は、主軸とほぼ垂直な平面内の方向における複合材フロア支持体の引張強度よりも小さい、段落Ａ３２のシートトラックもまた、提供される。
【０１３６】
Ａ３４．複合材フロア支持体内の第１の繊維の平均繊維密度は、複合材フロア支持体内の第２の繊維の平均繊維密度よりも低い、段落Ａ３２のシートトラックもまた、提供される。
【０１３７】
Ａ３５．複合材フロア支持体内の第２の繊維の平均繊維密度の、複合材フロア支持体内の第１の繊維の平均繊維密度に対する比は、約２と２０の間である、段落Ａ３２のシートトラックもまた、提供される。
【０１３８】
Ａ３６．複合材フロア支持体の頂表面は、補強コンポーネントの頂表面と同一表面である、段落Ａ３１のシートトラックもまた、提供される。
【０１３９】
Ａ３７．複合材フロア支持体が、接着剤を用いて複合材フレームに取り付けられている、段落Ａ３１のシートトラックもまた、提供される。
【０１４０】
Ａ３８．複合材フロア支持体が、ステッチを用いて複合材フレームにさらに取り付けられている、段落Ａ３７のシートトラックもまた、提供される。
【０１４１】
Ａ３９．補強コンポーネントが、フロア支持体として動作可能である、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１４２】
Ａ４０．補強コンポーネントが、接着剤を用いて複合材フレームに取り付けられている、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１４３】
Ａ４１．補強コンポーネントが、非複合材コンポーネントである、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１４４】
Ａ４２．補強コンポーネントが金属を含む、段落Ａ１のシートトラックもまた、提供される。
【０１４５】
本発明のさらなる態様により、下記が提供される。
【０１４６】
Ｂ４３．シートから、シートトラックの補強コンポーネント及び複合材フレームへ荷重を分配することを含み、
補強コンポーネントと複合材フレームは互いに連結されている、
シートトラックを使用してシートを支持する方法。
【０１４７】
Ｂ４４．補強コンポーネントが金属を含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１４８】
Ｂ４５．複合材フレームが第１の繊維及び、第１の繊維とは異なる方向を有する第２の繊維を含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１４９】
Ｂ４６．シートから複合材フレームを通じて航空機支持ビームへと荷重を流すことをさらに含む、段落Ｂ４３の方法が提供される。
【０１５０】
Ｂ４７．応力集中エリアを縮小するため、複合材フレームのコーナー半径をサイズ決めすることをさらに含む、段落Ｂ４３の方法が提供される。
【０１５１】
Ｂ４８．複合材フレームのコーナー半径は約０．５インチである、段落Ｂ４７に記載の方法も提供される。
【０１５２】
Ｂ４９．ファスナの圧縮力を補強コンポーネントに作用させることをさらに含む、段落Ｂ４３に記載の方法もまた、提供される。
【０１５３】
Ｂ５０．複合材フレームの頂平面部から複合材フレームの脚部への第１の半径によって移行させることをさらに含み、複合材フレームの脚部から複合材フレームの底部支持体部への第２の半径によって移行させることを含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１５４】
Ｂ５１．第１の半径は少なくとも約０．２５インチである、段落Ｂ５０に記載の方法もまた、提供される。
【０１５５】
Ｂ５２．第２の半径は少なくとも約０．２５インチである、段落Ｂ５０に記載の方法もまた、提供される。
【０１５６】
Ｂ５３．第２の繊維のうちのより多くの繊維を荷重に沿って配置するため、複合材フレームの脚部を、複合材フレームの頂平面部に対して角度決めすることをさらに含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１５７】
Ｂ５４．脚部と頂平面部との間の角度が約１００°と１２０°の間である、段落Ｂ５３の方法もまた、提供される。
【０１５８】
Ｂ５５．脚部と頂平面部との間の角度が約１１０°である、段落Ｂ５３の方法もまた、提供される。
【０１５９】
Ｂ５６．補強コンポーネントを、複合材フレームの上方、且つ２つの複合材フロア支持体の間に配置することをさらに含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１６０】
Ｂ５７．シートを補強コンポーネント及び複合材フレームに締着することをさらに含む、段落Ｂ４３に記載の方法もまた、提供される。
【０１６１】
Ｂ５８．補強コンポーネントから、複合材フレームの頂平面部、複合材フレームの脚部、及び複合材フレームの底部支持体部を通じて、底部支持体部に接続された航空機支持ビームに荷重を伝達することをさらに含む、段落Ｂ４３に記載の方法もまた、提供される。
【０１６２】
Ｂ５９．シートトラックの主軸に対して０°の配向を有する第１の繊維を含む１または複数のプライを位置合わせすることをさらに含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１６３】
Ｂ６０．シートトラックの主軸に対して９０°の配向を有する第２の繊維を含む１または複数のプライを位置合わせすることをさらに含む、段落Ｂ４３の方法もまた、提供される。
【０１６４】
Ｂ６１．複合材フロア支持体を、複合材フレームに片持ち梁式に取り付けることをさらに含む、段落Ｂ４３に記載の方法もまた、提供される。
【０１６５】
Ｂ６２．複合材フロア支持体を、複合材フレームに接合することをさらに含む、段落Ｂ４３に記載の方法もまた、提供される。
【０１６６】
Ｂ６３．複合材フロア支持体の複合材フレームへの接合が、複合材フロア支持体と複合材フレームとの間に接着剤を塗布することと、この接着剤を硬化させることとを含む、段落Ｂ６２の方法もまた、提供される。
【０１６７】
Ｂ６４．複合材フロア支持体を、複合材フレームにステッチすることをさらに含む、段落Ｂ５６に記載の方法もまた、提供される。
【０１６８】
本発明のさらなる態様により、下記が提供される。
【０１６９】
Ｃ６５．シートを、補強コンポーネント及び複合材フレームに締着することであって、
補強コンポーネントは複合材フレームに連結されている、締着することと、
複合材フレームを航空機支持ビームに締着することと
を含む、航空機支持ビームにシートを取り付ける方法。
【０１７０】
Ｃ６６．補強コンポーネントが金属を含む、段落Ｃ６５の方法もまた、提供される。
【０１７１】
Ｃ６７．複合材フレームが第１の繊維及び、第１の繊維とは異なる方向を有する第２の繊維を含む、段落Ｃ６５の方法もまた、提供される。
【０１７２】
Ｃ６８．補強コンポーネントは複合材フレームの頂平面部に連結され、航空機支持ビームは複合材フレームの底部支持体部に締着され、頂平面部と底部支持体部とは、複合材フレームの脚部によって連結されている、段落Ｃ６５の方法もまた、提供される。
【０１７３】
Ｃ６９．複合材フレームの頂平面部と複合材フレームの脚部との間の移行の第１の半径が、少なくとも約０．２５インチである、段落Ｃ６８の方法もまた、提供される。
【０１７４】
Ｃ７０．複合材フレームの脚部と複合材フレームの底部支持体部との間の移行の第２の半径が、少なくとも約０．２５インチである、段落Ｃ６８の方法もまた、提供される。
【０１７５】
Ｃ７１．複合材フレームの第２の繊維のうち、シートから航空機支持ビームに伝達される荷重に沿って延伸する繊維が、他のいかなる方向に延伸する繊維よりも多くなるようにして、複合材フレームの脚部が複合材フレームの頂平面部に対して角度付けされている、段落Ｃ６５の方法もまた、提供される。
【０１７６】
Ｃ７２．複合材フレームの脚部と複合材フレームの頂平面部との間の角度が約１００°と１２０°の間である、段落Ｃ７１の方法もまた、提供される。
【０１７７】
Ｃ７３．複合材フレームの脚部と複合材フレームの頂平面部との間の角度が約１１０°である、段落Ｃ７１の方法もまた、提供される。
【０１７８】
したがって、本開示は例示した特定の実行形態に限定されるものでなく、変形及び他の実施例が添付の特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されたい。さらに、上述の記載及びこれに関連する図面では、要素及び／または機能の特定の例示的な組み合わせに照らして本開示の実施例が記載されているが、代替的な実行形態によって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、要素及び／または機能の異なる組み合わせが提供され得ることは、理解されるべきである。これに伴い、添付の特許請求の範囲に記載されたカッコ内の参照番号は、例示の目的のみのために提示されているのであって、それによって特許請求される主題を、本開示に提供された特定の例示の範囲に限定することを意図するものではない。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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