(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口した箱型で底板において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配した強化繊維とで織った織物材、あるいは平面状の底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材を複数枚積層しで形成された複数の箱型繊維部材を、開口側を同一にし一方向に延びる壁板同士を当接させて一列状に並べ、前記箱型繊維部材の底板の外面および他方向に延びる壁板の外面に強化繊維の織物材または一方向材を積層し、ＲＴＭ成形法により成形したことを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体。
【請求項２】
一面が開口した箱型で底板において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配した強化繊維とで織った織物材、あるいは底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材を複数枚積層して形成した箱型繊維部材の一方向に延びる対向した壁板間を所定幅切除して残った両端部の切断面を背向させ壁板同士を当接させた複数の補強材を平行に並べ、これら補強材を断面コ字状の強化繊維の織物材または一方向材で構成される部材のウェブ部およびその両端のフランジ部に当接させて積層し、ＲＴＭ成形法により成形したことを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体。
【請求項３】
一面が開口した箱型に形成されその底面が矩形状の複数の大形箱型繊維部材を、長手方向の壁板同士を当接させるとともに開口を同一側にして一体的に形成し、大形箱型繊維部材の対向する長手方向の壁板を繋ぐ補強部材を大形箱型繊維部材より小さい複数の小形箱型繊維部材の壁板で形成し、大形箱型繊維部材の外周を強化繊維材の外枠で囲み、ＲＴＭ成形法により成形した繊維強化複合材の構造体であって、大形箱型繊維部材および小形箱型繊維部材は、底面において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配した強化繊維とで織った織物材、あるいは平面の底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材で形成され、外枠は、平面の底板において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配された強化繊維とで織られた箱型織物材の角を切除して底板を除いた織物材を積層して製作された繊維部材で形成されていることを特徴とする繊維強化複合材の構造体。
【請求項４】
一面が開口した箱型で強化繊維のシート材をプレスして箱型にし、箱型の強化繊維を積層してステッチングし、あるいは箱型に織った強化繊維を積層してステッチングして形成した第１の箱型繊維部材内に、一面が開口した箱型で底板と壁板とを織物状に織って形成した、第１の箱型繊維部材より小さい複数の小型箱型繊維部材をその壁板同士を当接させ底板を第１の箱型繊維部材の底板に当接させて配置し、ＲＴＭ成形法により成形したことを特徴とする繊維強化複合材の構造体。
【請求項５】
平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を直交して延ばし、平面の辺において強化繊維を平面に垂直方向に賦形して側面で交差しないように配置し、これらの強化繊維と側面の周方向に配置した強化繊維とで織って一面が開口する第１の箱型織物部材、または平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を平面の辺に傾斜して交差する二方向に延ばし、平面の辺において強化繊維を賦形して側面で交差するように配置し、側面に沿って交互に組み上げて一面が開口する第２の箱型織物部材を作成し、
第１の箱型織物部材または第２の箱型織物部材を複数枚積層して箱型繊維部材を形成し、
成形治具に、複数の箱型繊維部材を開口を同じ側にするとともに壁板同士を当接させて一体的に積層し、
これら複数の箱型繊維部材の壁板の外面および底板の外面に強化繊維の織物材もしくは一方向材を積層し、
成形治具を閉じ、
成形治具内を真空引きし、
成形治具内に樹脂を注入し、
硬化処理することを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体の成形方法。
【請求項６】
平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を直交する二方向に配置して延ばし、平面の辺で平面に垂直方向に賦形した側面で交差しないように延ばし、これらの強化繊維と側面の周方向に配置した強化繊維とで織って一面が開口する第１の箱型織物部材、または平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上に複数の強化繊維を平面の辺に傾斜して交差する二方向に配置して延ばし、側面に沿って交互に組み上げて一面が開口する第２の箱型織物部材を作成し、
第１の箱型織物部材または第２の箱型織物部材を複数枚積層して箱型繊維部材を形成し、
箱型繊維部材を一方向に延びる二つの壁板の間で所定幅切除して切り出した両端部の切断面を背向させ壁板の背面を接合した複数の補強材を製作し、
これらの補強材を接合させた壁板を下側にして成形治具上に並べて配置し、これら補強材の切断された壁板と底板に当接させて断面コ字状の織物材もしくは一方向材を積層し、
成形治具を閉じ、
成形治具内を真空引きし、
成形治具内に樹脂を注入し、
硬化処理することを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、航空機の機体構造等に適用される繊維強化複合材の構造体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機の機体構造等に用いられる繊維強化複合材の構造体は、主に、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグをレイアップ治具に積層し、オートクレーブにより加圧・硬化して成形したり、このように成形された成形品に２次接着等を施して複合材サブ組立品とし、この複合材サブ組立品をファスナ手段を用いて組み立てることで作られている。
【０００３】
図１９に従来のスティフナ補強ビーム構造の一例を示す。このスティフナ補強ビーム構造１００は、予めＣ型に成形されたビーム材１０１のウエブ部１０１ａに予めＬ型等に成形されたスティフナ１０２を接着またはファスナ結合することで作られている。このスティフナ補強ビーム構造１００では、ウエブ部１０１ａの剛性を向上するために、図２０に示すように、フランジ部１０１ｂとウエブ部１０１ａのコーナーＲ部をパッドアップする手段が用いられている。
【０００４】
繊維強化複合材の補強パネルとして、プリプレグに折り曲げ部を設けて形成した開口部を有するフレームと、このフレームの開口部に挿入され折り曲げ部をその面に接合したストリンガと、フレームとストリンガに接合されたスキンを備えたものは、たとえば、特開平４−３３４６９６号公報に記載されている。
【０００５】
また、繊維強化複合材の継手として、繊維強化複合材よりなる部材を積層して作られる継手の境界部に繊維強化複合材の充填材を配し、充填材の周囲または内部に炭化珪素等のウイスカを散布した格子状の基材を持つ樹脂を含浸させた繊維強化複合材を挿入し、これらを成形硬化処理して作るものは、たとえば、実開昭６３−１２４１１９号公報に記載されている。
【０００６】
また、航空機の構造に多い３つの面が１点に交わる箱型形状等の構造を形成するためには、朱子織等の賦形性の高い織物を用いたプリプレグ材を用いて成形するか、金具を製作しファスナ結合するなどの方法が用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
航空機の構造には、３つの面が１点に交わる、いわゆる箱型形状を有する構造要素が多く含まれているが、このような部材の製作には、金属構造ではブロックからの削りだしや板金加工により行ない、複合材では上記した方法によって行なうのが通常である。
【０００８】
従来の方法により複合材部品を製造する場合、人手または機械（レイアップマシン）を用いて成形治具上にプリプレグをレイアップして行く方法が主流であるが、複雑な形状を有する複合材構造を製造する場合、その複合材部品の成形は、人手によるレイアップにより、また、複合材部品を２次接着によりサブ組立する場合、専用の接着治具を必要とし、しかも、設計要求上、加熱硬化型の接着剤を用いることが多いため、部品成形のためだけでなく接着剤硬化のために複数回のオートクレーブによる加圧硬化を必要とし、製品の加工コストが非常に高くなってしまう。
【０００９】
これらの要因による複合材構造の高コストは、比強度、比剛性、耐食性にすぐれた特性を持っているにもかかわらず、複合材構造品の適用が進まない要因の一つになっている。また、一体成形により箱形等の複雑な形状を有する複合材部品を成形する際には、朱子織等の賦形性の高い織物を使用することとなるが、賦形性の高い織物を使用したプリプレグを成形治具上にレイアップする際に、作業者の高い技能を要し、かつ、複合材部品の板厚制御が難しく品質が安定しにくいという問題がある。
【００１０】
本発明は上記した点を考慮してなされたもので、箱形プリフォームを一方向強化材、織物材等に組み合わせた複雑構造プリフォームをＲＴＭ成形により一体成形することで成形される繊維強化複合材の構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、一面が開口した箱型で底板において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配した強化繊維とで織った織物材、あるいは底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において底板に垂直に交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材を複数枚積層して形成した複数の箱型繊維部材を、開口側を同一にし一方向に延びる壁板同士を当接させて一列状に並べ、前記箱型繊維部材の底板の外面および他方向に延びる壁板の外面に強化繊維の織物材または一方向材を積層し、ＲＴＭ成形法により成形した繊維強化複合材のビーム構造体である。
【００１２】
本願の請求項２に係る発明は、一面が開口した箱型で底板において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配された強化繊維とで織った織物材、あるいは底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において底板に垂直に交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材を複数枚積層して形成した箱型繊維部材の一方向に延びる対向した壁板間を所定幅切除して残った両端部の切断面を背向させ壁板同士を当接させた複数の補強材を平行に並べ、これら補強材を断面コ字状の強化繊維の織物材または一方向材で構成される部材のウェブ部およびその両端のフランジ部に当接させて積層し、ＲＴＭ成形法により成形した繊維強化複合材のビーム構造体である。
【００１３】
本願の請求項３に係る発明は、一面が開口した箱型に形成されその底面が矩形状の複数の大形箱型繊維部材を、長手方向の壁板同士を当接させるとともに開口を同一側にして一体的に形成し、大形箱型繊維部材の対向する長手方向の壁板を繋ぐ補強部材を大形箱型繊維部材より小さい複数の小形箱型繊維部材の壁板で形成し、大形箱型繊維部材の外周を強化繊維材の外枠で囲み、ＲＴＭ成形法により成形した繊維強化複合材の構造体であって、大形箱型繊維部材および小形箱型繊維部材は、底面において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配した強化繊維とで織った織物材、あるいは平面の底板において交差して二方向に延び底板に直交する壁板において交差する強化繊維を交互に組み上げた織物材で形成され、外枠は、底面において直交して二方向に延び底板に直交する壁板において交差せずに底板に垂直に延びる強化繊維と壁板の周方向に配された強化繊維とで織られた箱型織物材の角を切除して底板を除いた織物材を積層して製作された繊維部材で形成されている繊維強化複合材の構造体である。
【００１４】
本願の請求項４に係る発明は、一面が開口した箱型で強化繊維のシート材をプレスして箱型にし、箱型の強化繊維を積層してステッチングし、あるいは箱型に織った強化繊維を積層してステッチングして形成した第１の箱型繊維部材内に、一面が開口した箱型で底板と壁板とを織物状に織って形成した第１の箱型繊維部材より小さい複数の小型箱型繊維部材をその壁板同士を当接させ底板を第１の箱型繊維部材の底板に当接させて配置し、ＲＴＭ成形法により成形した繊維強化複合材の構造体である。
【００１５】
本願の請求項５に係る発明は、平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を直交して延ばし、平面の辺において強化繊維を平面に垂直に賦形して側面で交差しないように配置し、これらの強化繊維と側面の周方向に配置した強化繊維とで織って一面が開口する第１の箱型織物部材、または平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を平面の辺に傾斜して交差する二方向に延ばし、平面の辺において強化繊維を賦形して側面で交差するように配置し、側面に沿って交互に組み上げて一面が開口する第２の箱型織物部材を作成し、第１の箱型織物部材または第２の箱型織物部材を複数枚積層して箱型繊維部材を形成し、成形治具に、複数の箱型繊維部材を開口を同じ側にするとともに壁板同士を当接させて一体的に積層し、これら複数の箱型繊維部材の壁板の外面および底板の外面に強化繊維の織物材もしくは一方向材を積層し、成形治具を閉じ、成形治具内を真空引きし、成形治具内に樹脂を注入し、硬化処理することを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体の成形方法である。
【００１６】
本願の請求項６に係る発明は、 平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上で複数の強化繊維を直交する二方向に配置して延ばし、平面の辺で底板に垂直方向に賦形した側面で交差しないように延ばし、これらの強化繊維と側面の周方向に配置した強化繊維とで織って一面が開口する第１の箱型繊維部材、または平面とこの平面に垂直な四つの側面を持つ箱型治具の平面上に複数の強化繊維を平面の辺に傾斜して交差する二方向に配置して延ばし、側面に沿って交互に組み上げて一面が開口する第２の箱型繊維部材を作成し、第１の箱型織物部材または第２の箱型織物部材を複数枚積層して箱型繊維部材を形成し、箱型繊維部材を一方向に延びる二つの壁板間で所定幅切除して切り出した両端部の切断面を背向させ側板の背面を接合した複数の補強材を製作し、これらの補強材を接合させた側板を下側にして成形治具上に並べて配置し、これら補強材の切断された壁板と底板に当接させて断面コ字状の織物材もしくは一方向材を積層し、成形治具を閉じ、成形治具内を真空引きし、成形治具内に樹脂を注入し、硬化処理することを特徴とする繊維強化複合材のビーム構造体の成形方法である。
【００２３】
【作用】
本発明の繊維強化複合材の構造体は、炭素繊維またはガラス繊維等の強化繊維により箱形に製織したドライプリフォームを基本要素として１体または複数の箱形または、箱形を切断したプリフォームに、炭素繊維またはガラス繊維等の強化繊維を用いた一方向強化材または織物材を必要数組み合せた一体形状プリフォームをＲＴＭ成型法により一体成形硬化したことで、板厚制御が容易で安定した品質となる。
【００２４】
本発明の繊維強化複合材の構造体の製造方法は、２次接着によるサブ組立、人手によるレイアップが必要なくなるため、加工コストが著しく低下し、また、強化繊維を立体形状に製織した素材をＲＴＭ成形するため、板厚制御が容易となり、作られた繊維強化複合材の構造体の品質も安定する。
【００２５】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面につき説明する。図１は、本発明による繊維強化複合材の構造体に用いる箱型形状ドライプリフォーム１の斜視図を示す。この箱型形状ドライプリフォーム１は、図２に示すように、Ｘ方向炭素繊維糸２とＹ方向炭素繊維糸３とＺ方向炭素繊維糸４とＲ方向炭素繊維糸５とから構成される炭素繊維織物材６を複数枚積層することで形成される。
【００２６】
上記炭素繊維織物材６は、図２に示すように、箱型治具７上に配置された炭素繊維織物素材６ａの箱型治具７より外方に延びるＸ方向炭素繊維糸２とＹ方向炭素繊維糸３を箱型治具７の側面７ａに沿ってＺ方向へ賦形して、箱型治具７の側面７ａに沿ったＺ方向炭素繊維糸４とし、このＺ方向炭素繊維糸４と周方向に延びるＲ方向炭素繊維糸５とを手作業または機械的作業により織物状に製織することで形成される。
【００２７】
上記箱型形状ドライプリフォーム１は、炭素繊維織物材６を複数枚積層することで形成されるが、箱型形状ドライプリフォーム１を構成する炭素繊維織物材６の積層枚数は、強度／設計上で要求される必要な板厚により決められる。箱型形状ドライプリフォーム１として積層される炭素繊維織物材は、炭素繊維糸を用いて板厚方向にステッチング処理することで互いにずれないように結合される。
【００２８】
上記箱型形状ドライプリフォーム１は、図３に示すように、炭素繊維織物片を炭素繊維糸８と炭素繊維糸９が斜め方向に延びるように箱型治具７上に配置し、箱型治具７から外方に斜め方向に延びる炭素繊維糸８と炭素繊維糸９を箱型治具７の側面７ａに沿って交互に組み上げることにより形成される炭素繊維織物材１０を複数枚積層することで形成することもできる。
【００２９】
このように形成された箱型形状ドライプリフォーム１は、図４に示すように、平面部１ａとこの平面部１ａから立ち上がる側壁部１ｂとを有する一面開口の箱形をなしている。
【００３０】
図５は、上記箱型形状ドライプリフォーム１を補強材としたビーム構造体２０を示す。このビーム構造体２０は、ウエブ部２１ａとフランジ部２１ｂを有する断面Ｉ形のビーム形主構造体２１とこのビーム形主構造体２１のウエブ部２１ａに結合される箱型補助部材２２とから構成される。
【００３１】
上記ビーム構造体２０は、箱形ドライプリフォーム１を図示しない含浸／硬化治具上にセットし、ビーム形ドライプリフォームのウエブおよびフランジとなる炭素繊維織物材または一方向材を含浸／硬化治具に積層し、ビーム形ドライプリフォームのフィレット部に炭素繊維を充填し、これらの積層の後、含浸／硬化治具の組み立てを行ない、含浸／硬化治具内を真空引きした後、樹脂の含浸を行ない、治具内が樹脂で満たされた後、加熱硬化処理を行なうことで成形される。このように、箱形ドライプリフォームを並べ、炭素繊維織物材または一方向材と組み合わせてビーム形ドライプリフォームを形成し、ＲＴＭ成形法（樹脂未含浸状態の繊維により形成されるプリフォームを密閉治具中にセットし樹脂を注入して複合材を製造する方法）により成形されたビーム構造体２０は、従来法によるビーム部とスティフナを別々に成形硬化し、２次接着により製造するビーム構造体に比べて低コストとなる。
【００３２】
図６は図５で示すビーム構造体２０の変形例を示す。図６で示すビーム構造体３０は、断面コ字形のビーム形主構造体３１とこのビーム形主構造体３１のウエブ部３１ａおよびフランジ部３１ｂに接合される補助部材３２とから構成される。上記補助部材３２は、図７に示すように、箱型形状ドライプリフォーム１を中央部で切断して形成される分割ドライプリフォーム３２ａ，３２ａを、図８に示すように、背中合わせに接合することで形成される。補助部材３２は、ビーム形ドライプリフォームのウエブ面およびフランジ面への接合面を持つスティフナ要素となる。背向するドライプリフォーム３２ａと３２ａを、炭素繊維等によりステッチングして互いに結合することもできる。
【００３３】
上記ビーム構造体３０の成形は、図９に示すように、補助部材３２（スティフナ要素）を、含浸／硬化治具４０上にセットし、その後、補助部材３２のフィレット部３３に炭素繊維を充填し、ビーム形主構造体３１のウエブ部とフランジ部となる炭素繊維織物材又は一方向材３４を積層し、積層後、含浸／硬化治具（４１，４２，４３，４４，４５）の組立を行い、治具内を真空引きし、治具内を樹脂で満たした後、加熱硬化処理することで行なわれる。これにより、補助部材３２がビーム形主構造体３１のウエブ面およびフランジ面に一体的に接合された補強ビーム構造となる。こうして得られるビーム構造３０は、図１０に示すように、フランジ部３１ａの接合部断面が一定の厚さとなり、従来のスティフナ強化ビーム構造と比較して、ウエブの座屈後に補助部材３２がビーム形主構造体３１のフランジ部を直接支持し安定化が図られるため、板厚増加の必要がなく、図１９で示すビーム構造体１００と比較し効率的にウエブ部板厚を決定することができ、重量軽減できるだけでなく、部品点数減少やＲＴＭ成形による一体成形と相まって、２０％程度の加工コストの削減が可能となる。
【００３４】
図１１は、本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材ドア構造５０に適用した例を示す。この航空機の複合材ドア構造５０は、図２に示す箱型治具７の形状及び寸度を変化させて、複数種類の箱形プリフォーム（５１〜５５）を製作し、図９に示す治具コンセプトに準じた治具にプリフォーム（５１〜５５）および炭素繊維一方向材および織物材５６（図１２）をセットし、ＲＴＭ成形法を用いて製作される。外枠となる箱形プリフォーム５３は、図２と同様な方法で織られた箱形プリフォームをプリフォームの角を切除して複数枚積層し、上下左右の四角の枠体と背面のシート材と分割して積層することで製作される。この場合、箱形プリフォーム５１〜５５には若干のコンターがあるので、対応する治具にコンターを付けて置く。コンターがゆるやかなものでは、平面のまま図２と同様な方法で箱形のプリフォームを織ることで製作し、樹脂を含浸硬化処理する段階で変形させる。
【００３５】
上記航空機用複合材ドア構造２８は、従来の金属構造のものに比べ２０％の軽量化、従来の複合材構造のものに比べ２０％の低コスト化が可能となる。
【００３６】
図１３は、本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材一体成形アクセスパネル６０に適用した例を示す。この複合材一体成形アクセスパネル６０は、図２に示す箱型治具７の形状及び寸度を変化させて、複数種類の箱形プリフォーム（６１、６２、６３）を製作し、図９に示す治具コンセプトに準じた治具にプリフォーム６１、６２、６３をセットし、上記実施例に準じた手順でＲＴＭ成形することで製作される。この場合、外枠となる箱形プリフォーム６３は、シート材をプレスして製作するか、またはある部分まで汎用の機械で平面状に織り、その後治具に合わせて手織りまたは機械織りをし、この一連の作業を繰り返して積層し、ステッチングして製作される。スティフナーとなるプリフォーム６２は、外枠となる箱形プリフォーム６３の半円部と同じく、ある部分まで汎用の機械で平面状に織り、その後治具に合わせて手織りまたは機械織りをし、あるいは最初から治具にセットして織る。
【００３７】
このようにして成形されたアクセスパネルは、従来の金属構造に比べ２０％の軽量化、従来の複合材構造に比べ２０％の低コスト化が可能となる。
【００３８】
図１５は、本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の圧力隔壁７０に適用した例を示す。この航空機の圧力隔壁７０は、図１６に示すようなクラウンプリフォーム７１と複数のゴアプリフォーム７２と炭素繊維織物材又は一方向材７３から構成されている。
【００３９】
クラウンプリフォーム７１は、ある部分まで汎用の機械で平面状に織り、その後治具に合わせて手織りまたは機械織りをし、あるいは最初から治具にセットして織ることで製作される。ゴアプリフォーム７２は、複数の小ゴアプリフォーム７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを結合して構成される。各小ゴアプリフォームは、クラウンプリフォーム７１と同様に、ある部分まで汎用の機械で平面状に織り、その後治具に合わせて手織りまたは機械織りし、Ｒ方向にも糸を通して織り、これを繰り返して積層してステッチングして製作される。ゴアプリフォーム７２は、複数の小ゴアプリフォーム７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄの背面に炭素繊維織物材又は一方向材７３を配置し、小ゴアプリフォーム同士、または小ゴアプリフォームと炭素繊維織物材又は一方向材をステッチングして製作される。
【００４０】
航空機用複合材圧力隔壁７０は、必要数のプリフォーム７１，７２と炭素繊維一方向材または織物材７３と、炭素繊維一方向材または織物材をＺ型に賦形した補強材７４とを図９に示すコンセプトに準じた治具にセットし一体でＲＴＭ成形することによりつくられるか、または、必要数のプリフォーム７１，７２と炭素繊維一方向材または織物材７３とを図９に示すコンセプトに準じた治具にセットし一体でＲＴＭ成形した後、別途成形した補強材７４を２次接着またはファスナ組立により取付けてもよい。
【００４１】
成形された航空機用複合材圧力隔壁７０は、従来の金属構造に比べ２０％の軽量化、従来の複合材構造に比べ２０％の低コスト化を可能とする。
【００４２】
図１７は、本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材胴体構造８０に適用した例を示す。この航空機の複合材胴体構造８０は、箱形プリフォーム８１とスティフナープリフォーム８２と炭素繊維織物材又は一方向材８３から構成されている。箱形プリフォーム８１は、コンターと角度を持った割型治具上で織成された後、治具を分解し治具から分離される。この箱形プリフォーム８１にスティフナープリフォーム８２を適切な間隔で配置して作成される。スティフナープリフォーム８２は図６のプリフォーム３２と同様に製作される。
【００４３】
航空機用複合材胴体構造８０は、箱形プリフォーム８１とスティフナプリフォーム８２を製作し、必要数のプリフォーム８１、８２と炭素繊維一方向材及び織物材８３をＲＴＭ成形して作られる。
【００４４】
航空機用複合材胴体構造８０は、従来の金属構造に比べ２０％の軽量化、従来の複合材構造に比べ２０％の低コスト化が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明による繊維強化複合材の構造体は、板厚制御が容易で、低コストで安定した品質となる。
【００４６】
本発明による繊維強化複合材の構造体の製造方法は、２次接着によるサブ組立、人手によるレイアップの必要がなく、加工コストが著しく低下し、強化繊維を立体形状に製織した素材をＲＴＭ成形するので、板厚制御も容易で安定した複合材一体成形構造のものを作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の繊維強化複合材の構造体に用いられる箱型形状ドライプリフォームの斜視図。
【図２】  図１の箱型形状ドライプリフォームの炭素繊維織物材の成形方法を示す図。
【図３】  図２の炭素繊維織物材の成形方法の変形例を示す図。
【図４】  本発明の繊維強化複合材の構造体の箱形補助部材を示す図。
【図５】  本発明の繊維強化複合材の構造体をビーム構造体に適用した例を示す図。
【図６】  図５のビーム構造体の変形例を示す図。
【図７】  図４の箱形補助部材を切断する状態を示す図。
【図８】  本発明の繊維強化複合材の構造体の補助部材を示す図。
【図９】  図６のビーム構造体に使用される成形治具を示す図。
【図１０】  図６のビーム構造体の側面図。
【図１１】  本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材ドア構造に適用した例を示す図。
【図１２】  図１１の複合材ドア構造の断面図。
【図１３】  本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材一体成形アクセスパネルに適用した例を示す図。
【図１４】  図１３のＡーＡ線に沿った断面図。
【図１５】  本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の圧力隔壁に適用した例を示す図。
【図１６】  図１５の圧力隔壁の一部を示す図。
【図１７】  本発明による繊維強化複合材の構造体を航空機の複合材胴体構造に適用した例を示す図。
【図１８】  図１７の一部を展開して示す図。
【図１９】  従来のビーム構造体を示す図。
【図２０】  従来のビーム構造体の側面図。
【符号の説明】
１  箱型形状ドライプリフォーム
２  Ｘ方向炭素繊維糸
３  Ｙ方向炭素繊維糸
４  Ｚ方向炭素繊維糸
５  Ｒ方向炭素繊維糸
６  炭素繊維織物材
７  箱型治具
２０  ビーム構造体
２１  ビーム形主構造体
２２  補助部材
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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