強化補強材及び強化補強材を作製する方法
複合補強材は積層された一方向複合テープのプリフォームを使用して加工されている。補強材は構造用接着剤で包まれた充填材によって強化された空隙を含む。空隙を囲むプリフォームの表面は、接着剤によって充填材に貼り合わせた複合布層を含み、これにより空隙周囲の補強材の靭性を増加させ、補強材のプルオフ強度を改善している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して複合構造体に関し、さらに具体的には、複数分割型の複合補強材を強化してプルオフ強度を改善する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
翼及び機体部分等の機構を支持する又は強化するために、様々な軽量の複合ビーム及び補強材を航空機等の輸送手段に使用可能である。例えば、「Ｉ」断面形状を有する補強材を使用して、翼アセンブリの一部を形成する翼パネルを補強するのに用いることができる。これらの軽量のＩ形状部分の補強材は一般に、特にウェブとベース／キャップとの交差点において軸剛性は比較的高いが層間靭性が比較的低いグラファイト繊維テープ積層体から形成可能である。
【０００３】
Ｉ形状部分の補強材は、チャネルのフランジが半径によってウェブに連結されている２つのプリフォームＣチャネルを使用して加工することができる。半径があるために、ウェブとベース及びキャップとの交差点により、この領域の補強材を強化するために充填材を配置することができる空隙又は「半径充填材区域」が形成される。所定の用途において補強材に掛かる引張荷重に抵抗するために、補強材は半径充填材区域の領域において十分なプルオフ強度を持たなければならない。適正なプルオフ強度を達成するためには、補強材のゲージを上げる必要があり、これにより航空機の重量が増し加わる。あるいは、半径ブロックを補強材に加えてプルオフ強度を上げることができるが、半径ブロックにより航空機に望ましくない重量もまた加わってしまう。
【０００４】
したがって、補強材の重量を物質的に増加させることなく、半径充填材区域周囲の領域におけるプルオフ強度が改善された補強材建造物が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
開示された実施形態は、一又は複数の複合布層及び接着包装充填材の使用を通して半径充填材区域の領域が強化された積層複合テープから形成された補強材を提供するものである。複合布と接着包装による剛性の増加によって補強材が強化され、その結果、プルオフ強度が改善される一方でオンセット及び最大破壊荷重の両方が改善される。開示された実施形態を用いて、例えば非限定的に、航空機用途において縦通材のキャップにリブを取り付けることを含む様々な用途において強化補強材を形成することができる。
【０００６】
ある開示された実施形態によれば、複合補強材は：積層複合テープからできている第１、第２及び第３部材であって、第１及び第２部材によりウェブとウェブから延びた一対のフランジが画定され、第３部材がフランジに連結し且つウェブに対しておおむね横方向に延在しており、第１、第２及び第３複合部材が交差して空隙を形成している第１、第２及び第３部材；空隙に配置され実質的に空隙を充填している充填材；充填材の領域の各部材の少なくとも１つの複合布層；並びに充填材を囲み、充填材を複合布に結合させる接着剤の層を含む複合補強材からなる。複合布及び接着剤はいずれも、ウェブの上部にフランジに沿って両方向に部分的に延びることにより補強材の靭性を増加させることができる。
【０００７】
開示された別の実施形態によれば、複合補強材は：共に連結された一対の複合チャネルであって、各チャネルがウェブと、ウェブから延びたフランジと、ウェブと各フランジとの間の半径領域を含むチャネル；ウェブに対して横方向に延び且つ各フランジに連結されたベースであって、チャネルの半径領域と少なくとも１つの半径充填材区域を形成しているベース；半径充填材区域を充填する補強部材；チャネル及びベースの半径領域をカバーする複合布層；並びに、充填材を囲み、充填材を複合布層に結合させる接着剤の層を含む。ある実施形態においては、複合布層はグラファイトを含むことができる双方向補強織り繊維を含んでいてよい。充填材は：形成された一方向複合テープ、複合積層体、ハイブリッドテープ−布部材、及びチタン部材のうちの一つであってよい。接着剤の層は、充填材周囲を包む構造用接着剤のシートを含むことができる。ある実施形態では、接着剤の層は、半径充填材区域を越えて複数のチャネル間と、ベース及び各フランジの間の層間層まで延在することができる。
【０００８】
開示された方法の実施形態によれば、複合補強材の加工には：複合繊維テープを使用して、それぞれフランジと半径部分を有する一対の複合チャネルを形成し；各チャネルの半径部分の上に複合繊維布の層を配置し；複合繊維テープを使用してベースを形成し；ベースの少なくとも一部の上に複合繊維布の層を配置し；充填材周囲に接着剤の層を配置し；チャネルとベースの組み立てを行い；チャネルとベースの半径部分の間の半径充填材区域に充填材と接着剤の層を配置し；そしてアセンブリを硬化させることが含まれる。
【０００９】
別の方法の実施形態によれば、強化された複合補強材の加工が：ウェブと、ウェブから反対方向に延びた一対のフランジを有する複合構造体を形成し、これにはウェブ及びフランジの間の領域に積層された複合テーププライの上に複合布層を形成することが含まれ；キャップ表面をフランジに連結させ；複合布層をフランジに連結したキャップ表面に形成し；補強用充填材をウェブ、フランジ及びキャップの間に配置し；そして接着剤を使用して、複合構造体とキャップ上の複合布層に補強用充填材を結合させることを含む。
【００１０】
７．複合補強材であって：
共に連結し、それぞれがウェブ、ウェブから延びたフランジ、及びウェブと各フランジとの間の半径領域を含む一対の複合チャネル；
ウェブに対して横方向に延びており、各フランジに連結したベースであって、チャネルの半径領域とベースにより少なくとも一つの半径充填材区域が形成されているベース；
半径充填材区域を充填する補強部材；
チャネル及びベースの半径領域をカバーする複合布層；並びに、
充填材を囲み、充填材を複合布層に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
８．各複合チャネルとベースが、一方向補強繊維を含む複合テープの積層された層を含む、請求項７に記載の複合補強材。
【００１１】
９．複合布層が、双方向補強織り繊維を含む、請求項８に記載の複合補強材。
１０．双方向補強繊維がグラファイトである、請求項９に記載の複合補強材。
【００１２】
１１．充填材が：
形成された一方向複合テープ、
複合積層体、
ハイブリッドテープ−布部材
チタン部材
のうちの一つである、請求項７に記載の複合補強材。
１２．複合布層が、各チャネル及びベース上にそれぞれある３つの複合パッチを含む、請求項７に記載の複合補強材。
【００１３】
１３．接着剤の層が、充填材周囲を包む構造用接着剤のシートを含む、請求項７に記載の複合補強材。
１４．接着剤の層が、半径充填材区域を越えて、複数のチャネル間、及びベースと各フランジの間の層間層まで延在する、請求項７に記載の複合補強材。
【００１４】
１５．チャネルの断面がおおむねＣ形状である、請求項７に記載の複合補強材。
２０．強化された複合補強材を加工する方法であって：
ウェブと、ウェブから反対方向に延びた一対のフランジを有する複合構造体を形成し、これには、複合布層をウェブとフランジの間の領域の積層された複合テーププライの上に形成することが含まれ；
キャップ表面をフランジに連結させ；
複合布層をフランジに連結したキャップ表面に形成し；
ウェブ、フランジ及びキャップの間に補強用充填材を配置し；そして、
接着剤を使用して、補強用充填材を複合構造体とキャップ上の複合布層に結合させる
ことを含む方法。
【００１５】
２１．複合構造体の形成が、積層されたテーププライを第１及び第２チャネルに形成することを含み、
複合布層の積層された複合テーププライの上への形成が、第１及び第２チャネルの選択領域に複合布のパッチを配置することを含む
請求項２０に記載の方法。
２２．各第１及び第２チャネルの対向する表面に複合布層を配置し；
第１及び第２チャネルの対向する表面の複合布層の間に接着剤を導入し；
対向している表面において第１及び第２チャネルを共に連結させる
ことをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【００１６】
２３．接着剤を使用して、補強用充填材を複合布層に連結させるステップが、充填材周囲を構造用接着剤の層で包むことを含む、請求項２０に記載の方法。
２４．航空機用途のために強化された複合補強材を加工する方法であって：
一方向複合テープの複数プライの積層体を形成し；
積層体を第１及び第２Ｃチャネル、キャップとベースに形成し；
Ｃチャネル、キャップとベースを、ウェブと、ウェブの各端部に一対のフランジを有するＩ断面構造体に組み立てて；
複合布を、ウェブとキャップ及びウェブとベースの交差点において半径充填材区域を形成する領域のＣチャネル、キャップ及びベースの表面に適用し；
補強用充填材を構造用接着剤で包み；
補強用充填材と接着剤を半径充填材区域に配置し；
アセンブリを硬化させる
ことを含む方法。
【００１７】
２５．航空機用途のための複合補強材であって：
積層複合テープでできたＩ断面形状の構造体であって、ウェブと、ウェブの各端部に第１及び第２セットのフランジを含み、一対のＣチャネル、ベース、及びキャップを含み、Ｃチャネルがウェブとフランジの間に半径領域を含み、向かい合って互いに連結してウェブを画定しており、キャップが第１セットのフランジに連結し、ベースが第２セットのフランジに連結しており、キャップとベースが半径領域においてウェブとそれぞれ交差して半径充填材区域を画定している構造体；
半径充填材区域を画定しているＩ断面形状の構造体の領域を覆っている複合布層；
半径充填材区域の補強用充填材；並びに、
充填材を囲み、充填材を半径充填材区域において複合布に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
【００１８】
開示された実施形態の他の機構、利点及び長所は、添付の図面及び添付の請求項に従って下記の実施形態の説明を読むときに明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は開示された実施形態による強化補強材の端面図である。
【図２】図２は図１に示す強化補強材の側面図である。
【図３】図３は外板に接着された強化補強材を示す断面図である。
【図４】図４は図１に示す補強材に作用するプルオフ力を示す図である。
【図５】図５は図４に「Ａ」と指定された領域の拡大図である。
【図６】図６は図１に示す補強材の一端部の分解断面図である。
【図７】図７は図６の線７−７に沿って切り取られた断面図である。
【図８】図８は図６と同様の図であるが、部品を組立てられた形態で示している。
【図９】図９は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１０】図１０は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１１】図１１は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１２】図１２は代替実施形態を形成する補強材の一端部の断面図である。
【図１３】図１３は図１に示す留め具を加工する方法で使用される局部的な布パッチを取り付けるのに使用されるツールを示す斜視図である。
【図１４】図１４はツールが共に押された後の、図１４に示すツールの側面図である。
【図１５】図１５は図１４に示すツールの上面図である。
【図１６】図１６は強化補強材を製造する方法を示すフロー図である。
【図１７】図１７は航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図１８】図１８は航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
最初に図１、２及び３を参照すると、数字２０で全体的に示されている強化補強材は、おおむねＩ形状の断面を有し、荷重を積載する及び／又は構造部材を堅くするために、様々な用途に用いることができる。例えば非限定的に、航空機の翼においては、補強材２０は翼パネル（図示せず）又は翼の他の部品（図示せず）を堅くする、又は機体部分の一部を形成する外板３８（図示せず）を堅くするのに使用することが可能である。
【００２１】
補強材２０は、背中合わせの状態で配置された一対のＣ形状チャネル２２、２４、キャップ２６、及びベース２８を広く含む。Ｃチャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８は、強化繊維が一方向に配向し、例えば非限定的に、エポキシ等の合成マトリクスに保持されている強化複合テープでできていてよい。Ｃチャネル２２、２４はそれぞれ、ウェブ部分３４ａ、３４ｂと、ウェブ部分３４ａ、３４ｂの各端部の一対の反対方向を向いたフランジ３０、３２を含む。ウェブ部分３４ａ、３４ｂは共に連結してウェブ３４を形成する。各ウェブ部分３４ａ、３４ｂは半径３５においてフランジ３０、３２の一つに遷移する。キャップ２６及びベース２８はそれぞれフランジ３０、３２の外側に連結されている。複数の半径３５があるために、おおむね三角形の形をした空隙３７が、複数の半径３５の各交差点においてキャップ２６及びベース２８によって形成される。本明細書において「半径充填材区域」とも呼ばれる空隙３７は、空隙３７のおおむね三角形の断面とおおむね一致する断面形状を有する「ヌードル」としても知られる細長い補強用充填材３６で充填される。
【００２２】
充填材３６は、チャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８において使用される材料に適合するが、一般に複合的に一方向に形成された複合テープ、複合積層体、ハイブリッドテープ−布部材又は機械加工されたチタンを含むことができる多くの様々な材料から加工することができる。充填材３６は、ウェブ３４、ベース２８及びキャップ２６の間に荷重をさらに均一に分布させ伝達させるように機能する。
【００２３】
図３を特に参照すると、ある用途においては、補強材２０ａを取り付けることができるキャップ２６又はベース２８が構造要素（図示した実施例においては外板３８となっている）によって形成されている、補強材の代替形態２０ａを使用することができる。したがって、この実施例では、半径充填材区域３７は複数の半径３５と、外板３８の内側３９によって画定されている。
【００２４】
ここで図４及び５に注目すると、補強材２０に作用する一般的な張力が示されている。ウェブ３４を通じて作用する矢印４０で示す張力により、フランジ３２とベース２８を形成している薄板の平面に垂直な矢印４２で示す反発力が発生する。半径充填材区域３７があるために、反発力４２によって薄板と半径充填材区域３７を囲む領域が分離しやすくなる又は「離れ去り」やすくなり得る。したがって、充填材３６により可能な程度まで半径充填材区域３７を囲む領域の強化が促進されることによって、補強材２０のプルオフ強度を上げることが望ましい。
【００２５】
ここで図６、７及び８を参照すると、補強材２０のプルオフ強度は半径充填材区域３７の領域に複合布層４８を用いることによって、また、充填材３６の全ての面を接着剤の層４６で包むことによって増加させることができる。布４８の単独層で充分であり得るが、ある用途においては二層以上の布４８が望ましいあるいは有益であり得る。布４８は、互いに横方向に延びた複数セットの織り繊維又は編み繊維を含むことができ、これにより二以上の方向、すなわち織り繊維又は編み繊維の配置方向に軸剛性が加わる。対照的に、下部のプライ４４を形成しているテープ５０の繊維は単一方向に配向しているため、その配置方向にのみ高い軸剛性を示すことができる。加えて、布４８の層により、布４８の繊維が製織又は編組みによって互いに構造的に連結する又は絡み合っているために、更に剛性が増加し得る。布層４８は、例えば非限定的に、０−９０又は＋／−４５度の配置方向に織られた又は編み組まれたカーボン又はグラファイト繊維を含んでいてよいが、他の双方向配置もまた可能である。繊維層４８に使用されるマトリクスは、エポキシ又は複合材料の技術分野で周知の他の適切な材料であってよい。接着剤の層４６は、例えば非限定的に、エポキシベースの構造用接着剤を含むことができる。後に更に詳しく説明するように、処理中は、接着剤の層４６が布層４８の中に「にじみ」やすい場合があり、このため、充填材３６とＣチャネル２２、２４及びベース２８の間がより強力に接着される。このより強力な接着により、半径充填材区域３７の領域における補強材２２の強靭性が増加し、そして補強材２０のプルオフ強度が上がる可能性がある。
【００２６】
前述したように、Ｃチャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８（図１〜３）は、テープ５０の形態の強化された一方向繊維の複数のプライ４４（図７を参照）からそれぞれできている。後にさらに詳しく説明するように、布４８の最上層により、チャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８の全面を覆うことができる、又は布４８の最上層が、補強材２０の重量を最小限に抑えることが重要である用途において、充填材３６の長さの部分に沿ってのみ存在するパッチを含むことができる。布層４８と接着剤の層４６を組み合わせると、強化要素３６周囲の起りえる層間剥離の経路に抵抗するように作用して、ウェブ３４の反対側の端部において頑丈な「Ｔ」部分ができ得る。ある用途においては、複数の半径３５の領域において最大張力を緩和することにより補強材２０のプルオフ強度をさらに改善するために、複数の半径３５の半径「Ｒ」（図６）を大きくすることが望ましい場合がある。
【００２７】
開示された実施形態を、Ｉ以外の断面、例えばＴ又はＪ、又はキャップ又はベースが半径領域と交差して、充填材及びプルオフ強度の改善が求められる空隙を形成している他の断面形状を有する補強材の加工に、有利に用いることができる。
【００２８】
ここで、接着剤の層４６で充填材３６を包み、充填材３６を半径充填材領域３７に取り付ける方法を示す図９〜１１に注目する。図９に示すように、接着剤の層４６のシートの形態であってよい層を、接着剤のシート４６の一端がフランジ３０のうちの一つのフランジの接点６２ａで始まるように、半径充填材領域３７の上に配置する。接着剤の層４６を形成するシートを次に、別の接点６２ｂに到達するまで半径充填材領域３７に押し敷き、その後接着剤の層４６の残りを他のフランジ３２の上に垂れかけて、第３接点６２ｃを覆う。接着剤の層４６を形成しているシートの幅は、長さ６４が充填材３６の幅と等しいあるいはそれ以上長いままであるように十分なものでなければならない。接着剤の層４６の残りの長さ６４は、図１１に示すように充填材３６の上に折り畳んで、残りの余った分（図示せず）はすべて切り取ることができる。
【００２９】
充填材３６が接着剤の層４６で完全に包まれた状態で、後にさらに詳しく説明するように、次にキャップ２６（又はベース２８）を矢印５４の方向に引っ張って、補強材２０の圧縮及び共硬化に使用されるツーリング一式（図示せず）においてパーツが組立てられる時に、フランジ３０（又は３２）と充填材３６に接触させる。硬化プロセス中に、接着剤の層４６が布層４８に部分的ににじみ出て、充填材３６と、Ｃチャネル２２、２４、ベース２８及びキャップ２６の間の界面を強く接着させる。前に示したように、ある用途においては、複合布の層４８と接着剤の層４６により補強材２０の全長を延ばすことができ、一方他の用途においては、布４８と接着剤の層４６は、例えば、補強材２０にかかる引張荷重が特に大きくなり得る領域の補強材２０の長さ部分に沿ってのみ存在し得る。
【００３０】
ここで図１２を参照すると、ある用途においては、接着剤の層４６の長さを、接点６２（図９）を越えてＣチャネル２２、２４及びベース２８（又はキャップ２６）の間の直接界面領域５６、５８及び６０まで延ばすことが望ましい場合がある。これらの接着剤の延長された領域５６、５８及び６０により、布の直接面している層４８を接着し、半径充填材領域３７において補強材２０をさらに強化することができ、これによりプルオフ強度がさらに改善される。
【００３１】
ここで、布層４８が局在している、つまり布層４８がパッチとして使用されている補強材２０を形成するのに使用できる方法及び関連ツーリングを示す図１３〜１５を参照する。Ｃチャネル２２、２４を一対のツール６２、６４の上でドレープ成形することができる。複合布パッチ４８ａ、４８ｂを次に、図１３において良く分かるように、対応するＣチャネル２２、２４の上の適切な領域にそれぞれ配置する。ある用途においては、布パッチ４８ａ、４８ｂが互いからわずかにずれていることが望ましい場合がある。例えば、図１３において分かるように、ウェブ部分３４ａの上に垂れかけられたパッチ４８ａの深さｘは布パッチ４８ｂの深さｙよりも浅くなっている。同様に、図１４に示すように、パッチ４８ａ、４８ｂは縦方向に距離Ｚだけずれている。
【００３２】
パッチ４８ａ、４８ｂをドレープ成形されたＣチャネル２２、２４の上に配置した後で、ツール６２、６４を共に押してウェブ部分３４ａ、３４ｂを向かい合わせに接触させる。この時点では、図１４に示すように、接着剤で包まれた充填材３６は半径充填材区域３７に配置され、そして第３布パッチ４８ｃが布パッチ４８ａ、４８ｂと重なるように充填材の上に配置される。この実施例においては、接着剤の層４８は充填材３６の全長の一部分のみを包み囲んでいるが、他の用途では、接着剤の層４８は充填材３６の全長に延びていてよい。最後に、ベース２８及びキャップ２６を取り付けることができ、その後にアセンブリ全体を真空バッグ処理し、オートクレーブ（図示せず）に入れて圧縮し硬化させることができる。
【００３３】
ここで、強化補強材２０を加工する方法８８のステップを示す図１６に注目する。７０においては、複合プロセス技術で周知の様々な任意の方法を用いて充填材３６を形成する。７２において、充填材３６を接着剤の層４６で包み、これは接着剤の層４６を充填材の各面周囲で折りたたむことによって実行可能である。
【００３４】
７４においては、ステップ７６に示すように適切なツーリング上に複合テープのプリプレグ層を積み重ねることによって積層体を形成し、その後７８において、複合布層４８をテーププライの積み重ねの上に配置する。次に積層体を、ステップ８０においてドレープ成形又は他の方法を使用してＣチャネル２２又は２４に成形する。
【００３５】
次に、接着剤の層４８が強化要素３６の境界を越えて延びている用途においては、接着剤の追加層５６、５８、６０（図１２参照）を、ステップ８２に示すように、Ｃチャネルプレフォーム２２、２４に塗布することができる。
【００３６】
次に、ステップ８４において、Ｃチャネルプレフォーム２２、２４と接着剤で包まれた充填材３６を、適切なツーリングにおいて積層体として組立てる。次に、８６において、積層体を圧縮し硬化して補強材２０を完成させる。
【００３７】
本開示の実施形態は、様々な可能性のある用途、特に例えば航空宇宙、海洋、及び自動車用途を含む運送業において使用することができる。したがって、ここで図１７及び１８を参照すると、本開示の実施形態は図１７に示す航空機の製造及び就航方法９０及び図１８に示す航空機９２において使用可能である。試作段階においては、例示の方法９０は航空機９２の仕様及び設計９４と、材料調達９６を含むことができる。製造段階においては、航空機９２の部品及びサブアセンブリの製造９８と、システム統合１００がおこなわれる。その後航空機９２は、認可及び納品１０２を経て就航１０４されることが可能である。顧客によって就航されている間、航空機９２には所定の整備及び保守１０６（変更、再構成、改装等も含むことができる）が予定される。
【００３８】
本方法９０の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客等）によって行う又は実施することができる。この説明のために、システムインテグレータは限定しないが、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請け業者を含むことができ；第三者は限定しないが、任意の数の供給メーカー、下請け業者、及びサプライヤを含むことができ；オペレータは、航空会社、リース会社、軍部、サービス組織等であってよい。
【００３９】
図１８に示すように、例示の方法９０で製造された航空機９２は、複数のシステム１１０と内装１１２を有する機体１０８を備えることができる。高レベルシステム１１０の例は、一又は複数の推進システム１１４、電気システム１１６、油圧システム１１８、及び環境システム１２０が挙げられる。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙での実施例を示したが、本開示の原理は例えば海洋及び自動車産業等の他の産業分野に応用することが可能である。
【００４０】
本明細書に具現化されたシステム及び方法は、製造及び就航方法９０の任意の一又は複数の段階において採用することができる。例えば、製造プロセス９８に対応する部品又はサブアセンブリは、航空機９２が就航している間に製造される部品又はサブアセンブリと同じ方法で加工又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、例えば、航空機９２を実質的に組立てしやすくする、又は航空機９２にかかる費用を削減することによって、製造段階９８及び１００において用いることが可能である。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、またはこれらの組み合わせを、航空機９２が就航している間に、例えば限定しないが、整備及び保守１０６に用いることができる。
【００４１】
本開示の実施形態を特定の実例となる実施形態に関連させて説明してきたが、当然ながら特定の実施形態は説明のためであり、限定するものではなく、当業者が他の変形例を発想することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して複合構造体に関し、さらに具体的には、複数分割型の複合補強材を強化してプルオフ強度を改善する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
翼及び機体部分等の機構を支持する又は強化するために、様々な軽量の複合ビーム及び補強材を航空機等の輸送手段に使用可能である。例えば、「Ｉ」断面形状を有する補強材を使用して、翼アセンブリの一部を形成する翼パネルを補強するのに用いることができる。これらの軽量のＩ形状部分の補強材は一般に、特にウェブとベース／キャップとの交差点において軸剛性は比較的高いが層間靭性が比較的低いグラファイト繊維テープ積層体から形成可能である。
【０００３】
Ｉ形状部分の補強材は、チャネルのフランジが半径によってウェブに連結されている２つのプリフォームＣチャネルを使用して加工することができる。半径があるために、ウェブとベース及びキャップとの交差点により、この領域の補強材を強化するために充填材を配置することができる空隙又は「半径充填材区域」が形成される。所定の用途において補強材に掛かる引張荷重に抵抗するために、補強材は半径充填材区域の領域において十分なプルオフ強度を持たなければならない。適正なプルオフ強度を達成するためには、補強材のゲージを上げる必要があり、これにより航空機の重量が増し加わる。あるいは、半径ブロックを補強材に加えてプルオフ強度を上げることができるが、半径ブロックにより航空機に望ましくない重量もまた加わってしまう。
【０００４】
したがって、補強材の重量を物質的に増加させることなく、半径充填材区域周囲の領域におけるプルオフ強度が改善された補強材建造物が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
開示された実施形態は、一又は複数の複合布層及び接着包装充填材の使用を通して半径充填材区域の領域が強化された積層複合テープから形成された補強材を提供するものである。複合布と接着包装による剛性の増加によって補強材が強化され、その結果、プルオフ強度が改善される一方でオンセット及び最大破壊荷重の両方が改善される。開示された実施形態を用いて、例えば非限定的に、航空機用途において縦通材のキャップにリブを取り付けることを含む様々な用途において強化補強材を形成することができる。
【０００６】
ある開示された実施形態によれば、複合補強材は：積層複合テープからできている第１、第２及び第３部材であって、第１及び第２部材によりウェブとウェブから延びた一対のフランジが画定され、第３部材がフランジに連結し且つウェブに対しておおむね横方向に延在しており、第１、第２及び第３複合部材が交差して空隙を形成している第１、第２及び第３部材；空隙に配置され実質的に空隙を充填している充填材；充填材の領域の各部材の少なくとも１つの複合布層；並びに充填材を囲み、充填材を複合布に結合させる接着剤の層を含む複合補強材からなる。複合布及び接着剤はいずれも、ウェブの上部にフランジに沿って両方向に部分的に延びることにより補強材の靭性を増加させることができる。
【０００７】
開示された別の実施形態によれば、複合補強材は：共に連結された一対の複合チャネルであって、各チャネルがウェブと、ウェブから延びたフランジと、ウェブと各フランジとの間の半径領域を含むチャネル；ウェブに対して横方向に延び且つ各フランジに連結されたベースであって、チャネルの半径領域と少なくとも１つの半径充填材区域を形成しているベース；半径充填材区域を充填する補強部材；チャネル及びベースの半径領域をカバーする複合布層；並びに、充填材を囲み、充填材を複合布層に結合させる接着剤の層を含む。ある実施形態においては、複合布層はグラファイトを含むことができる双方向補強織り繊維を含んでいてよい。充填材は：形成された一方向複合テープ、複合積層体、ハイブリッドテープ−布部材、及びチタン部材のうちの一つであってよい。接着剤の層は、充填材周囲を包む構造用接着剤のシートを含むことができる。ある実施形態では、接着剤の層は、半径充填材区域を越えて複数のチャネル間と、ベース及び各フランジの間の層間層まで延在することができる。
【０００８】
開示された方法の実施形態によれば、複合補強材の加工には：複合繊維テープを使用して、それぞれフランジと半径部分を有する一対の複合チャネルを形成し；各チャネルの半径部分の上に複合繊維布の層を配置し；複合繊維テープを使用してベースを形成し；ベースの少なくとも一部の上に複合繊維布の層を配置し；充填材周囲に接着剤の層を配置し；チャネルとベースの組み立てを行い；チャネルとベースの半径部分の間の半径充填材区域に充填材と接着剤の層を配置し；そしてアセンブリを硬化させることが含まれる。
【０００９】
別の方法の実施形態によれば、強化された複合補強材の加工が：ウェブと、ウェブから反対方向に延びた一対のフランジを有する複合構造体を形成し、これにはウェブ及びフランジの間の領域に積層された複合テーププライの上に複合布層を形成することが含まれ；キャップ表面をフランジに連結させ；複合布層をフランジに連結したキャップ表面に形成し；補強用充填材をウェブ、フランジ及びキャップの間に配置し；そして接着剤を使用して、複合構造体とキャップ上の複合布層に補強用充填材を結合させることを含む。
【００１０】
７．複合補強材であって：
共に連結し、それぞれがウェブ、ウェブから延びたフランジ、及びウェブと各フランジとの間の半径領域を含む一対の複合チャネル；
ウェブに対して横方向に延びており、各フランジに連結したベースであって、チャネルの半径領域とベースにより少なくとも一つの半径充填材区域が形成されているベース；
半径充填材区域を充填する補強部材；
チャネル及びベースの半径領域をカバーする複合布層；並びに、
充填材を囲み、充填材を複合布層に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
８．各複合チャネルとベースが、一方向補強繊維を含む複合テープの積層された層を含む、請求項７に記載の複合補強材。
【００１１】
９．複合布層が、双方向補強織り繊維を含む、請求項８に記載の複合補強材。
１０．双方向補強繊維がグラファイトである、請求項９に記載の複合補強材。
【００１２】
１１．充填材が：
形成された一方向複合テープ、
複合積層体、
ハイブリッドテープ−布部材
チタン部材
のうちの一つである、請求項７に記載の複合補強材。
１２．複合布層が、各チャネル及びベース上にそれぞれある３つの複合パッチを含む、請求項７に記載の複合補強材。
【００１３】
１３．接着剤の層が、充填材周囲を包む構造用接着剤のシートを含む、請求項７に記載の複合補強材。
１４．接着剤の層が、半径充填材区域を越えて、複数のチャネル間、及びベースと各フランジの間の層間層まで延在する、請求項７に記載の複合補強材。
【００１４】
１５．チャネルの断面がおおむねＣ形状である、請求項７に記載の複合補強材。
２０．強化された複合補強材を加工する方法であって：
ウェブと、ウェブから反対方向に延びた一対のフランジを有する複合構造体を形成し、これには、複合布層をウェブとフランジの間の領域の積層された複合テーププライの上に形成することが含まれ；
キャップ表面をフランジに連結させ；
複合布層をフランジに連結したキャップ表面に形成し；
ウェブ、フランジ及びキャップの間に補強用充填材を配置し；そして、
接着剤を使用して、補強用充填材を複合構造体とキャップ上の複合布層に結合させる
ことを含む方法。
【００１５】
２１．複合構造体の形成が、積層されたテーププライを第１及び第２チャネルに形成することを含み、
複合布層の積層された複合テーププライの上への形成が、第１及び第２チャネルの選択領域に複合布のパッチを配置することを含む
請求項２０に記載の方法。
２２．各第１及び第２チャネルの対向する表面に複合布層を配置し；
第１及び第２チャネルの対向する表面の複合布層の間に接着剤を導入し；
対向している表面において第１及び第２チャネルを共に連結させる
ことをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【００１６】
２３．接着剤を使用して、補強用充填材を複合布層に連結させるステップが、充填材周囲を構造用接着剤の層で包むことを含む、請求項２０に記載の方法。
２４．航空機用途のために強化された複合補強材を加工する方法であって：
一方向複合テープの複数プライの積層体を形成し；
積層体を第１及び第２Ｃチャネル、キャップとベースに形成し；
Ｃチャネル、キャップとベースを、ウェブと、ウェブの各端部に一対のフランジを有するＩ断面構造体に組み立てて；
複合布を、ウェブとキャップ及びウェブとベースの交差点において半径充填材区域を形成する領域のＣチャネル、キャップ及びベースの表面に適用し；
補強用充填材を構造用接着剤で包み；
補強用充填材と接着剤を半径充填材区域に配置し；
アセンブリを硬化させる
ことを含む方法。
【００１７】
２５．航空機用途のための複合補強材であって：
積層複合テープでできたＩ断面形状の構造体であって、ウェブと、ウェブの各端部に第１及び第２セットのフランジを含み、一対のＣチャネル、ベース、及びキャップを含み、Ｃチャネルがウェブとフランジの間に半径領域を含み、向かい合って互いに連結してウェブを画定しており、キャップが第１セットのフランジに連結し、ベースが第２セットのフランジに連結しており、キャップとベースが半径領域においてウェブとそれぞれ交差して半径充填材区域を画定している構造体；
半径充填材区域を画定しているＩ断面形状の構造体の領域を覆っている複合布層；
半径充填材区域の補強用充填材；並びに、
充填材を囲み、充填材を半径充填材区域において複合布に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
【００１８】
開示された実施形態の他の機構、利点及び長所は、添付の図面及び添付の請求項に従って下記の実施形態の説明を読むときに明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は開示された実施形態による強化補強材の端面図である。
【図２】図２は図１に示す強化補強材の側面図である。
【図３】図３は外板に接着された強化補強材を示す断面図である。
【図４】図４は図１に示す補強材に作用するプルオフ力を示す図である。
【図５】図５は図４に「Ａ」と指定された領域の拡大図である。
【図６】図６は図１に示す補強材の一端部の分解断面図である。
【図７】図７は図６の線７−７に沿って切り取られた断面図である。
【図８】図８は図６と同様の図であるが、部品を組立てられた形態で示している。
【図９】図９は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１０】図１０は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１１】図１１は図１に示す補強材の半径充填材区域に接着剤包装と充填材を取り付けるためのステップを示す図である。
【図１２】図１２は代替実施形態を形成する補強材の一端部の断面図である。
【図１３】図１３は図１に示す留め具を加工する方法で使用される局部的な布パッチを取り付けるのに使用されるツールを示す斜視図である。
【図１４】図１４はツールが共に押された後の、図１４に示すツールの側面図である。
【図１５】図１５は図１４に示すツールの上面図である。
【図１６】図１６は強化補強材を製造する方法を示すフロー図である。
【図１７】図１７は航空機の製造及び保守方法のフロー図である。
【図１８】図１８は航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
最初に図１、２及び３を参照すると、数字２０で全体的に示されている強化補強材は、おおむねＩ形状の断面を有し、荷重を積載する及び／又は構造部材を堅くするために、様々な用途に用いることができる。例えば非限定的に、航空機の翼においては、補強材２０は翼パネル（図示せず）又は翼の他の部品（図示せず）を堅くする、又は機体部分の一部を形成する外板３８（図示せず）を堅くするのに使用することが可能である。
【００２１】
補強材２０は、背中合わせの状態で配置された一対のＣ形状チャネル２２、２４、キャップ２６、及びベース２８を広く含む。Ｃチャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８は、強化繊維が一方向に配向し、例えば非限定的に、エポキシ等の合成マトリクスに保持されている強化複合テープでできていてよい。Ｃチャネル２２、２４はそれぞれ、ウェブ部分３４ａ、３４ｂと、ウェブ部分３４ａ、３４ｂの各端部の一対の反対方向を向いたフランジ３０、３２を含む。ウェブ部分３４ａ、３４ｂは共に連結してウェブ３４を形成する。各ウェブ部分３４ａ、３４ｂは半径３５においてフランジ３０、３２の一つに遷移する。キャップ２６及びベース２８はそれぞれフランジ３０、３２の外側に連結されている。複数の半径３５があるために、おおむね三角形の形をした空隙３７が、複数の半径３５の各交差点においてキャップ２６及びベース２８によって形成される。本明細書において「半径充填材区域」とも呼ばれる空隙３７は、空隙３７のおおむね三角形の断面とおおむね一致する断面形状を有する「ヌードル」としても知られる細長い補強用充填材３６で充填される。
【００２２】
充填材３６は、チャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８において使用される材料に適合するが、一般に複合的に一方向に形成された複合テープ、複合積層体、ハイブリッドテープ−布部材又は機械加工されたチタンを含むことができる多くの様々な材料から加工することができる。充填材３６は、ウェブ３４、ベース２８及びキャップ２６の間に荷重をさらに均一に分布させ伝達させるように機能する。
【００２３】
図３を特に参照すると、ある用途においては、補強材２０ａを取り付けることができるキャップ２６又はベース２８が構造要素（図示した実施例においては外板３８となっている）によって形成されている、補強材の代替形態２０ａを使用することができる。したがって、この実施例では、半径充填材区域３７は複数の半径３５と、外板３８の内側３９によって画定されている。
【００２４】
ここで図４及び５に注目すると、補強材２０に作用する一般的な張力が示されている。ウェブ３４を通じて作用する矢印４０で示す張力により、フランジ３２とベース２８を形成している薄板の平面に垂直な矢印４２で示す反発力が発生する。半径充填材区域３７があるために、反発力４２によって薄板と半径充填材区域３７を囲む領域が分離しやすくなる又は「離れ去り」やすくなり得る。したがって、充填材３６により可能な程度まで半径充填材区域３７を囲む領域の強化が促進されることによって、補強材２０のプルオフ強度を上げることが望ましい。
【００２５】
ここで図６、７及び８を参照すると、補強材２０のプルオフ強度は半径充填材区域３７の領域に複合布層４８を用いることによって、また、充填材３６の全ての面を接着剤の層４６で包むことによって増加させることができる。布４８の単独層で充分であり得るが、ある用途においては二層以上の布４８が望ましいあるいは有益であり得る。布４８は、互いに横方向に延びた複数セットの織り繊維又は編み繊維を含むことができ、これにより二以上の方向、すなわち織り繊維又は編み繊維の配置方向に軸剛性が加わる。対照的に、下部のプライ４４を形成しているテープ５０の繊維は単一方向に配向しているため、その配置方向にのみ高い軸剛性を示すことができる。加えて、布４８の層により、布４８の繊維が製織又は編組みによって互いに構造的に連結する又は絡み合っているために、更に剛性が増加し得る。布層４８は、例えば非限定的に、０−９０又は＋／−４５度の配置方向に織られた又は編み組まれたカーボン又はグラファイト繊維を含んでいてよいが、他の双方向配置もまた可能である。繊維層４８に使用されるマトリクスは、エポキシ又は複合材料の技術分野で周知の他の適切な材料であってよい。接着剤の層４６は、例えば非限定的に、エポキシベースの構造用接着剤を含むことができる。後に更に詳しく説明するように、処理中は、接着剤の層４６が布層４８の中に「にじみ」やすい場合があり、このため、充填材３６とＣチャネル２２、２４及びベース２８の間がより強力に接着される。このより強力な接着により、半径充填材区域３７の領域における補強材２２の強靭性が増加し、そして補強材２０のプルオフ強度が上がる可能性がある。
【００２６】
前述したように、Ｃチャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８（図１〜３）は、テープ５０の形態の強化された一方向繊維の複数のプライ４４（図７を参照）からそれぞれできている。後にさらに詳しく説明するように、布４８の最上層により、チャネル２２、２４、キャップ２６及びベース２８の全面を覆うことができる、又は布４８の最上層が、補強材２０の重量を最小限に抑えることが重要である用途において、充填材３６の長さの部分に沿ってのみ存在するパッチを含むことができる。布層４８と接着剤の層４６を組み合わせると、強化要素３６周囲の起りえる層間剥離の経路に抵抗するように作用して、ウェブ３４の反対側の端部において頑丈な「Ｔ」部分ができ得る。ある用途においては、複数の半径３５の領域において最大張力を緩和することにより補強材２０のプルオフ強度をさらに改善するために、複数の半径３５の半径「Ｒ」（図６）を大きくすることが望ましい場合がある。
【００２７】
開示された実施形態を、Ｉ以外の断面、例えばＴ又はＪ、又はキャップ又はベースが半径領域と交差して、充填材及びプルオフ強度の改善が求められる空隙を形成している他の断面形状を有する補強材の加工に、有利に用いることができる。
【００２８】
ここで、接着剤の層４６で充填材３６を包み、充填材３６を半径充填材領域３７に取り付ける方法を示す図９〜１１に注目する。図９に示すように、接着剤の層４６のシートの形態であってよい層を、接着剤のシート４６の一端がフランジ３０のうちの一つのフランジの接点６２ａで始まるように、半径充填材領域３７の上に配置する。接着剤の層４６を形成するシートを次に、別の接点６２ｂに到達するまで半径充填材領域３７に押し敷き、その後接着剤の層４６の残りを他のフランジ３２の上に垂れかけて、第３接点６２ｃを覆う。接着剤の層４６を形成しているシートの幅は、長さ６４が充填材３６の幅と等しいあるいはそれ以上長いままであるように十分なものでなければならない。接着剤の層４６の残りの長さ６４は、図１１に示すように充填材３６の上に折り畳んで、残りの余った分（図示せず）はすべて切り取ることができる。
【００２９】
充填材３６が接着剤の層４６で完全に包まれた状態で、後にさらに詳しく説明するように、次にキャップ２６（又はベース２８）を矢印５４の方向に引っ張って、補強材２０の圧縮及び共硬化に使用されるツーリング一式（図示せず）においてパーツが組立てられる時に、フランジ３０（又は３２）と充填材３６に接触させる。硬化プロセス中に、接着剤の層４６が布層４８に部分的ににじみ出て、充填材３６と、Ｃチャネル２２、２４、ベース２８及びキャップ２６の間の界面を強く接着させる。前に示したように、ある用途においては、複合布の層４８と接着剤の層４６により補強材２０の全長を延ばすことができ、一方他の用途においては、布４８と接着剤の層４６は、例えば、補強材２０にかかる引張荷重が特に大きくなり得る領域の補強材２０の長さ部分に沿ってのみ存在し得る。
【００３０】
ここで図１２を参照すると、ある用途においては、接着剤の層４６の長さを、接点６２（図９）を越えてＣチャネル２２、２４及びベース２８（又はキャップ２６）の間の直接界面領域５６、５８及び６０まで延ばすことが望ましい場合がある。これらの接着剤の延長された領域５６、５８及び６０により、布の直接面している層４８を接着し、半径充填材領域３７において補強材２０をさらに強化することができ、これによりプルオフ強度がさらに改善される。
【００３１】
ここで、布層４８が局在している、つまり布層４８がパッチとして使用されている補強材２０を形成するのに使用できる方法及び関連ツーリングを示す図１３〜１５を参照する。Ｃチャネル２２、２４を一対のツール６２、６４の上でドレープ成形することができる。複合布パッチ４８ａ、４８ｂを次に、図１３において良く分かるように、対応するＣチャネル２２、２４の上の適切な領域にそれぞれ配置する。ある用途においては、布パッチ４８ａ、４８ｂが互いからわずかにずれていることが望ましい場合がある。例えば、図１３において分かるように、ウェブ部分３４ａの上に垂れかけられたパッチ４８ａの深さｘは布パッチ４８ｂの深さｙよりも浅くなっている。同様に、図１４に示すように、パッチ４８ａ、４８ｂは縦方向に距離Ｚだけずれている。
【００３２】
パッチ４８ａ、４８ｂをドレープ成形されたＣチャネル２２、２４の上に配置した後で、ツール６２、６４を共に押してウェブ部分３４ａ、３４ｂを向かい合わせに接触させる。この時点では、図１４に示すように、接着剤で包まれた充填材３６は半径充填材区域３７に配置され、そして第３布パッチ４８ｃが布パッチ４８ａ、４８ｂと重なるように充填材の上に配置される。この実施例においては、接着剤の層４８は充填材３６の全長の一部分のみを包み囲んでいるが、他の用途では、接着剤の層４８は充填材３６の全長に延びていてよい。最後に、ベース２８及びキャップ２６を取り付けることができ、その後にアセンブリ全体を真空バッグ処理し、オートクレーブ（図示せず）に入れて圧縮し硬化させることができる。
【００３３】
ここで、強化補強材２０を加工する方法８８のステップを示す図１６に注目する。７０においては、複合プロセス技術で周知の様々な任意の方法を用いて充填材３６を形成する。７２において、充填材３６を接着剤の層４６で包み、これは接着剤の層４６を充填材の各面周囲で折りたたむことによって実行可能である。
【００３４】
７４においては、ステップ７６に示すように適切なツーリング上に複合テープのプリプレグ層を積み重ねることによって積層体を形成し、その後７８において、複合布層４８をテーププライの積み重ねの上に配置する。次に積層体を、ステップ８０においてドレープ成形又は他の方法を使用してＣチャネル２２又は２４に成形する。
【００３５】
次に、接着剤の層４８が強化要素３６の境界を越えて延びている用途においては、接着剤の追加層５６、５８、６０（図１２参照）を、ステップ８２に示すように、Ｃチャネルプレフォーム２２、２４に塗布することができる。
【００３６】
次に、ステップ８４において、Ｃチャネルプレフォーム２２、２４と接着剤で包まれた充填材３６を、適切なツーリングにおいて積層体として組立てる。次に、８６において、積層体を圧縮し硬化して補強材２０を完成させる。
【００３７】
本開示の実施形態は、様々な可能性のある用途、特に例えば航空宇宙、海洋、及び自動車用途を含む運送業において使用することができる。したがって、ここで図１７及び１８を参照すると、本開示の実施形態は図１７に示す航空機の製造及び就航方法９０及び図１８に示す航空機９２において使用可能である。試作段階においては、例示の方法９０は航空機９２の仕様及び設計９４と、材料調達９６を含むことができる。製造段階においては、航空機９２の部品及びサブアセンブリの製造９８と、システム統合１００がおこなわれる。その後航空機９２は、認可及び納品１０２を経て就航１０４されることが可能である。顧客によって就航されている間、航空機９２には所定の整備及び保守１０６（変更、再構成、改装等も含むことができる）が予定される。
【００３８】
本方法９０の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客等）によって行う又は実施することができる。この説明のために、システムインテグレータは限定しないが、任意の数の航空機メーカー、及び主要システムの下請け業者を含むことができ；第三者は限定しないが、任意の数の供給メーカー、下請け業者、及びサプライヤを含むことができ；オペレータは、航空会社、リース会社、軍部、サービス組織等であってよい。
【００３９】
図１８に示すように、例示の方法９０で製造された航空機９２は、複数のシステム１１０と内装１１２を有する機体１０８を備えることができる。高レベルシステム１１０の例は、一又は複数の推進システム１１４、電気システム１１６、油圧システム１１８、及び環境システム１２０が挙げられる。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙での実施例を示したが、本開示の原理は例えば海洋及び自動車産業等の他の産業分野に応用することが可能である。
【００４０】
本明細書に具現化されたシステム及び方法は、製造及び就航方法９０の任意の一又は複数の段階において採用することができる。例えば、製造プロセス９８に対応する部品又はサブアセンブリは、航空機９２が就航している間に製造される部品又はサブアセンブリと同じ方法で加工又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、又はこれらの組み合わせを、例えば、航空機９２を実質的に組立てしやすくする、又は航空機９２にかかる費用を削減することによって、製造段階９８及び１００において用いることが可能である。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、またはこれらの組み合わせを、航空機９２が就航している間に、例えば限定しないが、整備及び保守１０６に用いることができる。
【００４１】
本開示の実施形態を特定の実例となる実施形態に関連させて説明してきたが、当然ながら特定の実施形態は説明のためであり、限定するものではなく、当業者が他の変形例を発想することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合補強材であって、
積層複合テープからできている第１、第２及び第３部材であって、第１及び第２部材によりウェブとウェブから延びた一対のフランジが画定され、第３部材がフランジに連結し且つウェブに対しておおむね横方向に延在しているもので、第１、第２及び第３複合部材が交差して空隙を形成している第１、第２及び第３部材；
空隙に配置され実質的に空隙を充填している充填材；
充填材の領域の各部材の少なくとも１つの複合布層；並びに
充填材を囲み、充填材を複合布に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
【請求項２】
第１及び第２部材がウェブと各フランジの間の半径領域を含み、布層が半径領域を覆っている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項３】
接着剤の層が構造用接着剤の折り畳まれたシートを含む、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項４】
少なくとも１つの複合布層が、エポキシマトリクスに保持されたグラファイト繊維を含む、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項５】
接着剤の層と少なくとも１つの複合布層とが、半径領域を越えて延びている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項６】
複合部材の少なくとも１つの複合布層が互いに相対的にずれている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項７】
複合補強材の加工方法であって：
複合繊維テープを使用して、各々がフランジと半径部分とを有する一対の複合チャネルを形成し；
各チャネルの半径部分の上に複合繊維布の層を配置し；
複合繊維テープを使用してベースを形成し；
ベースの少なくとも一部の上に複合繊維布の層を配置し；
充填材周囲に接着剤の層を配置し；
チャネルとベースの組み立てを行い；
チャネルとベースの半径部分の間の半径充填材区域に充填材と接着剤の層を配置し；そして
アセンブリを硬化させる
ことを含む方法。
【請求項８】
チャネル、ベース及びキャップの形成がそれぞれ、一方向強化繊維を有する複合テープの複数のプライを積み重ねることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
充填材周囲に接着剤の層を配置することが、接着剤のシートで充填材を包むことによって行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
複合繊維布の層を、半径充填材区域の外側の各Ｃチャネル、ベース及びキャップの部分に配置し；
接着剤の層を、半径充填材区域の外側の部分の複合繊維布の層間に導入する
ことをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１】
複合補強材であって、
積層複合テープからできている第１、第２及び第３部材であって、第１及び第２部材によりウェブとウェブから延びた一対のフランジが画定され、第３部材がフランジに連結し且つウェブに対しておおむね横方向に延在しているもので、第１、第２及び第３複合部材が交差して空隙を形成している第１、第２及び第３部材；
空隙に配置され実質的に空隙を充填している充填材；
充填材の領域の各部材の少なくとも１つの複合布層；並びに
充填材を囲み、充填材を複合布に結合させる接着剤の層
を含む複合補強材。
【請求項２】
第１及び第２部材がウェブと各フランジの間の半径領域を含み、布層が半径領域を覆っている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項３】
接着剤の層が構造用接着剤の折り畳まれたシートを含む、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項４】
少なくとも１つの複合布層が、エポキシマトリクスに保持されたグラファイト繊維を含む、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項５】
接着剤の層と少なくとも１つの複合布層とが、半径領域を越えて延びている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項６】
複合部材の少なくとも１つの複合布層が互いに相対的にずれている、請求項１に記載の複合補強材。
【請求項７】
複合補強材の加工方法であって：
複合繊維テープを使用して、各々がフランジと半径部分とを有する一対の複合チャネルを形成し；
各チャネルの半径部分の上に複合繊維布の層を配置し；
複合繊維テープを使用してベースを形成し；
ベースの少なくとも一部の上に複合繊維布の層を配置し；
充填材周囲に接着剤の層を配置し；
チャネルとベースの組み立てを行い；
チャネルとベースの半径部分の間の半径充填材区域に充填材と接着剤の層を配置し；そして
アセンブリを硬化させる
ことを含む方法。
【請求項８】
チャネル、ベース及びキャップの形成がそれぞれ、一方向強化繊維を有する複合テープの複数のプライを積み重ねることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
充填材周囲に接着剤の層を配置することが、接着剤のシートで充填材を包むことによって行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
複合繊維布の層を、半径充填材区域の外側の各Ｃチャネル、ベース及びキャップの部分に配置し；
接着剤の層を、半径充填材区域の外側の部分の複合繊維布の層間に導入する
ことをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１１−５２０６９０（Ｐ２０１１−５２０６９０Ａ）
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０９７２４（Ｐ２０１１−５０９７２４）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４０４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４０５５５
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４０４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４０５５５
【国際公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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