JP2016500586A - 安定化要素を有する複合構造物 - Google Patents

Abstract

複合構造物（２００）は、ラミネート（２０４）と安定化要素（３００）とを含みうる。ラミネート（２０４）は、複数の複合プライ（２１４）を有しうる。複合構造物（２００）は、ラミネート（２０４）に関連付けられうる幾何形状の不連続を含みうる。安定化要素（３００）は、複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置されうる。【選択図】図１０、図１１

Description

本開示は概して複合材料及び方法に関し、より具体的には、安定化要素を有するハイブリッド複合ラミネートに関する。

複合材料は、多種多様な構造物に使用される。航空機の建造において、複合材料は、胴体部、翼部、尾部、及び他の構成部品を形成するために使用されうる。例えば、航空機の胴体部は、ハット型ストリンガのような複合構造部材が取り付けられうる、複合外板パネルで建造されうる。ハット型ストリンガは、外板パネルの強度及び剛性を増大させうる。

複合構造物の作製段階では、複合プライの層がツール又は型の表面上にレイアップされうる。ツール又は型は、最終複合構造物の所望の形状で提供されうる。複合プライは、炭素繊維、ガラス繊維又は他の繊維といった、複数の高弾性繊維又は高剛性繊維を含みうる。繊維は、プリプレグ複合プライを形成するために、エポキシ又は熱可塑性樹脂のようなポリマーマトリクス材料に予備含侵されうる。複合プライ内の繊維は、単一方向に共通に配列又は配向されうる（例えば一方向性）か、或いは、複合プライ内の繊維は、２つ以上の方向にファブリック配列内に織り合わされうる。複合構造物は、主荷重を繊維長に沿って伝えるよう設計されうる。これを踏まえ、一方向性繊維で形成された複合構造物は、繊維の長さ方向に沿って比較的高い引張り強度を有しうる。

プリプレグ複合プライがツール又は型上にレイアップされた後に、レイアップに硬化サイクルが実行されうる。硬化サイクルは、レイアップへの熱及び圧縮圧力の印加を含みうる。熱の印加は、樹脂の粘度を低減し、樹脂が流れて隣接する複合プライ内の樹脂と混ざり合うことを可能にしうる。圧縮圧力の印加は、真空バッグをレイアップの表面上に取り付けること、及び／又は、レイアップをオートクレーブの内部に位置付けることを含みうる圧縮圧力は、ツール又は型に当接する複合プライを圧縮して、最終複合構造物内の気孔及び隙間を最小化又は低減しうる。加えて、圧縮圧力は、ツール又は型に当接するレイアップに力を加えて、複合構造物の最終形状及び表面仕上げを確立しうる。

真空バッグは、プリプレグ複合プライのレイアップの大部分にほぼ均一の圧力を印加するが、圧縮圧力の印加中の樹脂粘度の低減は、結果として、真空バッグの下の圧縮圧力が低い区域へと向かう、樹脂流れをもたらしうる。圧縮圧力が低い区域は、レイアップに関連付けられた幾何形状の不連続が存在する場所に、発生しうる。幾何形状の不連続は、結果として、硬化中の面外繊維移動をもたらしうる。例えば、幾何形状の不連続は、未硬化プリプレグ複合プライのラミネートとして形成された外板パネルに装着又は接合され（共硬化され、共結合され、共固化され）うる、構造部材（例えばストリンガ、補剛材等）の端部で、発生しうる。補剛材の端部における幾何形状の不連続は、結果として、補剛材の端部からレイアップの表面への、真空バッグのブリッジングをもたらしうる。

ブリッジングの下の領域は、圧縮圧力が低い区域を含みうる。樹脂は、圧縮圧力が低い区域に向かって流れ、かつ、複合プライ内の繊維の、圧縮圧力が低い区域に向かう移転も引き起こしうる。繊維の移動は、結果として面外繊維歪みをもたらす、繊維の群在を引き起こしうる。樹脂の硬化及び固化の際に、面外繊維歪みは、複合構造物内に恒久的に定着することになりうる。面外繊維歪みは、繊維が層又はプライの内部で共通の方向に配向されている時に最大強度を提供するよう一般的に設計される、繊維の荷重担持性能に影響を与えうる。これを踏まえ、面外繊維歪みが最終複合構造物の特徴に及ぼす効果は、所望の効果を下回るものになりうる。

以上から明らかなように、当該技術分野において、複合構造物内の面外繊維歪みを最小化するためのシステム及び方法に対する需要が存在する。

複合構造物内の面外繊維歪みに関連付けられた上記の需要は、ラミネートと安定化要素とを含みうる複合構造物を提供する本開示によって、具体的に対処され、軽減される。ラミネートは、複数の複合プライを有しうる。複合構造物は、ラミネートに関連付けられうる圧縮の不連続を含みうる。安定化要素は、複合プライと共に含まれ、かつ、圧縮の不連続の近位に配置されうる。

更なる実施形態では、ラミネートと安定化要素とを含み、かつ、ラミネートが複数の複合プライを有しうる、複合構造物が開示されている。複合構造物は、ラミネートに関連付けられうる幾何形状の不連続を含みうる。安定化要素は、複合プライと共に含まれ、かつ、幾何形状の不連続の近位に配置されうる。

プライ安定材も開示されている。プライ安定材は、複数の複合プライを有するラミネートのための安定化要素を含みうる。ラミネートは、それに関連付けられた圧縮の不連続を有しうる。安定化要素は、複合プライと共に含まれ、かつ、圧縮の不連続の近位に配置されうる。

複合構造物を作る方法も開示されている。方法は、複数の複合プライを備えたラミネートをレイアップすることを含みうる。ラミネートは、それに関連付けられた圧縮の不連続又は幾何形状の不連続を有しうる。方法は更に、複合プライと共に安定化要素を適用すること、及び、安定化要素を圧縮の不連続又は幾何形状の不連続の近位に配置すること、を含みうる。

上述の特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態において独立して達成可能であるか、又は、以下の説明および図面を参照して更なる詳細を理解可能な更に別の実施形態において、組み合わせうる。

本開示の上記の及びその他の特徴は、図面を参照することでより明白となり、図面の中では、全体を通して類似の番号が類似の部分を表している。
航空機の斜視図である。 図１の線２に沿った航空機胴体部のバレル部分の斜視図である。 図２の線３に沿った、バレル部分の一部の斜視図であり、装着されたハット型補剛材のような構造部材を有するパネル（例えば外板パネル）が用いられた、バレル部分を図示している。 図３の線４に沿ったバレル部分の一部の断面図であり、パネルに結合されたハット型補剛材を図示している。 図４の線５に沿った、構造部材Ｒ部（すなわちハット型補剛材）、パネル、及び接着層の分解断面図であり、ハット型補剛材のパネルへの結合を図示している。 パネルに共結合されている図５の構造部材の断面図であり、構造部材の構造部材端に（すなわちハット型補剛材の端部に）圧縮圧力が低い区域を創出し、結果としてパネルに繊維の面外歪みをもたらす、真空バッグによる圧力の印加を図示している。 構造部材端の近位でパネル内に取り付けられた安定化要素を有し、結果としてパネル内の面外繊維歪みの最小化をもたらす、図６の構造部材とパネルの断面図である。 図７の線８に沿った構造部材のＲ部の断面図であり、構造部材Ｒ部に圧縮圧力が高い区域を創出し、結果として、構造部材Ｒ部から離れる樹脂の流れによる構造部材Ｒ部のＲ部壁厚減少をもたらす、真空バッグによる圧力の印加を図示している。 構造部材Ｒ部の近位に取り付けられ、結果として構造部材Ｒ部のＲ部壁厚減少の最小化をもたらす安定化要素を有する、図８の構造部材（例えばハット型補剛材）の構造部材Ｒ部の断面図である。 図７の線１０に沿った構造部材Ｒ部のＲ部充填材（すなわちヌードル）の断面図であり、Ｒ部充填材の近位の場所における面外繊維歪みを図示している。 Ｒ部充填材の近位に取り付けられ、結果として面外繊維歪みの最小化をもたらす安定化要素を有する、図１０の構造部材のＲ部充填材の断面図である。 図２の線１２に沿った複合バレルの端面図であり、バレル部分の外板パネルに装着するための複数の当て板を図示している。 図１２の線１３に沿った、パネルに装着された補剛材の断面図であり、当て板の当て板端の間の隙間に発生する面外繊維歪みを図示している。 当て板端の近位のパネル内に取り付けられた安定化要素を有する、図１３のハット型補剛材とパネルの断面図である。 図３の線１５に沿ったパネルの肉盛りの断面図であり、肉盛りの周縁部に発生する面外繊維歪みを図示している。 図１５の、結果としてパネル内の面外繊維歪みの最小化をもたらす、肉盛りの断面図である。 安定化要素端とプライ端が互いに対向関係に配置されるように配設された、安定化要素と複合プライの断面図である。 安定化要素端とプライ端が互いに重複関係に配置されるように配設された、安定化要素と複合プライの断面図である。 複合構造物を製造する方法に含まれうる一又は複数の作業を有するフロー図である。 少なくとも１つの安定化要素を有する複合構造物のブロック図である。 航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。

ここで、内容が本開示の好ましい様々な実施形態を図示している図面を参照するに、図１は、一又は複数の複合構造物２００で形成された旅客機１００の斜視図である。例えば、航空機１００は、胴体部１０２と、胴体部１０２から外向きに延在する一対の翼部１０６とを含みうる。胴体部１０２には、一又は複数のバレル部分１０４が用いられ、バレル部分は各々複合構造物２００として形成されうる。翼部１０６の各々も、複合構造物２００として形成されうる。尾翼１０８は、水平安定板１１０、昇降舵１１２、垂直安定板１１４及び方向舵１１６を含み、加えてそれは、複合構造物２００として形成されうる。本開示は、図１に図示するように、固定翼旅客機１００に関連して説明されているが、開示されている実施形態は、任意の構成の航空機に限定なく適用されうる。更にこれを踏まえ、開示されている実施形態は、乗用運搬関連の、又は非乗用運搬関連の任意の用途に限定なく実装することが可能であり、航空機１００への実装には限定されない。

図２を参照するに、胴体部１０２（図１）のバレル部分１０４の一部の斜視図が示されている。バレル部分１０４は、複合構造物２００として形成され、かつ、一又は複数のパネル２０６（例えば外板パネル）を含みうる。各パネル２０６は、複数の複合プライ２１４が用いられたラミネート２０４として形成されうる。パネル２０６は、複数の構造部材４００によって支持されうる。構造部材４００の各々も、複数の複合プライ２１４のラミネート２０４として形成されうる。図２では、パネル２０６（例えば外板パネル）を支持する構造部材４００は、円周方向に間隔を保ち長手方向に延在する複数のストリンガ４０２又はハット型補剛材４０４、及び、軸方向に間隔を保つ複数のフレーム２０２を含みうる。一実施形態では、ハット型補剛材４０４は、軸方向引張荷重（図示せず）のような軸方向の力（図示せず）、曲げ荷重（図示せず）及び他の荷重を担持しうる。フレーム２０２は、胴体部１０２の形状を維持し、かつ、円周方向荷重又はフープ荷重（図示せず）及び他の荷重を担持しうる。フレーム２０２とハット型補剛材４０４は、曲げ（図示せず）に対する胴体部１０２の座屈強度（図示せず）を向上させうる。フレーム２０２とハット型補剛材４０４はまた、集合的に、フレーム２０２とハット型補剛材４０４によって提供される特質の中でも特に、パネル２０６のねじり剛性及び曲げ剛性（図示せず）を増大させうる。

図３を参照するに、パネル２０６に装着されて複合構造物２００を形成する複数の構造部材４００（例えばハット型補剛材４０４）を有する、パネル２０６を図示する、バレル部分１０４（図１）の一部の斜視図が示されている。一実施形態では、上述のように、構造部材４００（例えばハット型補剛材）のうちの一又は複数は、複合プライ２１４のラミネート２０４として形成されうる。一又は複数の構造部材４００は、下記で一層の詳細が説明されるように、構造部材４００をパネル２０６に結合、共結合又は共硬化することによってパネル２０６に固定されうる。本書において、構造部材４００は、パネル２０６に接合されうる、ハット型補剛材４０４、フレーム２０２（図２）、ストリンガ（図示せず）、又は、任意の構成又は幾何形状の任意の他の構造部材４００を、限定なく含みうる。有利には、複合構造物２００は、複合構造物２００の圧縮、固化又は硬化中のような、複合構造物２００の圧縮、固化又は硬化中（図示せず）に、複合プライ２１４に硬性を提供し、かつ、面外繊維歪み２４４（図６）を緩和又は防止するよう構成された安定化要素３００を含む、一又は複数のプライ安定材を含みうる。

図４を参照するに、パネル２０６に装着された複数の構造部材４００（例えばハット型補剛材４０４）を図示する、バレル部分１０４（図１）の断面図が示されている。構造部材４００の各々は、パネル２０６に関連付けられた少なくとも１つの圧縮の不連続２５８を徴表しうる。一実施形態では、圧縮の不連続２５８は、不均一な圧縮圧力３２９がパネル２０６に印加される場所に発生しうる。例えば、圧縮の不連続２５８は、構造部材４００がパネル２０６に装着される場所に発生しうる。図４は更に、有利には、パネル２０６、ラミネート２０４と共に含まれ、かつ、構造部材４００の各々によって徴表されうる一又は複数の幾何形状の不連続２５６の近位に配置される、安定化要素３００を図示している。

図４に示す一実施形態では、安定化要素３００は、パネル２０６の一対の複合プライ２１４と交互配置され（例えば複合プライ２１４間に挟まれ）うる。しかし、安定化要素３００は、ラミネート２０４のラミネート上側表面２１０上に（図示せず）、及び／又は、ラミネート下側表面２１２上に（図示せず）、位置付けられうる。有利には、安定化要素３００は、繊維歪み２４４（図６）の緩和要素として作用する。これを踏まえ、下記で一層の詳細が説明されるように、安定化要素３００は、好ましくは、複合プライ２１４をほぼ面内（図示せず）に留まるよう制約し、かつ、ラミネート２０４の圧縮又は固化中のラミネート２０４の板厚方向２４１の面外繊維歪み２４４を防止しうる、比較的高い剛性又は比較的高い弾性率（例えば高い耐屈曲性）を有する。

図４では、安定化要素３００は、構造部材４００の長さ（図示せず）の少なくとも一部に沿って、延在しうる。安定化要素３００の各々は、対向する安定化要素端３０８を有しうる。安定化要素３００（図４）は、安定化要素端３０８（図４）のうちの一又は複数が構造部材端４１８を超えて延在するように、サイズ調整され、構成されうる。しかし、安定化要素３００は、安定化要素端３０８のうちの一又は複数が構造部材端４１８を超えて延在しないように、構成されうる。

図５を参照するに、安定化要素３００がない状態でパネル２０６の上部に位置付けられた、構造部材４００の分解図が示されている。図５の構造部材４００は、ハット型補剛材４０４の構成で示されているが、構造部材４００は、多種多様の異なる大きさ、形状及び構成のうちの任意のもので、限定なく提供されうる。図５に示す一実施形態では、構造部材４００（すなわちハット型補剛材４０４）には、複数の複合プライ２１４が用いられうる。しかし、構造部材４００は、任意の金属材料及び／又は非金属材料を限定なく含む任意の材料で形成され、かつ、複合プライ２１４での形成に限定されない。

図５では、構造部材４００（例えばハット型補剛材４０４）は、基部４１０を含み、かつ、キャップ４１４によって相互接続されうる、一対の外向きに延在するウェブ４１２を有しうる。基部４１０は、基部４１０の対向する端部にフランジ４１６を含みうる。フランジ４１６の各々は、構造部材端４１８で終端しうる。一実施形態では、ハット型補剛材４０４には、複数のサブラミネート４３０が用いられうる。例えば、構造部材４００は、基部ラミネート４３４、主ラミネート４３２及びラップラミネート４３６を含みうる。構造部材４００は、サブラミネート４３０の接合個所４３８に、Ｒ部充填材４４０又はヌードルを含みうる。Ｒ部充填材４４０には、一方向性複合材料（図示せず）又は他の代替材料が用いられうる。

図５の一実施形態では、構造部材４００は、硬化済みの又は予備硬化済みの複合プライ２１８のラミネート２０４として成形されうる。しかし、構造部材４００は、未硬化複合プライ２１６のラミネート２０４としても提供されうる。同様に、パネル２０６は、未硬化複合プライ２１６のラミネート２０４として形成されうる。しかし、パネル２０６は、硬化済みの又は予備硬化済みの複合プライ２１８のラミネート２０４としても提供されうる。一実施形態では、複合プライ２１４には、炭素繊維のような、ただしそれだけに限定されない、弾性と強度が比較的高い繊維２３０を含む、繊維強化ポリマーマトリクス材料２２４が用いられうる。しかし、繊維２３０は、グラファイト、ガラス、炭素、ホウ素、セラミック、アラミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリマー、炭化タングステン、及び／又は、任意の他の繊維材料２３２を限定なく含む、繊維材料２３２で形成されうる。複合プライ２１４の繊維２３０は一方向性であるか、又は、繊維２３０は、ファブリック（図示せず）配列に織り込まれ、或いは編み込まれうる。

図５では、複合プライ２１４は、ポリマー樹脂２２６に予備含侵（例えばプリプレグ）されうる。しかし、本開示は、プリプレグ複合プライ２１４に限定されず、ツール（図示せず）の表面上でレイアップされ、かつ、液体樹脂（図示せず）が注入されうる、乾燥した、又はほぼ乾燥した繊維予備成形物（図示せず）で形成された、複合構造物２００を含みうる。本開示では、樹脂２２６は、エポキシ及びポリエステルのような熱硬化性樹脂２２６を含むか、又は、樹脂２２６は、ポリアミド、ポリオレフィン、フルオロポリマー及び／又は他の樹脂材料２２８のような熱可塑性樹脂を含みうる。繊維２３０は、およそ３２ＭＳＩ（ｍｉｌｌｉｏｎ ｐｏｕｎｄｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈ）からおよそ１００ＭＳＩまでの範囲の繊維剛性（図示せず）を有しうる。しかし、繊維２３０は、３２ＭＳＩを下回る、又は１００ＭＳＩを上回る繊維剛性を備えうる。

繊維２３０は、初期繊維長（図示せず）のおよそ０．１％からおよそ１％までの範囲の、又はそれを上回る、繊維伸長（２３６）性能を備えうる。しかし、繊維２３０は、任意の繊維伸長２３６性能で提供されうる。複合プライ２１４の各々は、およそ１ｍｉｌからおよそ２０ｍｉｌまでの範囲のプライ厚２２２（図１７）で、またより好ましくは、およそ４ｍｉｌからおよそ８ｍｉｌまでのプライ厚２２２の範囲内で、提供されうる。しかし、複合プライ２１４は、任意のプライ厚２２２で、限定なく提供されうる。構造部材４００及び／又はパネル２０６のためのラミネート２０４は、テープ敷設機（図示せず）のような従来型のレイアップ設備（図示せず）を使用して形成されるか、又は、構造部材４００及び／又はパネル２０６のためのラミネート２０４は、ハンドレイアップによって形成されうる。

図５の一実施形態では、構造部材４００のうちの一又は複数は、下記で一層の詳細が説明されるように、構造部材４００をパネル２０６に結合、共結合又は共硬化することによって、パネル２０６に固定されうる。共結合は、硬化済みの又は予備硬化済みの複合プライ２１８で形成された一又は複数の構造部材４００を、未硬化複合プライ２１６で形成されたパネル２０６に結合することを含みうるが、パネル２０６は、共結合処理中に同時に硬化される。共硬化は、未硬化複合プライ２１６で形成された一又は複数の構造部材４００と、未硬化複合プライ２１６で形成されたパネル２０６とを、同時に硬化することを含みうる。構造部材４００とパネル２０６とを共硬化する処理は、構造部材４００とパネル２０６の未硬化複合プライ２１６を固化するための、熱及び圧力の印加を含み、結果として、構造部材４００のパネル２０６への結合をもたらしうる。

図６を参照するに、図６が、パネル２０６への不均一な圧縮圧力３２９の効果を図示しうるように、安定化要素３００がない状態でパネル２０６に共結合された、ハット型補剛材４０４のような構造部材４００が示されている。図６では、構造部材４００は、圧縮圧力３２４を印加して複合構造物２００を形成するために、真空バッグ３２６を使用して、パネル２０６に共結合されうる。圧縮圧力３２４の印加は、真空バッグ３２６上で真空を引くこと（図示せず）、及び／又は、真空引きされた複合構造物２００をオートクレーブ（図示せず）の内部に位置付けること、を含みうる。上記に示したように、圧縮圧力３２４は、結果として樹脂２２６の粘度（図示せず）の減少をもたらしうる熱（図示せず）の印加中に、印加されうる。樹脂２２６の粘度の減少は、複合プライ２１４内の樹脂２２６が流れて、隣接する複合プライ２１４内の樹脂２２６と混ざり合うことを可能にしうる。

図６に示すように、真空バッグ３２６は、結果として、構造部材４００及びパネル２１６の複合プライ２１４に印加されうる圧縮圧力３２４をもたらしうる。構造部材４００は、圧縮圧力３２４の印加中に一時的に又は恒久的に取り付けられうる、マンドレル４４４を含みうる。例えば、マンドレル４４４は発泡体（図示せず）で形成されるか、又は、マンドレル４４４は、圧縮圧力３２４の印加中に構造部材４００の形状を維持するために一時的に取り付けられうる、可膨張性の空気袋（図示せず）を含みうる。しかし、マンドレル４４４は、構造部材４００に恒久的に取り付けられうる。

図６では、構造部材４００は、構造部材端４１８の各々における、パネル２０６に関連付けられた圧縮の不連続２５８を徴表しうる。例えば、構造部材４００は、結果として、パネル２０６への不均一な圧縮圧力３２９の印加をもたらしうる。これを踏まえ、構造部材端４１８の各々は、結果として、構造部材端４１８からラミネート上側表面２１０への真空バッグ３２６のブリッジング３２８によって引き起こされる、圧縮圧力が低い区域３３０の形成をもたらしうる。圧縮圧力３２４の印加中の樹脂２２６の粘度の減少は、結果として、圧縮圧力が低い区域３３０に向かう樹脂流れ３３４の方向に沿った、樹脂２２６の流れをもたらしうる。樹脂２２６の流れは、繊維２３０を、樹脂流れ３３４の方向に沿って移動させうるが、このことは結果として、圧縮圧力が低い区域３３０内の頭部波２４２内の、繊維２３０の局所群在をもたらしうる。頭部波２４２は、複合プライ２１４のうちの一又は複数の繊維２３０における、面外繊維歪み２４４を徴表しうる。樹脂２２６の硬化及び固化の際に、面外繊維歪み２４４は、複合構造物２００内に恒久的に定着することになりうる。面外繊維歪み２４４は、複合プライ２１４の荷重担持性能に影響を与えうる。

図７を参照するに、有利にはパネル２０６のラミネート２０４と共に提供された安定化要素３００を有する複合構造物２００の、一実施形態が示されている。圧縮圧力が低い区域３３０では、複合プライ２１４が有利には面内繊維方向２４０に維持されるように、安定化要素３００が面外繊維歪み２４４（図６）を緩和又は防止する。安定化要素３００は、複合材処理温度（例えば硬化温度又は固化温度）で比較的高い安定化要素剛性３０２を有する材料で、形成されうる。安定化要素３００の比較的高い安定化要素剛性３０２は、頭部波２４２（図６）の生成に抗し、かつ、面外繊維歪み２４４（図６）を低減又は緩和しうる。これを踏まえ、安定化要素３００は、面外繊維歪み２４４を有する複合構造物の荷重担持性能と比較して、複合構造物２００の荷重担持性能を改善しうる、繊維歪み緩和要素として作用しうる。

図７では、安定化要素３００は、圧縮圧力が低い区域３３０を少なくとも部分的に差し渡って延在する大きさ、形状及び構成で提供されうる。より具体的には、安定化要素３００は、対向する安定化要素端３０８を有しうる。安定化要素３００は、安定化要素端３０８のうちの少なくとも１つが構造部材端４１８を超過して延在するように、構成されうる。更に、安定化要素３００は、安定化要素３００の少なくとも一部が圧縮圧力が低い区域３３０を差し渡って延在するように、構成されうる。例えば、安定化要素３００は、安定化要素端３０８の少なくとも１つが、ラミネート２０４のラミネート厚２４６と少なくともほぼ等しい長さだけ一構造部材端４１８を超過して延在するような幅で、提供されうる。また更に、図７は構造部材４００の全体を差し渡って延在する安定化要素３００を図示しているが、複合構造物２００は、２つの別個の安定化要素３００（図示せず）で提供されることがあり、この場合、各安定化要素３００は、構造部材端４１８のうちの１つの近位に位置付けられ、かつ、圧縮圧力が低い区域３３０のうちの１つを差し渡って延在しうる。

図７に示す実施形態では、安定化要素３００は、ラミネート上側表面２１０の近位に配置されうる。例えば、安定化要素３００は、ラミネート２０４の複合プライ２１４の内部に交互配置され（例えば複合プライ間に挟まれ）、かつ、ラミネート上側表面２１０から複合プライ２１４のおよそ１０枚分を超えない深さ３２２に、配置されうる。更なる一実施形態では、安定化要素３００は、好ましくは、ラミネート上側表面２１０から複合プライ２１４のおよそ３枚分を超えない深さ３２２に、配置されうる。図７は、ラミネート２０４の複合プライ２１４の積層の内部に取り付けられた単一の安定化要素３００を図示しているが、任意の数の安定化要素３００が、複合プライ２１４の積層の内部に取り付けられうる。加えて、安定化要素３００は、比較的一定な安定化要素厚３０６（図１７）を有する、比較的平らで薄く、均質なシートとして示されているが、安定化要素３００は、単純な湾曲形状（図示せず）又は複雑な曲線を用いた形状（図示せず）の安定化要素３００の複合プライ２１４に合致する、単純な湾曲形状（図示せず−例えば円筒形、円錐形）、又は、複雑な曲線を用いた形状（図示せず−例えば航空機ノーズ部の二重湾曲形状）を含む、代替的な構成で提供され、かつ、不均一な厚さ（図示せず）を有しうる。

図７では、安定化要素３００は、有利には、複合プライ２１４の処理温度又は硬化温度での複合ラミネート剛性２３４よりも高い、複合プライ２１４の処理温度又は硬化温度での安定化要素剛性３０２（例えば安定化要素弾性率）を有する、安定化要素材料で形成されうる。熱硬化性材料で形成された複合プライ２１４に関し、安定化要素３００は、およそ２５０Ｆ（カ氏）から３５０Ｆ、又はそれを上回る硬化温度で安定化要素剛性３０２を有する、安定化要素材料で形成されうる。熱可塑性材料で形成された複合プライ２１４に関し、安定化要素３００は、およそ６００Ｆから７２０Ｆ、又はそれを上回る処理（例えば固化）温度で安定化要素剛性３０２を有する、安定化要素材料で形成されうる。安定化要素３００は、上記に示したように、およそ１５ＭＳＩから８０ＭＳＩまでの範囲の安定化要素剛性３０２を有する安定化要素材料で形成されうるが、安定化要素３００は、１５〜８０ＭＳＩという範囲よりも大きい、又はそれよりも小さい安定化要素剛性３０２を有する、任意の安定化要素材料でも形成されうる。一実施形態では、安定化要素３００は、一般的に炭素エポキシ材料に関連付けられるおよそ３５０Ｆの硬化温度で、およそ４７ＭＳＩの安定化要素剛性３０２を有する、モリブデンで形成されうる。有利には、安定化要素３００はまた、グラファイトエポキシ又は他の複合材料の存在下において最小限のガルバニック腐食性しか顕示しない、比較的不活性な材料であることが好ましい。

図７を更に参照するに、安定化要素３００は、複合ラミネート２０４の面内ラミネート熱膨張係数（ＣＴＥ）２３８に匹敵するＣＴＥ３０４を有する、安定化要素材料で形成されうる。例えば、上記に示したように、安定化要素３００は、３５０Ｆの複合材硬化温度でおよそ２．５×１０^−６から３．５×１０^−６インチ／インチ／°Ｆ（カ氏度）の範囲の安定化要素ＣＴＥ３０４を有し、かつ、有利には、およそ０．５×１０^−６から６．０×１０^−６インチ／インチ／°Ｆの範囲でありうるラミネートＣＴＥ２３８に匹敵しうる、モリブデンで形成されうる。しかし、安定化要素材料に応じて、安定化要素３００は、およそ２．５×１０^−６から３．５×１０^−６インチ／インチ／°Ｆという範囲よりも大きい、又はそれよりも小さい、安定化要素ＣＴＥ３０４を有しうる。一実施形態では、安定化要素３００は、ラミネートＣＴＥ２３８にほぼ等しい安定化要素ＣＴＥ３０４を有しうる。例えば、安定化要素３００は、歪み又は残留応力（図示せず）を最小化するために、硬化（例えば処理、固化）温度でラミネートＣＴＥ２３８の少なくとも１０パーセント以内の安定化要素ＣＴＥ３０４を有しうるが、さもなければ歪み又は残留応力は、硬化及び／又は固化処理中にラミネート２０４内に発生しうる、

安定化要素３００は、金属材料、非金属材料、又は、複合処理温度（例えば硬化温度、固化温度など）で弾性が比較的高い任意の他の材料を含む、安定化要素材料で形成されうる。例えば、金属材料はモリブデン、鉄及び／又はチタン、又は任意のそれらの合金、あるいは他の材料（例えばアンバー、鋼）を含みうる。安定化要素３００は、硬化複合材料及び／又はセラミック材料のような非金属材料でも形成されうる。これを踏まえ、安定化要素３００は、比較的高い剛性、比較的低い熱膨張係数、複合材料の存在下での最小限のガルバニック腐食性を有する材料で形成されうるが、この材料は、ラミネート２０４に関連付けられた硬化温度でその機械的特性を保つ。安定化要素３００はまた、好ましくは、硬化中にラミネート２０４を通る熱流を改善して、ラミネート２０４の硬化中の均一な熱分布を支援するために、比較的高い熱伝導性を有しうる。

図８を参照するに、未硬化複合プライ２１６のラミネート２０４として形成されうる構造部材４００に関連付けられうる、幾何形状の不連続２５６の一例が示されている。幾何形状の不連続２５６は、ハット型補剛材４０４のウェブ４１２とキャップ４１４との交点における、構造部材Ｒ部４２０の形状の断面形状変化４０８を含みうる。構造部材Ｒ部４２０は、結果として、構造部材４００内の圧縮の不連続２５８をもたらしうる。例えば、構造部材４００の構造部材Ｒ部４２０の外側の場所で発生する圧縮圧力３２４と比較して、圧縮圧力が高い区域３３２が、マンドレル４４４の凸型Ｒ部４４６にあり、結果として、圧縮圧力が高い区域３３２に関する差圧をもたらしうる。圧縮圧力が高い区域３３２は、構造部材４００の真空引き及び／又はオートクレーブ中に発生しうる。圧縮圧力が高い局所的区域３３２は、結果として、構造部材４００の通常構造部材厚４２６と比較して、構造部材Ｒ部４２０にＲ部壁厚減少４２８をもたらしうる。

図８では、Ｒ部壁厚減少４２８は、構造部材Ｒ部４２０から離れる樹脂２２６の流れ（図示せず）により発生しうる。Ｒ部壁厚減少４２８は、構造部材４００の相手側構成部品（図示せず）との適合に、望ましくない影響を与えうる。加えて、Ｒ部壁厚減少４２８は、構造部材４００の引抜き（図示せず）性能、及び／又は、構造部材４００の曲げ荷重（図示せず）性能に、影響を与えうる。これを踏まえ、安定化要素３００は、有利には、単純な湾曲形状（図示せず−例えば単純な円筒形状又は円錐形状）を有する任意のラミネート２０４（例えばパネル２０６、構造部材４００）、及び／又は、複雑な曲線を用いた形状（図示せず−例えば航空機ノーズ部形状、翼−胴体フェアリング形状など）を有する任意のラミネート２０４の任意の場所に含まれうる。

図９を参照するに、構造部材Ｒ部４２０の近位に配置された安定化要素３００を示している。有利には、安定化要素３００は比較的高い剛性を有するが、この剛性は結果として、真空バッグ３２６によって構造部材４００に印加される圧縮圧力３２４の分布をもたらしうる。安定化要素３００は、圧縮圧力が高い区域３３２（図８）を最小化又は消去しうるが、さもなければ圧縮圧力が高い区域３３２は、樹脂２２６の流れ（図示せず）を引き起こし、かつ、構造部材Ｒ部４２０にＲ部壁厚減少４２８（図８）を引き起こしうる。

図９に示す実施形態では、安定化要素３００は、構造部材Ｒ部４２０の外側表面４２４の近位に配置されうる。しかし、安定化要素３００は、構造部材４００のラミネート２０４の内部の任意の場所に配置されうる。例えば、安定化要素３００は、構造部材Ｒ部４２０の外側表面４２４上に、又は、複合プライ２１４の内部の任意の他の場所に、配置されうる。図９は、構造部材Ｒ部４２０の複合プライ２１４の内部に取り付けられた単一の安定化要素３００を図示しているが、任意の数の安定化要素３００が、複合プライ２１４の内部に取り付けられうる。安定化要素３００は、安定化要素端３０８が構造部材Ｒ部の接点４２２を超過して延在するように、サイズ調整され、構成されうる。しかし、安定化要素３００は、安定化要素端３０８の両方が構造部材Ｒ部の接点４２２の内側にあるように、又は、安定化要素端３０８の１つのみが構造部材Ｒ部の接点４２２の間にあるように、サイズ調整され、構成されうる。図９は、凸型Ｒ部４４６に配置された安定化要素３００を図示しているが、開示されている実施形態は、構造部材４００凹型Ｒ部（図示せず）の近位への、安定化要素３００の取付けを含む。

図１０を参照するに、構造部材４００内の２つ以上のサブラミネート４３０の接合個所４３８に形成されうる幾何形状の不連続２５６の、更なる例が示されている。図１０では、幾何形状の不連続２５６は、ハット型補剛材４０４のラミネート２０４を構成する基部ラミネート４３４、主ラミネート４３２、及びラップラミネート２３６の接合個所４３８に配置された、ヌードル又はＲ部充填材４４０を含む。Ｒ部充填材４４０は、結果として、Ｒ部充填材４４０に隣接して配置された複合プライ２１４内の面外繊維歪み２４４をもたらしうる。面外繊維歪み２４４は、構造部材４００の硬化中に、及び、圧縮圧力３２４の構造部材４００への印加中に、発生しうる。

図１１を参照するに、Ｒ部充填材４４０の近位に配置され、かつ、Ｒ部充填材４４０の近位の構造部材４００の基部ラミネート４３４の内部に取り付けられた、安定化要素３００が示されている。有利には、安定化要素３００は、複合プライ２１４（図１０）内の面外繊維歪み２４４（図１０）を最小化又は防止しうる。これを踏まえ、安定化要素３００は、構造部材４００の強度特性及び剛性特性を改善しうる。加えて、Ｒ部充填材４４０に隣接する複合プライ２１４内の面外繊維歪み２４４を最小化することによって、ハット型補剛材４０４の引抜き性能（図示せず）、又は、他の種類のストリンガ４０２又は構造部材４００の引抜き性能（図示せず）が改善されうる。示されている実施形態では、安定化要素３００は、安定化要素端３０８がＲ部充填材の接点４４２を超えて延在するように、サイズ調整され、構成されうる。しかし、安定化要素３００は、面外繊維歪み２４４を緩和又は最小化しうる任意の幅で、提供されうる。

図１２を参照するに、バレル部分１０４のパネル２０６への当て板５００の適用の結果として発生する、圧縮の不連続２５８の一例が示されている。バレル部分１０４が比較的大型であることから、複数の当て板５００が必要とされうる。図１２は、真空バッグ３２６（図１１）（図示せず）によってパネル２０６の反対側に印加される圧縮圧力３２４（図１１）のもとでパネル２０６が当接して圧縮される表面を提供するために、パネル２０６に当接して取外し可能に位置付けられうる、３つの当て板５００を図示している。当て板５００は、比較的剛性の材料で形成され、かつ、最終複合構造物２００の外部モールド線（図示せず）及び表面仕上げを制御するための補助具として提供されうる。バレル部分１０４の加熱中の当て板５００の熱膨張に順応するために、当て板は、当て板５００の当て板端５０２の間に当て板隙間５０４を提供するように、サイズ調整され、構成されうる。

図１３を参照するに、隣接する当て板５００の間の当て板隙間５０４におけるバレル部分１０４のパネル２０６の一部が示されているが、ハット型補剛材４０４（図１２）は、明瞭化のために省略されている。真空バッグ３２６は、パネル２０６に、その固化のために圧縮圧力３２４を印加するよう、パネル２０６の反対側に適用されうる。当て板端５０２の間の当て板隙間５０４は、結果として、圧縮圧力が低い区域３３０をもたらしうる。圧縮圧力が低い区域３３０は、複合プライ２１４内の面外繊維歪み２４４を引き起こしうる。

図１４を参照するに、当て板端５０２の間の隙間５０４の近位に配置された安定化要素３００を示している。有利には、安定化要素３００は、複合プライ２１４のラミネート２０４の内部に取り付けられうる。安定化要素３００の安定化要素剛性３０２により、安定化要素３０は、複合プライ２１４を、圧縮圧力３３０（図１３）の印加中にほぼ面内に留まるよう制約しうる。この態様では、安定化要素３００は、真空引き及び／又はオートクレーブ中の面外繊維歪み２４４（図１３）を防止しうる。加えて、安定化要素３００は、視認可能な型あと（図示せず）の発生を最小化又は防止しうる。

図１５を参照するに、パネル２０６と共に形成されうる肉盛り２５０の形をとる、幾何形状の不連続２５６の一例が示されている。肉盛り２５０は、パネル２０６の複合プライ２１４の数量の、局所的増大を含みうる。例えば、ラミネート２０４は、ほぼ一定の厚さで形成され、かつ、ラミネート２０４上に盛り上がる局所的複合プライ２１４を含む肉盛り２５０を有しうる。肉盛り２５０は、パネル２０６の、継ぎ目（図示せず）、孔部（図示せず）、切り欠き（図示せず）、及び、ラミネート２０４内の応力集中部（図示せず）を構成しうる他の特徴の周囲の領域において、提供されうる。これを踏まえ、肉盛り２５０は、パネル２０６を局所的に補強して、構成部品（図示せず）のラミネートへの装着又は嵌合に順応するために、或いは、ラミネート２０４の局所的な剛性又は強度を増大させるために、パネル２０６と共に含まれうる。

図１５では、肉盛り２５０が、複合プライ２１４の数量の漸進的な又は段階的な増大又は積上げとして示されているが、肉盛り２５０は、ラミネート厚２４６の任意の厚さ変動を含みうる。例えば、肉盛り２５０は、ラミネート厚２４６の急激な増大、又は、複合構造物２００の断面輪郭の変化として、提供されうる。図１５のパネル２０６は、平面構成を有するものとして図示されているが、パネル２０６は、曲線を用いた又は湾曲した構成（図示せず）で、或いは、平面構成と曲線を用いた又は湾曲した構成の組み合わせとして、形成されうることにも留意すべきである。

図１６を参照するに、肉盛り２５０（図１５）の周縁部２５２の近位に配置された安定化要素３００を示している。安定化要素３００は、複合プライ２１４のラミネート２０４（図１５）の内部に取り付けられうる。例えば、安定化要素３００は、肉盛り２５０の周縁部２５２の近位に取り付けられうる。安定化要素３００は、安定化要素端３０８が周縁部２５２を超過して延在するように、構成されうる。示されている実施形態では、安定化要素３００は、安定化要素端３０８の各々が肉盛り２５０の周縁部２５２を超過して延在するように、構成されうる。単一の安定化要素３００が示されているが、一又は複数の安定化要素３００が、肉盛り２５０の周縁部２５２のうちの一又は複数に取り付けられうる。

図１７を参照するに、共通の平面３１６内に配置された安定化要素３００と複合プライ２１４とを有するラミネート２０４の断面図が示されており、安定化要素端３０８とプライ端２２０は互いに対向関係に配置されている。一実施形態では、安定化要素３００は、安定化要素３００の直近に隣接して配置された複合プライ１２４の一プライ厚２２２の倍数にほぼ等しい安定化要素厚３０６で、提供されうる。一実施形態では、安定化要素厚３０６は、一プライ厚２２２にほぼ等しいものでありうる。更なる実施形態では、安定化要素厚３０６は、２枚以上のプライ厚２２２にほぼ等しいものでありうる。プライ厚２２２は、複合プライ２１４の圧縮後に測定されうる。上記に示したように、複合プライ２１４は、およそ１ｍｉｌから２０ｍｉｌまでの範囲の、又はそれを上回るプライ厚２２２を有しうる。しかし、プライ厚２２２は、およそ４ｍｉｌからおよそ８ｍｉｌまでの範囲で提供されうる。安定化要素３００は、およそ１ｍｉｌからおよそ２０ｍｉｌまでの範囲の、又は２０ｍｉｌを上回る、安定化要素厚３０６を有しうる。

図１８を参照するに、安定化要素３００を有するラミネート２０４の断面図が示されており、複合プライ２１４のうちの少なくとも１つは、安定化要素端３０８とプライ端２２０が互いに重複関係３１８に配置されるように配設されている。これを踏まえ、ラミネート２０４は、安定化要素３００と共通の平面３１６にある複合プライ２１４のうちの少なくとも１つが、安定化要素端３０８を乗り越え、安定化要素端３０８と重複して延在するように、構成される。しかし、パネル２０６は、安定化要素端３０８とプライ端２２０との重複関係３１８及び／又は対向関係３２０の多種多様な組み合わせのうちの任意のもので、配設されうる。

図１７から１８に示す一実施形態では、安定化要素３００は、複合プライ２１４のうちの一又は複数に結合されうる。例えば、接着層３１４が、ラミネート２０４の、安定化要素３００と少なくとも１つの複合プライ２１４との間に含まれうる。接着層３１４は、熱硬化性エポキシ樹脂又は熱可塑性樹脂のような接着材料を含みうる。接着材料は、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン接着剤、アクリル樹脂、又は任意の他の適切な樹脂も、限定なく含みうる。一実施形態では、接着層３１４は、およそ０．５ｍｉｌから２．０ｍｉｌまでの範囲の、又はそれを上回る厚さを有しうる。接着層３１４は、有利には、安定化要素３００の、直近に隣接する一又は複数の複合プライ２１４との結合を促進しうる。表面処理３１２が、安定化要素３００と少なくとも１つの複合プライ２１４との結合を改善するために、安定化要素３００の一又は複数の安定化要素表面３１０に適用されうる。

図１９を参照するに、複合構造物２００（図２０）を製造する方法６００の一実施形態のフロー図が示されている。方法６００のステップ６０２は、複数の複合プライ２１４（図２０）を備えたラミネート２０４（図２０）をレイアップすることを含み、ラミネート２０４は、それに関連付けられた圧縮の不連続２５６（図２０）及び／又は幾何形状の不連続２５６（図２０）を有しうる。ラミネート２０４をレイアップする工程は、テープ敷設機（図示せず）のような従来型のレイアップ設備を使用して実行され、かつ／又は、ラミネート２０４はハンドレイアップされうる。ラミネート２０４は、硬化済みの又は予備硬化済みの複数の複合プライ２１８（図２０）で形成され、かつ、図５に図示されるハット型補剛材４０４のような所望の断面形状に、又は任意の他の断面形状に、限定なく構成された、構造部材４００（図２０）を含みうる。

代替的には、ラミネート２０４（図２０）は、複数の未硬化複合プライ２１６（図２０）を含む構造部材４００（図２０）として形成されうる。更なる実施形態では、ラミネート２０４は、一又は複数の構造部材４００と共硬化されうる複数の未硬化複合プライ２１６を含む、パネル２０６（図２０）として形成されうる。パネル２０６は、通常、平面構成で、及び／又は、図２に示すバレル部分１０４のような湾曲した構成で、提供されうる。複合構造物２００（図２０）はまた、硬化済みの又は予備硬化済みの複合プライ２１８（図２０）で形成された一又は複数の構造部材４００（図２０）を、未硬化複合プライ２１６で形成されたパネル２０６に共結合することによって形成されうるが、パネル２０６は、共結合処理中に同時に硬化される。

図１９の方法６００のステップ６０４は、少なくとも１つの安定化要素３００（図２０）を、複合プライ２１４と共に適用することを含みうる。例えば、一又は複数の安定化要素３００は、図７、９、１１、１４及び１６に示すように、ラミネート２０４（図２０）の複合プライ２１４と共に取り付けられうる。一実施形態では、安定化要素３００は、ラミネート上側表面２１０（図１７）又はラミネート下側表面２１２（図１７）から複合プライ２１４のおよそ１０枚分を超えない深さ３２２に、配置されうる。より好ましくは、安定化要素３００は、ラミネート上側表面２１０又はラミネート下側表面２１２から複合プライ２１４のおよそ２又は３枚分を超えない深さ３２２に、配置されうる。代替的には、方法は、安定化要素３００をラミネート上側表面２１０上に（図示せず）、かつ／又は、ラミネート下側表面２１２上に（図示せず）、適用することを含みうる。

図１９の方法６００のステップ６０６は、安定化要素３００（図１７）を、ラミネート２０４（図７）に関連付けられた圧縮の不連続２５６（図２０）及び／又は幾何形状の不連続２５６（図２０）の近位に配置することを含みうる。例えば、安定化要素３００は、パネル２０６（図７）に装着されうる構造部材４００（図７）の構造部材端４１８の近位に、配置されうる。これを踏まえ、構造部材端４１８は、結果として、パネル２０６に関連付けられた圧縮の不連続２５８の発生をもたらしうる。方法は、安定化要素端３０８（図７）が構造部材４００の構造部材端４１８（図７）を超えて延在するように、安定化要素３００を構造部材４００（図７）に対して位置付けることを含みうる。例えば、安定化要素３００は、上述のように、真空バッグ３２６（図７）のブリッジング３２８（図７）によって引き起こされうる圧縮圧力が低い区域３３０を差し渡って安定化要素３００が延在するように、配置されうる。

方法６００のステップ６０６はまた、安定化要素３００（図９）を、構造部材４００（図９）に関連付けられうる、一又は複数の他の種類の圧縮の不連続２５８（図２０）及び／又は幾何形状の不連続２５６（図９）の近位に、配置することを含みうる。例えば、一又は複数の安定化要素３００は、構造部材４００の構造部材断面４０６（図９）における断面形状変化４０８（図９）の近位に、配置されうる。図９は、構造部材断面４０６の構造部材Ｒ部４２０（図９）の近位に配置された、安定化要素３００を図示している。安定化要素３００は、ラミネート２０４（図９）の全体を通じての圧縮圧力３２４（図９）の均一分布を促進するために、構造部材Ｒ部４２０の外側表面４２４（図９）の近位に位置付けられうる。それにより安定化要素３００は、圧縮圧力が高い区域３３２（図８）の発生を最小化又は防止しうるが、さもなければ圧縮圧力が高い区域３３２は、結果として、構造部材４００の構造部材Ｒ部４２０に隣接する場所にかかる比較的低い圧縮圧力３２４に関する差圧をもたらしうる。圧縮圧力が高い、かかる区域３３２（図８）は、さもなければ、構造部材Ｒ部４２０から離れる樹脂２２６の流れを引き起こし、結果として、構造物構造部材Ｒ部４２０にＲ部壁厚減少４２８（図８）をもたらしうる。図１１に示すように、一実施形態では、安定化要素３００は、上述のように、構造部材４００の複数のサブラミネート４３０の接合個所４３８のＲ部充填材４４０を含む幾何形状の不連続２５６の近位にも、配置されうる。

図１９の方法６００のステップ６０８は、接着層３１４（図１７）を使用して、安定化要素３００を少なくとも１つの複合プライ２１４（図１７）に結合することを含みうる。安定化要素３００（図１７）と複合プライ２１４との間の結合は、安定化要素３００の一又は複数の安定化要素表面３１０（図１７）に表面処理３１２（図１７）を適用することによって、強化されうる。一実施形態では、表面処理３１２は、ゾルゲル表面処理（図示せず）、化学洗浄、化学エッチング及び溶剤拭取りの適用などによる化学的処理、又は、グリットブラスト処理、砂研磨、サンドブラスト処理、研磨、レーザー研磨によって、安定化要素表面３１０を機械的に処理すること、又は、多種多様な他の表面処理３１２の中の任意のもの、を含みうる。ステップ６０８は、安定化要素３００と複合プライ２１４のうちの１つとが共通の平面３１６に配置され、かつ、安定化要素端３０８とプライ端３１６が、図１７に示すように、概して互いに対向関係３２０となるように、安定化要素３００をラミネート２０４の複合プライ２１４と共に適用することを含みうる。代替的には、ステップ６０８は、図１８に示すように、ラミネート２０４の少なくとも１つの複合プライ２１４が、上向きに、かつ、安定化要素３００に対して重複関係３１８で、一又は複数の安定化要素端３０８（図１８）の上に延在するように、安定化要素３００（図１８）を複合プライ２１４（図１８）の内部に交互配置することを含みうる。

図１９の方法６００のステップ６１０は、真空引き及び／又はオートクレーブ中などに、圧縮圧力３２４をラミネート２０４に印加することを含みうる。図７は、構造部材４００の、パネル２０６への共結合を図示している。構造部材４００は、硬化済みの又は予備硬化済みの、複合プライ２１８又は非複合材料を含みうる。パネル２０６は、未硬化複合プライ２１６を含みうる。真空バッグ３２６は、複合構造物２００を固化し、かつ／又は硬化するための圧縮圧力３２４を印加するよう、構造部材４００及びパネル２０６の表面上に延在しうる。硬化処理は、任意には、真空圧力（図示せず）の強度の制御、複合プライ２１４の加熱速度（図示せず）の制御、硬化温度（図示せず）の制御、保持時間（図示せずの制御）、及び／又は、他の硬化パラメータの制御を含む、制御された硬化条件を提供するために、オートクレーブ（図示せず）内で実行されうる。硬化中に、複合プライ２１４は、樹脂２２６（図７）の粘度を低減して、樹脂２２６が流れ、隣接する複合プライ２１４（図７）内の樹脂２２６と混ざり合うことを可能にするために、加熱されうる。複合プライ２１４の加熱はまた、熱硬化性材料で形成された複合プライ２１４を硬化するための、架橋反応を開始しうる。熱可塑性材料で形成された複合プライ２１４は、樹脂２２６の粘度を低減して樹脂２２６の混合を促進するために、ガラス遷移温度を超過する温度まで、加熱されうる。

図１９の方法６００のステップ６１２は、ラミネート２０４（図７）に関連付けられうる一又は複数の圧縮の不連続２５８（図２０）及び／又は幾何形状の不連続２５６（図９）に配置されうる一又は複数の安定化要素３００（図７）を使用して、複合構造物２００（図７）の複合プライ２１４（図７）内の繊維歪み２４４（図７）を緩和することを含みうる。かかる圧縮の不連続２５８又は幾何形状の不連続２５６は、不均一な圧縮圧力３２９、ラミネート２０４熱膨張係数（ＣＴＥ）の（例えば面内ＣＴＥ対板厚ＣＴＥの）差異の結果として、かつ／又は、複合プライ２１４ＣＴＥの他の構成部品のＣＴＥ（図示せず）と比較しての差異の結果として、発生しうる。圧縮の不連続２５８及び／又は幾何形状の不連続２５６は、複合プライ２１４内の樹脂材料２２８（図７）の硬化収縮（図示せず）の影響を受けやすい場所に、圧縮圧力が低い区域３３０（図６）に、圧縮圧力が高い区域（図８）に、及び／又は、パネル２０６（図１５）の肉盛り２５０（図１５）のような、ラミネート厚２４６（図８）に変動がある場所にも、発生しうる。しかし、かかる圧縮の不連続２５８又は幾何形状の不連続２５６は、結果として、複合プライ２１４における、繊維２３０（図８）の所望の配向（図示せず）からの偏りをもたらしうる、あらゆる要因の結果として発生しうる。

図２０を参照するに、複合プライ２１４と共に含まれる一又は複数の安定化要素３００を有する複合構造物２００の、ブロック図が示されている。複合構造物２００は、構造部材４００、パネル２０６、又は、多種多様な他の複合構造物２００のうちの任意のものを限定なく形成する、ラミネート２０４で構成されうる。ラミネート２０４は、複合プライ２１４で構成されうる。複合プライ２１４の各々は、繊維強化ポリマーマトリクス材料２２４で形成され、樹脂２２６と繊維２３０とを含みうる。複合プライ２１４の各々内の繊維２３０は共通に配列される（例えば一方向性である）か、又は、繊維２３０は、ファブリック（図示せず）を形成するよう一又は複数の方向に織り込まれうる。

図２０では、複合プライ２１４の各々は、ラミネート熱膨張係数（ＣＴＥ）２３８を有しうる。一又は複数の圧縮の不連続２５８又は幾何形状の不連続２５６は、ラミネート２０４に関連付けられうる。上述のように、圧縮の不連続２５８は、パネル２０６及び／又は構造部材４００に不均一な圧縮圧力３２９が印加される場所に発生しうる。例えば、圧縮の不連続２５８は、上述のように、パネル２０６上に位置し、かつ、真空バッグのブリッジング３２８（図７）により圧縮圧力が低い区域３３０（図６）を生成しうる、構造部材端４１８を含みうる。幾何形状の不連続２５６は、ラミネート２０４に関連付けられうる断面形状変化４０８を含むか、又は、幾何形状の不連続２５６は他の要因により生じるものでありうる。例えば、幾何形状の不連続２５６は、構造部材４００におけるもののような、曲率変化２４８を含みうる。幾何形状の不連続２５６はまた、肉盛り２５０、又は、パネル２０６を構成するラミネート２０４内のプライ数量の局所的増大を含みうる。幾何形状の不連続２５６はまた、構造部材４００に組み込まれうる、Ｒ部充填材４４０を含みうる。

図２０を参照するに、複合構造物２００は更に、複合プライ２１４と共に取り付けられるか、又は、複合プライ２１４上に適用されうる、安定化要素３００を含みうる。安定化要素３００は、接着層３１４を使用して、複合プライ２１４のうちの一又は複数に接着結合されうる。安定化要素３００は、好ましくは、安定化要素３００が面外繊維歪み２４４（図１３）の発生を緩和又は最小化しうるように、複合プライ２１４の硬化温度又は処理温度で比較的高い安定化要素剛性３０２を有しうるが、さもなければ面外繊維歪み２４４が、ラミネートに関連付けられた圧縮の不連続２５８又は幾何形状の不連続２５６により、ラミネート２０４内に発生しうる。更に、安定化要素３００は、好ましくは、硬化処理中の複合構造物２００内の残留応力の生成を最小化するために、ラミネートＣＴＥ２３８とほぼ同様でありうる安定化要素ＣＴＥ３０４を有する。安定化要素３００は、複合プライ２１４をほぼ面内（図示せず）に留まるよう制約して、複合プライ２１４の圧縮中及び／又は固化中の面外繊維歪み２４４を防止するために、好ましくは圧縮の不連続２５８又は幾何形状の不連続２５６の場所を超過して延在するよう配置されうる、安定化要素端３０８を有しうる。

図２１から２２を参照するに、本開示の実施形態は、図２１に示す航空機の製造及び保守方法７００、及び、図２２に示す航空機７０２に関して、説明されうる。製造前段階では、例示的な方法７００は、航空機７０２の仕様及び設計７０４と、材料調達７０６とを含みうる。製造段階では、航空機７０２の構成要素とサブアセンブリの製造７０８と、システムインテグレーション７１０とが行われる。その後、航空機７０２は、認可及び納品７１２を経て運航７１４に供されうる。顧客により運航されている期間に、航空機７０２には、定期的な整備および保守７１６（改変、再構成、改修なども含みうる）が予定される。

方法７００の各工程は、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、実行又は実施されうる。本明細書では、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むことがあり、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことがあり、オペレーターは、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。

図２２に示すように、例示的な方法７００によって製造された航空機７０２は、複数のシステム７２０及び内装７２２を備えた機体７１８を含みうる。高レベルのシステム７２０の例には、推進システム７２４、電気システム７２６、油圧システム７２８、および環境システム７３０のうちの一または複数が含まれる。任意の数の他のシステムも含まれうる。航空宇宙産業の例を示しているが、開示されている実施形態の原理は、自動車産業のような他の産業にも適用されうる。

本書で具現化されている安定化要素３００（図１７）及び方法は、製造及び保守方法７００の段階のうちの、一又は複数の任意のものにおいて用いられうる。例えば、製造工程７０８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機７０２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類似の様態で作製又は製造される。また、一又は複数の安定化要素３００の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機７０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機７０２のコストを削減することにより、製造段階７０８及び７１０において利用されうる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機７０２の運航期間中に、限定する訳ではないが例としては整備及び保守７１６に、利用しうる。

本開示の追加的な修正及び改良は、当業者には明白でありうる。ゆえに、本書で説明され、図示されている部分の特定の組み合わせは、本開示のある特定の実施形態のみを表すことを意図しており、本開示の本質及び範囲に含まれる代替的な実施形態又は装置の限定としての役割を果たすことを、意図するものではない。

Claims (26)

1. 複合構造物（２００）であって、
   複数の複合プライ（２１４）を有するラミネート（２０４）と、
   前記ラミネート（２０４）に関連付けられた圧縮の不連続（２５８）と、
   前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記圧縮の不連続（２５８）の近位に配置される、安定化要素（３００）、とを備える、複合構造物（２００）。
2. 前記ラミネート（２０４）は、前記複数の複合プライ（２１４）で形成されたパネル（２０６）を含み、
   前記圧縮の不連続（２５８）は、前記パネル（２０６）に装着された構造部材（４００）の構造部材端（４１８）の近位に位置する、圧縮圧力が低い区域（３３０）を含み、
   前記安定化要素（３００）は、前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記構造部材端（４１８）の近位に配置される、請求項１に記載の複合構造物（２００）。
3. 前記ラミネート（２０４）は、前記複数の複合プライ（２１４）で形成されたパネル（２０６）を含み、
   前記圧縮の不連続（２５８）は、前記パネル（２０６）に当接して取外し可能に位置付けられた一対の当て板（５００）の間に位置する当て板隙間（５０４）を含み、
   前記安定化要素（３００）は、前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記当て板隙間（５０４）の近位に配置される、請求項１又は２に記載の複合構造物（２００）。
4. 前記安定化要素（３００）は、ラミネート熱膨張係数（２３８）にほぼ等しい安定化要素熱膨張係数（３０４）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合構造物（２００）。
5. 前記安定化要素（３００）は、およそ１５ＭＳＩからおよそ８０ＭＳＩまでの範囲の安定化要素（３００）剛性を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合構造物（２００）
6. 前記安定化要素（３００）は、硬化済み複合材料、セラミック材料、及び金属材料のうちの少なくとも１つを含む安定化要素（３００）材料で形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合構造物（２００）
7. 前記安定化要素（３００）は、複合プライ（２１４）のプライ厚（２２２）と、前記プライ厚（２２２）の倍数、のうちの１つにほぼ等しい、安定化要素（３００）厚を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合構造物（２００）。
8. 航空機（１００）の複合構造物を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合構造物（２００）。
9. 複数の複合プライ（２１４）を有する構造部材（４００）と、
   前記構造部材（４００）に関連付けられた幾何形状の不連続（２５６）と、
   前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置される、安定化要素（３００）、とを備える、複合構造物（２００）。
10. 前記幾何形状の不連続（２５６）は、前記構造部材（４００）内の断面形状変化（４０８）を含み、
    前記安定化要素（３００）は、前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記断面形状変化（４０８）の近位に配置される、請求項９に記載の複合構造物（２００）。
11. 前記断面形状変化（４０８）は、構造部材（４００）の断面に形成された構造部材（４００）Ｒ部を含む、請求項９又は１０に記載の複合構造物（２００）。
12. 前記構造部材（４００）には、複数のサブラミネート（４３０）が用いられ、
    前記断面形状変化（４０８）は、前記サブラミネート（４３０）の接合個所に配置されたＲ部充填材（４４０）を含み、かつ、
    前記安定化要素（３００）は、前記Ｒ部充填材の近位に配置される、請求項１０又は１１に記載の複合構造物（２００）。
13. プライ安定材であって、
    複数の複合プライ（２１４）を有するラミネート（２０４）のための安定化要素（３００）と、
    前記ラミネート（２０４）であって、それに関連付けられた圧縮の不連続（２５８）を有する前記ラミネート（２０４）と、
    前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記圧縮の不連続（２５８）の近位に配置される、前記安定化要素（３００）、とを備える、プライ安定材。
14. 前記ラミネート（２０４）は、前記複数の複合プライ（２１４）で形成されたパネル（２０６）を含み、
    前記圧縮の不連続（２５８）は、前記パネル（２０６に）装着された構造部材（４００）の構造部材端（４１８）の近位に位置する、圧縮圧力が低い区域（３３０）を含み、
    前記安定化要素（３００）は、前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記構造部材端（４１８）の近位に配置される、請求項１３に記載のプライ安定材。
15. 前記ラミネート（２０４）は、前記複数の複合プライ（２１４）で形成されたパネル（２０６）を含み、
    前記圧縮の不連続（２５８）は、前記パネル（２０６）に当接して取外し可能に位置付けられた一対の当て板（５００）の間に位置する当て板隙間（５０４）を含み、
    前記安定化要素（３００）は、前記複合プライ（２１４）と共に含まれ、かつ、前記当て板隙間（５０４）の近位に配置される、請求項１３又は１４に記載のプライ安定材。
16. 前記安定化要素（３００）は、ラミネート熱膨張係数（２３８）にほぼ等しい安定化要素熱膨張係数（３０４）を有する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のプライ安定材。
17. 前記安定化要素（３００）は、およそ１５ＭＳＩからおよそ８０ＭＳＩまでの範囲の安定化要素（３００）剛性を有する、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のプライ安定材。
18. 前記安定化要素（３００）は、硬化済み複合材、セラミック、及び金属のうちの少なくとも１つを含む安定化要素（３００）材料で形成される、請求項１３から１７のいずれか一項に記載のプライ安定材。
19. 複合構造物（２００）を作る方法であって、
    複数の複合プライ（２１４）を備えたラミネート（２０４）をレイアップするステップを含み、前記ラミネート（２０４）は、前記ラミネート（２０４）に関連付けられた圧縮の不連続（２５８）と幾何形状の不連続（２５６）のうちの少なくとも１つを有し、
    前記複合プライ（２１４）と共に安定化要素（３００）を適用するステップと、
    前記安定化要素（３００）を、前記圧縮の不連続（２５８）と前記幾何形状の不連続（２５６）のうちの前記少なくとも１つの近位に配置するステップ、を含む、方法。
20. 更に、
    前記ラミネート（２０４）を、前記複数の複合プライ（２１４）で形成され、かつ、装着された構造部材（４００）を有するパネル（２０６）としてレイアップするステップと、
    前記安定化要素（３００）を、構造部材端（４１８）の近位に配置するステップ、を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 更に、
    前記ラミネート（２０４）に圧縮圧力（３３０）を印加するステップと、
    前記構造部材端（４１８）に関連付けられた圧縮圧力が低い区域（３３０）を含む、圧縮の不連続（２５８）を生成するステップと、
    前記安定化要素（３００）を使用して、前記複合プライ（２１４）内の繊維歪みを緩和するステップ、を含む、請求項２０に記載の方法。
22. 更に、
    前記ラミネート（２０４）を、前記複数の複合プライ（２１４）で形成された構造部材（４００）としてレイアップするステップ、を含む、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 更に、
    前記安定化要素（３００）を、構造部材（４００）の断面の幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置するステップ、を含む、請求項２２に記載の方法。
24. 更に、
    前記安定化要素（３００）を、構造部材（４００）の断面の断面形状変化（４０８）を含む前記幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置するステップ、を含む、請求項２２又は２３に記載の方法。
25. 更に、
    前記安定化要素（３００）を、構造部材（４００）の断面の構造部材（４００）Ｒ部を含む前記幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置するステップ、を含む、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 更に、
    前記安定化要素（３００）を、構造部材（４００）の複数のサブラミネート（４３０）の接合個所におけるＲ部充填材（４４０）を含む前記幾何形状の不連続（２５６）の近位に配置するステップ、を含む、請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。
    

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