JP2017013489A - 複合材料を形成するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度を実質的に保ちつつ、しわを発生させることなく延伸して曲面に適合させることが可能な複合材料を形成するように改良されたシステム及び方法の提供。【解決手段】複合膜集合体は、積層された複数の複合層５００を含み、各複合層５００は、樹脂で結着された強化繊維５０２を含む主体部５０１を有し、主体部５０は、対向する端面５０８、５１０および対向する側面５１１を介して、反対側の境界面５０６に連なる底面５０４を含む。少なくとも１つの非直交切込み５１４が、主体部５０１の厚みを介して底面５０４から境界面５０６まで形成されており、非直交切込み５１４は、隣接する複合層５００における少なくとも１つの他の非直交切込み５１４に対してずれて配置されることにより、少なくとも１つの非直交切込み５１４が、隣接する複合層５００における少なくとも１つの他の非直交切込み５１４と連続する線状の切込みを形成しない複合層５００。【選択図】図５

Description

本開示の実施形態は、概して、複合材料を形成するためのシステム及び方法に関し、より具体的には、航空機構造体の形成に使用可能な複合材料を形成するためのシステム及び方法に関する。

一般的な航空機の製造には、様々な構造部品が用いられる。例えば、航空機の翼部や尾部の表面構造には、通常、複数のストリンガが含まれており、これらが翼部や尾部の外殻部材に連結し組み合わされることにより、翼部や尾部の表面構造に所望の曲げ剛性や捩り剛性を付与している。

航空機構造体は、複合材料から形成されうる。一般的な複合材料は、強化ポリマーを母材とする材料であり、特に、相対的に軽量であることと、高い機械的強度とが求められる用途において、金属の代わりに用いられる。したがって、複合材料は、様々な民間航空機、軍用航空機、地上輸送体および民生機器において幅広く用いられている。複合材料は、一般的には層として配される網状の強化繊維とポリマー樹脂とを含み、ポリマー樹脂が強化繊維を十分に湿潤させることで、樹脂と強化繊維とが互いに結合する。複合材料は、その後、押出成形あるいはその他の成形など既知の各種成形方法を用いて構造部品に成形される。

航空機において、ストリンガは、外板の曲げ荷重を伝達し、外板を補強することによって、例えば座屈を防止するために用いられる。ストリンガおよび外板は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの複合材料から構成されうる。複合ストリンガは、複数の強化繊維層から構成されうる。

複合ストリンガなどの複合部品は、少なくともある程度の曲率を有する部分を１つまたは複数含むことが多い。わずかながらでも曲率を有する複合部品は、０度の一軸繊維テープを用いて作成することは困難である。テープを構成する層は、長アスペクト比の輪郭形状に適合するように延伸できないからである。

特定の輪郭形状を有するストリンガを繊維テープなどで形成する現行の方法では、ストリンガの表面あるいは内部にしわが発生する。例えば、複数の層を含む複合膜集合体を、特定の輪郭形状の（つまり、湾曲した、非直線の）面に沿ってドレーピングすると、層の延伸や圧縮が生じる。層を強制的に延伸させると、ブリッジングや樹脂溜が発生しうる。一方、層を強制的に収縮させると、しわが発生しうる。延伸と収縮とのいずれの場合も、検査および修復のコストが増加する。

繊維テープを用いて曲面を形成する、あるいは曲面に適合させる既知の方法は、繊維テープに９０度の切込みを形成すること、および強度維持のために層を重ね合わせることを含む。この切込みは、繊維テープの０度方向に対して９０度（つまり、垂直）である。具体的には、切込みは、繊維テープの長手面に対して垂直である。ただし、テープに切込みを入れ、かつ部分どうしを重ね合わせると、繊維テープの厚み、重量および複雑さが増すことになる。さらに、重なり部分は、繊維テープに隆起部分を形成することになる。加えて、９０度の切込みは、繊維テープにある程度の可撓性を付与するものの、収縮や圧縮に伴う問題を克服するには至っていない。したがって、そのような方法では、依然として、しわが発生しやすい。

複合部材の全体的な強度は、しわの数が多くなるほど低下する。実際、複合部材にしわがあると、当該部材の強度が８０％以上低下しうることが分かっている。

平坦面の形成に用いられる場合、複合膜集合体は、概ね平坦に置かれ、しわは発生しない。複合膜集合体が、平坦面を形成するように重ね合わされたり、９０度折り返し（例えば、単曲率形状に）されたりしても、通常、膜には引張力も圧縮力もほとんど、あるいは、まったく発生しない。よって、複合膜集合体にしわは発生しない。しかしながら、上述したように、円弧状の曲面（例えば、複曲率形状）の形成に用いると、複合膜集合体は圧縮力および／または引張力の影響を受けるので、しわが発生する。

よって、強度を実質的に保ちつつ、しわを発生させることなく延伸して曲面に適合させることが可能な複合材料を形成するように改良されたシステムおよび方法が必要とされている。

本開示の複数の実施形態は、複数の他の複合層と共に複合膜集合体を形成するように構成された１つの複合層を提供する。当該複合層は、樹脂で結着された複数の強化繊維を含む主体部を備えており、当該主体部は、対向する端面および対向する側面を介して、反対側の境界面に連なる底面を含む。少なくとも１つの非直交切込みが、前記主体部の厚みを介して前記底面から前記境界面まで形成されている。前記非直交切込みは、隣接する複合層における少なくとも１つの他の非直交切込みに対してずれて配置されていることにより、前記非直交切込みは、前記隣接する複合層における前記他の非直交切込みと連続する線状の切込みを形成しない。前記非直交切込みは、当該複合層の長手面に対して非直交の角度を形成する。前記長手面は、前記対向する端面の間を、前記底面および前記反対側の境界面の一方あるいは両方に対して平行に延びる。

少なくとも１つの実施形態において、前記非直交の角度は、５度以上且つ８０度以下である。より詳細には、前記非直交の角度は、１０度以上且つ２０度以下である。

前記非直交切込みは、互いに継ぎ合わされた層セグメントを形成する。少なくとも１つの実施形態では、前記非直交切込みは、複数の非直交切込みを含む。前記複数の非直交切込みは、すべて同一の角度で形成されていてもよい。少なくとも１つの実施形態では、前記非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる角度で形成されている。さらに、前記非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる方向に配向されている。

本開示の複数の実施形態は、積層された複数の複合層を含む複合膜集合体を提供する。前記積層された複合層のそれぞれは、樹脂で結着された複数の強化繊維を含む主体部を備える。当該主体部は、対向する端面および対向する側面を介して、反対側の境界面に連なる底面を含む。少なくとも１つの非直交切込みが、前記主体部の厚みを介して前記底面から前記境界面まで形成されている。前記非直交切込みは、隣接する複合層における少なくとも１つの他の非直交切込みに対してずれて配置されることにより、前記非直交切込みは、前記隣接する複合層における前記他の非直交切込みと連続する線状の切込みを形成しない。

本開示の複数の実施形態は、複合膜集合体を形成する方法を提供する。当該方法は、複数の複合層を形成することと、前記複数の複合層において、平坦面を形成するまたは平坦面に適合する第１部分に切込みを形成しないことと、前記複数の複合層において、複合曲面を形成するまたは複合曲面に適合する第２部分に少なくとも１つの非直交切込みを形成することと、隣接する複合層における前記非直交切込みが互いにずれて配置されるように前記複合層を積層することと、を含む。

本開示の実施形態による航空機を示す側面概略図である。 本開示の実施形態による主要な航空機組立体を有する航空機の概念図である。 本開示の実施形態による外板およびストリンガを示す端面概略図である。 本開示の実施形態による航空機ストリンガの異なる外形形状を示す概略図である。 本開示の実施形態による複合層の側面概略図である。 本開示の実施形態による、複合層に形成された斜角切込みの側面概略図である。 本開示の実施形態による複合層の側面概略図である。 本開示の実施形態による複合層の側面概略図である。 本開示の実施形態による、複数の複合層を積層して構成された複合膜集合体の側面概略図である。 本開示の実施形態による、複数の複合層を積層して構成された複合膜集合体の側面概略図である。 本開示の実施形態による、成形後の積層複合膜集合体の概略図である。 本開示の実施形態による、直線エッジに沿って折り返された複合材料の上面概略図である。 本開示の実施形態による、単曲面を有する複合材料の上面概略図である。 本開示の実施形態による、曲線エッジに沿って折り返された複合材料を示す上面概略図である。 本開示の実施形態による、複曲面を有する複合材料の上面概略図である。 本開示の実施形態による、屈曲および湾曲しつつ延びるエッジを有する複合材料の上面概略図である。 本開示の実施形態による、複合膜集合体の形成方法を示すフローチャートである。

上記の発明の概要および下記のいくつかの実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照することによって、より明確に理解されよう。本明細書において、単数形で記載されている要素あるいは工程は、複数の要素あるいは工程を必ずしも排除するものではない。加えて、「一実施形態」に言及することは、その実施形態に記載した特徴を取り入れた別の実施形態の存在を排除することを意図するものではない。加えて、特に明記されていない限り、特定の特性を有する１つの要素あるいは複数の要素を「備える」あるいは「有する」実施形態は、その性質を有さない別の要素を追加的に含んでいてもよい。

本開示のいくつかの実施形態は、互いにずらして（例えば、重ならないように）配置された斜角切込みを有するように複合膜集合体の層を形成する方法を提供する。斜角切込みは非直交である。例えば、斜角切込みは、各層の０度方向に対して５度以上且つ８０度以下の角度をなす。１０度〜２０度の斜角切込みにより、可撓性を向上させること、および、強度損失を比較的小さく抑えることの双方が適切に得られることが分かっている。そのような斜角切込みによれば、可撓性または延伸性を例えば２％向上させつつ、テープ強度に与える影響は例えば５％未満に過ぎないことが分かっている。

本開示の実施形態は、比較的長い距離に亘って配置された斜角切込み（よって、各切込みは、層の長さ方向の特定の位置に集中しない）を含む複合層(composite ply)を提供し、これにより隣接する異なる配向の層が剪断変形を介して荷重を負担することができる。したがって、重量を削減でき、また、隆起部分に起因する望ましくない厚みを防いだり、最小限にとどめたり、あるいは、小さくしたりできる。

本開示のいくつかの実施形態は、曲率を許容するように構成された、不連続な斜角切込みを含む複合膜集合体（例えば、複合繊維テープ、あるいはこれに類するもの）を形成するのに使用可能な複合層を提供する。斜角切込みにより、レイアップの曲面に適合させつつ、重なりに起因するしわや隆起部分の発生を排除するか、最小限に留めるか、減少させるかできる。

本開示のいくつかの実施形態は、複数の層(ply)を有する複合積層体を提供する。複合積層体は、一方向繊維の層が軸方向配向と非軸方向配向と交互にレイアップされたものを含みうる。軸方向配向の各層における繊維方向は、当該軸方向配向の層の長手方向軸と一致しうる。非軸方向配向の各層における繊維方向は、当該非軸方向配向の層の長手方向軸とは異なりうる。各層に斜角切込みが形成されていてもよい。斜角切込みは、各層の長手方向軸に対して非直交であってもよい。斜角切込みがあると、レイアップや硬化の段階で、座屈の発生や空隙の形成を伴うことなく、円弧状あるいは曲線状の輪郭を形成することが容易になる。隣接する層における斜角切込み同士は重なり合わない。その代わりに、隣接する層における斜角切込みは、互いにずれて、即ち互いに偏移して配置される。さらに、各斜角切込みの角度は、互いに同じであっても、異なっていてもよい。例えば、第１の組の斜角切込みが、１０度であって、第２の組の斜角切込みが２０度であって、第３の組の斜角切込みが−１０度であって、第４の組の斜角切込みが−２０度である、などであってもよい。少なくとも１つの実施形態では、隣接する層における斜角切込みは、互いに逆方向であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、斜角切込みは、層の長手方向軸に対して１０度と４５度との間であってもよい。

本開示の実施形態は、航空機用の様々な複合構造体の形成に使用可能な複合膜集合体を提供する。例えば、本開示の実施形態は、複合ストリンガを形成するのに使用可能である。複合ストリンガは、複数の強化繊維層から構成されうる。いくつかの層は、一次荷重の軸に対して０度で配向された強化繊維を有する。したがって、これらの繊維は、一軸荷重を伝達するように構成されている。他の層についても、剪断荷重、横荷重、および支持荷重を伝達するように、±４５度または±９０度で配向された強化繊維を有する。つまり、ストリンガは、一軸または剪断荷重、横荷重、および支持荷重を伝達するように構成された複数の複合層から形成されていてもよい。複合層の積層体は、複合膜集合体を形成してもよく、この集合体は、ストリンガ、リブ、翼桁、外板などの形成に使用可能である。

図１は、本開示の実施形態による航空機１００を示す側面概略図である。一例として、航空機１００は複数の主要な組立体(assembly)を有しており、各組立体は複合材料(composite material)から構成され、複合材料は複合層(composite ply)を含んでいる。航空機１００の主要組立体は、胴体部１１０、翼部１２０、および尾部１３０を含む。航空機１００の翼部１２０、胴体部１１０および／またはその他の部分に、１つまたは複数の推進系１４０が結合されていてもよい。

図２は、本開示の実施形態による主要な航空機組立体１１０、１２０、１３０を有する航空機１００の概念図である。図１および図２に示すように、組立体１１０、１２０、１３０のそれぞれは、外板２１０および補強部材を有していてもよい。補強部材は、主要組立体１１０、１２０、１３０の座屈を防ぐように構成されている。例えば、補強部材は、外板２１０の曲げ荷重を伝達し、また、外板２１０を強化するように構成されていてもよく、これにより荷重によるパネル２１０の座屈を防ぐ。補強部材の使用が、主要な航空機組立体１１０、１２０、１３０に限定されないことは理解されよう。実際、補強部材は、補強が必要なあらゆる航空機構造体に使用可能である。

ストリンガは、補強部材の一例である。胴体部１１０におけるストリンガ２２０は、一軸引張、一軸圧縮および面外座屈を受ける対象となりえる。胴体部ストリンガ２２０には、剪断荷重および支持荷重を含む二次荷重も作用しうる。

各翼部１２０は、上側および下側のストリンガ２２０を有する。上側のストリンガ２２０には一軸圧縮力が、下側のストリンガ２２０には一軸引張力が作用しうる（この一次荷重が逆になる場合もある）。上側及び下側のストリンガ２２０には、剪断荷重、支持荷重および横荷重を含む二次荷重も作用しうる。

尾部１３０は、水平尾翼及び垂直尾翼を含む。これら尾翼におけるストリンガ２２０には、翼部１２０の場合と同様の一次荷重および二次荷重が作用しうる。

部品に圧縮力が作用すると、部品の捩じれ、欠陥、座屈が発生するおそれがある。ストリンガ２２０は、強度や、圧縮力および引張力に対する耐性を付与すると共に、捩じれ、欠陥、座屈に対する安定性を付与する。例えば、ストリンガ２２０は、様々な力が作用する部品内部において、当該部品を支える支持構造を提供する。

図３は、本開示の実施形態による外板３１０およびストリンガ３２０を示す端面概略図である。ストリンガ３２０は、図２を参照して説明したストリンガ２２０の例である。図３に示すように、ストリンガ３２０は、Ｉ型の梁の形状をしている。ストリンガ３２０は、第１フランジ３１６および第２フランジ３１８の間にウェブ３１４を含む。ウェブ３１４は、加えられる荷重に対して所望の抵抗を発揮する深さＤを有する。

第１フランジ３１６および第２フランジ３１８は、概ね扁平な部材である。第１フランジ３１６は、キャップとも称し、幅Ｗ₁を有する。第２フランジ３１８は、ベースとも称し、幅Ｗ₂を有する。ウェブ３１４、キャップ３１６およびベース３１８は、Ｘ軸（これは図３の紙面に対して直角である）に沿ったＸ方向に長く延びている。Ｘ軸は、一次荷重の軸である。ウェブ３１４、キャップ３１６およびベース３１８の幅は、Ｘ方向に沿って一定であってもよく、あるいは、Ｘ方向に沿って連続的あるいは不連続的に変化していてもよい。

図３には、ウェブ３１４（Ｘ−Ｙ_w−Ｚ_w）、キャップ３１６（Ｘ−Ｙ_c−Ｚ_c）およびベース３１８（Ｘ−Ｙ_b−Ｚ_b）のそれぞれについての座標系も示されている。これらの座標系は、例えば、Ｃ型溝を互いに背中合わせに接合して得られるＩ型梁に対応するものである。各強化繊維の配向は、例えばＸ方向を基準に測定される。

本開示におけるストリンガ２２０は、図３に示すＩ型の梁の形状に限定されない。使用可能な他の形状には、Ｚ型の梁、ブレード、Ｃ型の溝、および、ハット(hat)形状の梁があるが、これらに限定されない。上記のような形状のストリンガは、少なくとも１つのウェブおよびベースを含みうる。ハット４１０、Ｚ型の梁４２０、Ｃ型の溝４３０の形状の例は、それぞれ図４に示されている。

図３を再度参照すると、厚みＴ₁を有する外板３１０は、ベース３１８に結合されている。少なくとも１つの実施形態において、ベース３１８は外板３１０に接着接合されていてもよい。少なくとも１つの他の実施形態において、ベース３１８は外板３１０と共硬化(co-cured)されていてもよい。

ベース３１８は、留め具３２２により外板３１０に固定されていてもよい。留め具３２２は、外板３１０およびベース３１８に設けられた開口に挿通される。留め具３２２にナット３２４が係合して、外板３１０およびベース３１８に対して所定の圧縮力を与える。留め具３２２は、接着剤の代わりに、あるいは接着剤に加えて用いてもよい。

ストリンガ３２０を外板３１０に固定する留め具は、ボルト３２２やナット３２４に限定されない。留め具の他の例には、ステープル、Ｚピン、リベット、スエージ留め具（swage fasteners）およびバーブ（barb）がある。ボルト３２２などの留め具は、ストリンガのベース３１８および外板３１０を完全に貫通するのに対し、ステープル、Ｚ−ピンおよびバーブなどの留め具は、外板の途中まで入り込むだけでもよい。ステープル、Ｚ−ピンおよびバーブなどの留め具は、ストリンガのべースと一体であってもよい。

少なくとも１つの実施形態では、ストリンガ３２０は、外板３１０に対して縫合により固定されていてもよい。複数の繊維層も互いに縫合されていてもよい。縫合用の糸は、乾燥した複数の複合層からなるレイアップに設けられた開口を通して綴じられていてもよい。その後、樹脂を構造体に注入し、構造体を硬化してもよい。

外板３１０は、母材に埋封された強化繊維からなる複数の層を重ね合わせたものであってもよい。その際、異なる層における繊維の配向が、例えば、それぞれ０度、４５度、−４５度、９０度であってもよい。いくつかの実施形態では、０度、４５度、−４５度、９０度の配向の繊維が同じ量および同じ割合で用いられる疑似等方性レイアップを有していてもよい。他の実施形態では、異なる層における強化繊維の配向が、１０度、−５５度、１００度、−３５度であってもよい。また、その他の角度配向であってもよく、その組み合わせは種々考えられる。外板３１０に含まれる強化繊維は、４０ＭＳＩ（メガポンド／平方インチ）の中弾性率を有する炭素繊維あってもよい。外板３１０の層の剛性（例えば、炭素繊維と樹脂とを合わせた剛性）係数は、２２〜２５ＭＳＩであってもよい。０度に沿った積層剛性は、１０〜１２ＭＳＩであってもよい。

ストリンガ３２０は、母材に埋封された強化繊維から構成された複数の層を含みうる。強化繊維および母材は、特定の組成には限定されない。繊維の例としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ホウ素繊維、および、チタン繊維がある。母材の例としては、プラスチックおよび金属がある。他の例では、炭素繊維はプラスチック母材に埋封されていてもよい。さらに他の例では、炭素繊維はチタン母材に埋封されていてもよい。いくつかの実施形態では、炭素繊維は、４０ＭＳＩの中弾性係数を有し、層剛性が２２〜２５ＭＳＩであってもよい。

他の種類の補強部材には、翼桁(spar)およびリブがある。ストリンガ、翼桁、および、リブは、航空機のフレームを形成するものであり、外板は形成されたフレームの周りに形成される。補強部材と外板は、１つまたは複数の複合膜集合体から成り、各集合体は、積層された複数の複合層から成る。複合層および複合膜集合体は、以下のように形成される。

図５は、一実施形態による複合層５００の側面概略図である。複合層５００は、複合膜集合体を形成するのに使用可能であり、複合膜集合体は、上述したような各種構造体（例えば、航空機の補強部材、リブ、翼桁、外板）を形成するのに使用可能である。複合層５００は、例えば、他の複合層と重ね合わされて、ストリンガの形成に使用可能な複合膜集合体を形成する。少なくとも１つの実施形態では、複合膜集合体は、例えば、プリプレグあるいは繊維テープを形成するのに使用される。

複合層５００は、例えば、樹脂により結着された複数の強化繊維から成る扁平状の平坦なシートである。後述するように、複合層に１つまたは複数の斜角切込みを形成すると、当該複合層５００の可撓性を高くできる一方、複数の複合層５００から構成される複合膜集合体の強度の実質的な低下を防止することができる。

図示された複合層５００は主体部５０１を含んでおり、同主体部は、複数の強化繊維５０２から成る、または、これら強化繊維を含んでいる。各強化繊維５０２は、例えば、グルー、母材、エポキシ、液体プラスチックなどの樹脂を介して互いに結合され、同樹脂によって互いに積層状態とされる。複合層５００の形成には、状況に応じ、所定数の強化繊維５０２が使用される。例えば、複合層５００は、３０００又はそれ以上の強化繊維から形成される。適宜選択により、複合層５００の形成に用いられる強化繊維は、より多くてもよいし、より少なくてもよい。

複合層５００は底面５０４を含み、同底面は、対向する端面５０８，５１０および対向する側面５１１（図５には、一方の側面のみ示す）を介して、反対側の境界面５０６（例えば図５に示す複合層５００の配置方向における上面）に連なっている。長手面５１２は、端面５０８と５１０の間を複合層の長さ方向に延びる面である。図示された長手面５１２は、複合層５００の中心を通るように延びているが、長手面５１２は、複合層５００のどの高さレベルにあってもよい。例えば、長手面５１２は、底面５０４あるいは境界面５０６と概ね同一平面を構成する位置にあってもよい。長手面５１２は、複合層５００の長さＬに対して平行である。複数の複合層を積層して成る複合膜集合体の長さを、ワープ（warp）と称する。複合膜集合体の幅（一辺から他辺）を、フィル（fill）と称する。長手面５１２は、強化繊維５０２の０度方向に沿っている、すなわち、各強化繊維５０２は、長さＬと平行な方向に延びている。図示のように、各強化繊維５０２は、端面５０８と５１０との間に延びる長さを有する。この代わりに、強化繊維５０２のうちの１つまたは複数は、別の方向、例えば、上記長さＬに対して横方向に延びる長さを有してもよい。

複合層５００は、厚みｔを有する。例えば、厚みｔは、０．００７インチである。少なくとも１つの実施形態において、厚みｔは、０．００７インチより大きくてもよいし、小さくてもよい。

図示のとおり、複合層５００には斜角切込み５１４が形成されており、境界面５０６から底面５０４まで延びている。切込み５１４は、長手面５１２（あるいは、０度方向）に対して、直交以外の角度αで傾斜する。つまり、角度αは、例えば、長手面５１２（あるいは、０度方向）に対して９０度以外の角度であり、また、長手面５１２に対して平行とならない角度である。少なくとも１つの実施形態では、角度αは、０度より大きく、９０度より小さい。一例では、角度αは、長手面５１２（あるいは、０度方向）に対して１０度であってもよい。他の例では、角度αは、長手面５１２（あるいは、０度方向）に対して２０度であってもよい。角度αが１０度以上且つ２０度以下であると、複合層５００における可撓性の向上および強度損失の低減の双方を好適に実現することができることが分かっている。

斜角切込み５１４は、境界面５０６から底面５０４に延びる直線状の切込みとして形成されてもよい。このようにすると、斜角切込み５１４は、長手面５１２に対して直交するいずれの面５１６にも集中しない。よって、斜角切込み５１４は、複合層５００上あるいは内部におけるいずれの点、面、または辺にも集中しない。代わりに、斜角切込み５１４は、面５１６の厚みｐよりも相当に長い距離ｄに亘って延在する。図示のように、斜角切込み５１４は、面５１６の厚みｐの５０倍を超える距離ｄに亘って延在してもよい。任意であるが、距離ｄは、厚みｐの５０倍よりも短い距離であってもよい。例えば、距離ｄは、厚みｐの１０倍であってもよい。

距離ｄは、角度αの大きさの絶対値に反比例する。例えば、角度αが大きくなるにつれて、距離ｄは短くなる。したがって、角度αが小さいほど、斜角切込み５１４が延在する距離ｄも長くなる。逆に、角度αが大きいと、斜角切込み５１４が延在する距離ｄも短くなる。

斜角切込み５１４により複合層５００が分割されて別個のセグメント５１８および５２０が形成されるが、両セグメントは、傾斜切込み５１４の界面において、樹脂を介するなどして継ぎ合わされている。なお、図示の複合層５００は単一の斜角切込み５１４を有するが、より多くの斜角切込みを用いてもよい。

斜角切込み５１４は、複合層５００にある程度の可撓性（長さＬに対して平行な長手方向への延伸、引張、圧縮を許容する能力、および／または長さＬを基準として所定の方向への曲げを許容する能力）を与える。例えば、典型的なプリプレグテープ片には、可撓性がない。しかしながら、図５に示すような複合層からプリプレグを形成すれば、ある程度の可撓性が得られる。例えば、斜角切込み５１４は、複合層５００の可撓性を、少なくとも０．１％、１％超、５％超、あるいはそれ以上に上昇させうる。つまり、複合層５００における各斜角切込み５１４は、複合層５００の可撓性を向上させうる。これと同時に、斜角切込み５１４が比較的長い距離に亘って延在するので（つまり、長手面５１２に直交する面５１６に集中しないので）、複合層５００を、重なり合わない斜角切込みを有する他の複合層５００と積層すると、強度の低下がほとんどない複合膜集合体（たとえば、プリプレグテープの膜）を提供できる。これに対し、複合膜集合体を形成する複合層が、垂直方向の同じ位置に整列する直交切込みを有する場合、直交切込みが整列する領域において破れが発生しやすいことは、本発明者により確認されている。本発明者が確認したところによれば、複合膜集合体を形成する複合層が互いに重複しない（互いにずらして配置された）斜角繰り込みを有する場合には、複合膜集合体の可撓性が少なくとも１％向上し、強度については、切込みのない複合膜集合体の強度の例えば９８％など、同程度に保つことができる。

上述のように、斜角切込み５１４は、図５に示した角度以外の角度であってもよい。例えば、斜角切込み５１４の角度αは、図５に示したものと近い値として、１０度であってもよい。角度が１０度以上且つ２０度以下であれば、可撓性および強度のより優れた組み合わせを得ることができることが分かっている（組み合わせの優劣は、例えば、切込みのない複合材料と比較した場合の、屈曲能力のパーセンテージおよび維持される強度のパーセンテージの合計値として定量化しうる）。代わりに、角度αは、３０度、４５度、ほか、様々な別の角度であってもよい。実際、角度αは、直交以外のどの角度であってもよい。つまり、角度αは、長手方向軸５１２に対して０度あるいは９０度以外のどの角度であってもよい。角度が５度である場合、斜角切込みは、長い距離ｄに亘って延在する（よって、複合膜集合体の全体強度が増す）ものの、可撓性は角度が５度より大きい場合よりも低下する。逆に、角度が８０度であると、可撓性は角度が５度である場合よりも大きくなるが、角度が８０度であると、強度は角度が５度である場合に比べて小さくなる。つまり、複合層５００の強度は、角度αの絶対値に反比例するのに対し、複合層５００の可撓性は、角度αの絶対値に正比例する。ただし、角度αは（例えば、図７に示すように）０度から９０度の間の角、およびその間の角に負号をつけた角として測定される。例えば、１６０度としてとらえられる角度αは、（例えば、図７に示すように）−２０度として測定される。繰り返しになるが、１０度〜２０度あるいは−１０度〜−２０度の範囲にある角度αによれば、より優れた組み合わせの可撓性と強度とを得ることができることが分かっている。

加えて、端面５０８および５１０のそれぞれは、直角以外の角度を成すように切断あるいは形成されていてもよい。例えば、複数の複合層５００を有する構造体を形成し、そのうちのいくつかの複合層が他の複合層より短い場合、端面が９０度であると、隣接する層との間に急峻な段差が生じる。つまり、端面が９０度であると、レイアップに段差が生じる。段差があると、構造体にしわが発生しうる。よって、斜角切込み５１４が比較的長い距離に亘って延在するのと同様に、端面５０８および５１０に角度をつけて段差を長い距離に亘って分散させてもよい。

図６は、本開示の実施形態による、複合層６１０に形成された斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６の側面概略図である。各斜角切込み線（点線も含む）は、同一の複合層６１０にではなく、異なる複合層６１０における斜角切込みを示すものである。図示のように、各複合層６１０における斜角切込みは異なる位置に形成されている。したがって、複合層６１０が（例えば、ある複合層の底面６１２が、他の複合層６１０の上側境界面６１３に支持されるように）積層されると、斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６は、互いにずれて配置され、よって、互いに整列したり、あるいは、重なったりしない。加えて、積層方向において、斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６が直接につながって、隣接する複合層６１０を延びる１つの連続する切込みを形成しない。斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６の少なくとも一部は、積層された複合層６１０における他の斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６とは重ならない。

例えば、図６に示すように、各斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６は、同一の角度αで境界面６１３から底面６１２まで形成されていてもよい。しかしながら、各斜角切込み６００の終端は、同一の位置には来ない。すなわち、斜角切込み６００は、第１底面点６１４から第１界面点６１６まで延びており、両点はそれぞれ、斜角切込み６０２の第２底面点６１８および第２界面点６２０から外れた、あるいは、ずれた位置にある。他の斜角切込み６０４および６０６も、同様に外れた、あるいは、ずれた位置にある。したがって、複合層６１０が積層されると、各斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６の終端は、互いに重なったり、繋がったりするのではなく、ずれた配置となる。例えば、各斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６の終端は、他のどの斜角切込みの終端に対しても、当接したり、連続する切込みを形成したりしない。

積層複合膜集合体を構成する複合層６１０の斜角切込み６００、６０２、６０４、６０６を互いにずらすことにより、複合膜集合体全体の強度が実質的に維持される。これは、複合層６１０の積層により形成される複合膜集合体の厚みを、あるいは、隣接する複合層６１０を、途切れなく横切るように連なる単一の切込みが形成されないことによる。このような態様で斜角切込みを互い違いに配置することにより、積層複合膜集合体の強度が９８％（つまり、切込みのない層を積層した場合の強度の９８％）以上維持されることが分かっている。同時に、斜角切込みは、積層複合膜集合体に可撓性を付与するので、しわを発生させることなく積層複合膜集合体を曲面形状に形成したり、適合させたりすることが可能になる。

１つまたは複数のカバー層６３０を、複合層６１０の一部、あるいは複数の複合層６１０からなる積層複合膜集合体の一部に巻き付けてもよく、巻き付ける部分は、各複合層６１０において切込みが形成された箇所である。カバー層６３０は、斜角切込みにより分割された部分同士が分離することを防ぐあるいは抑止するための補強支持を付与する。例えば、複数の複合層に形成された斜角切込みにより、積層複合膜集合体の強度が２％小さくなっている場合には、カバー層６３０により積層複合膜集合体を補強して、切込みのない複合層を積層して成る複合膜集合体の１００％の（あるいは、１００％に近い）強度を保ちうる。

図７は、本開示の実施形態による複合層７００の側面概略図である。複合層７００は、上述したものと同様のものである。斜角切込み７０２、７０４、７０６、７０８が、複合層の中の異なる位置に形成されている。斜角切込み７０２は、角度θで形成されており、斜角切込み７０４は、角度θとは異なる角度Φで形成されている。斜角切込み７０６は、角度θとは逆の角度−θで形成されており、斜角切込み７０８は、角度Φとは逆の角度−Φで形成されている。複合層には、より多くの、あるいはより少ない数の斜角切込みが形成されうる。さらに、各斜角切込みは、図示したのとは別の角度であってもよい。さらに、角度７０６および７０８は、角度−θおよび角度−Φ以外の角度であってもよい。各角度の大きさおよび方向は、複数の複合層を積層して形成する構造体の所望の曲率に依存する。例えば、複数の斜角切込みの角度がある方向に沿ってだんだん大きくなっている場合は、特定の方向に曲率が増加する構造体部分を形成するのに使用しうる。他の例として、複数の斜角切込みの角度がある方向に沿ってだんだん小さくなっている場合は、特定の方向に曲率が減少する構造体部分を形成するのに使用しうる。上述のように、複合膜集合体を形成する各複合層は、互いにずらした配置の斜角切込みを有する。

図８は、本開示の実施形態の複合層８００の側面概略図である。図示のように、複合層８００は、一定間隔で繰り返すように配置された複数の斜角切込み８０２を含む。例えば、隣り合う切込みの間の距離ｘは、隣り合う切込みのすべてにおいて同一であってもよい。代わりに、斜角切込み間の距離は、隣り合う切込みごとに異なっていてもよい。さらに、各斜角切込みの角度は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。複合層８００の終端面８０４は、図示のように斜角切込みが形成されることにより、傾斜面となっていてもよい。

図９は、複数の複合層９０２、９０４、９０６、９０８、９１０、９１２を積層して成る複合膜集合体９００の側面概略図である。図示のように、隣接する層９０２〜９１２に形成された斜角切込み９１４は、互いに重なり合わない。すなわち、隣接する層９０２〜９１２の斜角切込み９１４は、互い違いに、あるいは、互いにずらして配置されている。積層複合膜集合体９００は、図示したよりも多くの複合層または少ない複合層を含みうる。隣接する複合層９０２〜９１２における斜角切込み９１４のいずれも、互いに当接しておらず、よって複数の複合層９０２〜９１２間に連続する切込みは形成されない。

図１０は、本開示の実施形態による、複数の複合層１００２および１００４を積層して成る複合膜集合体１０００の概略図である。簡略化のため、図１０では、層１００２および１００４の２つのみを示している。しかしながら、積層複合膜集合体１０００が図示したよりも多くの複合層から形成されうることは理解されよう。

複合層１００２は複数の斜角切込み１００６を含み、複合層１００４は複数の斜角切込み１００８を含む。複合層１００２と１００４にはそれぞれ、より多くのあるいはより少ない数の斜角切込み１００６と１００８を形成してもよい。さらに、斜角切込み１００６および１００８は、図示した以外の非直交角度で形成されうる。

斜角切込み１００６は、第１方向に配向されており、端面１０１０側に傾斜している。これに対し、斜角切込み１００８は、第１方向とは逆の第２方向に配向されており、端面１０１２側に傾斜している。図示のように、配向の角度は、隣接する複合層１００２と１００４とで交互に反対であってもよく、これにより複合層１００２の斜角切込みは、複合層１００４の斜角切込みと逆向きになる。少なくとも１つの実施形態において、同一の複合層において隣接する斜角切込みの少なくともいくつかが交互に逆向きであってもよく、また、隣接する複合層の斜角切込みにおける関係と逆の関係にあってもよい。

図１１Ａは、本開示の実施形態による、成形後の積層複合膜集合体１１００の概略図である。積層複合膜集合体１１００は、第１曲率を有する第１曲面部分１１０２を含む。第１曲面部分１１０２は、第１曲面部分１１０２の曲率より大きい第２曲率を有する第２曲面部分１１０４に接続されている。例えば、第１曲面部分１１０２は、緩やかな複曲面であり、第２曲面部分１１０４は、曲率の大きい複曲面である。第２曲面部分１１０４は、第１平坦部分１１０６に接続されており、当該平坦部分は第２平坦部分１１０８に直角に接続されている（つまり、単に折り曲げられただけの面を成す）。上記の各部分１１０２、１１０４、１１０６、１１０８は、それぞれ複数の複合層から構成されうる。

第１曲面部分１１０２を構成する複合層のそれぞれは、互いに第１距離だけ離間した複数の斜角切込みを含みうる。隣接する複合層における斜角切込みの配置は互いにずれている。第２曲面部分１１０４を構成する複合層のそれぞれは、互いに第２距離だけ離間した複数の斜角切込みを含みうる。一実施形態では、第２曲面部分の曲率が第１曲面部分１１０２の曲率よりも大きいので、第２距離は第１距離よりも短い。したがって、第２曲面部分１１０４は、より短い間隔でより多くの斜角切込みを含み、よって、より大きな曲率とすることが容易である。任意選択により、曲率に適応するように、切込みの角度を（上述のように）調整してもよい。つまり、複合膜集合体の特定の部分を形成する複合層において互いにずれて配置される斜角切込みの数は、複合膜集合体のその特定の部分が有する曲率に正比例であってもよい。つまり、各層における斜角切込みの数は、曲率の増大に伴って増加してもよい。

第１平坦部分１１０６および第２平坦部分１１０８は、切込みを有しない複数の複合層から形成されうる。第１平坦部分１１０６および第２平坦部分１１０８は複曲面を含んでいないので、部分１１０６および１１０８に、例えばしわが発生するリスクはほとんど、あるいはまったくない。よって、平坦部分１１０６および１１０８には、切込みがなくてもよい。

図１１Ｂは、本開示の実施形態による複合材料１１２０を直線エッジ１１２１に沿って折り返した状態の上面概略図である。直線エッジ１１２１は、直線状であり、複合材料１１２０はこの直線エッジ沿いに円弧１１２２の方向に折り返されている。複合材料１１２０が、まっすぐな直線エッジ１１２１を基準に折り返されているので、複合材料１１２０には、直線エッジ１１２１に平行な方向１１２４において延伸も歪みも生じていない。したがって、複合材料１１２０にしわが発生するリスクはほとんど、あるいはまったくないので、複合材料１１２０は切込みを有しない複合層で形成されてもよい。

図１１Ｃは、本開示の実施形態による、単曲面１１３２を有する複合材料１１３０の上面概略図である。複合材料１１３０は、単一の円弧方向１１３４に沿って湾曲している。複合材料１１３０が、単一の円弧方向１１３４に沿って湾曲しているので、複合材料１１３０には、その長さ方向に平行な方向１１３６において延伸も歪みも生じていない。したがって、複合材料１１３０にしわが発生するリスクはほとんど、あるいはまったくないので、複合材料１１３０は切込みを有しない複合層で形成されていてもよい。

図１１Ｄは、本開示の実施形態による、曲線エッジ１１４２に沿って折り返された複合材料１１４０を示す上面概略図である。曲線エッジ１１４２は円弧形状であり、これにより複合材料１１４０には円弧１１４４の方向に沿って延伸および歪みが生じている。したがって、複合材料１１４０には、例えばしわが発生するおそれがある。そのようなしわの発生を制御し、排除し、最小化し、あるいは抑制する目的で、複合材料１１４０は、上述したように各々が複数の斜角切込みを有する複数の複合層から形成されていてもよい。斜角切込みは、隣接する複合層間で互いにずれて配置されていてもよい。

図１１Ｅは、本開示の実施形態による、複曲面１１５２を有する複合材料１１５０の上面概略図である。複曲面１１５２は、複合材料１１５０の長さ１１５４と幅１１５６の両方に湾曲している。したがって、複合材料１１５０には、例えばしわが発生するおそれがある。そのようなしわの発生を制御し、排除し、最小化し、あるいは、抑制する目的で、複合材料１１５０は、上述したように各々が複数の斜角切込みを有する複数の複合層から形成されていてもよい。斜角切込みは、隣接する複合層間で互いにずれて配置されていてもよい。

図１１Ｆは、本開示の実施形態による、屈曲および湾曲したエッジ１１７２を有する複合材料１１７０の上面概略図である。図示のように、複合材料１１７０は、異なる方向に様々な態様で曲がった複雑な形状を有している。複合材料１１７０には、剪断および延伸が発生している。しわの発生を制御し、排除し、最小化し、あるいは、抑制する目的で、複合材料１１７０は、上述したように各々が複数の斜角切込みを有する複数の複合層から形成されていてもよい。斜角切込みは、隣接する複合層間で互いにずれて配置されていてもよい。

図１２は、本開示の実施形態による、複合膜集合体の形成方法のフローチャートである。１２００において、複数の複合層(composite plies)が形成される。１つまたは複数の複合層は、例えば、樹脂を介して結合された強化繊維を含む。各複合層は、ワープと、フィルと、厚みとを有する扁平なシートであってもよい。任意であるが、各複合層は、ストリングやリボンと同様に、所定のワープおよび厚みを有する一方、フィルは最小限とされたものであってもよい。

１２０２において、各複合層のうちの一部を複曲面に形成するか否かを判定する。形成しない場合には、方法は１２０４に進み、当該複合層には切込みを形成しない。

一方、各複合層の一部を曲面に形成する場合は、方法は１２０２から１２０６に進み、複合層の該当する部分に少なくとも１つの斜角切込みを形成する。次に、１２０８において、隣接する複合層における斜角切込みが互いにずれて配置されるように複合層を積層する。

図１〜１２を参照して説明したように、本開示の実施形態は、複数の複合層を積層して形成可能な複合膜集合体を提供する。複合膜集合体は、例えば、補強部材や外板など、航空機の各種構造体を形成するのに使用可能である。各複合層には、斜角切込みを形成してもよい。積層複合層における斜角切込みは、互いにずらして配置されていてもよい。複合層の斜角切込みは、ある程度の可撓性を複合膜集合体に付与しつつ、積層された複合層において、切込みがずれて配置されていることにより、（切込みのない層から成る膜体に比して）複合膜集合体としての強度を維持している。斜角切込みは、複合膜集合体（例えば、繊維テープ）に可撓性（例えば伸縮性）を付与し、これにより曲面を形成するために（又は、曲面に適合するために）折り曲げられた際に、割れやクラックの発生を防ぐことができる。さらに、斜角切込みにより付与される可撓性は、複合層および、複合層を積層して成る複合膜集合体におけるしわの発生を排除し、最小限にし、あるいは抑制する。

複合膜集合体を、１０以上の複合層を用いて上述したように形成すると、形成後の複合膜集合体が強度と可撓性の両方を備えることが分かっている。例えば、複合層を２つだけ用いた場合には、形成後の複合膜集合体の強度が低下する。これは、２つの別個の切込みの各々が、形成後の複合膜集合体の５０％を延びることになるためである。しかしながら、複合層の数を増やし、斜角切込みを互いにずらして配置すれば、連続する単一の切込みが形成後の複合膜集合体の厚みに占める割合を小さくできる。例えば、１０の複合層を用いて複合膜集合体を形成する場合、形成後の複合膜集合体のどの部分においても、連続する単一の切込みが複合膜集合体の厚みに占める割合は、（切込みが互いにずらして配置されているので）１０％を超えない。同様に、複合膜集合体を２０の複合層を用いて形成する場合、形成後の複合膜集合体のどの部分においても、連続する単一の切込みが複合膜集合体の厚みに占める割合は５％を超えない。

上述したように、本開示の実施形態によれば、強度を実質的に保ちつつ、しわを発生させることなく曲面に適合できるように延伸可能な複合材料を形成するように改良されたシステムおよび方法が提供される。

本開示の実施形態を説明するのに、上部、底、下、中央、側面、水平、垂直、前などの、様々な空間および方角に関する用語を用いたが、これらの用語は図面に示した向きについて用いたに過ぎない。これらの向きは、逆向きであったり、回転されたり、あるいは他の態様で変更されてもよい。その場合には、上側部分が下側部分となったり、その逆もありうる。また、水平方向が垂直方向となることもありうる。

本開示において、ある処理や操作を実行するように「構成された」と規定される構造、限定あるいは要素は、当該処理や操作に適した態様を意図して、構造的に形成され、構成され、適合されたものである。明瞭化のため、また疑義を避けるために付言すると、単に当該処理や操作を実行するように改変されうるに過ぎないものは、当該処理や操作を実行するように「構成された」ものには該当しない。

上述の説明は、すべて例示的であり、限定的に解釈されるべきではない。例えば、上述した実施形態（および／または、その側面）は、互いに組み合わせて使用することが可能である。加えて、様々な実施形態の範囲を逸脱することなく、これらの教示に特定の状況や材料を適合させる多くの変形が可能である。本明細書で説明した材料の寸法や種類は、本開示の様々な実施形態におけるパラメータを明確にするためのものであり、これら実施形態は、限定を課すものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。本開示の記載を検討すれば、当業者には多くの他の実施形態が明らかであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の請求の範囲を、これら請求の範囲に認められる均等物の範囲と併せて参照して決定されるべきである。添付の請求の範囲において用いられる「含む」および「であって」等の用語は、それぞれ、「具備する」および「において」等と意味を同じくする表現として用いられている。加えて、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、単なる区別のための標識として用いられており、これらにより言及される対象に対して序列的な要件等を課すものではない。

本開示は、以下の付記による実施形態を包含するものとする。

付記１ 複数の他の複合層と共に複合膜集合体を形成するように構成された複合層であって、当該複合層は、
樹脂で結着された複数の強化繊維を含む主体部を備え、当該主体部は、対向する端面および対向する側面を介して反対側の境界面に連なる底面を含み、
少なくとも１つの非直交切込みが、前記主体部の厚みを介して前記底面から前記境界面まで形成されている。

付記２ 前記少なくとも１つの非直交切込みは、隣接する複合層における少なくとも１つの他の非直交切込みに対してずれて配置されていることにより、前記少なくとも１つの非直交切込みは、前記隣接する複合層における前記少なくとも１つの他の非直交切込みと連続する線状の切込みを形成しない、付記１に記載の複合層。

付記３ 前記非直交切込みは、当該複合層の長手面に対して非直交の角度を形成し、前記長手面は、前記対向する端面の間を、前記底面および前記反対側の境界面の一方あるいは両方に対して平行に延びる、付記１または２に記載の複合層。

付記４ 前記非直交の角度は、５度以上且つ８０度以下である、付記３に記載の複合層。

付記５ 前記非直交の角度は、１０度以上且つ２０度以下である、付記３に記載の複合層。

付記６ 前記少なくとも１つの非直交切込みは、互いに継ぎ合わされた層セグメントを形成する、付記１、２、３、４または５に記載の複合層。

付記７ 前記少なくとも１つの非直交切込みは、複数の非直交切込みを含む、付記１、２、３、４、５または６に記載の複合層。

付記８ 前記複数の非直交切込みは、同一の角度で形成されている、付記７に記載の複合層。

付記９ 前記複数の非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる角度で形成されている、付記７または８に記載の複合層。

付記１０ 前記複数の非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる配向で配置されている、付記７、８または９に記載の複合層。

付記１１ 積層された複数の複合層を備える複合膜集合体であって、
前記積層された複数の複合層のそれぞれは、
樹脂で結着された複数の強化繊維を含む主体部を備え、当該主体部は、対向する端面および対向する側面を介して、反対側の境界面に連なる底面を含み、
少なくとも１つの非直交切込みが、前記主体部の厚みを介して前記底面から前記境界面まで形成されており、前記少なくとも１つの非直交切込みは、隣接する複合層における少なくとも１つの他の非直交切込みに対してずれて配置されていることにより、前記少なくとも１つの非直交切込みは、前記隣接する複合層における前記少なくとも１つの他の非直交切込みと連続する線状の切込みを形成しない。

付記１２ 前記非直交切込みは、当該複合層の長手面に対して非直交の角度を形成し、前記長手面は、前記対向する端面の間を、前記底面および前記反対側の境界面の一方あるいは両方に対して平行に延びており、
前記非直交の角度は、１０度以上且つ２０度以下である、付記１１に記載の複合膜。

付記１３ 前記少なくとも１つの非直交切込みは、互いに継ぎ合わされた部分層を形成する、付記１１または１２に記載の複合膜。

付記１４ 前記少なくとも１つの非直交切込みは、複数の非直交切込みを含む、付記１１、１２または１３に記載の複合膜。

付記１５ 前記複数の非直交切込みは、同一の角度で形成されている、付記１４に記載の複合膜。

付記１６ 前記複数の非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる角度で形成されている、付記１４または１５に記載の複合膜。

付記１７ 前記複数の非直交切込みのうちの少なくとも２つは、異なる配向で配置されている、付記１４、１５または１６に記載の複合膜。

付記１８ 複合膜集合体を形成する方法であって、当該方法は、
複数の複合層を形成することと、
前記複数の複合層において、平坦面を形成するまたは平坦面に適合する第１部分に切込みを形成しないことと、
前記複数の複合層において、複合曲面を形成するまたは複合曲面に適合する第２部分に、少なくとも１つの非直交切込みを形成することと、
隣接する複合層における前記非直交切込みが互いにずれて配置されるように前記複合層を積層することと、を含む。

付記１９ 前記少なくとも１つの非直交切込みを形成する工程は、前記少なくとも１つの非直交切込みを、前記複数の複合層の長手方向軸に対して１０度以上且つ２０度以下の角度で形成することを含む、付記１８に記載の方法。

付記２０ 前記少なくとも１つの非直交切込みを形成する工程は、前記複数の複合層の前記第２部分に、複数の非直交切込みを形成することを含む、付記１８または１９に記載の方法。

本明細書の記載は、例を用いてベストモードを含む様々な実施形態を開示するものであり、また、任意の装置又はシステムの作製および使用、並びに、組み入れられた方法の実行を含む様々な実施形態を当業者にとって実施可能にするものである。本開示の各種実施形態についての特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものであり、当業者が想定しうる他の例を含みうる。そのような他の例は、それらが、特許請求の範囲の文言と相違のない構成要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言に対して非本質的な相違を有するだけの均等の構成要素を含む場合、特許請求の範囲に包含されると考えられるべきである。

Claims (13)

1. 複数の他の複合層（５００）と共に複合膜集合体を形成するように構成された複合層（５００）であって、当該複合層は、
   樹脂で結着された複数の強化繊維（５０２）を含む主体部（５０１）を備えており、前記主体部（５０１）は、対向する端面（５０８、５１０）および対向する側面（５１１）を介して、反対側の境界面（５０６）に連なる底面（５０４）を含み、
   少なくとも１つの非直交切込み（５１４）が、前記主体部（５０１）の厚みを介して前記底面（５０４）から前記境界面（５０６）まで形成されている。
2. 前記少なくとも１つの非直交切込み（５１４）は、隣接する複合層における少なくとも１つの他の非直交切込み（５１４）に対してずらして配置されていることにより、前記少なくとも１つの非直交切込み（５１４）は、前記隣接する複合層における前記少なくとも１つの他の非直交切込み（５１４）と連続する線状の切込みを形成しない、請求項１に記載の複合層（５００）。
3. 前記非直交切込み（５１４）は、当該複合層の長手面（５１２）に対して非直交の角度を形成し、前記長手面（５１２）は、前記対向する端面（５０８、５１０）の間を、前記底面（５０４）および前記反対側の境界面（５０６）の一方あるいは両方に対して平行に延びる、請求項１または２に記載の複合層（５００）。
4. 前記非直交の角度は、５度以上且つ８０度以下である、請求項３に記載の複合層（５００）。
5. 前記非直交の角度は、１０度以上且つ２０度以下である、請求項３に記載の複合層（５００）。
6. 前記少なくとも１つの非直交切込み（５１４）は、互いに継ぎ合わされた層セグメント（５１８、５２０）を形成する、請求項１、２、４、５のいずれか１つに記載の複合層（５００）。
7. 前記少なくとも１つの非直交切込み（５１４）は、複数の非直交切込み（５１４）を含む、請求項１、２、４、５のいずれか１つに記載の複合層（５００）。
8. 前記複数の非直交切込み（５１４）は、同一の角度で形成されている、請求項７に記載の複合層（５００）。
9. 前記複数の非直交切込み（５１４）のうちの少なくとも２つは、異なる角度で形成されている、請求項７に記載の複合層（５００）。
10. 前記複数の非直交切込み（５１４）のうちの少なくとも２つは、異なる方向に配向されている、請求項７に記載の複合層（５００）。
11. 複合膜集合体（１０００）を形成する方法であって、当該方法は、
    複数の複合層（１００２、１００４）を形成することと、
    前記複数の複合層（１００２、１００４）において、平坦面を形成するまたは平坦面に適合する第１部分に切込みを形成しないことと、
    前記複数の複合層（１００２、１００４）において、複合曲面を形成するまたは複合曲面に適合する第２部分に少なくとも１つの非直交切込み（１００８）を形成することと、
    隣接する複合層（１００２、１００４）における前記非直交切込み（１００８）が互いにずれて配置されるように前記複合層（１００２、１００４）を積層することと、を含む。
12. 前記少なくとも１つの非直交切込み（１００８）を形成する工程は、前記少なくとも１つの非直交切込み（１００８）を、前記複数の複合層（１００２、１００４）の長手方向軸に対して１０度以上且つ２０度以下の角度で形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つの非直交切込み（１００８）を形成する工程は、前記複数の複合層（１００２、１００４）の前記第２部分に、複数の非直交切込み（１００８）を形成することを含む、請求項１１または１２に記載の方法。

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