JP2018200461A - 複合コア、複合構造アセンブリ、およびこれらの形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合コア、複合構造アセンブリ、およびこれらの形成方法を提供する。【解決手段】複合構造アセンブリを形成するコア１０２は、複数のセル１０８を含む。セル１０８は、互いに挟まれた層で形成され、コア１０２は、複数の第1セルを有する第1セル層１１０と、複数の第2セルを有する第2セル層１１１とを含む。第1セル層は第2セル層に隣接し、複数の第1セルは、複数の第2セルと流体的に相互接続されている。【選択図】図２

Description

本開示の実施形態は、概して複合構造アセンブリに関し、より詳細には、コアセルの相互接続層を有するコアを含む複合構造アセンブリに関する。

ジェット機は、通常、高レベルの騒音を発生させることがある1つ以上のエンジンを含む。たとえば、航空機の翼に固定されたハウジング内のファンケースは、通常、騒音を発生させる。しばしばエンジンハウジングは、エンジンの部品によって発生する騒音の少なくとも一部を吸収するために使用される1つ以上の消音構造を含む。一例として、音響入口バレルは、ファンケースの上流のエンジンハウジングの入口に、またはこれに近接して配置されてもよい。特定の既知の音響入口バレルは、音響コアの周囲に挟まれた炭素強化プラスチックなどの複合材料で形成される。

複合構造体は、ハニカムまたは発泡コアを用いて製造されたパネルを含むことができる。ハニカムコアは構造的に効率的であるが、製造コストが高くなる可能性がある。具体的には、ハニカムコアは、労力と時間を要する様々なプロセスを通じて形成することができる。一般に、コアは切断され、結合され、外形に合わせてフライス加工され、形成される。

典型的には、ハニカムコアセルは、コアの対向する表面の間に延伸する。各セルは、特定のセルを隣接するセルから分離する1つ以上の壁を含む。すなわち、セルの内部チャンバは、互いに隔離されている。したがって、流体（気体または液体など）は細胞間を流れることができない。

しかしながら、特定のシナリオでは、望ましくないが流体がコアセル内に閉じ込められることがある。たとえば、水はコアセル内に閉じ込められる可能性がある。閉じ込められた水は、コアセルが外皮の間に固定されている場合など、コアセルから排出できないことがある。

別の例として、（軍用ヘリコプターなどの）航空機の部分の製造プロセス中に、複合構造アセンブリに対して不活性シールを提供するために、窒素などの気体を使用することができる。このように、気体がセル間を流れることができ、および／またはセル間の流体圧力を均等化できることを確実にするために、別個の異なる成形プロセス（たとえば、セルに穴を開ける）が用いられてもよい。分かるように、別個の異なる成形プロセスは、製造プロセスに時間とコストを追加する。

本開示の特定の実施形態は、複数の第1セルを有する第1セル層と、複数の第2セルを有する第2セル層と、を含む複合コアを含む複合構造アセンブリを提供する。第1セル層は第2セル層に隣接している。複数の第1セルは、複数の第2セルと流体的に相互接続されている。

少なくとも1つの実施形態において、複数の第1セルの各々は、複数の第2セルのうちの少なくとも2つと流体連通し、複数の第2セルの各々は、複数の第1セルのうちの少なくとも2つと流体連通している。

少なくとも1つの実施形態において、第1セル層は、第2セル層に対してオフセットされている。たとえば、第1セル層は、第2セル層に対して回転的にオフセットされていてもよい。別の例として、第1セル層は、第2セル層に対して直線的にオフセットされていてもよい。さらに別の例として、第1セル層は、複数の第1セルと複数の第2セルとの間の形状またはサイズの一方または両方の違いによって、第2セル層に対してオフセットされてもよい。

第1セル層は、複数の第1セルを画定する複数の第1交差部材を含むことができる。第1交差部材は、互いに平行であってもよい。第2セル層は、複数の第2セルを画定する複数の第2交差部材を含むことができる。少なくとも1つの実施形態において、複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して垂直である。少なくとも1つの他の実施形態において、複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して直線的に変位させられる。複数の第1交差部材の各々は、複数の交差部材の各々とサイズまたは形状の一方または両方が異なっていてもよい。

少なくとも1つの実施形態において、複数の連結梁が第1セル層を第2セル層に接続する。

複数の第1セルは、表皮の構造的支持を増大させるため、複数の第2セルに対して互い違いに配置されている。複合構造アセンブリは、複合コアに固定された少なくとも1つの表皮を含むことができる。

本開示の特定の実施形態は、複合構造アセンブリを形成する方法を提供する。この方法は、複数の第1セルを有する第1セル層を形成するステップと、複数の第2セルを有する第2セル層を形成するステップと、複合コアを形成するために第1セル層を第2セル層に固定するステップとを含む。第1セル層は第2セル層に隣接している。固定するステップは、複数の第1セルを複数の第2セルに流体的に相互接続する。

前述の概要、ならびに特定の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて読めばよりよく理解されるであろう。

本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリの斜視分解図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの斜視上面図である。 図2のコアとともに使用することができる第1セル層の平面図である。 図2のコアとともに使用することができる第1セル層の側面図である。 図2のコアとともに使用することができる第2セル層の上面図である。 図2のコアと共に使用することができる第2セル層の側面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの上面図である。 図1の複合構造アセンブリとともに使用することができるコアの側面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの上面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの側面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの上面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの上面図である。 図1の複合構造アセンブリと共に使用することができるコアの上面図である。 本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリの斜視図である。 本開示の一実施形態による、コアの斜視図である。 本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリの斜視図である。 本開示の一実施形態による、コアの側面図である。 本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリのコアを形成する方法のフローチャートである。 本開示の一実施形態による、航空機エンジンの内部図である。

本明細書では、流体がコアセル間を流れることを可能にする複合構造アセンブリが記載される。さらに、本明細書に記載の複合構造アセンブリは、これを通じて流体の排出を可能にする。本開示は、セル間の流体の流れを可能にする複合構造アセンブリを形成する効率的なシステムおよび方法を提供する。より具体的には、本開示の実施形態および実施例は、複数の相互接続されたセルを有するコアを含む複合構造アセンブリを提供する。相互接続されたセルは、流体（液体および気体など）がこれらの間を流れることを可能にする。少なくとも1つの実施形態において、コアは複数のセル層を含む。隣接するセル層（たとえば、互いに直接積み重ねられたセル層）は、互いに流体連通する内部チャンバを画定する。

少なくとも1つの実施形態または例において、コアは、航空宇宙および産業用途に使用され得るサンドイッチコアアセンブリを提供するために使用されるオフセットトラスネットワークから形成される。セルは、様々な形状および大きさであり得る。たとえば、セルの断面は、矩形、六角形、三角形、円形、または様々な他の形状であってもよい。セルのサイズは、コア全体にわたって均一であっても変化していてもよい。少なくとも1つの実施形態において、隣接する層のセルは、互いにオフセットされ、これにより、セル間の流体連通が可能になる。オフセット距離および頻度は、コア全体にわたって均一または変動してもよい。

本開示の特定の実施形態または実施例は、コアを含む複合構造アセンブリを提供する。少なくとも1つの実施形態において、コアは、第1セットの第1交差部材を含む。第1交差部材は互いに平行である。複合コアはまた、第2セットの第2交差部材を含む。第2交差部材は、互いに平行であるが、第1交差部材に平行ではない。たとえば、第1交差部材は、第2交差部材に対して垂直であってもよい。少なくとも1つの実施形態において、第1セットの第1交差部材は、第2セットの第2交差部材に重なるか、またはその逆であり、これにより、第1交差部材は第2交差部材に対してオフセットする。少なくとも1つの実施形態において、複合構造アセンブリのコアを形成するために、付加的な製造プロセス（たとえば、溶融フィラメント製造、選択的レーザー焼結、光造形など）を使用することができる。

図1は、本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリ100の斜視分解図を示す。複合構造アセンブリ100は、対向する第1表皮104と第2表皮106との間に挟まれた複合コア102（音響コアなど）を含む。コア102は、複数のセル108を含む。セル108は、互いに挟まれた層で形成されてもよい。たとえば、セルの第1セル層はセルの第2セル層に重ねられ、これがセルの第3層に重ねられる。

セル108を含むコア102は、繊維強化、粒子充填、または未充填の熱可塑性ポリマーなどで形成することができる。非限定例として、コア102は、ポリアミド（PA）、ポリフェニレンスルフィド（PPS）、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトンケトン（PEKK）、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリフェニルスルフォン（PPSU）、ポリエーテルスルホン（PES）、熱可塑性ポリイミド（TPI）、液晶ポリマー（LCP）、ポリアミドイミド（PAI）、などの熱可塑性物質で形成することができる。コア102は、炭素繊維、ガラス繊維、鉱物充填剤、ナノ材料充填剤、熱安定化添加剤、難燃剤などを含有する熱可塑性物質から形成することができる。コア102は、図示されているよりも多いまたは少ないセル108を含むことができる。さらに、コア102は、図示したものとは異なる形状にすることができる。

コア102は、平坦な表面上にセルの層を載置することによって形成することができる。たとえば、セルの第1セル層が載置されてもよい。次に、セルの第2セル層は、セルの第1セル層の上に載置されてもよい。次いで、セル層を溶融融合して一体のコア構造体を得ることができる。セル層は、付加的製造プロセス（溶融フィラメント製造、選択的レーザー焼結、光造形など）を使用して載置されてもよい。たとえば、第1セル層は付加的製造プロセスによって形成され、第2セル層は、付加的製造プロセスを用いて第1層上に載置される。

第1および第2表皮104，106は、ガラス繊維、石英、グラファイト、KEVLAR（登録商標）などの繊維を含む1つ以上の予備含浸エポキシ樹脂層であってもよく、またはこれらを含んでもよい。第1表皮104および第2表皮106は、互いに同一であってもよい。少なくとも1つの他の実施形態において、第1および第2表皮104および106は、互いより多くのまたは少ない層を含むことができる。

コア102および表皮104，106は、1つ以上の接着剤、締め具、ラップ、フィルムなどを介して互いにしっかりと挟まれていてもよい。場合により、複合構造アセンブリ100は、表皮104および106の両方より少ないものを含んでもよい。少なくとも1つの実施形態において、複合構造アセンブリ100は、表皮104および106を含まなくてもよい。

コア102は、3つ以上のセルの層を含むことができる。セルのさらなる層は、セルの第1および／または第2層に隣接していてもよい。層状構造は繰り返されてもよい。層内の複数のセルの各々は、各隣接するセルの層内の複数のセルと流体連通することができる。

複合構造アセンブリ100は、図示されているより多くの構成要素を含むことができる。たとえば、複合構造アセンブリ100は、積層板のようなカバー（図示せず）を含むことができる。別の例として、複合構造アセンブリ100は、その中に実装された、またはその上に載置された、1つ以上の電子部品を含むことができる。

図2は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の斜視上面図を示す。図示のように、コア102は、ハニカム形状のセルなどの複数のセル108を含む複数のセル層110，111、および112を有するハニカム構造を含む。あるいは、セル108は、円形（たとえば、円形の断面を有する円筒形）、四角形、三角形、五角形、八角形などの様々な形状であってもよい。

各セル108は、外壁116によって形成された円柱などの本体114を含む。各本体114の壁116の間に、内部チャンバ118を画定することができる。音響減衰器（図示せず）が内部チャンバ118内に設けられてもよい。音響減衰器の例としては、セル108内の隔壁、発泡インサート、バッフル、エラストマー材料などが挙げられる。

図示のように、第1セル層110は第2セル層111の上に設けられ、これは同様に第3セル層112の上に設けられる。第1セル層110は第2セル層111上に直接積み重ねられ、これは同様に第3セル層112上に直接積み重ねられる。このように、第1および第2セル層110，111は互いに隣接し、第2および第3セル層111，112は互いに隣接している。

隣接するセル層110および111、ならびに隣接するセル層111および112は、互いにオフセットされている（たとえば、互い違いにされている、位相がずれている、または軸方向に整列していない）。すなわち、第1セル層110のセル108が第2セル層111のセル108に対してずれているため、隣接する層110，111のセル108の本体114が互いに対してずれている（たとえば、同軸ではない）。同様に、第2セル層111のセル108は、第3セル層112のセル108に対してずれている。このため、第1セル層110のセル108の内部チャンバ118は、第2セル層111の少なくとも2つのセル108の内部チャンバ118と流体連通している。同様に、第2セル層111のセル108の内部チャンバ118は、第3セル層112の少なくとも2つのセル108の内部チャンバ118と流体連通している。このようにして、隣接するセル層110および111（ならびに111および112）のオフセット特性は、コア102のセル108の内部チャンバ118間に流体経路を提供する。したがって、異なるセル層のセル108は互いに流体連通している。

コア102は、図示されているよりも多いまたは少ないセル層を含むことができる。たとえば、コア102は、2つのセル層のみを含むことができる。別の例として、コア102は、4つ以上のセル層を含むことができる。さらに、各セル層は、図示されているよりも多いまたは少ないセル108を含むことができる。また、セル層は、示されているものとは異なるサイズおよび形状であってもよい。

図示のように、各セル層110，111、および112は、六角形のセル108を含んでもよい。セル108は、サイズおよび形状が均一であってもよい。場合により、セル108のうちの少なくとも2つは、サイズおよび形状が異なってもよい。

一例として、第1セル層110は、六角形のセル108を含んでもよく、第2セル層111は、矩形のセルを含んでもよい。第3セル層112は、六角形、矩形、またはその他の様々な形状のセル108を含むことができる。

図3は、コア102（図2に示す）とともに使用することができる第1セル層110の上面図を示す。図4は、第1セル層110の側面図を示す。図3および図4を参照すると、第1セル層110は、互いに平行な複数の第1交差部材120（ブラケット、トラス、フィン、ストラップ、梁、壁など）を含む。第1セル層110は、図示されているよりも多いまたは少ない第1交差部材120を含むことができる。第1連結梁122（第1交差部材120に垂直配向された梁など）は、第1交差部材120をともに固定することができる。図示されているより多くの、またはより少ない数の第1連結梁122が使用されてもよい。第1連結梁122は、第1交差部材120と同じサイズおよび形状であってもよい。場合により、第1連結梁122は、第1交差部材120よりも小さくてもよい。たとえば、第1連結梁122は、第1交差部材120を互いに締結する細い棒状構造であってもよい。場合により、第1セル層110は、第1連結梁122を含まなくてもよい。第1セル108aは、隣接する第1交差部材120および／または隣接する第1連結梁122の間に画定される。

図5は、コア102（図2に示す）とともに使用することができる第2セル層111の上面図を示す。図6は、第2セル層111の側面図を示す。図5および図6を参照すると、第2セル層111は、互いに平行な複数の第2交差部材124（たとえば、ブラケット、トラス、フィン、ストラップ、梁、壁など）を含む。第2セル層111は、図示されているよりも多いまたは少ない第2交差部材124を含むことができる。第2連結梁126（第2交差部材124に対して垂直配向された梁など）は、第2交差部材124をともに固定することができる。図示されているより多くの、またはより少ない数の第2連結梁126が使用されてもよい。第2連結梁126は、第2交差部材124と同じサイズおよび形状であってもよい。場合により、第2連結梁126は、第2交差部材124よりも小さくてもよい。たとえば、第2連結梁126は、第2交差部材124を互いに締結する細い棒状構造であってもよい。場合により、第2セル層111は、第2連結梁126を含まなくてもよい。第2セル108bは、隣接する第2交差部材124および／または隣接する第2連結梁126の間に画定される。

図3から図6を参照すると、第1および第2セル層110および111は、互いに対してオフセットされている。具体的には、第1および第2セル層110および111は、第1セル層110の第1交差部材120が第2セル層111の第2交差部材124から90度ずれるように、互いに対して垂直である。場合により、第1および第2セル層110および111は、それぞれの交差部材120と124との間の角度差が90度よりも大きくまたは小さくなるように、オフセットされてもよい。

少なくとも1つの実施形態において、第1および第2セル層110および111は、上述のように、同一の構造として形成されてもよいが、互いにオフセットされてもよい。少なくとも1つの他の実施形態において、第1セル層110は、第2セル層111よりも多くのまたは少ないセル108を含むことができる。

図7は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の上面図を示す。連結梁122および126は、図7に破線で示されている。図8は、コア102の側面図を示す。図7および図8を参照すると、第1セル層110は、第1および第2セル層110および111が互いに対してオフセットされた（この例では、互いに90度ずれた）状態で、第2セル層111上に直接積み重ねられている。このため、第1セル層110内の各セル108aは第2セル層111の複数のセル108bと流体連通しており、逆もまた同様である。追加のセル層は、同様の方法で、第1セル層110および／または第2セル層111に実装されるか、または載置され得る。たとえば、セル層110，111の積み重ねは、1つのセル層111，112または前のセル層110，111を載置することによって実現可能である。

図9は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の上面図を示す。図10は、コア102の側面図を示す。図9および図10を参照すると、この実施形態では、第1セル層110の第1交差部材120は、第2セル層111の第2交差部材124（図9では破線で示す）と平行である。第1および第2セル層110および111は、回転的にオフセットされる（たとえば、（図3から図8に示すように）オフセットを付与するために回転的にずらされる）代わりに、直線的にオフセットされる。具体的には、第1および第2セル層110および111は、第1セル層110の第1交差部材120が第2セル層111の第2交差部材124間の空洞の上に位置するように、互いに対して直線的に変位させられる。さらに、第2セル層111の第2交差部材124は、第1セル層110の第1交差部材120間の空洞の下に位置する。すなわち、第1セル層110の第1交差部材120は、第2セル層111の第2交差部材124上に直接積み重ねられない。追加のセル層は、同様の方法で、第1セル層110および／または第2セル層111に実装されるか、または載置され得る。

図11は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の上面図を示す。コア102は、第2セル層111（分かり易くするために破線で示されている）の上に実装された（たとえば、載置された）第1セル層110を含む。この実施形態では、第1および第2セル層110，111は、それらの間のセル形状の違いにより互いに対してオフセットされている。第1セル層110は複数の菱形セル108cを含むことができ、第2セル層111は複数の矩形セル108dを含むことができる。場合により、セル108dは菱形であってもよく、セル108cは矩形であってもよい。場合により、セル108cおよび108dは、三角形、六角形、円形、台形などの、図示以外の様々な他の形状およびサイズであってもよい。図11に示すように、第1および第2セル層110および111の間のオフセットは、隣接するセル層110および111のセル108cおよび108dの形状および／またはサイズの違いによって形成される。追加のセル層は、同様の方法で、第1セル層110および／または第2セル層111に実装されるか、または載置され得る。

図12は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の上面図を示す。この実施形態では、第1セル層110のセル108eは相互接続された六角形として成形され、第2セル層111のセル108fは相互接続された矩形として成形されている。

図13は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の上面図を示す。この実施形態では、第1セル層110のセル108gは、相互接続された六角形として成形され、第2セル層111のセル108hも、その間にオフセットを付与するためにセル108gに対して一方向に変位して相互接続された六角形として、成形されている。図示のように、第1および第2セル層110および111の間のオフセットは、第1セル層110の各セル108gの内部チャンバ118と、第2セル層111の3つの各セル108hの内部チャンバ118h¹，118h²および118h³との間に流体通路を提供し、およびその逆も同様である。

少なくとも1つの実施形態において、コア102は、セル壁（図2に示す壁116など）を貫通して形成された、スリットなどの開口部を含むことができる。開口部は、隣り合うセル間の流体連通を可能にする。開口部は、成形プロセスの後に行われる別個の異なる切断作業とは対照的に、成形プロセス中に形成されてもよい。開口部は、本明細書に記載の実施形態のいずれかの壁に形成することができる。

図14は、本開示の一実施形態による、複合構造アセンブリ100の斜視図を示す。図14に示すように、第1および第2セル層110および111は互いに対してオフセットされており、これにより、セル108を互いに流体的に接続する流体通路130のネットワークを提供する。さらに、オフセットセル層110は、第1表皮104などの表皮の支持を提供する、反復支持パターン132を提供する。たとえば、第1および第2セル層110および111（および他のセル層）を互いに対してオフセットすることによって、セル層が互いに整列されていれば空間が通常存在する追加の構造的形態（たとえば交差部材）が提供される。付加的な構造的形態は、表皮104の内方への湾曲、たるみ、曲がりなどを防止し、最小化し、またはさもなければ低減する、安全で安定した実装面および／または構造的支持を提供することができる。

図15は、複合構造アセンブリ100（図1に示す）とともに使用することができるコア102の斜視図を示す。この実施形態では、コア102は、本明細書に記載されるように、複数の第2セル層111に固定された複数の第1セル層110を含む。連結梁160は、第1セル層110と第2セル層111とを連結することができる。図示されるように、第1セル層110のセル108a（たとえば溝）が第2セル層111のセル108b（たとえば溝）に対して互い違いになるように、第1セル層110は互いに対してオフセットされている。たとえば、第1セル層110の端壁162は第2セル層111の対向する端壁164に当接することができ、これにより、第1セル層110と第2セル層111との間の縦方向の間隙を減少させる相互接続構造を提供する。第1セル層110と第2セル層111との間の相互接続された端部と反対端との関係は、表皮104または表皮106などの表皮のための構造的支持を提供し、これにより、内方への湾曲、たるみ、曲がりなどを防止し、最小化し、またはさもなければ低減することができる。さらに、第1および第2セル層110および111のオフセット特性は、セル108aと108bとの間に流体通路を提供する。すなわち、第1および第2セル層110および111の相互接続されているがオフセットされた特性は、表皮に反復的で均一な支持パターンを提供する。

図3から図15を参照すると、隣接するセル層を互いに（たとえば、回転的、方向的（直線的）、または形状オフセットを介して）オフセットすることによって、隣接セル層のセル間に流体通路が形成される。このように、オフセットされた隣接セル層は、セル（たとえば、セルの内部チャンバ）を互いに流体連通させる。隣接するセル層の間のオフセット特性は、コアのセルを相互接続し、これによりこれらの間の流体の流れを可能にする。相互接続されたセルは、液体がコアから排出されることを可能にする。別の例として、相互接続されたセルは、気体（窒素など）がセルを通って流れて不活性シールを提供することを可能にする。また、相互接続されたセルは、コアのセル間の圧力均等化を可能にし、これにより表面板がコアの部分から切り離される可能性を低減する。別の例として、相互接続されたセルは、コアを通る分散気流を可能にする。

図16は、複合構造アセンブリ100の斜視図を示す。複合構造アセンブリ100は、本明細書で説明されるように形成される。コア102は、所望の形状として形成することができ、表皮104を支持する傾斜した外面170を提供することができる。上述したように、異なるセル層のセル108は、オフセットのため互いに流体連通している。セル108の内部チャンバは互いに流体的に接続されているので、流体（水など）は矢印Aの方向にセル108を通過し、複合構造アセンブリ100から矢印Bの方向に排出される。流体は閉鎖したセル内に閉じ込められない。

図17は、本開示の一実施形態による、コア102の側面図を示す。異なるセル層のセル108は、隣接するセル層の間のオフセット特性によって互いに流体連通している。このため、流体（たとえば、気体）は、コア102内を矢印CおよびDの方向に水平および垂直に流れることができる。このようなコア102は、液体または気体を収容する容器またはタンク内で使用することができる。

図18は、複合構造アセンブリ100（図1および図14に示す）のコア102を形成する方法200のフローチャートを示す。方法200は、複数の第1セル108を有する第1セル層110が形成されるステップ201から始まる。同様に、複数の第2セルを有する第2セル層111が形成される。ステップ202において、第1および第2セル層110，111が互いに対して（方向的に、回転的に、および／または形状差を通じて）オフセットされるように、複数の第2セル108を有する第2セル層111が、第1セル層110上に固定される。ステップ204において、固定プロセスは、コア102内の所望の数のセル層110，111，112に対して繰り返される。少なくとも1つの実施形態において、複合構造アセンブリ100のコア102を形成するために層110，111，112を形成するためおよび／または層110，111，112を固定するためのプロセスとして、付加的な製造（溶融フィラメント製造、選択的レーザー焼結、光造形など）を使用することができる。

少なくとも1つの実施形態において、ステップ201は、複数の第1セル108を画定する複数の平行な第1交差部材120を設けることによって、第1セル層110を形成するステップを含むことができる。第2セル層111は、複数の第2セル108を画定する複数の平行な第2交差部材124を設けることによって形成することができる。

少なくとも1つの実施形態において、複数の第1セル108の各々は、複数の第2セル108のうちの少なくとも2つと流体的に結合される。さらに、複数の第2セル108の各々は、複数の第1セル108のうちの少なくとも2つに流体的に結合される。

少なくとも1つの実施形態において、ステップ202は、第2セル層111に対して第1セル層110をオフセットすることを含むことができる。オフセットは、第1セル層110を第2セル層111に対して回転的にオフセットすること、第1セル層110を第2セル層111に対して直線的にオフセットすること、または複数の第1セル108と複数の第2セル108との間の形状またはサイズの一方または両方の違いを通じて第1セル層110を第2セル層111に対してオフセットすること、のうちの1つ以上を含むことができる。

少なくとも1つの実施形態において、ステップ202は、表皮104，106の構造的支持を増大させるために、複数の第1セル108を複数の第2セル108に対して互い違いにすることを含むことができる。

方法200はまた、複数の平行な第1交差部材120を複数の平行な第2交差部材124に対して垂直に配向させるステップを含むことができる。方法200はまた、複数の平行な第1交差部材120を複数の平行な第2交差部材124に対して直線的に変位させるステップを含むことができる。方法200はまた、少なくとも1つの表皮104，106を複合コア102に固定するステップを含むことができる。

図19は、航空機エンジン300の内部図を示す。航空機エンジン300は、ファン304、エンジン306、および航空機エンジン300の吸気口310に近接して配置された音響入口バレルなどの複合構造アセンブリ100（音響コアを含む）を保持する、主ハウジング302を含む。複合構造アセンブリ100は、上述したように形成することができる。主ハウジング302の他の様々な部分は、本明細書に記載されるように、音響コアを含む複合構造アセンブリ100から形成することができる。本明細書で開示される複合構造アセンブリ100、コア102、および／または方法200の実施形態は、音響入口インナーバレル、排気音響処理、プラグ、ノズル、スラストリバーサ、バイパスダクト、壁、パネル、ナセル、翼胴フェアリング、着陸装置部品、燃料タンク、構造的支持、内部および／または外部の構造的形態などの様々な複合部品を形成するために、使用され得る。

図1から図19を参照すると、本開示の実施形態は、流体がコアセル108間を流れることを可能にする複合構造アセンブリ100を提供する。さらに、複合構造アセンブリ100は、これを通じて流体の排出を可能にする。また、本開示の実施形態は、セル108間の流体の流れを可能にする複合構造アセンブリ100を形成する効率的なシステムおよび方法を提供する。したがって、複合構造アセンブリ100は、図19のエンジン300で使用するために示されているが、複合構造アセンブリ100および／またはコア102は、液体および／または気体を収容するためのタンクなどの様々な他の構造で使用することができる。たとえば、少なくとも1つの実施形態において、複合構造アセンブリ100および／またはコア102は、燃料タンクを形成するか、または燃料タンクの一部として使用される。燃料タンクの一例では、異なるタイプの複合構造アセンブリ100および／またはコア102が燃料タンクの異なる部分で使用される（たとえば、図17に示すコア102は燃料タンクのコーナーの周りで使用され、図2から図16のコア102は燃料タンクの壁内で使用される）。

さらに、本開示は、以下の項による実施形態を備える。

項1．複数の第1セルを有する第1セル層と、複数の第2セルを有する第2セル層とを含む複合コアであって、第1セル層は第2セル層に隣接しており、複数の第1セルは、複数の第2セルと流体的に相互接続されている、複合コアを備える、複合構造アセンブリ。

項2．複数の第1セルの各々は、複数の第2セルのうちの少なくとも2つと流体連通し、複数の第2セルの各々は、複数の第1セルのうちの少なくとも2つと流体連通する、項1に記載の複合構造アセンブリ。

項3．第1セル層は、第2セル層に対してオフセットされている、項1または項2に記載の複合構造アセンブリ。

項4．第1セル層は、第2セル層に対して回転的にオフセットされている、項3に記載の複合構造アセンブリ。

項5．第1セル層は、第2セル層に対して直線的にオフセットされている、項3に記載の複合構造アセンブリ。

項6．第1セル層は、複数の第1セルと複数の第2セルとの間の形状またはサイズの一方または両方の違いによって第2セル層に対してオフセットされている、項3に記載の複合構造アセンブリ。

項7．第1セル層は複数の第1セルを画定する複数の第1交差部材を備え、第1交差部材は互いに平行である、項1から項6のいずれか一項に記載の複合構造アセンブリ。

項8．第2セル層は、複数の第2セルを画定する複数の第2交差部材を備える、項7に記載の複合構造アセンブリ。

項9．複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して垂直である、項8に記載の複合構造アセンブリ。

項10．複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して直線的に変位させられる、項8に記載の複合構造アセンブリ。

項11．複数の第1交差部材の各々は、複数の交差部材の各々とサイズまたは形状の一方または両方が異なる、第1から項10のいずれか一項に記載の複合構造アセンブリ。

項12．第1セル層を第2セル層に接続する複数の連結梁をさらに備える、項1から項11のいずれか一項に記載の複合構造アセンブリ。

項13．複数の第1セルは、表皮の構造的支持を増大させるため、複数の第2セルに対して互い違いに配置されている、項1から項12のいずれか一項に記載の複合構造アセンブリ。

項14．複合コアに固定された少なくとも1つの表皮をさらに備える、項1から項13のいずれか一項に記載の複合構造アセンブリ。

項15．複合構造アセンブリを形成する方法であって、複数の第1セルを有する第1セル層を形成するステップと、複数の第2セルを有する第2セル層を形成するステップと、複合コアを形成するために第1セル層を第2セル層に固定するステップと、を備え、第1セル層は第2セル層に隣接しており、固定するステップは複数の第1セルを複数の第2セルと流体的に相互接続させる、方法。

項16．固定するステップは、複数の第1セルの各々を複数の第2セルのうちの少なくとも2つに流体的に結合するステップと、複数の第2セルの各々を複数の第1セルのうちの少なくとも2つに流体的に結合するステップと、を備える、項15に記載の方法。

項17．固定するステップは、第1セル層を第2セル層に対してオフセットするステップを備える、項15または項16に記載の方法。

項18．オフセットするステップは、第1セル層を第2セル層に対して回転的にオフセットするステップ、第1セル層を第2セル層に対して直線的にオフセットするステップ、または複数の第1セルと複数の第2セルとの間の形状またはサイズの一方または両方の違いを通じて第1セル層を第2セル層に対してオフセットするステップ、のうちの1つ以上を備える、項17に記載の方法。

項19．第1セル層を形成するステップは、複数の第1セルを画定する複数の平行な第1交差部材を提供するステップを備え、第2セル層を形成するステップは、複数の第2セルを画定する複数の平行な第2交差部材を提供するステップを備える、項15から項18のいずれか1項に記載の方法。

項20．複数の平行な第1交差部材を複数の平行な第2交差部材に対して垂直に配向させるステップをさらに備える、項19に記載の方法。

項21．複数の平行な第1交差部材を複数の平行な第2交差部材に対して直線的に変位させるステップをさらに備える、項19に記載の方法。

項22．第1および第2交差部材を提供するステップは、付加的製造プロセスを用いて第1交差部材および第2交差部材を形成するステップを備える、項19から項21のいずれか1項に記載の方法。

項23．固定するステップは、表皮の構造的支持を増大させるため、複数の第2セルに対して複数の第1セルを互い違いに配置するステップを備える、項15から項22のいずれか1項に記載の方法。

項24．複合コアに少なくとも1つの表皮を固定するステップをさらに備える、項23に記載の方法。

項25．固定するステップは、好ましくは付加的製造プロセス用いて、複合コア上に少なくとも1つの表皮を載置するステップを備える、項24に記載の方法。

項26．第1および第2セル層を形成するステップは、付加的製造プロセスを用いて第1および第2セル層を形成するステップを備える、項15から項25のいずれか1項に記載の方法。

項27．固定するステップは、付加的製造プロセスを用いて第1セル層上に第2セル層を載置するステップを備える、項15から項26のいずれか1項に記載の方法。

項28．好ましくは付加的製造プロセスを用いて、第1セル層を第2セル層に接続する複数の連結梁を形成するステップをさらに備える、項15から項27のいずれか1項に記載の方法。

項29．複数の第1セルを有する第1セル層と、
複数の第2セルを有する第2セル層と、
を備え、
第1セル層は第2セル層に隣接しており、複数の第1セルは複数の第2セルと流体的に相互接続されている、
複合コア。

項30．第1セル層および第2セル層は、付加的製造プロセスを用いて第1セル層上に第2セル層を載置することによって形成される、項29に記載の複合コア。

項31．第2セル層上に載置された第3セル層をさらに備える、項29または項30に記載の複合コア。

項32．複数の第1セルの各々は、複数の第2セルのうちの少なくとも2つと流体連通しており、複数の第2セルの各々は、複数の第1セルのうちの少なくとも2つと流体連通している、項29から項31のいずれか1項に記載の複合構造アセンブリ。

項33．第1セル層は第2セル層に対してオフセットされている、項29から項32のいずれか一項に記載の複合コア。

項34．第1セル層は、第2セル層に対して回転的にオフセットされている、項33に記載の複合コア。

項35．第1セル層は、第2セル層に対して直線的にオフセットされている、項33に記載の複合コア。

項36．第1セル層は、複数の第1セルと複数の第2セルとの間の形状またはサイズの一方または両方の違いによって第2セル層に対してオフセットされている、項33に記載の複合コア。

項37．第1セル層は複数の第1セルを画定する複数の第1交差部材を備え、第1交差部材は互いに平行である、項29から項36のいずれか一項に記載の複合コア。

項38．第2セル層は、複数の第2セルを画定する複数の第2交差部材を備える、項37に記載の複合コア。

項39．複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して垂直である、項38に記載の複合コア。

項40．複数の第1交差部材は、複数の第2交差部材に対して直線的に変位させられる、項38または項39に記載の複合コア。

項41．複数の第1交差部材の各々は、複数の交差部材の各々とサイズまたは形状の一方または両方が異なる、項29から項40のいずれか一項に記載の複合コア。

項42．第1セル層を第2セル層に接続する複数の連結梁をさらに備える、項29から項41のいずれか一項に記載の複合コア。

項43．複数の第1セルは、表皮の構造的支持を増大させるため、複数の第2セルに対して互い違いに配置されている、項29から項42のいずれか一項に記載の複合コア。

項44．項29から項34のいずれか一項に記載の複合構造体。

項45．項1から項14および項44のいずれか一項に記載の複合構造体を備えるタンク。

項46．項15から項28のいずれか一項に記載の方法で形成されたタンク。

本開示の実施形態を説明するために、上、底、下、中、側方、水平、垂直、正面などの様々な空間的および方向的用語を使用することができるが、そのような用語は、図面に示される向きに対してのみ使用されることは、理解される。方向は、上部が下部およびその逆となり、水平が垂直になるように、反転、回転、または他の方法で変更されてもよい。

本明細書で使用されるように、タスクまたは動作を実行するように「構成され」ている構造、制限、または要素は、タスクまたは動作に対応する方法で特に構造的に形成、構築または適合される。明瞭さと疑念の回避の目的で、タスクまたは操作を実行するように単に修正可能な対象物は、本明細書で使用されるタスクまたは操作を実行するように「構成」されていない。本明細書で使用されるように、単数形で単語「a」または「an」が先行する要素またはステップは、複数の要素またはステップを必ずしも除外しないと理解されるべきである。さらに、「一実施形態」への言及は、列挙された形態をも組み込む追加実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図しない。また、逆のことが明示されない限り、特定の性質を有する要素または複数の要素を「備える」または「有する」実施形態は、その性質を持たない追加要素を含むことができる。

上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではないことは、理解されるべきである。たとえば、上記の実施形態（および／またはこれらの態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。加えて、本開示の様々な実施形態の教示に特定の状況または材料を適合させるために、その範囲から逸脱することなく、多くの修正がなされてもよい。本明細書に記載された材料のサイズおよびタイプは、本開示の様々な実施形態のパラメータを定義することを意図しているが、実施形態は決して限定的ではなく例示的実施形態である。上記の説明を検討することにより、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかとなるであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の請求項、ならびにそのような請求項が権利を与えられる等価物の全範囲を参照して、決定されるべきである。添付の請求項において、用語「含む（including）」および「ここで（in which）」は、それぞれの用語「備える（comprising）」および「ここで（where）」の平易な英語の等価物として使用される。また、「第1」、「第2」および「第3」などの用語は単に標識として使用され、これらの対象物に数値的な要件を課すことを意図しない。さらに、以下の請求項の限定は、このような請求項の限定が「手段」の後に続いてさらなる構造に欠けた機能に関する記述を明確に使用する場合を除き、手段プラス機能形式ではなく、米国特許法第112条（f）項に基づいて解釈されるものではない。

この書面による説明は、最良の形態を含む本開示の様々な実施形態を開示するため、ならびに任意の装置またはシステムの作成および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む、本開示の様々な実施形態を当業者が実施することを可能にするために、例示を使用する。本開示の様々な実施形態の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者によって想起される他の例を含むことができる。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、または例が請求項の文字通りの言葉との差異がない同等の構造要素を含む場合に、請求項の範囲に含まれると意図される。

100 複合構造アセンブリ
102 コア
104 第1表皮
106 第2表皮
108 セル
108a セル
108b セル
108c セル
108d セル
108e セル
108f セル
108g セル
108h セル
110 第1セル層
111 第2セル層
112 第3セル層
114 本体
116 壁
118 内部チャンバ
118h¹ 内部チャンバ
118h² 内部チャンバ
118h³ 内部チャンバ
120 第1交差部材
122 第1連結梁
124 第2交差部材
126 第2連結梁
130 流体通路
132 反復支持パターン
160 連結梁
162 端壁
164 端壁
170 外面
300 航空機エンジン
302 主ハウジング
304 ファン
306 エンジン
310 吸気口

Claims (15)

1. 複数の第1セル（108）を有する第1セル層（110）と、
   複数の第2セル（108）を有する第2セル層（111）と、
   を備え、
   前記第1セル層は前記第2セル層に隣接しており、前記複数の第1セルは、前記複数の第2セルと流体的に相互接続されている、
   複合コア（102）。
2. 前記複数の第1セル（108）の各々は、前記複数の第2セル（108）のうちの少なくとも2つと流体連通し、前記複数の第2セルの各々は、前記複数の第1セルのうちの少なくとも2つと流体連通する、請求項1に記載の複合コア（102）。
3. 前記第1セル層（110）は、前記第2セル層（111）に対してオフセットされている、請求項1または2に記載の複合コア（102）。
4. 前記第1セル層（110）は、前記第2セル層（111）に対して回転的にオフセットされているか、または直線的にオフセットされている、請求項3に記載の複合コア（102）。
5. 前記第1セル層（110）は、前記複数の第1セル（108）と前記複数の第2セル（108）との間の形状またはサイズの一方または両方の違いによって前記第2セル層（111）に対してオフセットされている、請求項3に記載の複合コア（102）。
6. 前記第1セル層（110）は、前記複数の第1セル（108）を画定する複数の第1交差部材（120）を備え、前記第1交差部材は互いに平行であり、前記第2セル層（111）は、前記複数の第2セル（108）を画定する複数の第2交差部材（124）を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載の複合コア（102）。
7. 前記第1セル層（110）を前記第2セル層（111）に接続する複数の連結梁（160）をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の複合コア（102）。
8. 前記複数の第1セル（108）は、表皮（104，106）に構造的支持を提供するために前記複数の第2セル（108）に対して互い違いに配置されている、請求項1から7のいずれか一項に記載の複合コア（102）。
9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の複合コア（102）を備える複合構造アセンブリ（100）。
10. 複合構造アセンブリ（100）を形成する方法（200）であって、
    複数の第1セル（108）を有する第1セル層（110）を形成するステップ（201）と、
    複数の第2セル（108）を有する第2セル層（111）を形成するステップと、
    複合コア（102）を形成するために前記第1セル層を前記第2セル層に固定するステップ（202）と、
    を備え、
    前記第1セル層は前記第2セル層に隣接しており、前記第1セル層を前記第2セル層に固定する前記ステップは、前記複数の第1セルを前記複数の第2セルと流体的に相互接続させる、
    方法（200）。
11. 前記第1セル層を前記第2セル層に固定する前記ステップ（202）は、
    前記複数の第1セル（108）の各々を前記複数の第2セル（108）のうちの少なくとも2つに流体的に結合するステップと、
    前記複数の第2セル（108）の各々を前記複数の第1セル（108）のうちの少なくとも2つに流体的に結合するステップと、
    を備える、請求項10に記載の方法（200）。
12. 前記第1セル層を前記第2セル層に固定する前記ステップ（202）は、前記第1セル層（110）を前記第2セル層（111）に対してオフセットさせるステップを備え、オフセットする前記ステップは、前記第1セル層を前記第2セル層に対して回転的にオフセットするステップ、前記第1セル層を前記第2セル層に対して直線的にオフセットするステップ、または前記複数の第1セル（108）と前記複数の第2セル（108）との間の形状またはサイズの一方または両方の違いを通じて前記第1セル層を前記第2セル層に対してオフセットするステップ、のうちの1つ以上を備える、請求項10または11に記載の方法（200）。
13. 前記第1セル層（110）を形成する前記ステップ（201）は、前記複数の第1セル（108）を画定する複数の平行な第1交差部材（120）を提供するステップを備え、前記第2セル層（111）を形成する前記ステップは、前記複数の第2セル（108）を画定する複数の平行な第2交差部材（124）を提供するステップを備える、請求項10から12のいずれか一項に記載の方法（200）。
14. 前記複数の平行な第1交差部材（120）を前記複数の平行な第2交差部材（124）に対して垂直に配向させるステップと、
    前記複数の平行な第2交差部材に対して前記複数の平行な第1交差部材を直線的に変位させるステップと、
    のうちの少なくとも1つをさらに備える、請求項13に記載の方法（200）。
15. 前記第1セル層を前記第2セル層に固定する前記ステップ（202）は、前記複合コア（102）に固定された少なくとも1つの表皮（104，106）に構造的支持を提供するために前記複数の第2セル（108）に対して前記複数の第1セル（108）を互い違いに配置するステップを備える、請求項10から14のいずれか一項に記載の方法（200）。

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