JP2019194066A - 中実積層ストリンガ - Google Patents

Abstract

【課題】航空機構造に使用するための中実積層ストリンガ、および中実積層ストリンガを製造する方法を提供する。【解決手段】中実積層ストリンガ１００は、第１の概ね台形の断面を形成するベースセグメント１０１を含む。中実積層ストリンガはまた、ベースセグメントの側部と連続する凹状側部２０３を有する、ベースセグメントに隣接する移行セグメント２０１を含む。中実積層ストリンガはまた、移行セグメントに隣接する上部セグメント３０１を含み、上部セグメントは、移行セグメントの凹状側部と連続する側部を有する第２の概ね台形の断面を形成する。中実積層ストリンガはまた、上部セグメント、移行セグメント、およびベースセグメントの少なくとも一部を覆う第１のオーバーラップ層４０１を含む。中実積層ストリンガはまた、第１のオーバーラップ層の少なくとも一部と重なってベースセグメントを覆う第２のオーバーラップ層５０１を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、概して、航空機構造に使用するための中実積層ストリンガ、および中実積層ストリンガを製造する方法に関する。

炭素繊維強化ポリマーから形成されたものなどの中実積層ストリンガが、航空機部品のための構造システムの一部として一般的に使用されている。例えば、一連のストリンガが、航空機の翼または胴体の内側スキンに積層され得る。航空機部品は、経時的な空気力学的荷重と温度変化との組み合わせに晒されるので、構造システムは、航空機部品の内側スキンからのストリンガの層間剥離およびストリンガの熱亀裂に耐えるように設計され得る。

必要とされているのは、層間剥離強度が増加し、熱亀裂に対する抵抗力が改善された、改善された中実積層ストリンガである。

一例では、補強材料の第１の複数のプライを有するベースセグメントを含む、航空機で使用するための中実積層ストリンガが、記載され、ベースセグメントは、ベースセグメントの第１の積み重ねられたプライに対して第１の傾斜角度を有する側部を有する第１の概ね台形の断面を形成する。中実積層ストリンガは、ベースセグメントに隣接する移行セグメントをさらに含み、移行セグメントは、補強材料の第２の複数のプライを有し、移行セグメントは、ベースセグメントの側部と連続する凹状側部を有する断面を形成する。中実積層ストリンガは、移行セグメントに隣接する上部セグメントをさらに含み、上部セグメントは、補強材料の第３の複数のプライを有し、上部セグメントは、移行セグメントの凹状側部と連続する側部を有する第２の概ね台形の断面を形成し、側部は、ベースセグメントの第１の積み重ねられたプライに対して第１の傾斜角度より大きい第２の傾斜角度を有する。中実積層ストリンガは、補強材料の少なくとも１つのプライを有する第１のオーバーラップ層をさらに含み、第１のオーバーラップ層は、上部セグメント、移行セグメント、およびベースセグメントの少なくとも一部を覆う。中実積層ストリンガは、補強材料の少なくとも１つのプライを有する第２のオーバーラップ層をさらに含み、第２のオーバーラップ層は、第１のオーバーラップ層の少なくとも一部と重なって、ベースセグメントを覆う。

別の例では、構造システムの中実積層ストリンガを製造する方法が、記載される。この方法は、ストリンガのベースセグメントを表面上にレイアップすることを含み、ベースセグメントをレイアップすることは、ベースセグメントが、表面に対して第１の傾斜角度を有する側部を有する第１の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第１の複数のプライを積み重ねることを、含む。この方法は、ベースセグメントに隣接するストリンガの移行セグメントをレイアップすることを、さらに含み、移行セグメントをレイアップすることは、移行セグメントが、ベースセグメントの側部と連続する凹状側部を有する断面を形成するように、補強材料の第２の複数のプライを積み重ねることを、含む。この方法は、移行セグメントに隣接するストリンガの上部セグメントをレイアップすることを、さらに含み、上部セグメントをレイアップすることは、上部セグメントが、表面に対して第１の傾斜角度より大きい第２の傾斜角度を有する側部を有する、移行セグメントと連続する第２の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第３の複数のプライを積み重ねることを、含む。この方法は、第１のオーバーラップ層をレイアップすることを、さらに含み、第１のオーバーラップ層をレイアップすることは、上部セグメント、移行セグメント、およびベースセグメントの少なくとも一部の上に補強材料の少なくとも１つのプライを積み重ねることを、含む。この方法は、第２のオーバーラップ層をレイアップすることを、さらに含み、第２のオーバーラップ層をレイアップすることは、第２のオーバーラップ層が、第１のオーバーラップ層の少なくとも一部と重なって、ベースセグメントを覆うように、かつ、第２のオーバーラップ層が、ベースセグメントに隣接する表面の少なくとも一部を覆うように、補強材料の少なくとも１つのプライを積み重ねることを、含む。この方法は、ベースセグメント、移行セグメント、上部セグメント、第１のオーバーラップ層、および第２のオーバーラップ層を同時に硬化させることを、さらに含む。

別の例では、航空機部品の積層スキンを含む構造システムが、記載されており、積層スキンは、内側表面を含む。構造システムは、積層スキンの内側表面に配置された中実積層ストリンガを、さらに含む。中実積層ストリンガは、補強材料の第１の複数のプライを含むベースセグメントを含み、ベースセグメントは、積層スキンの内側表面に対して第１の傾斜角度を有する側部を有する第１の概ね台形の断面を形成する。中実積層ストリンガは、ベースセグメントに隣接する移行セグメントを、さらに含み、移行セグメントは、補強材料の第２の複数のプライを含み、移行セグメントは、ベースセグメントの側部と連続する凹状側部を有する断面を形成する。中実積層ストリンガは、移行セグメントに隣接する上部セグメントを、さらに含み、上部セグメントは、補強材料の第３の複数のプライを含み、上部セグメントは、移行セグメントの凹状側部と連続する側部を有する第２の概ね台形の断面を形成し、側部は、積層スキンの内側表面に対して第１の傾斜角度より大きい第２の傾斜角度を有する。中実積層ストリンガは、補強材料の少なくとも１つのプライを含む第１のオーバーラップ層を、さらに含み、第１のオーバーラップ層は、上部セグメント、移行セグメント、およびベースセグメントの少なくとも一部を覆う。中実積層ストリンガは、補強材料の少なくとも１つのプライを含む第２のオーバーラップ層を、さらに含み、第２のオーバーラップ層は、第１のオーバーラップ層の少なくとも一部と重なって、ベースセグメントを覆い、第２のオーバーラップ層は、ベースセグメントに隣接する積層スキンの内側表面の少なくとも一部を、さらに覆う。

説明した特徴、機能、および利点は、様々な例で独立に達成することができ、またはさらに他の例で組み合わせてもよく、そのさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照して理解することができる。

例示的な実施例の特徴であると考えられる新規の特徴が、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施例、ならびに好ましい使用モード、そのさらなる目的および説明は、添付の図面と併せて、本開示の例示的な実施例の以下の詳細な説明を参照することによって、最もよく理解されるであろう。

例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの斜視図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの拡大図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのベースセグメントの断面平面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの移行セグメントの断面平面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの上部セグメントの断面平面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの第２のオーバーラップ層の断面平面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガを通る対称線を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのキャップチャージの断面平面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのランアウト部における複数の終端プライの概略図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのランアウト部の斜視図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのランアウト部の断面図を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガの弾性重心を示す。 例示的な実施態様による、中実積層ストリンガのランアウト部の弾性重心を示す。 例示的な実施態様による、構造システムの中実積層ストリンガを製造するための例示的な方法のフローチャートを示す。

開示された例が、添付の図面を参照して、より十分に説明され、図面には、開示された例の全部ではないが、いくつかが示されている。実際、いくつかの異なる例が、記載されているかもしれないが、本明細書に記載の例に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの例は、この開示が徹底的かつ完全であり、開示の範囲を当業者に十分に伝えるように、記載されている。

本明細書で論じる例は、中実積層ストリンガおよび中実積層ストリンガを製造するための方法を含む。ストリンガは、層間剥離強度および熱亀裂に対する抵抗力を増大させる構成で補強材料の積み重ねられたプライを含む一連のセグメントを含み得る。ストリンガはまた、ストリンガのランアウトを容易にし、ストリンガを含む構造システムにおける局所的な歪みまたは応力を低減し得る構成を含んでもよい。

量または測定値に関して「約」または「実質的」および「実質的に」または「近似的に」という用語は、列挙された特徴、パラメータ、または値が正確に達成される必要がないことを、意味する。むしろ、例えば公差、測定誤差、測定精度の限界、および当業者に知られている他の要因を含む偏差または変動は、特徴が提供することを意図した効果を排除しない量で起こり得る。

ここで図１および図２を参照すると、図１は、例示的な実施態様による、中実積層ストリンガ１００の斜視図を示す。同様に、図２は、例示的な実施態様による、中実積層ストリンガ１００の拡大図を示す。例えば、ストリンガ１００は、胴体または翼などの航空機部品の内部積層スキン上の補強部材として使用することができる。層間剥離強度を向上させるために、ストリンガ１００は、ストリンガ１００の軸方向における可変の繊維濃度を通して剛性が徐々に変化する一連のセグメントにレイアップされてもよい。例えば、図１に示されるように、ストリンガ１００は、ベースセグメント１０１を含み得る。

ベースセグメント１０１は、第１の概ね台形の断面を形成する。例えば、図１および図２に示すように、ベースセグメント１０１の最上部および最下部のプライは、実質的に平行であり得る。ベースセグメント１０１は、ベースセグメント１０１の補強材料の第１の積み重ねられたプライ１０５、すなわち最下部のプライに対して第１の傾斜角度１０４を有する側部１０３を、さらに含む。図１に示すように、例えば、第１の積み重ねられたプライ１０５は、航空機部品の積層スキン７０１の内側表面７０２と接触して、ストリンガ１００の底部を形成してもよい。ベースセグメント１０１の連続的に積み重ねられたプライは、第１の積み重ねられたプライ１０５よりも幅がわずかに狭く、その結果、ベースセグメント１０１の台形断面が生じる。

いくつかの実施態様では、ベースセグメント１０１の第１の傾斜角度１０４は、約１０度から約２０度の間の範囲内であり得る。例えば、ストリンガ１００の両方の側部１０３の第１の傾斜角度１０４は、１５度であり得る。これにより、ベースセグメント１０１をストリンガ１００の残りの部分よりも広げることができ、これにより、積層スキン７０１とベースセグメント１０１との間に作用し得る層間剥離応力を支えるためのより大きな単位面積が得られ、それによって層間剥離応力が減少する。

ストリンガ１００は、ベースセグメント１０１に隣接する移行セグメント２０１を、さらに含み得る。図１に示すように、移行セグメント２０１は、ベースセグメント１０１の上に配置されている。移行セグメント２０１は、ベースセグメント１０１の側部１０３と連続する凹状側部２０３を有する断面を形成する。いくつかの実施態様では、移行セグメント２０１の凹状側部２０３は、少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含むことができ、それによって、ベースセグメント１０１の側部１０３から上部セグメント３０１の側部３０３への連続的な移行がもたらされ得る。

したがって、ストリンガ１００は、移行セグメント２０１に隣接する上部セグメント３０１を含み得る。図１に示されるように、上部セグメント３０１は、移行セグメント２０１の上に位置し、移行セグメント２０１の凹状側部２０３と連続する側部３０３を有する第２の概ね台形の断面を形成する。側部３０３は、ベースセグメント１０１の第１の積み重ねられたプライ１０５に対して第２の傾斜角度３０４を有する。図１に見られるように、第２の傾斜角度３０４は、第１の傾斜角度１０４より大きい。いくつかの実施態様では、第２の傾斜角度３０４は、約６０度から約７５度の間の範囲内であり得る。例えば、ストリンガ１００の両方の側部３０３の第２の傾斜角度３０４は、７０度であり得る。

いくつかの実施形態では、上部セグメント３０１は、凸状の弧３０６で上部セグメント３０１の各側部３０３と接合する上部表面３０５を含むことができ、以下で議論されるように、これによって、いくつかの状況では、ストリンガ１００の上方角部の近くまたは上方角部での熱亀裂の可能性を低減し得る。

ストリンガは、第１のオーバーラップ層４０１を、さらに含み得る。第１のオーバーラップ層４０１は、上部セグメント３０１、移行セグメント２０１、およびベースセグメント１０１の少なくとも一部を覆い得る。例えば、図１および図２に示す例では、第１のオーバーラップ層４０１は、第１の端部４０３から第２の端部４０４まで延びており、ストリンガ１００の両側でベースセグメント１０１の全幅を覆っている。

上述のように、凸状の弧３０６は、上部セグメント３０１の側部３０３と上部表面３０５との間に滑らかな移行部を提供することができ、この移行部は、その後、第１のオーバーラップ層４０１において複製される。例えば、上部セグメント３０１の凸状の弧３０６は、少なくとも約０．１５インチの半径を有することができる。これにより、第１のオーバーラップ層４０１の近くの上部セグメント３０１内の引張応力を、凸状の弧３０６にわたってより効果的に分散させることができる。逆に、側部と上部との間のより鋭い移行部を有する積層ストリンガは、この位置で高い引張応力を受ける可能性があり、これはストリンガ１００の亀裂を招く可能性がある。

いくつかの実施態様では、ストリンガ１００は、第２のオーバーラップ層５０１を、さらに含み得る。第２のオーバーラップ層５０１は、第１のオーバーラップ層４０１の少なくとも一部と重なって、ベースセグメント１０１を覆ってもよい。図１に示すように、第２のオーバーラップ層５０１の第１の端部５０３が、移行セグメント２０１の最上部まで延びているとき、図２に見られるように、第２のオーバーラップ層５０１は、第１のオーバーラップ層４０１の一部を覆っている。あるいは、図２に示されるように、第２のオーバーラップ層５０１の第１の端部５０３は、移行セグメント２０１の近似的に中央にある端部まで先細になっていてもよい。

第２のオーバーラップ層５０１はまた、積層スキン７０１の一部を覆ってもよい。さらに、第２のオーバーラップ層５０１は、ストリンガ１００の上で連続していないので、ベースセグメント１０１の２つの側部１０３は、第２のオーバーラップ層５０１の２つの異なる部分によって覆われ得る。図１に見られるように、第２のオーバーラップ層５０１の第２の端部は、移行セグメント２０１の近似的に最上部まで延びている。

上述のように、ストリンガ１００は、ベースセグメント１０１から上部セグメント３０１へ、剛性が徐々に増加する一連のセグメントでレイアップされ得る。積層スキン７０１は、一般に、ストリンガ１００よりも低い剛性を有するので、この配置は、ベースセグメント１０１が積層スキン７０１の剛性により近い剛性を有することを可能にし、それは有益であり得る。例えば、積層スキン７０１およびベースセグメント１０１などの２つの隣接する積層部品の材料特性の違いは、層間引張応力を高め、ある場合には、積層スキン７０１からのストリンガ１００の剥離に寄与し得る。同じことが、隣接する積層部品間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の違いから起こり得る。さらに、説明した構成では、高い剛性が、上部セグメント３０１において依然として提供され、曲げに対する最大の抵抗力が得られる。

ストリンガ１００内のセグメントの剛性は、各セグメントまたはオーバーラップ層のそれぞれのプライにおいて、ストリンガ１００の軸方向６０１における繊維濃度を変えることによって、徐々に増加させることができる。ストリンガ１００の従来のレイアップは、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して０度、４５度、−４５度および９０度を含む角度で配置された補強材料のプライを含むことができる。従来のレイアップにおけるこれらの角度のそれぞれの間でプライの数は、例えば、均等に配分されてもよい。しかしながら、現在の例は、軸方向６０１における繊維濃度に影響を与えるいくつかの異なる角度で配置されたプライを有する従来と異なるレイアップ、ならびに軸方向６０１に配置されたプライ（すなわち、０度のプライ）が多い、プライの不均等な配分を含む従来の０／４５／−４５／９０のレイアップを企図する。

例えば、図１に示すように、第１のオーバーラップ層４０１は、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して約１５度から約２５度の間および約−１５度から約−２５度の間の範囲内の１つ以上の角度で配置された補強材料の少なくとも１つのプライ４０２を含むことができる。例えば、補強材料の少なくとも１つのプライ４０２は、それぞれ２０度および−２０度に配置された、その向きが図１に見られることができるテーププライの２つのプライを、含むことができる。これにより、プライがストリンガ１００の軸方向６０１、すなわち０度に比較的近く配置されているので、第１のオーバーラップ層４０１のＣＴＥと上部セグメント３０１のＣＴＥとの間のミスマッチを減少させることができる。これらの特性は、上部セグメント３０１の向きに近づくことができ（後述）、それはまた、上部セグメント３０１と第１のオーバーラップ層４０１の中および間の層間引張応力を低減し得る。

同様に、ベースセグメント１０１は、図３に示されるベースセグメント１０１の断面平面図に見られるように、補強材料の第１の複数のプライ１０２を含む。補強材料の第１の複数のプライ１０２は、０度、４５度、−４５度および９０度を含む角度で、従来のレイアップにおいてストリンガ１００の軸方向６０１に対して配置されたプライを含むことができる。しかしながら、補強材料の第１の複数のプライ１０２の約３８％〜約４４％が、０度に、すなわちストリンガ１００の軸方向６０１と平行に配置されている。例えば、補強材料の第１の複数のプライ１０２におけるプライの４０％が、０度のプライであってもよい。これは、積層スキン７０１の剛性よりも大きいが、望ましくない層間引張応力が導入されるほど大きくはない、ベースセグメント１０１の全体的な剛性を、提供することができる。

さらに、移行セグメント２０１は、補強材料の第２の複数のプライ２０２を含み、その一例が、図４に示される移行セグメント２０１の断面平面図に見られる。例えば、補強材料の第２の複数のプライ２０２は、従来と異なるレイアップで配置された、約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度でストリンガ１００の軸方向６０１に対して配置されたプライを含むことができる。いくつかの実施態様では、例えば、補強材料の第２の複数のプライ２０２は、図４のように、３０度および−３０度に配置されてもよい。この配置は、結果として生じる軸方向６０１における繊維濃度がより大きくなるために、上述したベースセグメント１０１の配置よりも大きい移行セグメント２０１の剛性を提供することができる。

あるいは、補強材料の第２の複数のプライ２０２は、従来の０／４５／−４５／９０度のレイアップで配置されているが、補強材料の第２の複数のプライ２０２の約４２％〜約４８％が０度に配置されているプライを含むことができる。例えば、補強材料の第２の複数のプライ２０２におけるプライの４５％が、０度のプライであってもよい。この場合も同様に、上述したベースセグメント１０１の配置よりも大きいが、後述する上部セグメント３０１の剛性よりも小さい移行セグメント２０１の剛性を提供することができる。

上部セグメント３０１は、補強材料の第３の複数のプライ３０２を含み、その一例が、図５に示される上部セグメント３０１の断面平面図に見られる。例えば、補強材料の第３の複数のプライ３０２は、従来と異なるレイアップにおいて、約２０度から約３５度の間および約−２０度から約−３５度の間の範囲内の角度でストリンガ１００の軸方向６０１に対して配置されたプライを含むことができる。いくつかの実施態様では、例えば、補強材料の第３の複数のプライ３０２は、図５のように、２２度および−２２度に配置されてもよい。これは、結果として生じる軸方向６０１における繊維濃度がより大きくなるために、上述した移行セグメント２０１のいずれの配置よりも大きな上部セグメント３０１の剛性を提供することができる。

あるいは、補強材料の第３の複数のプライ３０２は、従来と異なるレイアップにおいて、１０度、−１０度、６０度および−６０度を含む角度の組み合わせで、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して配置されたプライを含むことができる。この場合も同様に、上記の移行セグメント２０１について論じられた選択肢よりも大きな軸方向６０１における繊維濃度をもたらし得る。

さらに別の例として、補強材料の第３の複数のプライ３０２は、従来の０／４５／−４５／９０度のレイアップで配置されているが、補強材料の第３の複数のプライ３０２の約４５％〜約６０％が０度に配置されているプライを含むことができる。例えば、補強材料の第３の複数のプライ３０２におけるプライの５５％が、０度のプライであってもよく、これは、上記で移行セグメント２０１について論じたものよりも大きな割合であり、その結果、上部セグメント３０１の剛性がより大きくなる。

第２のオーバーラップ層５０１は、補強材料の少なくとも１つのプライ５０２を含み、その一例は、図６に示す第２のオーバーラップ層の断面平面図に見ることができる。例えば、補強材料の少なくとも１つのプライ５０２は、図６のように、それぞれ−４５度および４５度に配置されたファブリックの２つのプライを含むことができる。

ここで図７を参照すると、いくつかの実施態様では、中実積層ストリンガ１００の上部セグメント３０１は、補強材料の第３の複数のプライ３０２に隣接するキャップチャージ３０７を、さらに含むことができる。例えば、キャップチャージ３０７は、図７のように、上部セグメント３０１の上部表面３０５の上に配置することができる。さらに、キャップチャージ３０７は、補強材料の第１の複数のプライ１０２の角度と実質的に同じ角度でストリンガ１００の軸方向６０１に対して配置され得る補強材料の第４の複数のプライ３０８を含む。例えば、図８に見られるように、補強材料の第４の複数のプライ３０８は、図３に示すベースセグメント１０１における補強材料の第１の複数のプライ１０２と同じ０／４５／−４５／９０度の角度で配置されている。さらに、従来のレイアップの角度の間でのプライの配分が、同様にベースセグメント１０１と実質的に同じであってもよい。例えば、ベースセグメント１０１と同様に、補強材料の第４の複数のプライ３０８におけるプライの４０％が、０度のプライであってもよい。

キャップチャージ３０７がベースセグメント１０１のミラーであるストリンガ１００のこの配置において、ストリンガ１００の軸方向６０１に対する第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置は、図７に示すように、ベースセグメント１０１とキャップチャージ３０７との間の対称線６０２について近似的に対称であってもよい。対称性は、ストリンガ１００の最上部の近くに対応するセグメントを有さない移行セグメント２０１のために、近似的であり得る。しかしながら、移行セグメント２０１は、ストリンガ１００の高さ６０４の比較的小さい部分に寄与し得るので、対称線６０２の周りの対称性からの偏差は、比較的小さくなり得る。

上述のストリンガ１００内のプライの近似的に対称な配置は、ストリンガ１００のランアウト端部において有利であり得る。例えば、図９に示すように、ストリンガ１００の中央に位置する複数の終端プライ６０３が、近似的に対称線６０２で、ストリンガ１００の軸方向６０１に連続的に終端されることが、可能になり得る。例えば、プライが、ストリンガ１００の中央から終端されると、ストリンガ１００は、対称線６０２について近似的に対称のままであり得る。さらに、複数の終端プライ６０３の各プライは、ストリンガ１００のランアウト端部６０５から、より短い軸方向距離で終端されることができ、それによって、ストリンガ１００の軸方向６０１に沿ってストリンガ１００の高さ６０４を減少させることができる。プライは、対称線６０２の真上から対称線６０２の真下へ交互に終端されることができ、これは、残りのプライの近似的な対称性を維持するのに役立ち得る。

複数の連続する終端プライ６０３の段階的構成を示すために、図９に示す概略図は、対称線６０２に収束し、それによってストリンガ１００の高さ６０４を減少させる残りのプライを、示していない。しかしながら、この効果は、図１０および図１１に見ることができる。

図１０および図１１は、ランアウト端部６０５に近づく、ストリンガ１００のランアウト部の斜視図および断面図を、それぞれ示す。上述したように、複数の終端プライ６０３が、対称線６０２から終端されると、ストリンガ１００の高さ６０４は、ランアウト端部６０５の方向に減少する。図１０に示すように、高さ６０４がランアウト端部６０５に向かって減少するにつれて、ストリンガ１００の幅もまた増加し得る。さらに、キャップチャージ３０７およびベースセグメント１０１は、それらがストリンガ１００内に残る唯一のプライになるまで、ストリンガ１００の最上部および最下部のプライのままである。他の配置もまた可能である。

次に図１２を参照すると、例示的な実施態様による、構造システムの中実積層ストリンガを製造するための方法８００のフローチャートが示されている。図１２に示される方法８００は、例えば、図１〜図１１に示され上で論じられたような、ストリンガ１００と共に使用され得る方法の例を提示する。本明細書に開示されたこのおよび他のプロセスおよび方法について、フローチャートは本実施例の１つの可能な実施態様の機能および動作を示すことを、理解されたい。これに関して、フローチャート内の各ブロックは、プロセス内の特定の論理機能またはステップを実施または引き起こすためにプロセッサによって実行可能な１つ以上の命令を含むプログラムコードのモジュール、セグメント、または一部を表すことができる。たとえば、方法８００は、ロボットアセンブリシステムの１つ以上のコンピューティングデバイスによって実施することができる。当業者によって理解されるように、関係する機能に応じて、実質的に同時であることを含めて、示されたまたは説明されたものとは異なる順序で機能が実行され得る代替の実施態様が、本開示の例の範囲内に含まれる。

ブロック８０２において、方法８００は、図１３および図１４を参照して分かるように、構造システム７００のストリンガ１００のベースセグメント１０１を表面７０７上にレイアップすることを含む。表面７０７は、例えば、上記の例で論じたように、航空機部品の積層スキン７０１の内側表面７０２であってもよい。しかしながら、表面７０７は、ストリンガ１００などの中実積層ストリンガによる補強に適した他の任意の表面であり得、これらは組み合わさって構造システム７００を形成し得る。

上記の例で論じたように、ベースセグメント１０１をレイアップすることは、ベースセグメント１０１が表面７０７に対して第１の傾斜角度１０４を有する側部１０３を有する第１の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第１の複数のプライ１０２を積み重ねることを、含み得る。

いくつかの実施態様では、ベースセグメント１０１をレイアップすることは、ベースセグメント１０１の第１の傾斜角度１０４が約１０度から約１５度の間の範囲内になるように、補強材料の第１の複数のプライ１０２を積み重ねることを、含み得る。さらに、ベースセグメント１０１をレイアップすることは、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して０／４５／−４５／９０度を含む角度で補強材料の第１の複数のプライ１０２を配置することも、含み得る。ベースセグメント１０１内の補強材料の第１の複数のプライ１０２のうちの約３８％〜約４４％が、前に論じられ、図３に示されるように、０度に配置され得る。

ブロック８０４において、方法８００は、ベースセグメント１０１に隣接するストリンガ１００の移行セグメント２０１をレイアップすることを含み、これは、前述のように、図１および図２に示すように、移行セグメント２０１が、ベースセグメント１０１の側部１０３と連続する凹状側部２０３を有する断面を形成するように、補強材料の第２の複数のプライ２０２を積み重ねることを、含み得る。

さらに、移行セグメント２０１をレイアップすることは、移行セグメント２０１の凹状側部２０３が少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含むように、補強材料の第２の複数のプライ２０２を積み重ねることを、含み得る。移行セグメント２０１をレイアップすることはまた、上記のように、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度で補強材料の第２の複数のプライ２０２を配置することを、含み得る。あるいは、補強材料の第２の複数のプライ２０２は、０／４５／−４５／９０度を含む角度で配置され、補強材料の第２の複数のプライ２０２の約４２％〜約４８％が０度に配置されていてもよい。

ブロック８０６において、方法８００は、移行セグメント２０１に隣接するストリンガ１００の上部セグメント３０１をレイアップすることを含み、これは、上部セグメント３０１が、移行セグメント２０１と連続する第２の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第３の複数のプライ３０２を積み重ねることを、含み得る。さらに、上部セグメントは、前に論じたように、また図１および図２に一般的に示すように、表面７０７に対して第１の傾斜角度１０４より大きい第２の傾斜角度３０４を有する側部３０３を、含むことができる。

さらに、上部セグメント３０１をレイアップすることは、前述のように、上部セグメント３０１の第２の傾斜角度３０４が約６０度から約７５度の間の範囲内になるように、補強材料の第３の複数のプライ３０２を積み重ねることを、含み得る。上部セグメント３０１をレイアップすることはまた、以前の例で考えられていたように、ストリンガ１００の軸方向６０１に対して約２０度から約３５度の間および約−２０度から約−３５度の間の範囲内の角度で、または、１０度、−１０度、６０度、および−６０度を含む角度で、補強材料の第３の複数のプライ３０２を配置することを、含み得る。あるいは、補強材料の第３の複数のプライ３０２は、０／４５／−４５／９０度を含む角度で配置され、補強材料の第３の複数のプライ３０２の約４５％〜約６０％が、０度に配置されていてもよい。

ブロック８０８において、方法８００は、第１のオーバーラップ層４０１をレイアップすることを含み、これは、上部セグメント３０１、移行セグメント２０１、およびベースセグメント１０１の少なくとも一部の上に補強材料の少なくとも１つのプライ４０２を積み重ねることを、含み得る。

ブロック８１０において、方法８００は、第２のオーバーラップ層５０１をレイアップすることを含み、これは、上述の例と同様に、第２のオーバーラップ層５０１が、第１のオーバーラップ層４０１の少なくとも一部と重なって、ベースセグメント１０１を覆うように、かつ、第２のオーバーラップ層５０１が、ベースセグメント１０１に隣接する表面７０７の少なくとも一部を覆うように、補強材料の少なくとも１つのプライ５０２を積み重ねることを、含み得る。

ブロック８１２において、方法８００は、ベースセグメント１０１、移行セグメント２０１、上部セグメント３０１、第１のオーバーラップ層４０１、および第２のオーバーラップ層５０１を同時に硬化させることを含む。いくつかの実施態様では、表面７０７は、上述のように、航空機の積層スキン７０１の内側表面７０２であってもよい。加えて、ストリンガ１００のベースセグメント１０１をレイアップする前に、方法８００は、航空機部品の積層スキン７０１をレイアップすることを、含み得る。さらに、ベースセグメント１０１、移行セグメント２０１、上部セグメント３０１、第１のオーバーラップ層４０１、および第２のオーバーラップ層５０１を同時に硬化させることは、航空機部品の積層スキン７０１を同時に硬化させることを、含んでもよい。

いくつかの実施態様では、構造システム７００のストリンガ１００の上部セグメント３０１をレイアップすることは、補強材料の第３の複数のプライ３０２に隣接するキャップチャージ３０７をレイアップすることを、含んでもよい。上述したように、また図７〜図８に示すように、キャップチャージ３０７をレイアップすることは、ストリンガ１００の軸方向６０１に対する補強材料の第１の複数のプライ１０２の配置と実質的に同じであるストリンガ１００の軸方向６０１に対する配置で、補強材料の第４の複数のプライ３０８を積み重ねることを、含むことができる。結果として、構造システム７００は、前述のように、ベースセグメント１０１とキャップチャージ３０７との間の対称線６０２について近似的に対称である、ストリンガ１００の軸方向６０１に対する第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置を、含むことができる。

方法８００は、ストリンガ１００の軸方向６０１において複数の終端プライ６０３を終端することを、含むこともできる。図９に関して上述したように、連続する各終端プライは、ストリンガ１００のランアウト端部６０５から、より短い軸方向距離で終端されることができる。さらに、複数の終端プライ６０３の各終端プライは、ストリンガ１００の高さ６０４が軸方向６０１に沿って減少するように、近似的に対称線６０２で終端されることができる。

いくつかの実施形態では、方法８００はまた、ストリンガ１００の高さ６０４が減少するにつれて、ストリンガ１００の軸方向６０１に沿って積層スキン７０１の厚さ７０４を増加させることを、含むことができる。例えば、積層スキン７０１およびストリンガ１００を含む構造システム７００は、図１２〜図１３に示される外側モールドライン７０３を含み得る。 構造システム７００は、積層スキン７０１の外側モールドライン７０３から距離７０６に位置する弾性重心７０５をさらに含み得る。

図１３は、弾性重心７０５の表示を含む構造システム７００の一例を示す。上述のように、プライがストリンガ１００から終端されると、質量の減少により、距離７０６が減少するにつれて、弾性重心７０５が下方にドリフトし得る。したがって、これにより、ストリンガ１００の軸方向６０１に沿って抵抗される曲げモーメントが、構造システム７００内の異なる位置で作用し得る。これは、構造システム７００に対する内部荷重を発生させる可能性があり、これは望ましくない可能性がある。その結果、積層スキン７０１の厚さ７０４は、ストリンガ１００の減少した高さ６０４を相殺するように増加させることができる。

しかしながら、上述したように、ストリンガ１００は、一般に積層スキン７０１よりも大きな剛性を有するので、ストリンガ１００のランアウトを補償するのに十分な割合で積層スキン７０１の厚さ７０４を増加させることは、可能でないかもしれない。したがって、いくつかの実施形態では、方法８００は、積層スキン７０１の内側表面７０２上およびストリンガ１００の高さ６０４が減少しているところでストリンガ１００に隣接して、構造的充填材料７０８をレイアップすることを、含むことができる。構造的充填材料７０８は、外側モールドライン７０３から弾性重心７０５までの距離７０６が、ストリンガ１００の軸方向６０１に沿って近似的に一定となるように、ストリンガ１００のランアウトをバランスさせることができる。このようにして、構造システム７００は、曲げモーメントが構造システム７００内の異なる点に沿った弾性重心において異なる位置で作用する場合に発生する可能性がある内部荷重を、最小限に抑えることができる。

さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。

条項１
航空機で使用するための中実積層ストリンガ（１００）であって、
補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を含むベースセグメント（１０１）であって、ベースセグメント（１０１）の第１の積み重ねられたプライ（１０５）に対して第１の傾斜角度（１０４）を有する側部（１０３）を有する第１の概ね台形の断面を形成するベースセグメント（１０１）と、
ベースセグメント（１０１）に隣接する移行セグメント（２０１）であって、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を含み、ベースセグメント（１０１）の側部（１０３）と連続する凹状側部（２０３）を有する断面を形成する移行セグメント（２０１）と、
移行セグメント（２０１）に隣接する上部セグメント（３０１）であって、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を含み、移行セグメント（２０１）の凹状側部（２０３）と連続する側部（３０３）を有する第２の概ね台形の断面を形成し、側部（３０３）が、ベースセグメント（１０１）の第１の積み重ねられたプライ（１０５）に対して第１の傾斜角度（１０４）より大きい第２の傾斜角度（３０４）を有する、上部セグメント（３０１）と、
補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）を含む第１のオーバーラップ層（４０１）であって、上部セグメント（３０１）、移行セグメント（２０１）、およびベースセグメント（１０１）の少なくとも一部を覆う第１のオーバーラップ層（４０１）と、
補強材料の少なくとも１つのプライ（５０２）を含む第２のオーバーラップ層（５０１）であって、第１のオーバーラップ層（４０１）の少なくとも一部と重なって、ベースセグメント（１０１）を覆う第２のオーバーラップ層（５０１）と、を備えるストリンガ（１００）。

条項２
第１のオーバーラップ層（４０１）の補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して約１５度から約２５度の間および約−１５度から約−２５度の間の範囲内の１つ以上の角度で配置されている、条項１に記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項３
上部セグメント（３０１）が、少なくとも約０．１５インチの半径を有する凸状の弧（３０６）で上部セグメント（３０１）の各側部（３０３）と接合する上部表面（３０５）を備える、条項１または２に記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項４
移行セグメント（２０１）の凹状側部（２０３）が、少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含み、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度で、または０度、４５度、−４５度および９０度を含む角度であって、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）の約４２％〜約４８％が０度に配置されている、角度で配置されたプライを含む、条項１から３のいずれかに記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項５
上部セグメント（３０１）の第２の傾斜角度（３０４）が、約６０度から約７５度の間の範囲内であり、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２０度から約２５度の間および約−２０度から約−２５度の間の範囲内の角度で、または１０度、−１０度、６０度、および−６０度を含む角度で、または０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）の約４５％〜約６０％が０度に配置されている、角度で配置されたプライを含む、条項１から４のいずれかに記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項６
ベースセグメント（１０１）の第１の傾斜角度（１０４）が、約１０度から約１５度の間の範囲内であり、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の約３８％〜約４４％が０度に配置されている、角度で配置されたプライを含む、条項１から５のいずれかに記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項７
上部セグメント（３０１）が、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）に隣接するキャップチャージ（３０７）をさらに含み、キャップチャージ（３０７）が、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）を含み、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の角度と実質的に同じである角度で配置されている、条項６に記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項８
ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置が、ベースセグメント（１０１）とキャップチャージ（３０７）との間の対称線（６０２）について近似的に対称であり、ストリンガ（１００）の高さ（６０４）がストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って減少するように、複数の終端プライ（６０３）が、近似的に対称線（６０２）で、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に連続的に終端されている、条項７に記載の中実積層ストリンガ（１００）。

条項９
構造システム（７００）の中実積層ストリンガ（１００）を製造する方法（８００）であって、
ストリンガ（１００）のベースセグメント（１０１）を表面（７０７）上にレイアップすることであって、ベースセグメント（１０１）が、表面（７０７）に対して第１の傾斜角度（１０４）を有する側部（１０３）を有する第１の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を積み重ねることを含む、ベースセグメント（１０１）をレイアップすることと、
ベースセグメント（１０１）に隣接するストリンガ（１００）の移行セグメント（２０１）をレイアップすることであって、移行セグメント（２０１）が、ベースセグメント（１０１）の側部（１０３）と連続する凹状側部（２０３）を有する断面を形成するように、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を積み重ねることを含む、移行セグメント（２０１）をレイアップすることと、
移行セグメント（２０１）に隣接するストリンガ（１００）の上部セグメント（３０１）をレイアップすることであって、上部セグメント（３０１）が、表面（７０７）に対して第１の傾斜角度（１０４）より大きい第２の傾斜角度（３０４）を有する側部（３０３）を有する、移行セグメント（２０１）と連続する第２の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を積み重ねることを含む、上部セグメント（３０１）をレイアップすることと、
第１のオーバーラップ層（４０１）をレイアップすることであって、上部セグメント（３０１）、移行セグメント（２０１）、およびベースセグメント（１０１）の少なくとも一部の上に補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）を積み重ねることを含む、第１のオーバーラップ層（４０１）をレイアップすることと、
第２のオーバーラップ層（５０１）をレイアップすることであって、第２のオーバーラップ層（５０１）が、第１のオーバーラップ層（４０１）の少なくとも一部と重なって、ベースセグメント（１０１）を覆うように、かつ、第２のオーバーラップ層（５０１）が、ベースセグメント（１０１）に隣接する表面（７０７）の少なくとも一部を覆うように、補強材料の少なくとも１つのプライ（５０２）を積み重ねることを含む、第２のオーバーラップ層（５０１）をレイアップすることと、
ベースセグメント（１０１）、移行セグメント（２０１）、上部セグメント（３０１）、第１のオーバーラップ層（４０１）、および第２のオーバーラップ層（５０１）を同時に硬化させることと、を含む方法（８００）。

条項１０
移行セグメント（２０１）をレイアップすることが、
移行セグメント（２０１）の凹状側部（２０３）が、少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含むように、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を積み重ねることと、
補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度で、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）の約４２％〜約４８％が０度に配置される、４５度、−４５度、および９０度で、配置することと、をさらに含む、条項９に記載の方法（８００）。

条項１１
上部セグメント（３０１）をレイアップすることが、
上部セグメント（３０１）の第２の傾斜角度（３０４）が約６０度から約７５度の間の範囲内になるように、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を積み重ねることと、
補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２０度から約２５度の間および約−２０度から約−２５度の間の範囲内の角度で、または１０度、−１０度、６０度、および−６０度を含む角度で、または０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）の約４５％〜約６０％が０度に配置されている、角度で、配置することと、をさらに含む、条項９または１０に記載の方法（８００）。

条項１２
ベースセグメント（１０１）をレイアップすることが、
ベースセグメント（１０１）の第１の傾斜角度（１０４）が約１０度から約１５度の間の範囲内になるように、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を積み重ねることと、
補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の約３８％〜約４４％が０度に配置されている、角度で配置することと、をさらに含む、条項９から１１のいずれかに記載の方法（８００）。

条項１３
表面（７０７）が、航空機部品の積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）であり、方法（８００）が、
ストリンガ（１００）のベースセグメント（１０１）をレイアップする前に、航空機部品の積層スキン（７０１）をレイアップすることを、さらに含み、ベースセグメント（１０１）、移行セグメント（２０１）、上部セグメント（３０１）、第１のオーバーラップ層（４０１）、および第２のオーバーラップ層（５０１）を同時に硬化させることが、航空機部品の積層スキン（７０１）を同時に硬化させることをさらに含む、条項９から１２のいずれかに記載の方法（８００）。

条項１４
ストリンガ（１００）の上部セグメント（３０１）をレイアップすることが、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）に隣接するキャップチャージ（３０７）をレイアップすることをさらに含み、キャップチャージ（３０７）をレイアップすることが、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の配置と実質的に同じであるストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する配置で、かつ、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置が、ベースセグメント（１０１）とキャップチャージ（３０７）との間の対称線（６０２）について近似的に対称になるように、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）を積み重ねることを含む、条項１３に記載の方法（８００）。

条項１５
ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に複数の終端プライ（６０３）を連続的に終端することであって、連続する各終端プライは、ストリンガ（１００）のランアウト端部（６０５）から、より短い軸方向距離で終端され、複数の終端プライ（６０３）の各終端プライは、ストリンガ（１００）の高さ（６０４）が軸方向（６０１）に沿って減少するように、近似的に対称線（６０２）で終端される、複数の終端プライ（６０３）を連続的に終端することと、
ストリンガ（１００）の高さ（６０４）が減少するにつれて、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って積層スキン（７０１）の厚さ（７０４）を増加させることと、をさらに含む、条項１４に記載の方法（８００）。

条項１６
積層スキン（７０１）が、外側モールドライン（７０３）を含み、構造システム（７００）が、積層スキン（７０１）の外側モールドライン（７０３）から距離（７０６）に位置する弾性重心（７０５）を含み、方法（８００）が、
外側モールドライン（７０３）から弾性重心（７０５）までの距離（７０６）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って近似的に一定となるように、積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）上およびストリンガ（１００）の高さ（６０４）が減少しているところでストリンガ（１００）に隣接して、構造的充填材料（７０８）をレイアップすることを、さらに含む、条項１５に記載の方法（８００）。

条項１７
内側表面（７０２）を含む、航空機部品の積層スキン（７０１）と、
積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）に配置された中実積層ストリンガ（１００）であって、
補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を含むベースセグメント（１０１）であって、積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）に対して第１の傾斜角度（１０４）を有する側部（１０３）を有する第１の概ね台形の断面を形成するベースセグメント（１０１）と、
ベースセグメント（１０１）に隣接する移行セグメント（２０１）であって、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を含み、ベースセグメント（１０１）の側部（１０３）と連続する凹状側部（２０３）を有する断面を形成する移行セグメント（２０１）と、
移行セグメント（２０１）に隣接する上部セグメント（３０１）であって、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を含み、移行セグメント（２０１）の凹状側部（２０３）と連続する側部（３０３）を有する第２の概ね台形の断面を形成し、側部（３０３）が、積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）に対して第１の傾斜角度（１０４）より大きい第２の傾斜角度（３０４）を有する、上部セグメント（３０１）と、
補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）を含む第１のオーバーラップ層（４０１）であって、上部セグメント（３０１）、移行セグメント（２０１）、およびベースセグメント（１０１）の少なくとも一部を覆う第１のオーバーラップ層（４０１）と、
補強材料の少なくとも１つのプライ（５０２）を含む第２のオーバーラップ層（５０１）であって、第１のオーバーラップ層（４０１）の少なくとも一部と重なって、ベースセグメント（１０１）を覆い、かつ、ベースセグメント（１０１）に隣接する積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）の少なくとも一部を、さらに覆う、第２のオーバーラップ層（５０１）と、
を備える中実積層ストリンガ（１００）と、を備える構造システム（７００）。

条項１８
上部セグメント（３０１）が、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）に隣接するキャップチャージ（３０７）をさらに含み、キャップチャージ（３０７）が、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）を含み、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の配置と実質的に同じであるストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する配置を含む、条項１７に記載の構造システム（７００）。

条項１９
ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置が、ベースセグメント（１０１）とキャップチャージ（３０７）との間の対称線（６０２）について近似的に対称であり、ストリンガ（１００）の高さ（６０４）がストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って減少するように、複数の終端プライ（６０３）が、近似的に対称線（６０２）で、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に連続的に終端されており、積層スキン（７０１）の厚さ（７０４）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って同時に増加している、条項１８に記載の構造システム（７００）。

条項２０
積層スキン（７０１）が、外側モールドライン（７０３）を含み、構造システム（７００）が、積層スキン（７０１）の外側モールドライン（７０３）から距離（７０６）に位置する弾性重心（７０５）を含み、構造システム（７００）が、
外側モールドライン（７０３）から弾性重心（７０５）までの距離（７０６）が、ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に沿って近似的に一定となるように、積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）上およびストリンガ（１００）の高さ（６０４）が減少しているところでストリンガ（１００）に隣接して配置された構造的充填材料（７０８）を、さらに含む、条項１９に記載の構造システム（７００）。

様々な有利な構成の説明は、例示および説明を目的として提示されており、網羅的であること、または開示された形態の例に限定されることを意図していない。多くの修正形態および変形形態が、当業者には明らかであろう。さらに、異なる有利な例は、他の有利な例と比較して異なる利点を説明し得る。選択された１つの例または複数の例は、その例の原理、実際の用途を説明し、予期された特定の用途に適した様々な修正を加えた様々な例についての開示を当業者が理解できるように、選択され説明される。

Claims (15)

1. 航空機で使用するための中実積層ストリンガ（１００）であって、
   補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を含むベースセグメント（１０１）であって、前記ベースセグメント（１０１）の第１の積み重ねられたプライ（１０５）に対して第１の傾斜角度（１０４）を有する側部（１０３）を有する第１の概ね台形の断面を形成するベースセグメント（１０１）と、
   補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を含む、前記ベースセグメント（１０１）に隣接する移行セグメント（２０１）であって、前記ベースセグメント（１０１）の前記側部（１０３）と連続する凹状側部（２０３）を有する断面を形成する移行セグメント（２０１）と、
   補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を含む、前記移行セグメント（２０１）に隣接する上部セグメント（３０１）であって、前記上部セグメント（３０１）が、前記移行セグメント（２０１）の前記凹状側部（２０３）と連続する側部（３０３）を有する第２の概ね台形の断面を形成し、前記側部（３０３）が、前記ベースセグメント（１０１）の前記第１の積み重ねられたプライ（１０５）に対して前記第１の傾斜角度（１０４）より大きい第２の傾斜角度（３０４）を有する、上部セグメント（３０１）と、
   補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）を含む第１のオーバーラップ層（４０１）であって、前記上部セグメント（３０１）、前記移行セグメント（２０１）、および前記ベースセグメント（１０１）の少なくとも一部を覆う第１のオーバーラップ層（４０１）と、
   補強材料の少なくとも１つのプライ（５０２）を含む第２のオーバーラップ層（５０１）であって、前記第１のオーバーラップ層（４０１）の少なくとも一部と重なって、前記ベースセグメント（１０１）を覆う第２のオーバーラップ層（５０１）と、
   を備えるストリンガ（１００）。
2. 前記第１のオーバーラップ層（４０１）の前記補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）が、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して約１５度から約２５度の間および約−１５度から約−２５度の間の範囲内の１つ以上の角度で配置されている、請求項１に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
3. 前記上部セグメント（３０１）が、少なくとも約０．１５インチの半径を有する凸状の弧（３０６）で前記上部セグメント（３０１）の各側部（３０３）と接合する上部表面（３０５）を備える、請求項１または２に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
4. 前記移行セグメント（２０１）の前記凹状側部（２０３）が、少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含み、前記補強材料の第２の複数のプライ（２０２）が、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度で、または０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、前記補強材料の第２の複数のプライ（２０２）の約４２％〜約４８％が０度に配置されている角度で配置されたプライを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
5. 前記上部セグメント（３０１）の前記第２の傾斜角度（３０４）が、約６０度から約７５度の間の範囲内であり、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）が、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２０度から約２５度の間および約−２０度から約−２５度の間の範囲内の角度で、または１０度、−１０度、６０度、および−６０度を含む角度で、または０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）の約４５％〜約６０％が０度に配置されている角度で配置されたプライを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
6. 前記ベースセグメント（１０１）の前記第１の傾斜角度（１０４）が、約１０度から約１５度の間の範囲内であり、前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）が、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の約３８％〜約４４％が０度に配置されている角度で配置されたプライを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
7. 前記上部セグメント（３０１）が、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）に隣接するキャップチャージ（３０７）をさらに含み、前記キャップチャージ（３０７）が、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）を含み、前記補強材料の第４の複数のプライ（３０８）が、前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に対して、前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の前記角度と実質的に同じである角度で配置されている、請求項６に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
8. 前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に対する前記第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置が、前記ベースセグメント（１０１）と前記キャップチャージ（３０７）との間の対称線（６０２）について近似的に対称であり、前記ストリンガ（１００）の高さ（６０４）が前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に沿って減少するように、複数の終端プライ（６０３）が、近似的に前記対称線（６０２）で、前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に連続的に終端されている、請求項７に記載の中実積層ストリンガ（１００）。
9. 構造システム（７００）の中実積層ストリンガ（１００）を製造する方法（８００）であって、
   前記ストリンガ（１００）のベースセグメント（１０１）を表面（７０７）上にレイアップすることであって、前記ベースセグメント（１０１）をレイアップすることが、前記ベースセグメント（１０１）が、前記表面（７０７）に対して第１の傾斜角度（１０４）を有する側部（１０３）を有する第１の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を積み重ねることを含む、ベースセグメント（１０１）をレイアップすることと、
   前記ベースセグメント（１０１）に隣接する前記ストリンガ（１００）の移行セグメント（２０１）をレイアップすることであって、前記移行セグメント（２０１）をレイアップすることが、前記移行セグメント（２０１）が、前記ベースセグメント（１０１）の前記側部（１０３）と連続する凹状側部（２０３）を有する断面を形成するように、補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を積み重ねることを含む、移行セグメント（２０１）をレイアップすることと、
   前記移行セグメント（２０１）に隣接する前記ストリンガ（１００）の上部セグメント（３０１）をレイアップすることであって、前記上部セグメント（３０１）をレイアップすることが、前記上部セグメント（３０１）が、前記表面（７０７）に対して前記第１の傾斜角度（１０４）より大きい第２の傾斜角度（３０４）を有する側部（３０３）を有する、前記移行セグメント（２０１）と連続する第２の概ね台形の断面を形成するように、補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を積み重ねることを含む、上部セグメント（３０１）をレイアップすることと、
   第１のオーバーラップ層（４０１）をレイアップすることであって、前記第１のオーバーラップ層（４０１）をレイアップすることが、前記上部セグメント（３０１）、前記移行セグメント（２０１）、および前記ベースセグメント（１０１）の少なくとも一部の上に補強材料の少なくとも１つのプライ（４０２）を積み重ねることを含む、第１のオーバーラップ層（４０１）をレイアップすることと、
   第２のオーバーラップ層（５０１）をレイアップすることであって、前記第２のオーバーラップ層（５０１）をレイアップすることが、前記第２のオーバーラップ層（５０１）が、前記第１のオーバーラップ層（４０１）の少なくとも一部と重なって、前記ベースセグメント（１０１）を覆うように、かつ、前記第２のオーバーラップ層（５０１）が、前記ベースセグメント（１０１）に隣接する前記表面（７０７）の少なくとも一部を覆うように、補強材料の少なくとも１つのプライ（５０２）を積み重ねることを含む、第２のオーバーラップ層（５０１）をレイアップすることと、
   前記ベースセグメント（１０１）、前記移行セグメント（２０１）、前記上部セグメント（３０１）、前記第１のオーバーラップ層（４０１）、および前記第２のオーバーラップ層（５０１）を同時に硬化させることと、
   を含む方法（８００）。
10. 前記移行セグメント（２０１）をレイアップすることが、
    前記移行セグメント（２０１）の前記凹状側部（２０３）が、少なくとも約０．２５インチの半径を有する１つ以上の弧を含むように、前記補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を積み重ねることと、
    前記補強材料の第２の複数のプライ（２０２）を、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２５度から約３５度の間および約−２５度から約−３５度の間の範囲内の角度で、前記補強材料の第２の複数のプライ（２０２）の約４２％〜約４８％が０度に配置される、４５度、−４５度、および９０度で、配置することと、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法（８００）。
11. 前記上部セグメント（３０１）をレイアップすることが、
    前記上部セグメント（３０１）の前記第２の傾斜角度（３０４）が、約６０度から約７５度の間の範囲内になるように、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を積み重ねることと、
    前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）を、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、約２０度から約２５度の間および約−２０度から約−２５度の間の範囲内の角度で、または１０度、−１０度、６０度、および−６０度を含む角度で、または０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）の約４５％〜約６０％が０度に配置される角度で、配置することと、
    をさらに含む、請求項９または１０に記載の方法（８００）。
12. 前記ベースセグメント（１０１）をレイアップすることが、
    前記ベースセグメント（１０１）の前記第１の傾斜角度（１０４）が、約１０度から約１５度の間の範囲内になるように、前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を積み重ねることと、
    前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）を、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対して、０度、４５度、−４５度、および９０度を含む角度であって、前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の約３８％〜約４４％が０度に配置される角度で、配置することと、
    をさらに含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法（８００）。
13. 前記表面（７０７）が、航空機部品の積層スキン（７０１）の内側表面（７０２）であり、前記方法（８００）が、
    前記ストリンガ（１００）の前記ベースセグメント（１０１）をレイアップする前に、前記航空機部品の前記積層スキン（７０１）をレイアップすること、
    をさらに含み、前記ベースセグメント（１０１）、前記移行セグメント（２０１）、前記上部セグメント（３０１）、前記第１のオーバーラップ層（４０１）、および前記第２のオーバーラップ層（５０１）を同時に硬化させることが、前記航空機部品の前記積層スキン（７０１）を同時に硬化させることを、さらに含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法（８００）。
14. 前記ストリンガ（１００）の前記上部セグメント（３０１）をレイアップすることが、前記補強材料の第３の複数のプライ（３０２）に隣接するキャップチャージ（３０７）をレイアップすることを、さらに含み、前記キャップチャージ（３０７）をレイアップすることが、前記ストリンガ（１００）の軸方向（６０１）に対する前記補強材料の第１の複数のプライ（１０２）の配置と実質的に同じである前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に対する配置で、かつ、前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に対する前記第１、第２、第３、および第４の複数のプライの配置が、前記ベースセグメント（１０１）と前記キャップチャージ（３０７）との間の対称線（６０２）について近似的に対称になるように、補強材料の第４の複数のプライ（３０８）を積み重ねることを含む、請求項１３に記載の方法（８００）。
15. 前記方法（８００）が、
    前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に複数の終端プライ（６０３）を連続的に終端することであって、連続する各終端プライが、前記ストリンガ（１００）のランアウト端部（６０５）から、より短い軸方向距離で、終端され、前記ストリンガ（１００）の高さ（６０４）が前記軸方向（６０１）に沿って減少するように、前記複数の終端プライ（６０３）の各終端プライが、近似的に前記対称線（６０２）で終端されるように、複数の終端プライ（６０３）を連続的に終端することと、
    前記ストリンガ（１００）の前記高さ（６０４）が減少するにつれて、前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に沿って前記積層スキン（７０１）の厚さ（７０４）を増加させることと、
    をさらに含み、
    前記積層スキン（７０１）が、外側モールドライン（７０３）を含み、前記構造システム（７００）が、前記積層スキン（７０１）の前記外側モールドライン（７０３）から距離（７０６）に位置する弾性重心（７０５）を含み、前記方法（８００）が、
    前記外側モールドライン（７０３）から前記弾性重心（７０５）までの前記距離（７０６）が、前記ストリンガ（１００）の前記軸方向（６０１）に沿って近似的に一定となるように、前記積層スキン（７０１）の前記内側表面（７０２）上および前記ストリンガ（１００）の前記高さ（６０４）が減少しているところで前記ストリンガ（１００）に隣接して、構造的充填材料（７０８）をレイアップすることを、さらに含む、請求項１４に記載の方法（８００）。

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