JP2020097404A - 一体的な補強パネルを含む複合材料からなるマルチリブウィングボックス（ｍｕｌｔｉ−ｒｉｂｂｅｄ ｗｉｎｇ ｂｏｘ）を製造する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材料からなる複数のストリンガーで強化された第１及び第２パネル並びに複数のリブを備えるウィングボックスを１度の硬化工程で製作する方法を提供する。【解決手段】硬化工程の前に、要素の正確な相対位置を保証するための補助工具２４を使用する。補助工具は、中央部品２４ａ、底部部品２４ｂ、及び頂部部品２４ｃを備え、これらを束縛要素３２で束縛した上で、ウィングボックス構成要素(１２ａ，１２ｂ等)を配置する。これによりウィングボックスが完全に組み立てられ、硬化されたのちに、束縛要素３２を解除することで工具の撤去が可能となる。【選択図】図５

Description

本発明は全体として、航空機用の構造要素を製造するための方法に関する。特に、本発明は、特に主翼、又は垂直若しくは水平尾翼での構造ボックスとしての使用に適した、一体的な補強パネルを含む、複合材料から成るマルチリブウィングボックスを製造する方法に関する。

固定翼航空機の主翼、又は尾翼の航空ボックスに採用されている現在の形状は、特に、縦方向のストリンガーを有する２つの補強パネル、２つの縦方向のスパー（spar）、一定数の横方向のリブ、角度方向の要素、及び従来の機械的締結要素などの、異なる主要な構造要素の一式から成る。

複合材料、及び／又は金属から成るこれらの要素は、別個に製造されて、続いて、ドリル作業や機械的な締結要素（リベット、ボルトなど）の取り付けによって、ウィングボックスの最終形状に組まれる。この従来の形状は「ビルドアップ」形状と呼ばれ、生産コストの点で著しい欠点により特徴付けられる。生産コストには、生産システムで製造され管理されることになる多数の部品、多数作製されることになる穴と設置されることになる締結部品による大変負担の大きい組立工程、並びに結合する部品間に開口や隙間が無いことを確かめるための必要な検査、及び存在していれば、前述の隙間を埋めるために必要な任意のフィラーを適用するための建造中に必要な追加の作業が含まれる。加えて、いわゆるビルドアップ形状は、特に航空機の運用コスト、つまり燃料消費の増加による、航空への適用においては許容されない、構造重量における著しい欠点も伴う。これらのアッセンブリーについての重量の増加は、基本的に、様々な要素間の結合領域における避けられない穴の存在に起因する。実際に、要素の局所的脆弱部である穴は、設計荷重に安全に耐えるために、当該領域を厚くすることを必要とする。加えて、複合構造では、締結部品は取り除かれる材料の部分の重量よりも重たいので、締結部品の重量も負の効果を有する。

尾翼を製造するための周知の技術では、一体成形（co-cured）された複合物での一体的マルチスパーウィングボックス（multi-spar wing box）の作製を可能にする技術も存在する。前述のビルドアップ形状に典型的な全ての技術上の問題を克服する一方で、この技術は、その適用性を商業航空機の水平安定板のみに限定するという、重大な幾何学上の制限、及び形状の制限によって特徴付けられている。特に、一体成形されたマルチスパーウィングボックスは、ウィングボックス（wing box）やテイルユニットボックス（tail unit box）のような、ねじれに対する高い抵抗が必要とされる構造について、重量とコストの観点からは、ビルドアップ形状のウィングボックスに対して、十分に競争的ではない。この技術のさらなる技術上の問題は、スパーに加えて、構造の縦方向の補剛のための追加の補強用ストリンガーの存在に備えた形状に適用できないことである。さらに、先行技術によると、大いに曲げられた空気力学的断面形状、及び／又は横方向の（つまり、ウィングの断面形状の長さ方向に延びている）厚くなった若しくは補剛の内部要素を有するウィングボックス、又はウィングボックスの縦方向（つまり、ウィングの断面形状の長さ方向に垂直）に断続性のストリンガーを有するウィングボックスを作製することは不可能である。これらの制限は、航空機のウィングボックスを構造上の観点から、従って重量に関してより効率的にする可能性をひどく損なう。またこれらの制限は、補助工具、つまり構造物の各セルないしベイの建造に用いられる工具を抜き取ることが可能である形状に、マルチスパーが一体硬化されさえすればよいという事実に基本的に起因する。

本発明の目的は、先行技術の適用性の欠点と制限を克服する、航空機のウィングボックスを製造する方法を実施することである。

この目的、及び他の目的は、付随する独立請求項１で定義された航空機のウィングボックスを製造する方法によって、本発明により完全に達成される。

本発明の有利な実施形態は従属請求項で明記され、その内容は次の記載の一体部分として理解されなければならない。

端的に、本発明は航空機のためのウィングボックスを製造する方法であって、ウィングボックスが複数の縦方向の補強用ストリンガーで強化された第１及び第２パネル、並びに横方向に配置された複数のリブを備え、これらが１度の硬化工程を受ける方法を提供するという考えに基づいている。硬化工程の前に、要素の正確な相対位置を保証するための複数の工具、つまり補助工具を使用することでこれは可能となり、前述の各工具は、主構造が完全に組み立てられていても工具の撤去が可能となる、中央の着脱可能な部品を備える。

本発明による方法の最後に、それ自体が周知の方法で、ウィングボックスの長辺に外部から閉包するように、一組のスパーが機械的にウィングボックスに組み付けられてよい。

本発明の１つの実施形態によると、第１及び第２パネルの内の少なくとも１つが既に重合して提供され、複数のリブは、コーボンディング（co-bonding）工程よってパネルに組み付けられる、つまり重合の前に粘着素材層がパネルとリブの間に配置される。

有利なことに、硬化工程の前に、それ自体が周知の方法で、各工具は１つ以上の硬化バッグで覆われている。

好ましくは、各工具の中央部品は横方向に沿って、テーパー部を有する。

工具のこのような形状によって、硬化工程の前にアッセンブリーから工具を容易に引き抜くことが可能であり、そのことにより本発明による方法は、より複雑な形状を有し、ウィングボックスとしての水平安定板の使用と比べ、より高いねじり強度を必要とする構造にも用いられ得るマルチリブウィングボックスの製造を可能にする。

本発明のさらなる特徴と利点は、付随する図を参照する非限定の例としてのみ提供されている、次の詳細な記述からさらに明らかになることになる。
本発明の１つの可能な実施形態による、ウィングボックスの斜視図。 硬化表面（curing surface）に配置された第１パネルの斜視図。 第１パネルと一対のリブの斜視図。 第１パネル、一対のリブ、及び工具の斜視図。 第１，２パネル、一対のリブ、及び工具の斜視図。 工具の分解立体図。 前後のスパーを備えたウィングボックスの立体組立図。

本文では、「縦方向の」という単語は、主翼、又は尾翼の主な伸長方向に実質的に一致し、又は平行な方向を示し、一方で「横方向の」という単語は、主な伸長方向に実質的に垂直であり、通常、主翼、又は尾翼の断面形状の方向と実質的に一致、又は平行である方向と特定できる。

図を参照すると、全体としての航空機のウィングボックスは１０で示されている。

ウィングボックス１０は第１パネル１２ａ、第２パネル１２ｂ、及び複数のリブ１４を備える。

第１パネル１２ａ、第２パネル１２ｂ、及びリブ１４は複合材料から成る。好ましくは、複合材料は、熱硬化性又はビスマレイミド樹脂マトリックス、及び／又は、炭素及び／又はガラス繊維強化材を備える。

第１パネル１２ａと第２パネル１２ｂは同様の方法で作製されていてよい。第２パネル１２ｂは通常、第１パネル１２ａの要素と同様、又は同一の要素で構成され、同様の製造工程によって得られると理解されるので、今回の例では、説明を簡単にするため、第１パネル１２ａのみが説明されることになる。

第１パネル１２ａは、スキン１６と複数の補強用ストリンガー１８を備える。

スキン１６は、好ましくはエポキシ樹脂マトリックスの炭素長繊維強化複合材料の積層複合材料を備える。例えば、スキン１６は、要素の設計により定義された指標に従う手作業又は自動化システムによる積層によって、又は複合材料の積層のための他の周知の工程によって、得られてよい。スキン１６の積層では、それ自体が周知である方法で、熱の適用の有無に関わらず、真空バッグの圧縮が行われてよい。

ストリンガー１８はオメガタイプ、台形タイプ、又は他の幾何学的形状による閉断面を有してよい。好ましくは、ストリンガー１８はオメガタイプの閉断面を有する。ストリンガー１８は任意の周知の複合材料加工手法によって得られてよい。例えば、ストリンガー１８は最初、スキン１６と同様に平坦に積層され、次いでそれの縁に沿って綺麗な断面形状となるように切断され、周知の技術による異なる操作方法に従って、成形工程に処されてよい。例えば、ストリンガー１８は、熱の適用等の有無に関わらず、膜と真空の適用で雄金型上に成形されてもよく、又は型を用いて雌金型上に成形されてもよい。あるいはストリンガー１８は、１層ずつ金型上に直接、積層されてもよい。

次いで、未加工の、つまりまだ重合していないストリンガー１８は、ストリンガー１８を補助するための補助工具と、スキン１６の（図示していないが、それ自体が周知である）積層表面に対応付けられた傾動装置との使用によって、スキン１６に正確に配置される。

ストリンガー１８がスキン１６に配置された際、好ましくは中実断面のシリコーンゴムから成る、細長い安定化インサート１７が、各ストリンガー１８とスキン１６で画定された空間に配置されてよい。この空間に配置された細長い安定化インサート１７は、補助としての役割を果たし、オートクレーブでの重合工程の間に、各ストリンガー１８の複合材料層はその上に硬化され、最終設計形状を得る。細長い安定化インサート１７の利点は、ストリンガー１８の下のスキン１６上で想定され得る任意の傾斜や段差に適合するのに十分な柔軟性があることである。細長い安定化インサート１７は、硬化工程の間、オートクレーブ内で予測される高温、高圧レベル（通常、約１８０度、６バール）に耐えることができ、変形及び変質がなく、ストリンガー１８への幾何学的な欠陥を回避する。有利なことに、細長い安定化インサート１７は、第１又は第２パネル１２ａ又は１２ｂの複合材料マトリックスの汚染がないことを保証するシリコーンゴムの化合物から成り、細長い安定化インサート１７の熱膨張は、硬化工程後の各ストリンガー１８の幾何学的要求と適切な圧縮とに応じることを保証するために制御されなくてはならない。好ましくは、細長い安定化インサート１７は、例えばおよそショアＡ７０の硬さ、約１．２ｇ／ｃｍ^３の密度、及び約２５０μｍ／ｍ℃の熱膨張係数を有する、ベーシックＶＭＱエラストマー（basic VMQ elastomers）のグループのゴム（つまり、ＩＳＯ １６２９による、Ｑグループの、ビニル−メチル−ポリシロキサン（vinyl-methyl-polysiloxane））から成る。本発明による複合材料から成るストリンガー１８を得るための他の周知の方法は、例えば、膨張式の管状のバッグの使用を備える。

各ストリンガー１８の外側表面には通常、十分に柔軟である、炭素繊維又は金属、例えば２つの連続した複合材料の層又は厚さ０．５−１ｍｍのアルミニウム層から成る（図示されていないが、それ自体が周知である）当て板が配置されている。前述の当て板は、硬化工程の間、ストリンガー１８の形状が維持されることを保証する。

従って、複合積層材料から要素を製造するためのこれらと他の周知の工程により、それぞれがスキン１６と、スキン１６の第１側１６’に配置された複数の補強用ストリンガー１８とを備える、未加工の、つまり重合していない、ないし未硬化の、第１パネル１２ａと第２パネル１２ｂを得ることが可能である。これらのストリンガー１８は、縦方向ｘに沿って、つまり主翼、又は尾翼の主な伸長方向に平行に伸長している。このように得られた第１又は第２パネル１２ａ又は１２ｂは、当業者に周知であるように、得られることになる主翼と尾翼の技術仕様書に従って、実質的に曲げられる。

複数のリブ１４は、形状と大きさにおいて同一、又は同様であるリブ１４を備えてよい。どちらかと言えば、それ自体が周知の方法で、得られることになる主翼若しくは尾翼の厚みの変動性、及び翼の低位若しくは高位の表面の幾何学的特徴、及び縦方向に沿ったウィングボックス１０の特徴的なテーパリングに応じて、各リブ１４は異なる可能性がある。

例えば、リブ１４は、２つのＣ型要素を並べて配置することで得られる、ダブルＴ型（double T shape）を有し、好ましくは、２つのＣ型要素（C-shaped element）の結合部で形成される空隙には（「ヌードル」と呼ばれる、図示されていない、それ自体が周知である）一方向プリフォームプリプレグ（unidirectional preformed pre-preg material）から成るフィラーが追加される。例えば、最後に周知技術による様々な操作モードに従って成形工程を受けるために、各Ｃ型要素は平坦に積層され、次いで縁の１つに沿った綺麗な断面形状に切断されてよい。あるいは、数値的に制御された各Ｃ型要素の切断の後、各Ｃ型要素は１層ずつ、雄金型に直接的に積層されてもよい。各Ｃ型要素の綺麗な断面形状を含み、平坦に実施された切断は、第１パネル１２ａ及び／又は第２パネル１２ｂのストリンガー１８との交差点で想定される、開口１４’の存在も相当に考慮しなくてはならない。

各リブ１４は複合材料から成り、中央プレート１５、第１フランジ対１５ａ、及び第２フランジ対１５ｂを備える。第１フランジ対１５ａと第２フランジ対１５ｂは、従来のダブルＴ断面を得るようにプレート１５の両端に配置されている。

図３に示されているように、リブ１４に接して前述の開口１４’に配置されるように、補助インサート２０を用いる可能性を提供することによって、リブ１４を作製することも可能である。好ましくは、これらの補助インサート２０は、リブ１４と同じ厚みを有し、インサート２０が載っている第１又は第２パネル１２ａ又は１２ｂのストリンガー１８と、開口１４’の綺麗な切断との間の空間を埋める形状を有する。好ましくは、補助インサート２０は、硬化工程に特有の温度と圧力に耐えるプラスチック素材から成り、接触することになるであろう硬化バッグのフィルムへの損傷を避けるために、鋭い縁がない。

従って、複合積層材料から要素を製造するためのこれらと他の周知の工程によって、好ましくは、ダブルＴ型断面と、第１パネル１２ａ及び／又は第２パネル１２ｂのストリンガー１８との交差点で想定される複数の開口１４’とをそれぞれが有する、未加工の、つまり重合していない複数のリブ１４を得ることが可能である。

次に、説明されてきた通り、第１及び第２パネル１２ａ及び１２ｂ、及び複数のリブ１４の複合材料から成る、マルチリブウィングボックス１０の製造工程が説明されることとなる。

初めに、図２で示されているように、スキン１６と複数のストリンガー１８を備え、複合材料から成る第１パネル１２ａが適切な硬化表面２２上に配置される。

次いで、図３に示されているように、重合していない複合材料から成る複数のリブ１４、本例では２つのリブ１４が、第１パネル１２ａのスキン１６の第１側１６’上に配置される。具体的には、第１リブ１４が、最初に横方向ｙに沿って、つまり言わばストリンガー１８に実質的に垂直に配置される。具体的には、第１リブ１４のそれぞれの第１フランジ対１５ａを、第１パネル１２ａのスキン１６の第１側１６’に接して配置することによって、第１リブ１４が配置されるので、開口１４’はストリンガー１８に一致して配置され、各スリンガー１８はそれぞれの開口１４’を貫いて延びることになる。

この時点で、工具２４は、第１リブ１４に接して、第１パネル１２ａのスキン１６の前述の第１側１６’上に配置される。

工具２４は、硬化工程に用いられることになるバッグ材を補助する機能を有し、これらのバッグ材は各工具２４を完全に包むように配置され、そして柔軟（実際にはフィルムとプラスチックのファブリック）であり、そうでなかったなら、重合することになる複合物表面を全て及び完全にカバーするよう、ベイ（つまり連続する２つのリブ１４の間で画定されている空間）内に配置され得ないだろう。さらに工具２４は、設計によって設定されている理論上の位置に、リブ１４を間隔を空けて配置、保持する機能も有し、（プリフォームされ、重合していない）複数のリブ１４の第１パネル１２ａへの移動を可能にする。

図示されているウィングボックス１０の例の特定の形状の場合、工具を覆うためのバッグ材の厚みに対して十分な空間を保証するために、好ましくは、工具２４はベイの理論上の内側表面より適切に小さい寸法を有する。

有利なことに、工具２４には、ストリンガー１８とそれの当て板を収容するように成形された溝２６が設けられている。具体的には、上面２８と上面２８に対向する底面３０との両方に溝２６が設けられている工具は、第１パネル１２ａのストリンガー１８と第２パネル１２ｂのストリンガー１８との両方を、前述の溝２６に収容するのに適している。

好ましくは、工具２４は低質量密度素材から成り、具体的に例えば、１．７ｇ／ｃｍ^３以下の質量密度を有する素材であり、また工具２４は高い曲げ剛性を有する形状であり、具体的に例えば、メートル当たり１ミリメートル以内の曲げ歪であって、このことは手作業であれ、工具２４の容易な取り扱いを可能にし、そしてリブ１４を第１パネル１２ａへ配置する間に、未加工の状態のリブ１４へ転写される可能性のある任意の変形を避けるためである。工具２４による衝撃及び／又は引き裂きにより、バッグ材を損傷することを避けるために、好ましくは、工具２４は補強の有無に関わらず、樹脂で、又はプラスチック素材を用いることで作製される。

加えて、バッグ材で工具２４を被せている間に、真空の適用が想定されるかもしれないので、工具２４は、好ましくは、へこみ、降伏、変形が無く、少なくとも１バールの正圧に耐えることができる。

工具２４は、数点のモジュール部品、具体的には少なくとも３つのモジュール部品から成り、その結果、第２パネル１２ｂで閉じた後、各ベイからの工具２４の抜き取りが可能となる。このことは第１パネル１２ａのスキン１６及び第２パネル１２ｂのスキン１６のストリンガー１８の存在と、第１及び第２パネル１２ａ及び１２ｂが有するかもしれない任意の湾曲した断面形状との両方に起因するウィングボックス１０の形状によって生じるアンダーカットにも関わらず可能である。

これらの理由により、工具２４は中央部品２４ａ、底部部品２４ｂ、及び頂部部品２４ｃを備え、中央部品２４ａは、前述の底部部品２４ｂと前述の頂部部品２４ｃの間に差し込まれ、横方向ｙに沿って抜き出し可能である。

好ましくは、中央部品２４ａ、底部部品２４ｂ、及び頂部部品２４ｃの中の少なくとも２つが着脱可能な束縛要素３２によって結束されている。例えば、工具２４の各部品上を部分的に伸長し、ねじやボルトのような従来の機械的結束要素によって、各部品に結束されるプレートを、束縛要素３２は備えてもよい。

有利なことに、工具２４の中央部品２４ａは、横方向ｙに沿ってテーパー部を有する。いずれにせよ、例えば横方向ｙに沿って、中央部品２４ａの一端から他端へ直線的に減少する部分である、横方向ｙに沿って引き抜かれてよいような部分を、工具の中央部品２４ａは有する。

有利なことに、工具２４の中央部品２４ａ、底部部品２４ｂ、頂部部品２４ｃの中の少なくとも１つが、取り扱いを向上するのに適した面取り３４を有する。

一度、工具２４が第１リブ１４と接して配置されたら、第１リブ１４と同様の方法で、第１パネル１２ａの前述のスキン１６に、横方向ｙに沿って、工具２４に接して、第１リブ１４と対向する側で、第２リブ１４は配置される。

あるいは、複数のリブ１４と複数の工具２４はスキン１６の１６’側に同時に載せられてもよい。この実施形態によると、第１工具２４の第１側面２５を下にして、従って、実質的に工具２４を９０°回転させることで、第１側面２５と対向する第２側面２７を上向きにするように、第１工具２４を配置することが可能である。次いで、前述の第２側面２７上にプレート１５を配置することで、前述の第１工具２４上にリブ１４を配置する。このようにして、外側の工具２４の対で始まりそして終わる、工具２４とリブ１４の交互の連続物を備えるアッセンブリーを得るように、工具２４とリブ１４を交互に配置していく。次いで、アッセンブリーは適切に回転させられ、続いて第１パネル１２ａのスキン１６上に配置させられるので、各第１フランジ対１５ａは、第１パネル１２ａの前述の第１側１６’上に載っている。硬化表面２２上、及び工具２４の末端の両方に配置されている係合子の適切な金属系によって、この作業は精密に調整されてよい。

要するに、リブ１４と工具２４は交互に配置されるので、連続したリブ１４の各組は同じ工具２４に接する。

好ましくは、各工具２４は、それぞれのベイの内側に、つまり１対の連続したリブ１４の間に接して配置される前に、オートクレーブでの硬化工程で必要であるバッグ材で被せられていてよい。

具体的には、例えば、高温ナイロンフィルム、表面通気ナイロン又はポリエステルのファブリック、高温分離フィルムなどの、オートクレーブでの真空バッグ硬化工程に特有のバッグ材で各工具２４を被せることが可能である。これらは重ねて、順に各工具２４に手作業で配置されてよく、テープと密閉材を用いることで、キャンディーのように、各工具２４を完全に包む管状の伸長物を形成する。あるいは、必要なバッグ材は既に管状の構成に作製されていて、ストッキングのように各工具２４に嵌められてよい。被せた後、バッグ材が各工具２４の表面に適合していることを確実にするために、硬化バッグの最も外側の層に真空が適用されてよく、同素材の皺と張りを回避する。

一度全ての必要なリブ１４と工具２４が配置され、連続したリブ１４の各組の間に、両方のリブ１４と接してそれぞれの工具２４が配置されたら、第２パネル１２ｂは配置される。各ベイ、つまり連続したリブ１４の各組の間の空間を覆いながら、第２パネル１２ｂは、各リブ１４それぞれの各第２フランジ対１５ｂに接して配置される。

例えば、既存の雄型／雌型の円錐状のもののような、機械的な座標系（配位システム）によって、又は他の周知の精密な取り扱いシステムによって、第２パネル１２ｂの正しい位置決めは保証されてよい。

１つの実施形態では、既に重合した複合材料から成る第１パネル１２ａを用いること、従って各リブ１４の各第１フランジ対１５ａと第１パネル１２ａの前述の第１側１６’との間に、高温構造用接着剤（high-temperature structural adhesive）のそれぞれのプライ（ply）を配置することが可能である。同様に、既に重合した複合材料から成る第２パネル１２ｂを用いること、従って各リブ１４の各第２フランジ対１５ｂと第２パネル１２ｂの前述の第１側１６’との間に、高温構造用接着剤のそれぞれのプライを配置することも可能である。既に重合した複合材料の第１又は第２パネル１２ａ又は１２ｂが用いられる際、硬化工程はコーボンディング（co-bonding）と呼ばれ、構造用接着剤のプライは、リブ１４と第１又は第２パネル１２ａ又は１２ｂそれぞれとの間の粘着力を保証する。

さらなる実施形態では、硬化工程の後に、第２パネル１２ｂをウィングボックス１０の残りの部分から着脱可能にするために、第２パネル１２ｂと各リブ１４の第２フランジ対１５ｂとの間に、（例えばＦＥＰ、又はＰＴＦＥのような）それぞれの高温離型プライ（high-temperature release ply）を差し込むことが可能であり、このことはシステム、又は構造要素の任意の設置のために、ウィングボックスの内部への接近性を確保するためである。硬化工程の後、第２フランジ対１５ｂの断面形状が（例えば、約０．１ｍｍの厚みを有する、一般的にとても薄い離型フィルムを除き）第２パネル１２ｂ上に既に成形されているので、部品の完全な結合が容易に行われることを利用して、第２パネル１２ｂを、従来の方法で、続けてリブ１４上に据え付けることができる。

有利なことに、最初と最後のリブ１４にそれぞれ接して、前述の第１パネル１２ａのスキン１６の第１側１６’に、一組の工具２４を外側に配置することが可能である。

第２パネル１２ｂ上にそれぞれの頂部硬化工具（top curing tool）を配置し、バッグ材の２つの追加ストリップをウィングボックス１０の外側で外側の工具２４に配置して、各工具２４の硬化バッグのそれぞれの端を硬化表面２２のそれぞれの表面上に密封して合わせることで、工程は完了する。

硬化バッグに最大限の真空を適用し、必要なリークテストを行った後、各工具２４はベイから引き抜かれ、外部工具２４は取り除かれる。本発明によると、ベイからの工具２４の抜き取りは、各工具２４の特定の形状により可能となっている。特に、中央部品２４ａを抜き取ることが第一に可能であり、そして重力による落下を避けるために、好ましくは、頂部部品２４ｃは拘束されている。次いで、頂部部品２４ｃが取り除かれてよく、最後に底部部品２４ｂが取り除かれてよい。

横方向ｙに引っ張る動作のみによって、各工具２４の中央部品２４ａを引き抜き、取り除くことが可能である。次いで、各工具２４の頂部部品２４ｃと底部部品２４ｂは、ベイ内部のアンダーカットを迂回するために垂直方向にまず移動させられ、次いで横方向ｙに沿って引っ張られる。

拘束要素３２が存在していれば、中央部品２４ａ、底部部品２４ｂ、及び頂部部品２４ｃをお互いから解放することが可能になるように、各工具２４の中央部品２４ａの引き抜きの前に、拘束要素３２を取り除くことが必要である。

オートクレーブでの硬化工程の後、工具２４を取り除くことが可能である。つまり既に提示された同じ操作に従い、独立請求項１に説明されている手順ｄ）の前に、独立請求項１に説明されている手順ｅ）を行うことが可能である。

最後に、第１パネル１２ａ、第２パネル１２ｂ及びリブ１４を備えるアッセンブリーは、硬化工程を受ける。硬化工程はそれ自体が周知であり、特定の温度と圧力のサイクルを伴い、これ以上説明されることはない。

硬化工程の後、解体、つまり硬化バッグを撤去し、次いで頂部硬化工具を吊り上げ、最後にストリンガー１８とスキン１６との間に配置されている細長い安定化インサート１７と当て板、並びに各リブ１４の開口１４’の任意の補助インサート２０を撤去することが可能である。

この時点で、このように得られたモノリシック要素には、ウィングボックス１０を補完するために、従来の組み立てによって、固定されていない要素として別々に製造されている（図７に示され、それ自体が周知である）対応するフロントスパー３６と対応するリアスパー３８とが取り付けられてよい。

上記で提供されている説明から分かるように、様々な利点が本発明による製造方法を通じて得られるだろう。

このような方法によって、いわゆる「ビルドアップ」形状と比較して、製造システムで製造され、管理されるべき部品のより少ない数によって、製造コストを減らし、穴の数と、取り付けられることになる関連した締結部品の数を減らし、従って、概して大変負担の大きいドリル・ビットと締結部品に対する、組み立てと調達の時間とコストを減らし、締結部品を試験し、結合部品の間に少しの緩みもないことを確かめるために、組み立て中に行われることになる検査の数を減らし、及び必要とされている締結部品の数の削減と、ドリルエリアにおける設計荷重に安全に耐えるのに必要な局所的に厚くなった部分の削除により、構造の重量を減らすことができる。

さらに、複合材料の一体成形によるウィングボックスの構造についての周知の技術に関しては、本発明による方法を通じて、あまり単純でない形状であって、水平安定板に適用できるだけでなく、主翼と尾翼のユニットボックスなどのねじれに対する高い抵抗を必要とする構造にも適用でき、しかも経済的に競争力がある形状を製造することが可能である。

単に非制限の例として記述され説明されているものに関しては、添付している請求項で定義されている発明の範囲から外れることなく、本発明の本質を変えることなく、実施形態と実施の詳細は広く変更してもよい。

Claims (16)

1. ａ１）硬化表面（２２）に、第１側（１６’）を有するスキン（１６）と縦方向（ｘ）に平行に延びる複数のストリンガー（１８）とを備える、複合材料の第１パネル（１２ａ）を配置するステップと、
   ａ２）それぞれがプレート（１５）、第１フランジ対（１５ａ）、及び第２フランジ対（１５ｂ）を備え、各フランジ対（１５ａ，１５ｂ）が前記プレート（１５）の両端に配置されている、重合していない複合材料の複数のリブ（１４）を提供するステップと、
   ａ３）第１側面（２５）と、前記第１側面（２５）に対向する第２側面（２７）とを有し、中央部品（２４ａ）、底部部品（２４ｂ）、及び頂部部品（２４ｃ）を備え、前記中央部品（２４ａ）は、前記底部部品（２４ｂ）と前記頂部部品（２４ｃ）との間に差し込まれており、横方向（ｙ）に引き抜くことができる、少なくとも１つの工具（２４）を提供するステップと、
   ｂ）前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）上に前記第１フランジ対（１５ａ）が設置されるリブ（１４）と、工具（２４）とを、連続したリブ（１４）の各組の間で前記工具（２４）が両方のリブ（１４）に接するように、横方向（ｙ）に沿って前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）上に、交互に配置するステップと、
   ｃ）第１側（１６’）を有するスキン（１６）と、縦方向（ｘ）に沿って延びる複数のストリンガー（１８）とを備える、複合材料の第２パネル（１２ｂ）を、前記第２パネル（１２ｂ）を各リブ（１４）の前記第２フランジ対（１５ｂ）に接して置くことで、配置するステップと、
   ｄ）横方向（ｙ）に沿って、各工具（２４）の前記中央部品（２４ａ）を引き抜き、続けて、各工具（２４）の前記頂部部品（２４ｃ）と前記底部部品（２４ｂ）を取り除くステップと、
   ｅ）重合していない要素を硬化するための特定の圧と温度のサイクルによる、真空バッグによるオートクレーブでの硬化工程を、前記第１パネル（１２ａ）、前記第２パネル（１２ｂ）、及び各リブ（１４）に受けさせるステップと、
   を備える、航空機用のウィングボックス（１０）を製造するための方法。
2. ｆ）手順ｃ）の前に、さらなる一対の工具（２４）を、前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）上に、最初と最後のリブ（１４）にそれぞれ接して外側に提供するステップ、
   をさらに備える、請求項１のいずれかに記載の方法。
3. ｇ１）第１側面（２５）が下になるように、第１工具（２４）を配置するステップと、
   ｇ２）前記工具（２４）の前記第２外側面（２７）上に前記プレート（１５）が配置されるリブ（１４）と、工具（２４）とを、連続したリブ（１４）の各組の間で前記工具（２４）が両方のリブ（１４）に接するように、交互に配置するステップと、
   ｇ３）各第１フランジ対（１５ａ）が前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）に載るように、前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）上にリブ（１４）と工具（２４）のアッセンブリーを配置するために、前記アッセンブリーを回転させるステップと、
   を手順ｂ）の前にさらに備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１パネル（１２ａ）は重合した複合材料から成り、
   ｆ１）手順ｂ）の前に、各リブ（１４）の各第１フランジ対（１５ａ）と前記第１パネル（１２ａ）の前記第１側（１６’）との間に、高温構造用粘着剤であるそれぞれのプライを配置するステップ、
   をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第２パネル（１２ｂ）は既に重合した複合材料から成り、
   ｆ２）手順ｃ）の前に、各リブ（１４）の各第２フランジ対（１５ｂ）と前記第２パネル（１２ｂ）の前記第１側（１６’）との間に、高温構造用粘着剤であるそれぞれのプライを配置するステップ、
   をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. ｆ３）手順ｃ）の前に、各リブ（１４）の各第２フランジ対（１５ｂ）と前記第２パネル（１２ｂ）の前記第１側（１６’）との間に、それぞれの高温離型プライを配置するステップ、
   をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
7. 前記第１パネル（１２ａ）及び／又は前記第２パネル（１２ｂ）の前記複数のストリンガー（１８）が重合していない複合材料から成り、
   ｈ１）手順ａ１）の前に、中実断面の細長い安定化インサート（１７）を、各ストリンガー（１８）と前記第１又は第２パネル（１２ａ，１２ｂ）のそれぞれとの間で画定された空間に配置するステップと、
   ｈ２）手順ｅ）の後に、前記細長い安定化インサート（１７）を取り除くステップと、
   をさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記細長い安定化インサート１７は、ベーシックＶＭＱエラストマーのグループのゴム（つまり、ＩＳＯ １６２９による、Ｑグループの、ビニル−メチル−ポリシロキサン）から成る、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１パネル（１２ａ）、前記第２パネル（１２ｂ）、及び前記複数のリブ（１４）の中の少なくとも１つの複合材料が、熱硬化性又はビスマレイミド樹脂マトリックス、及び／又は、炭素及び／又はガラス繊維強化材を備える、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. ｍ）手順ｂ）の前に、硬化バッグで各工具（２４）を覆うステップ、
    をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 各リブ（１４）が、前記第１パネル（１２ａ）及び／又は前記第２パネル（１２ｂ）のそれぞれの強化ストリンガー（１８）に対応して配置されている開口（１４’）を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
12. ｎ）オートクレーブでの硬化工程の特定の圧と温度に耐えるようなプラスチック素材から成る補助インサート（２０）を、前記補強用ストリンガー（１８）のそれぞれに接して、各リブ（１４）の各開口（１４’）に提供するステップ、
    を備える、請求項１１に記載の方法。
13. ｐ）手順ｄ）の前に、各工具（２４）の前記底部部品（２４ｂ）、前記中央部品（２４ａ）、及び前記頂部部品（２４ｃ）の中の少なくとも２つを相互に固定するのに適している着脱可能な拘束要素（３２）を、各工具（２４）から取り除くステップ、
    をさらに備える、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
14. 各工具（２４）の中央部品（２４ａ）が、横方向（ｙ）に沿ってテーパー部を有する、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 各工具（２４）が、１．７ｇ／ｃｍ^３以下の質量密度を有する素材から成り、曲げ歪が各メートルに対して１ｍｍ以内に制限されるような曲げ剛性を有する形状である、請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
16. 各工具（２４）の前記中央部品（２４ａ）、前記頂部部品（２４ｃ）、及び前記底部部品（２４ｂ）の中の少なくとも１つが、容易な取り扱いに適した面取り（３４）を有する、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。

Images