JP2021104666A - 複合材胴体構造を作製するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材胴体構造を作製するための方法を提供する。【解決手段】熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を合わせたスタック体（１１２）が組み立てられる。前記スタック体は、内側ツール（１０８）と外側ツール（１１０）の間に配置される。前記内側ツール、前記スタック体、及び前記外側ツールは、部材拘束部（１１７）を用いて、所定の位置に一体的に保持される。前記内側ツール、前記スタック体、前記外側ツール、及び前記部材拘束部は、コンソリデーション集合体（１０４）を形成する。前記コンソリデーション集合体を加熱することにより、前記複合材構造が作製される。【選択図】図１

Description

本開示は、概して、複合材の製造に関し、より具体的には、編組材（overbraided material）から成る胴体外板と胴体ストリンガを一体化した複合材胴体構造を作製する方法及び装置に関する。

航空機構造は、様々な種類のものが複合材料を用いて作製可能である。現在では、多くの航空機構造が熱硬化性複合材料を用いて作製されている。しかしながら、胴体バレルなどの大型で立体的な航空機構造は、熱硬化性複合材料（例えば、熱硬化性樹脂）を用いて作製することは容易でない。加えて、熱硬化性複合材料を用いてそのような構造を作製するプロセスは、過剰な時間とコストを要する可能性がある。

例えば、熱硬化性複合材料を用いて胴体バレルを作製するプロセスには、かなりの製造リソース（例えば、生産設備）及び加工ツールが必要になる可能性がある。加えて、従来のように、オートクレーブを用いて熱硬化性複合材料を硬化させて胴体バレル構造を作製する方法では、時間が掛かり過ぎて、要求される生産率を満たすことができない可能性がある。生産率の諸要件を満たすには、資本、備品、設備、又はそれらの組み合わせに、多大な投資を行う必要が生じうる。

したがって、上述の課題の少なくともいくつかと、他の潜在的な課題とを考慮した方法及び装置の提供が要請されている。

例示的な一実施例において、複合材構造を作製するための方法が提供される。熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を合わせたスタック体が組み立てられる。前記スタック体は、内側ツールと外側ツールの間に配置される。前記内側ツール、前記スタック体、及び前記外側ツールは、部材拘束部を用いて所定の位置に一体的に保持される。前記内側ツール、前記スタック体、前記外側ツール、及び前記部材拘束部は、コンソリデーション集合体を構成する。前記コンソリデーション集合体を加熱することで、前記複合材構造が作製される。

別の例示的な実施例において、複合材胴体構造を作製するための方法が提供される。スタック体における内包体及び複数のストリンガ内包体を膨張させることで、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材とにおける繊維に張力が加えられる。前記スタック体を加熱することで、前記熱可塑性編組外板及び前記複数の熱可塑性編組部材が溶融する。前記熱可塑性編組外板及び前記複数の熱可塑性編組部材が溶融状態にある間に、前記熱可塑性編組外板と前記複数の熱可塑性編組部材が接合される。前記スタック体を冷却することで、前記熱可塑性編組外板と前記複数の熱可塑性編組部材が一体化された前記複合材胴体構造が作製される。

さらに別の例示的な実施例において、内側ツールと、第１スマートサセプタと、スタック体と、第２スマートサセプタと、外側ツールと、部材拘束部と、を含む装置が提供される。前記第１スマートサセプタは、前記内側ツールの周りに配置されている。前記スタック体は、前記第１スマートサセプタの周りに配置されているとともに、前記熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を合わせたものである。前記第２スマートサセプタは、前記スタック体の周りに配置されている。前記外側ツールは、前記第２スマートサセプタの周りに配置されている。前記部材拘束部は、前記内側ツール、前記第１スマートサセプタ、前記スタック体、前記第２スマートサセプタ、及び前記外側ツールを所定の位置に保持するために用いられる。

本開示の一態様において、複合材構造（１０１）を作製するための方法が提供される。当該方法では、熱可塑性編組外板（２１０）及び複数の熱可塑性編組部材（２０６）を合わせたスタック体（１１２）を組み立て（２２０２）、前記スタック体（１１２）を内側ツール（１０８）と外側ツール（１１０）の間に配置し（２２０４）、前記内側ツール（１０８）、前記スタック体（１１２）、及び前記外側ツール（１１０）を、部材拘束部（１１７）を用いて所定の位置に一体的に保持することで、前記内側ツール（１０８）、前記スタック体（１１２）、前記外側ツール（１１０）、及び前記部材拘束部（１１７）を合わせたコンソリデーション集合体（１０４）を組み立て（２２０６）、前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱することで、前記複合材構造（１０１）を作製する（２２０８）。

前記方法において、前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、複数の凹部（２１６）を有する内包体（２０２）と、前記複数の凹部（２１６）に入れ込まれた複数の当て板（２０４）と、複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、複数のストリンガ内包体（２０８）と、熱可塑性編組外板（２１０）と、を合わせた前記スタック体（１１２）を組み立てる。

利点として、前記方法では、前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱する（２２０８）に際し、前記コンソリデーション集合体（１０４）を誘導加熱して、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）と圧着成形することにより、一体化複合材構造（１０１）を作製する。

好ましくは、前記方法において、前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱する（２２０８）に際し、前記内側ツール（１０８）と前記スタック体（１１２）の間に位置する第１スマートサセプタ（１１４）、及び、前記外側ツール（１１０）と前記スタック体（１１２）の間に位置する第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱することで、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する。

前記方法では、好ましくは、さらに、複数の加圧チューブ（２３８）を複数のストリンガ内包体（２０８）に挿通する。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記スタック体（１１２）の端部に配置された複数のプラグ（１０６）を用いて、前記複数の加圧チューブ（２３８）を前記複数のストリンガ内包体（２０８）の中に固定する（１７２２）。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）を組み立てるに際し、前記内側ツール（１０８）は、支持構造（１１６）で支持されており、前記内側ツール（１０８）の周りに第１スマートサセプタ（１１４）を配置し（１６０２）、前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに内包体（２０２）を配置する（１７０２）。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、前記内包体（２０２）の複数の凹部（２１６）に複数の当て板（２０４）に配置し（１６０４）、この際に、前記複数の当て板（２０４）の各々は、鉄−ニッケル合金から成るものである。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記複数の当て板（２０４）の上に配置し（１６０６）、この際に、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの所与の熱可塑性編組部材の形状は、前記複数の当て板（２０４）のうち、当該所与の熱可塑性編組部材が配置される当て板の形状と実質的に同じである。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に、複数のストリンガ内包体（２０８）を配置し（１６０８）、前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の周りに前記熱可塑性編組外板（２１０）を配置することで、前記スタック体（１１２）を完成させ（１６１０）、この際に、前記熱可塑性編組外板（２１０）が、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の端部領域に接触するようにする。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記熱可塑性編組外板（２１０）の周りに第２スマートサセプタ（１１５）を配置し（１７１２）、前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに前記外側ツール（１１０）を配置し（１７１４）、この際に、前記内側ツール（１０８）、前記第１スマートサセプタ（１１４）、前記スタック体（１１２）、前記第２スマートサセプタ（１１５）、及び前記外側ツール（１１０）は、前記コンソリデーション集合体（１０４）の少なくとも一部を一体的に形成するものとする。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び前記スタック体（１１２）の第２端部（１２８）を、複数のプラグ（１０６）を用いて塞ぎ（１７２２）、この際に、前記複数のプラグ（１０６）のうち、前記スタック体（１１２）の前記第１端部（１２６）に用いる第１プラグ（１００６）と、前記複数のプラグ（１０６）のうち前記スタック体（１１２）の前記第２端部（１２８）に用いる第２プラグ（１００８）との各々は、プラグ部（１１００、１１０６）、断熱層（１１０２、１１０８）、及びサセプタ接続部（１１０４、１１１０）を含むものとする。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形するための準備として、前記複数のプラグ（１０６）に端部ツール（１０５）を固定する（１７２４）。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する間、前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を実質的に同じ圧力に加圧する。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する間、前記スタック体（１１２）おける複数の当て板（２０４）によって、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に機械的強度及び剛性を付与する。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において、複合材胴体構造（１０２）を作製するための方法が提供される。当該方法は、スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることで、熱可塑性編組外板（２１０）と複数の熱可塑性編組部材（２０６）とにおける繊維に張力を加え（２１０２）、前記スタック体（１１２）を加熱することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を溶融させ（２１０４）、前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が溶融状態にある間に、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合し（２１０６）、前記スタック体（１１２）を冷却することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が一体化され前記複合材胴体構造（１０２）を作製する（２１０８）。

利点として、複合材胴体構造（１０２）は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において提供される装置は、内側ツール（１０８）と、前記内側ツール（１０８）の周りに配置された第１スマートサセプタ（１１４）と、前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに配置されたスタック体（１１２）であって、熱可塑性編組外板（２１０）及び複数の熱可塑性編組部材（２０６）を合わせたスタック体（１１２）と、前記スタック体（１１２）の周りに配置された第２スマートサセプタ（１１５）と、前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに配置された外側ツール（１１０）と、前記内側ツール（１０８）、前記第１スマートサセプタ（１１４）、前記スタック体（１１２）、前記第２スマートサセプタ（１１５）、及び前記外側ツール（１１０）を所定の位置に保持する部材拘束部（１１７）と、を含む。

利点として、前記スタック体（１１２）は、複数の当て板（２０４）をさらに含み、前記複数の当て板（２０４）の各々は、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの対応する熱可塑性編組部材に、所定の輪郭表面と剛性を付与する。

好ましくは、前記装置は、前記スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）と、前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）を通る加圧チューブ（２４０）と、をさらに含む。

航空機用複合材バレル（１０２）は、上述の装置を用いて作製することができる。

本開示の一態様において、複合材構造（１０１）を作製するための方法が提供される。当該方法は、内側ツール（１０８）、スタック体（１１２）、及び外側ツール（１１０）を、部材拘束部（１１７）を用いて所定の位置に一体的に保持し（２００２）、前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧することで、前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させ、これにより前記スタック体（１１２）における熱可塑性編組外板（２１０）と複数の熱可塑性編組部材（２０６）を互いに押圧させ（２００４）、前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）が加圧された状態で、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を一体化成形することで、前記複合材構造（１０１）を作製する（２００６）。

利点として、前記方法において、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を一体化成形する（２００６）に際し、前記スタック体（１１２）における第１スマートサセプタ（１１４）及び第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を溶融させ、これにより、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合する。

好ましくは、前記方法において、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱するに際し、前記内側ツール（１０８）に埋設された第１誘導コイル（１１８）、及び前記外側ツール（１１０）に埋設された第２誘導コイル（１２０）を用いて、磁気エネルギーを生成し、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を用いて、前記磁気エネルギーを熱エネルギーに変換する。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する（２００４）に際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）を流れる不活性ガスを用いて、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する（２００４）に際し、前記内包体（２０２）を通る加圧チューブを流れる不活性ガスを用いて、前記内包体（２０２）を加圧する。

前記方法では、好ましくは、さらに、誘導加熱の間、前記スタック体（１１２）における複数の当て板（２０４）のうちの対応する当て板によって規定される所定の輪郭表面によって、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の各々を支持する。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記スタック体（１１２）を冷却することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合して、一体化された複合材構造（１０１）を作製する（２１０８）。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び第２端部（１２８）を複数のプラグで固定すること（１７２２）により、前記内包体（２０２）又は前記複数のストリンガ内包体（２０８）が誘導加熱中に長手方向に膨張することを抑止する。

前記方法では、好ましくは、さらに、前記内側ツール（１０８）の上に前記スタック体（１１２）を組み立て（２２０２、２２０４）、前記スタック体（１１２）の周りに前記外側ツール（１１０）を固定し（２２０４）、前記内側ツール（１０８）上に前記スタック体（１１２）を組み立て、また、前記スタック体（１１２）の周りに前記外側ツール（１１０）を固定する間、前記内側ツール（１０８）に圧縮荷重を加える（２２０６）。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において提供される装置は、複数の凹部（２１２）を有する内包体（２０２）と、前記複数の凹部（２１２）に配置された複数の当て板（２０４）と、前記複数の当て板（２０４）の上に配置された複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された複数のストリンガ内包体（２０８）と、前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された熱可塑性編組外板（２１０）と、を含む。

利点として、前記複数の当て板（２０４）のうちの所与の当て板は、鉄−ニッケル合金から成る。

好ましくは、前記鉄−ニッケル合金は、約４０％から約４３％のニッケルを含有するインバー合金である。

好ましくは、前記複数の当て板（２０４）が有する第１熱膨張係数（２２７）は、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が有する第２熱膨張係数（２３７）と十分に近い。

好ましくは、前記内包体（２０２）、前記複数の当て板（２０４）、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）、前記複数のストリンガ内包体（２０８）、及び前記熱可塑性編組外板（２１０）は、スタック体（１１２）を形成する。

好ましくは、前記スタック体（１１２）は、内側ツール（１０８）に貼着された第１スマートサセプタ（１１４）と、外側ツール（１１０）に貼着された第２スマートサセプタ（１１５）との間に配置されており、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を介した誘導加熱により、前記熱可塑性編組外板（２１０）は前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）と圧着成形される。

好ましくは、前記内側ツール（１０８）には、第１誘導コイル（１１８）が埋設されており、前記外側ツール（１１０）には、第２誘導コイル（１２０）が埋設されている。

好ましくは、前記装置は、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び前記スタック体（１１２）の第２端部（１２８）を塞ぐ複数のプラグ（１０６）をさらに含む。

好ましくは、前記複数のプラグ（１０６）のうちの第１プラグ（１００６）と前記複数のプラグ（１０６）のうちの第２プラグ（１００８）との各々は、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る加圧チューブ（１１１２）が挿通されるプラグ部（１１００、１１０６）と、断熱層（１１０２、１１０８）と、サセプタ接続部（１１０４、１１１０）と、を含む。

好ましくは、前記サセプタ接続部（１１０４、１１１０）は、水冷される。

好ましくは、前記装置は、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）をさらに含む。

上述の装置を用いて航空機用複合材バレル（１０２）を作製する方法を提供することができる。

本開示の一態様において提供されるシステム（１０３）は、誘電材料から成る内側ツール（１０８）であって、第１誘導コイル（１１８）が埋設された内側ツール（１０８）と、前記誘電材料から成る外側ツール（１１０）であって、第２誘導コイル（１２０）が埋設されており、前記内側ツール（１０８）を囲む形状及び大きさを有する外側ツール（１１０）と、前記内側ツール（１０８）に貼着された第１スマートサセプタ（１１４）と、前記外側ツール（１１０）に貼着された第２スマートサセプタ（１１５）と、を含む。前記内側ツール（１０８）と前記外側ツール（１１０）との間に配置されたスタック体（１１２）を、前記第１誘導コイル（１１８）及び前記第２誘導コイル（１２０）を用いて誘導加熱する際に、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）の両方によって熱の分散及び熱の均一化が促進される。

複合材胴体構造（１０２）は、上述のシステム（１０３）を用いて作製することができる。

本開示の一態様において提供されるシステム（１０３）は、内側ツール（１０８）と、前記内側ツール（１０８）の周りに配置された第１スマートサセプタ（１１４）と、前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに配置されたスタック体（１１２）と、を含む。前記スタック体（１１２）は、複数の凹部（２１２）を有する内包体（２０２）と、前記複数の凹部（２１２）に配置された複数の当て板（２０４）と、前記複数の当て板（２０４）の上に配置された複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）と接触するように配置された複数のストリンガ内包体（２０８）と、前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された熱可塑性編組外板（２１０）であって、前記複数のストリンガ内包体（２０８）の各々を、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの対応する１つとの間に挟むように配置された前記熱可塑性編組外板（２１０）と、前記スタック体（１１２）の周りに配置された第２スマートサセプタ（１１５）と、前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに配置された外側ツール（１１０）と、を含む。

利点として、前記システム（１０３）は、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び第２端部（１２８）を塞ぐ複数のプラグ（１０６）をさらに含む。

好ましくは、前記内側ツール（１０８）には、第１誘導コイル（１１８）が埋設されており、前記外側ツール（１１０）には、第２誘導コイル（１２０）が埋設されており、前記システムは、前記第１誘導コイル（１１８）と前記第２誘導コイル（１２０）とを接続するための複数の接続装置（１０７）をさらに含む。

好ましくは、前記システム（１０３）は、前記複数のプラグ（１０６）を配置及び固定するための端部ツール（１０５）をさらに含む。

航空機用複合材バレル（１０２）は、上述のシステム（１０３）を用いて作製することができる。

本開示の一態様において、複合材構造（１０１）を作製する方法が提供される。当該方法では、スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることにより、複数の熱可塑性編組部材（２０６）及び熱可塑性編組外板（２１０）に力を加え、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させる間、非誘電材料が埋設された誘電材料によって前記スタック体（１１２）を拘束し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させる間、前記誘電材料によって前記非誘電材料を拘束する。

利点として、前記方法では、さらに、内包体（２０２）、前記複数のストリンガ内包体（２０８）、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）、及び前記熱可塑性編組外板（２１０）を合わせた前記スタック体（１１２）を組み立て、各々が前記誘電材料及び前記非誘電材料を含む内側ツール（１０８）と外側ツール（１１０）との間に、前記スタック体（１１２）を配置する。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加熱する。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）に複数の加圧チューブを流れる不活性ガスによって、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する。

前記方法において、好ましくは、前記スタック体（１１２）を拘束するに際し、前記誘電材料を含む外側ツール（１１０）に対して前記スタック体（１１２）を押圧させ、この際に、前記誘電材料は、セラミック材料であり、前記誘電材料に埋設された前記非誘電材料は、複数の誘導コイルである。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させ、当該膨張によって前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に張力を加える。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることで、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に対する圧縮負荷に抵抗する。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において、複合材構造（１０１）を作製するための方法が提供される。当該方法では、複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を、周方向に拘束された弧状スタック体（１１２）において一体化成形し（２３０４）、一体化成形の間、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）の繊維に張力を加える（２３０６）。

利点として、前記方法において、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、前記弧状スタック体（１１２）を加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する。

好ましくは、前記方法において、前記スタック体（１１２）を加熱するに際し、前記弧状スタック体（１１２）を誘導加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する。

好ましくは、前記方法において、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、複数の誘導コイル及び複数のスマートサセプタを用いて前記弧状スタック体（１１２）を加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する。

好ましくは、前記方法において、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、前記弧状スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）及び内包体（２０２）を膨張させることにより、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）に力を加える。

好ましくは、前記方法において、前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記内包体（２０２）を膨張させるに際し、前記弧状スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記内包体（２０２）を、不活性ガスを用いて加圧する。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において提供される装置は、トウ用タッキング及びトリミング装置を開示する。当該装置は、熱可塑性トウ（１４０４）を編組体（１３０６）にタッキング及びトリミングするために用いられるタッキング・トリミングシステム（１３０１）と、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）が取り付けられた支持システム（１３０２）と、を含む。前記支持システム（１３０２）は、円筒形の熱可塑性スタック体（３０６）に対して前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）を機能的に配置するために適した形状及び大きさを有する。

利点として、前記支持システム（１３０２）は、弧状の設置面（１３０４）の全周を囲む大きさ及び形状を有する支持リング（１３０３）を含み、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持リング（１３０３）に取り付けられている。

好ましくは、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）の一部に固定されたタック溶接部（１４００）を含む。前記タック溶接部（１４００）は、抵抗熱によって加熱される。

好ましくは、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）の一部に固定されたトリミング部（１４０２）を含む。前記トリミング部（１４０２）は、レーザエネルギーを用いて前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする。

好ましくは、前記トウ用タッキング及びトリミング装置は、前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）をさらに含む。

好ましくは、前記導電部材（１３０８）は、楔形の断面形状を有する。

好ましくは、前記導電部材（１３０８）は、熱伝導性を有しており、前記トリミング部（１４０２）から出射される前記レーザエネルギーを吸収して前記編組体（１３０６）を保護するために用いられる。

好ましくは、前記熱可塑性トウ（１４０４）は、編組リングから受け取って、前記導電部材（１３０８）の上を通過させる。

好ましくは、前記支持システム（１３０２）は、前記熱可塑性トウ（１４０４）を供給する編組リングとともに移動する。

好ましくは、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）に分散して配置された複数のタッキング・トリミングシステムのうちの１つである。

前記編組体（１３０６）は、熱可塑性複合材の連続繊維が編組されて成る複数の熱可塑性プライを含む。

本開示の一態様によれば、熱可塑性トウ（１４０４）をタッキング及びトリミングするための方法が提供される。前記方法では、編組システムから設置面上（１３０４）の編組体（１３０６）の上方に受け取った熱可塑性トウ（１４０４）を積層し（２５０２）、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接し（２５０４）、前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部をトリミングすることで、前記編組体（１３０６）の上方に受け取った前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする（２５０６）。

利点として、前記方法では、さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部を、前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）の上方に受け取る。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）をタック溶接する（２５０４）に際し、支持リング（１３０３）に固定されたタック溶接部（１４００）を用いて、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接する。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）をタック溶接する（２５０４）に際し、前記設置面（１３０４）を囲む支持リング（１３０３）に固定されたタック溶接部（１４００）を用いて、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接する。前記タック溶接部（１４００）は、抵抗熱によって加熱される。

好ましくは、前記方法では、さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部を導電部材（１３０８）によって支持する。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部をトリミングする（２５０６）に際し、前記導電部材（１３０８）によって支持された、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部にレーザエネルギーを照射する。

好ましくは、前記方法において、前記レーザエネルギーを照射するに際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）のトリミングにともなって、前記レーザエネルギーを前記導電部材（１３０８）によって吸収することで、前記編組体（１３０６）を保護する。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層する（２５０２）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記設置面（１３０４）に積層し、この際に、前記設置面（１３０４）は、ツール面（１３０４）、当て板（５０２）、内包体（４００）、ストリンガ内包体（７０２）、形成途中の編組レイアップ（１３０６）、プリフォーム（８００、６００）、又は一体化された複合材構造（１０１）のうちの少なくとも１つにより形成されるものとする。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層する（２５０２）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層することで、前記編組体（１３０６）の一部に特異部を追加する。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様によれば、熱可塑性トウ（１４０４）をタッキング及びトリミングするための方法が提供される。前記方法では、編組システムから設置面上（１３０４）の編組体（１３０６）の上方に受け取った熱可塑性トウ（１４０４）を積層し（２６０２）、前記編組システムから供給された前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接し（２６０４）、前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部にレーザエネルギーを照射することにより、前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする（２６０６）。

利点として、前記方法では、さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部を導電部材（１３０８）によって支持する。

好ましくは、前記方法において、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部をトリミングする（２６０６）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部は導電部材（１３０８）で支持されており、当該一部にレーザエネルギーを照射する。

航空機用複合材バレル（１０２）の部材は、上述の方法によって組み立てることができる。

本開示の一態様において提供されるタッキング・トリミング集合体は、弧状の設置面（１３０４）の全周を囲む大きさ及び形状を有する支持リング（１３０３）と、前記支持リング（１３０３）に固定されており、熱可塑性トウ（１４０４）を編組体（１３０６）にタッキングするために用いられるタッキング・トリミングシステム（１３０１）と、を含む。前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０３）の一部に固定されたタック溶接部（１４００）であって、抵抗熱によって加熱されるタック溶接部（１４００）と、前記支持リング（１３０３）の一部に固定されたトリミング部（１４０２）であって、レーザエネルギーを用いて前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングするトリミング部（１４０２）と、前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）と、をさらに含む。

利点として、前記導電部材（１３０８）は、断面形状が楔形であるとともに、熱伝導性を有しており、前記熱可塑性トウ（１４０４）のトリミングの際に、前記トリミング部（１４０２）から出射される前記レーザエネルギーを吸収して前記編組体（１３０６）を保護する。

好ましくは、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持リング（１３０３）に分散して配置された複数のタッキング・トリミングシステム（１３０１）のうちの１つである。

好ましくは、前記編組体（１３０６）は、熱可塑性複合材の連続繊維が編組されて成る複数の熱可塑性プライを含む。

好ましくは、前記設置面（１３０４）は、ツール面（１３０４）、当て板（５０２）、内包体（４００）、ストリンガ内包体（７０２）、形成途中の編組レイアップ（１３０６）、プリフォーム（８００、６００）、又は一体化された複合材構造（１０１）のうちの少なくとも１つにより形成される面である。

上述の特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成することが可能である。或いは、さらに別の実施形態と組み合わせることも可能である。そのような実施形態の詳細は、下記の説明及び添付図面を参照すれば明らかであろう。

例示的な実施形態に固有であると信じられる新規な特徴は、添付の請求の範囲に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好ましい使用形態、さらにその目的及び特徴は、下記の本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて参照することで最もよく理解されるであろう。

例示的な実施形態による製造環境を示すブロック図である。 例示的な実施形態によるスタック体の詳細を示す図である。 例示的な実施形態によるコンソリデーション集合体を示す等角図である。 例示的な実施形態による図３Ａのコンソリデーション集合体を示す断面図である。 例示的な実施形態による図３に示す内側ツールの一部を、図３の線４−４に沿って切り出して示す図である。 例示的な実施形態による図４のスタック体に追加した当て板を示す図である。 例示的な実施形態による図５のスタック体に追加した熱可塑性編組部材を示す図である。 例示的な実施形態による図６のスタック体に追加したストリンガ内包体を示す図である。 例示的な実施形態による図７のスタック体に追加した熱可塑性編組外板を示す図である。 例示的な実施形態による図８のスタック体の周りに配置された第２スマートサセプタ及び外側ツールを示す図である。 例示的な実施形態による圧着成形中のコンソリデーション集合体を支持するシステムを示す断面図である。 例示的な実施形態による図１０のコンソリデーション集合体の一部を示す図であり、プラグが明確に示されている。 例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブの一構成を示す拡大図である。 例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブの別の構成を示す拡大図である。 例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブのさらに別の構成を示す拡大図である。 例示的な実施形態によるスタック体を図１１の線１２−１２で切り取った断面図である。 例示的な実施形態によるタッキング・トリミング集合体を示す等角図である。 例示的な実施形態による図１３Ａのタッキング・トリミング集合体の断面図である。 例示的な実施形態による図１３のタッキング・トリミング集合体の一部分の断面図である。 例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態によるスタック体を組み立てるプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態によるコンソリデーション集合体を含むシステムを組み立てるプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材胴体構造を作製するためのシステムを組み立てるプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による、熱可塑性編組外板と熱可塑性編組部材を誘導加熱により圧着成形して複合材胴体構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材胴体構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による熱可塑性トウのタッキング及びトリミングのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による熱可塑性トウのタッキング及びトリミングのプロセスを示すフローチャートである。 例示的な実施形態による航空機の製造及び使用方法を示す図である。 例示的な実施形態による航空機のブロック図である。

以下に説明する例示的な実施形態は、より低コストで軽量な胴体バレルなどの複合材構造を、迅速且つ効率的に作製するための方法、装置、及びシステムを提供する。具体的には、熱可塑性材料を用いて胴体バレルなどの複合材構造を作製することにより、全体の製造コスト及び製造時間の低減が促進される。

例示的な実施形態の方法、装置、及びシステムによれば、オートクレーブを使用することなく胴体バレル構造の硬化処理を行える。オートクレーブの使用は、かなりの費用を要する。また、オートクレーブは、大型で複雑な構造であるため、必要とする熱質量が大きく、オートクレーブを使用すると、胴体バレルの作製時間が増加し、効率が低下する。本明細書に記載の例示的な実施形態によれば、オートクレーブの使用を回避できるので、胴体バレルの作製に要するコスト及び時間を低減することができる。例えば、本明細書に記載の胴体バレル構造を作製するための例示的な方法の少なくともいくつかによれば、必要な時間が、オートクレーブを使用する場合に必要な時間の１０分の１で済む。

さらに、本明細書に記載のシステムによれば、熱可塑性材料を完全に反応させるので、硬化処理が不要であり、全体として必要な加熱を低減することができる。本明細書に記載のシステムによれば、オートクレーブを使用するシステムに比べて、胴体バレルの作製に必要な設備や機材が少なくてすみ、また過度に複雑な設備や機材も必要としない。

例示的な実施形態では、熱可塑性編組ストリンガを熱可塑性編組外板に圧着成形したものを用いて、胴体バレルなどの複合材構造を作製する例を説明する。この圧着成形には誘導加熱を用いるので、比較的安価で、迅速且つ確実に処理を行うことができる。本明細書において、「圧着成形（consolidation）」又は「圧着成形プロセス」なる用語は、熱可塑性材料の編組体から成る複数の部材を互いに接合、溶着、又は一体化できるように、これら部材を加熱し、溶融させる処理を意味する。加熱には、スマートサセプタを利用するので、設定温度まで迅速に加熱し、この設定温度を正確に維持することができる。このプロセスは、さらに、接着又は一体状にしたコンポーネントを冷却することで、完全に接合された一体化構造を形成することを含む。

胴体バレル構造が一体化されていれば、他の胴体コンポーネントは、溶着その他の方法によって当該胴体バレル構造に容易に取り付けることができる。例えば、限定するものではないが、外板テアストラップ（tear strap）、厚肉部（pad-up）、ドア用切り抜き部分及びサービス・ドア領域用の部分補強材を、誘導溶接によって胴体バレル構造に取り付けることができるので、製造率の高い熱可塑性材料の繊維配置や積層を利用することができる。胴体フレーム及び窓フレーム、並びに他のコンポーネント（例えば、テアストラップ、インターコスタル（intercostal）、ダブラ（doubler）、シヤタイ、システム用ブラケット（systems bracket）など）も、誘導溶接によって所定の位置に取り付けることができる。

よって、以下に説明する例示的な実施形態において、熱可塑性材料と誘導加熱を用いて複合材構造を作製するための方法、装置、及びシステムを提供する。例示的な一実施形態において、複数の熱可塑性編組部材及び熱可塑性編組外板を合わせたスタック体が組み立てられる。前記スタック体は、複数の凹部を有する内包体と、前記複数の凹部に配置された複数の当て板と、複数のストリンガ内包体と、をさらに含む。前記スタック体は、内側ツールと外側ツールの間に配置される。前記内側ツール、前記スタック体、及び前記外側ツールは、部材拘束部を用いて、所定の位置に固定される。前記コンソリデーション集合体を加熱することにより、複合材構造が作製される。この加熱処理は、誘導加熱及びスマートサセプタを用いて実行可能であり、この加熱処理により、前記複数の熱可塑性編組部材を前記熱可塑性編組外板に一体化成形して（co-consolidate）、これにより前記複合材構造が作製される。

次に、図面を参照すると、図１は、例示的な実施形態による製造環境１００を示すブロック図である。複合材構造１０１は、製造環境１００において作製される。このような例示的な実施例では、複合材構造１０１は、複合材胴体構造１０２の形態を取る。複合材胴体構造１０２は、例えば、複合材バレルであるが、他の例示的な実施例では、複合材構造１０１は、他の形態のものでもよい。

複合材構造１０１は、システム１０３を用いて作製される。システム１０３は、コンソリデーション集合体（consolidation setup）１０４、端部ツール１０５、複数のプラグ１０６、及び複数の接続装置１０７を含む。このような例示的な実施例では、コンソリデーション集合体１０４は、内側ツール１０８、外側ツール１１０、スタック体（stack up）１１２、第１スマートサセプタ１１４、第２スマートサセプタ１１５、支持構造１１６、及び部材拘束部（load constraint）１１７を含む。

内側ツール１０８は、当該内側ツール１０８に埋設された複数の誘導コイル１１８を含む。いくつかの実施例では、内側ツール１０８には、複数のロッド１１９も埋設されている。ロッド１１９は、限定するものではないが例えば、ガラス繊維のロッドである。ロッド１１９は、内側ツール１０８を強化するとともに、圧縮中に内側ツール１０８に荷重をかけるために用いられる。

内側ツール１０８と同様に、外側ツール１１０は、当該外側ツール１１０に埋設された複数の誘導コイル１２０を含む。内側ツール１０８及び外側ツール１１０は、同じ材料で構成されてもよいし、異なる種類の材料で構成されてもよい。例示的な一実施例では、内側ツール１０８及び外側ツール１１０は、いずれもセラミック材料から成る。

スタック体１１２は、内側ツール１０８と外側ツール１１０の間に配置される。具体的には、スタック体１１２は、内側ツール１０８と外側ツール１１０との間に配置された第１スマートサセプタ１１４と第２スマートサセプタ１１５との間に配置される。例えば、第１スマートサセプタ１１４は、スタック体１１２と内側ツール１０８との間に配置される。第２スマートサセプタ１１５は、スタック体１１２と外側ツール１１０との間に配置される。

このような例示的な実施例では、第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５は、それぞれ内側ツール１０８及び外側ツール１１０とは別個の部材として構成されている。一方、他の例示的な実施例では、第１スマートサセプタ１１４は、内側ツール１０８と一体であるか、或いはその一部として構成可能であり、第２スマートサセプタ１１５は、外側ツール１１０と一体であるか、或いはその一部として構成可能である。例えば、第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５は、それぞれ内側ツール１０８及び外側ツール１１０のライナー（liner）として設けられてもよい。

第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５は、両方とも、導電性と高い熱伝導性を有する。両スマートサセプタは、電磁エネルギーを吸収し、吸収した電磁エネルギーを熱に変換する。例えば、誘導コイル１１８及び誘導コイル１２０は、電磁場を生成する。第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５は、この電磁場の中に配置されているとともに、電磁場に反応して熱を発生させる磁気透過性材料を含む。

第１スマートサセプタ１１４又は第２スマートサセプタ１１５などの「スマートサセプタ」は、典型的には、閾値温度（即ち、キュリー温度）に達するまで、熱を効率的に生成する１種類以上の材料で構成される。スマートサセプタは、その一部が閾値温度に達すると、当該部分の磁気透過性が低下する。磁気透過性が低下すると、スマートサセプタの当該部分における発熱が限定されるので、電磁束は、温度が低い部分へと移動する。このようにして、低温部分の発熱が促進されるので、より迅速に閾値温度に到達する。

上述のように、第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５を用いることにより、誘導コイル１１８及び誘導コイル１２０による誘導加熱の際に、スタック体１１２における熱の分散を促進し、熱均一性を確実にすることができる。この誘導加熱により、図２を参照して後述するように、スタック体１１２における熱可塑性編組コンポーネントを熱によって圧着成形することができる。

支持構造１１６は、コンソリデーション集合体１０４を支持する構造であって、内側ツール１０８を所定の位置に保持するものである。いくつかの実施例では、支持構造１１６は、マンドレル又は内側マンドレルとも呼ばれる。内側ツール１０８は、支持構造１１６の周りに配置されている。

部材拘束部１１７は、外側ツール１１０の周りに沿って配置されており、コンソリデーション集合体１０４の様々なコンポーネントを所定の位置に保持することができる。具体的には、部材拘束部１１７は、複合材構造１０１の作製中に、内側ツール１０８、第１スマートサセプタ１１４、スタック体１１２、第２スマートサセプタ１１５、及び外側ツール１１０を、相対的に所定の位置に保持するよう機能する。

コンソリデーション集合体１０４は、第１端部１２２及び第２端部１２４を有する。コンソリデーション集合体１０４に含まれるスタック体１１２は、第１端部１２６及び第２端部１２８を有する。このような例示的な実施例では、プラグ１０６は、スタック体１１２の第１端部１２６及び第２端部１２８に配置されている。端部ツール１０５は、コンソリデーション集合体１０４の第１端部１２２及び第２端部１２４に配置されており、プラグ１０６を支持し、固定するためのものである。

接続装置１０７は、誘導コイル１１８を誘導コイル１２０に接続するために用いられる。接続装置１０７は、コンソリデーション集合体１０４の第１端部１２２及び第２端部１２４の両方に配置される。接続装置１０７としては、様々な形態のものが可能である。例示的な一実施例では、各接続装置１０７は、刃形スイッチコネクタ１２７の形態を取る。刃形スイッチコネクタ１２７は、例えば、固定の枢支点１２９周りに回転可能に配置された、銅またはその他の高導電性材料で形成された棒状の部材を含む。

コンソリデーション集合体１０４は、誘導コイル１１８及び誘導コイル１２０を用いて誘導加熱される。具体的には、第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５が、誘導コイル１１８及び誘導コイル１２０を介して誘導加熱される。これらのスマートサセプタにより、圧着成形の間、スタック体１１２の熱均一性を所定の許容範囲内に維持することができる。複合材胴体構造１０２を作製する例示的な実施例では、この圧着成形により、複数の胴体ストリンガ１３０と胴体外板１３２を一体化することができる。

このような例示的な実施例では、胴体外板１３２は、弧状の外板（circumferential skin）である。例えば、胴体外板１３２は、胴体バレルの全周を形成するために用いられる。他の例示的な実施例では、胴体外板１３２は、胴体バレルの半周分、胴体バレルの１／４周分、又は、その他の種類の胴体バレルの一部を形成されるために用いられる湾曲した外板である。

図２は、例示的な実施形態による図１のスタック体１１２の詳細を示す図である。スタック体１１２は、内包体２０２、複数の当て板２０４、複数の熱可塑性編組部材２０６、複数のストリンガ内包体２０８、及び熱可塑性編組外板２１０を含む。スタック体１１２におけるこれらのコンポーネントは、システム１０３において特定の相対位置に配置されて、複合材構造１０１の作製に用いられる。

このような例示的な実施例では、内包体２０２は、複数の凹部２１２及び複数のキャップ部２１４を有する形状に構成された内包体２０２である。各凹部２１２は、２つのキャップ部２１４の間に設けられている。凹部２１６は、複数の凹部２１２のうちの１つの凹部の例である。各凹部２１６は、複数のキャップ部２１４のうちのキャップ部２１８とキャップ部２２０の間に設けられている。凹部２１６は、主部２２２、段差部２２４、及び段差部２２６を有する。段差部２２４は、凹部２１６におけるキャップ部２１８側の第１エッジに設けられている。段差部２２６は、凹部２１６におけるキャップ部２２０側の第２エッジに設けられている。主部２２２は、段差部２２４から段差部２２６に至る部分である。いくつかの実施例では、主部２２２は、底部（ハット型ストリンガの「キャップ部」を形成する部分）及び、当該底部から段差部２２４及び段差部２２６のそれぞれに至る２つのウエブ部を含む。

内包体２０２は、高温下で所望のレベルの可撓性及び柔軟性を発揮する材料で構成される。このような例示的な実施例では、内包体２０２は、アルミニウム（又はアルミニウム合金）で構成することができる。アルミニウムは、高温下で（例えば、華氏約５００度で）所望のレベルの可撓性及び柔軟性を発揮する。例示的な一実施例では、内包体２０２は、例えば、アルミニウムにマグネシウムと微量のマンガン及びクロムを組み合わせた５０８３アルミニウム合金などのアルミニウム合金で構成される。他の実施例では、内包体２０２は、内側モールド線（ＩＭＬ）内包体とも記載される。

当て板２０４は、内包体２０２の凹部２１２に配置される。例えば、各当て板２０４は、それぞれ１つの凹部２１２に入れ込まれる。当て板２０４は、熱可塑性編組部材２０６に、剛性で滑らかな安定した面を提供するために用いられる。各当て板２０４の構成材料は、当て板２０４の厚みを過度に大きくすることなく、所望のレベルの強度を有する当て板２０４を構成可能な材料が選択される。さらに、各当て板２０４の構成材料は、当て板２０４が第１熱膨張係数２２７を有するように選択される。

当て板２２８は、複数の当て板２０４のうちの１つの当て板の例である。当て板２２８は、スタック体１１２に用いられる場合、凹部２１６に配置される。当て板２２８は、約１／６インチから約１／１０インチの間の厚みを有する。例示的な一実施例では、当て板２２８の厚みは、約１／８インチである。このような例示的な実施例では、当て板２２８は、鉄−ニッケル合金から成る。例示的な一実施例では、当て板２２８は、ニッケルを約４０％から約４３パーセント含有するインバー合金（例えば、インバー４２）から成る。いくつかの例示的な実施例では、当て板２２８は、インバーカウルとも記載される。

当て板２２８は、内包体２０２の凹部２１６に実質的に適合又は一致する形状に形成される。例えば、当て板２２８は、主部２３０、フランジ部２３２、及びフランジ部２３４を有する。主部２３０の形状は、凹部２１６の主部２２２と概ね一致する。したがって、場合によっては、主部２３０は、底部、及び当該底部からフランジ部２３２及びフランジ部２３４のそれぞれに至る２つのウエブ部を含む。フランジ部２３２は、段差部２２４に嵌る形状、又は当該段差部に沿った形状に形成される。同様に、フランジ部２３４は、段差部２２６に嵌る形状、又は当該段差部に沿った形状に形成される。

熱可塑性編組部材２０６は、当て板２０４の上に配置される。具体的には、各熱可塑性編組部材２０６は、それぞれ当て板２０４のうちの１つに配置される。熱可塑性編組部材２０６は、当て板２０４と同様の形状を有する。このような例示的な実施例では、当て板２０４及び熱可塑性編組部材２０６の厚みは、内包体２０２のキャップ部２１４によって規定される内包体２０２の断面輪郭（例えば、外周輪郭）から熱可塑性編組部材２０６が突出しないような厚みに設定される。

熱可塑性編組部材２０６は、熱可塑性複合材料の連続繊維を編み合わせる既存のオーバーブレイディング装置及び技術を用いて作製することができる。オーバーブレイディング技術によれば、多数のスプールから供給される熱可塑性材料連続繊維を一度に編み合わせることができる。例えば、オーバーブレイディング技術によれば、何百という数のスプールを使用することができるので、高速に材料を塗布することができる。

熱可塑性編組部材２０６は、第２熱膨張係数２３５を有する。このような例示的な実施例では、当て板２０４の第１熱膨張係数２２７は、熱可塑性編組部材２０６の第２熱膨張係数２３５の所望の範囲内の値である。

例えば、当て板２０４は、当て板２０４の第１熱膨張係数２２７が、内包体２０２の第３熱膨張係数２３７に比べて、熱可塑性編組部材２０６の第２熱膨張係数２３５に近くなるような材料で構成される。場合によっては、当て板２０４の構成材料は、当て板２０４の第１熱膨張係数２２７が、熱可塑性編組部材２０６の第２熱膨張係数２３５に極力近くなるように選択される。

当て板２０４と熱可塑性編組部材２０６の熱膨張係数が近いので、誘導加熱の際に、当て板２０４の強度及び剛性を所望のレベルに維持することができ、よって、誘導加熱の際に、熱可塑性編組部材２０６が滑らかな表面及び形状を維持することが可能になる。例えば、内包体２０２を構成するアルミニウムが有する第３熱膨張係数２３７は、熱可塑性編組部材２０６の第２熱膨張係数２３５とは大きく異なる。例えば、第３熱膨張係数２３７は、第２熱膨張係数２３５よりもかなり小さい。よって、内包体２０２は、誘導加熱によって軟化する。当て板２０４が設けられていない場合には、内包体２０２が軟化すると、熱可塑性編組部材２０６に不要なうねりが生じてしまう。よって、当て板２０４を設けることにより、内包体２０２と熱可塑性編組部材２０６との熱膨張係数に開きがあることに起因する問題を低減又は排除しつつ、熱可塑性編組部材２０６に所望の輪郭面（well-defined surface）を形成することが可能になる。

ストリンガ内包体２０８は、熱可塑性編組部材２０６の上に配置される。ストリンガ内包体２０８は、内包体２０２の断面輪郭（例えば、外周輪郭）から突出することなく、内包体２０２の凹部２１２に残された空間に入れ込まれる形状に成形される。

このような例示的な実施例では、ストリンガ内包体２０８は、アルミニウム（又はアルミニウム合金）で構成される。アルミニウムは、高温（例えば、華氏約５００度）で所望のレベルの可撓性及び柔軟性を発揮する。例えば、アルミニウムは、誘導加熱によって軟化して柔軟になるので、ストリンガ内包体２０８は、熱可塑性編組部材２０６を実質的に均一に加圧することができる。換言すると、ストリンガ内包体２０８がアルミニウムで構成されていることにより、圧力勾配が生じないように、均一に空気圧を作用させることができる。例示的な一実施例では、ストリンガ内包体２０８は、アルミニウム合金で構成され、例えば、アルミニウムにマグネシウムと微量のマンガン及びクロムを組み合わせた５０８３アルミニウム合金で構成される。

熱可塑性編組外板２１０は、ストリンガ内包体２０８の上に配置され、この際に、熱可塑性編組外板２１０は、熱可塑性編組部材２０６の部分２３６、及び内包体２０２のキャップ部２１４とも接触するように配置される。誘導加熱の間に、熱可塑性編組外板２１０は、熱可塑性編組部材２０６に圧着成形される。

具体的には、熱可塑性編組外板２１０と熱可塑性編組部材２０６は、一体化成形される。熱可塑性編組外板２１０と熱可塑性編組部材２０６は、誘導加熱を用いて加熱され、これにより、熱可塑性編組外板２１０及び熱可塑性編組部材２０６が溶融して、一体化又は接合される。このように、熱可塑性編組外板２１０と熱可塑性編組部材２０６は、圧着成形及び冷却を経てシングルピースの構造に一体化されて、図１の複合材構造１０１を形成する。場合によっては、１つ以上の圧着成形プロセスを追加して、さらに他の構造部品を複合材構造１０１に一体化又は接合することができる。

より具体的には、熱可塑性編組外板２１０は、熱可塑性編組部材２０６の部分２３６と圧着成形されて、一体的な複合材構造１０１を形成する。複合材構造１０１が複合材胴体構造１０２である場合、熱可塑性編組外板２１０は、胴体外板１３２を形成し、熱可塑性編組部材２０６は、胴体ストリンガ１３０を形成する。

このような例示的な実施例では、ストリンガ内包体２０８に複数の加圧チューブ２３８を挿入又は挿通する。加圧チューブ２３８は、ストリンガ内包体２０８の少なくとも一部を通るように配置される。加圧チューブ２３８は、ストリンガ内包体２０８の内部の加圧を可能にする。例えば、加圧システム（図示せず）を加圧チューブ２３８に接続して、加圧チューブ２３８を介して不活性ガスを注入することができる。

いくつかの実施例では、各加圧チューブは、対応するストリンガ内包体２０８を貫通しないように挿入される。例えば、加圧チューブ２３８は、対応するストリンガ内包体２０８に開口する。これにより、加圧チューブ２３８を流れる不活性ガスが、加圧チューブ２３８からストリンガ内包体２０８に注入されて、ストリンガ内包体２０８を加圧する。他の実施例では、各加圧チューブ２３８は、対応するストリンガ内包体２０８を長さ方向に貫通する。このような場合、加圧チューブ２３８には、開口穴（例えば、打ち抜き穴、スリット、孔、又はその他の種類の穴）が設けられており、不活性ガスが開口穴からストリンガ内包体２０８に注入されるよう構成されている。加圧システムは、不活性ガスの流れを制御して、不活性ガスを用いてストリンガ内包体２０８の内圧を制御する。

例示的な一実施例では、加圧チューブ２３８は、アルミニウムから成る。他の実施例では、加圧チューブ２３８は、ステンレス鋼、他の種類の材料、又はそれらの組み合わせから成る。加圧システムは、不活性ガスを用いて加圧チューブ２３８の内圧を高めることで、ストリンガ内包体２０８の内圧を高める。誘導加熱の間は、このような加圧によってストリンガ内包体２０８が膨張して熱可塑性編組部材２０６を支持するので、熱可塑性編組体が凹む（或いは、内側に潰れる）などして所望の形状から逸脱することを防止することができる。加えて、このような加圧によってストリンガ内包体２０８が膨張するので、熱可塑性編組部材２０６及び熱可塑性編組外板２１０に滑らかな面を提供することができる。

さらに、内包体２０２の内圧も、内包体２０２を通る加圧チューブ２４０及び上述の加圧システムを用いて制御することができる。例えば、加圧チューブ２４０も、アルミニウムから成る。他の実施例では、加圧チューブ２４０は、ステンレス鋼、他の種類の材料、又はそれらの組み合わせから成る。加圧システムは、加圧チューブ２３８の場合と同様に、不活性ガスを用いて加圧チューブ２４０の内圧を高めることで、内包体２０２の内圧を高める。

例示的な一実施例では、加圧チューブ２４０は、内包体２０２を貫通しないようにして、内包体２０２に挿入されている。これにより、加圧チューブ２４０から内包体２０２に不活性ガスが注入されて、内包体２０２を加圧するよう構成されている。他の実施例では、加圧チューブ２４０には、開口穴（例えば、打ち抜き穴、スリット、孔、又はその他の種類の穴）が設けられており、これにより不活性ガスが加圧チューブ２４０から内包体２０２に注入されるように構成されている。

圧着成形の間、複数のストリンガ内包体２０８は、それぞれ実質的に同程度の圧力（即ち、所定の許容範囲内の圧力）に加圧される。これにより、圧着成形の際に、ストリンガ内包体２０８をすべて均一に膨張させて、熱可塑性編組部材２０６に均一な力を加えることができる。場合によっては、熱可塑性編組部材２０６を熱可塑性編組外板２１０に圧着成形する際に、内包体２０２及びストリンガ内包体２０８は、実質的に同じ圧力に加圧される。内包体２０２とストリンガ内包体２０８の内圧を高めてある程度膨張させることで、処理中にプリフォーム（即ち、熱可塑性編組部材２０６及び熱可塑性編組外板２１０）に張力がかかる。さらに、この膨張によって、処理中にスタック体１１２が外側ツール１１０に対して押圧又は圧縮されるので、スタック体１１２の一体化成形が可能になる。

図１のシステム１０３で図１及び図２のスタック体１１２を用いることにより、熱可塑性編組部材２０６を熱可塑性編組外板２１０に圧着成形して、複合材構造１０１を効率的且つ高速に作製することができる。具体的には、誘導コイル１１８、誘導コイル１２０、第１スマートサセプタ１１４、及び第２スマートサセプタ１１５を用いた誘導加熱により、迅速且つ確実な圧着成形プロセスが可能になる。

図１に示す製造環境１００及びシステム１０３、並びに、図１及び図２に示すスタック体１１２は、例示的な実施形態を実現可能な態様に何ら物理的又は構造的な限定を課すものではない。図示した以外のコンポーネントを追加したり、代替として用いたりすることが可能である。いくつかのコンポーネントは、任意とすることも可能である。また、機能的なコンポーネントを表すブロックが提示されているが、例示的な実施形態において、これらブロックのうちの１つ以上を組み合わせたり、組み合わせてから別個のブロックに分割したりすることも可能である。

図３Ａ及び図３Ｂは、例示的な実施形態によるコンソリデーション集合体を示す。図３Ａは、コンソリデーション集合体の断面を示す等角図である。コンソリデーション集合体３００は、図１のコンソリデーション集合体１０４の実施態様の一例である。

コンソリデーション集合体３００は、支持構造３０２、内側ツール３０４、スタック体３０６、外側ツール３０８、及び部材拘束部３１０を含む。コンソリデーション集合体３００は、さらに、第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２を含む。第１スマートサセプタ３１１は、内側ツール３０４とスタック体３０６の間に配置されており、第２スマートサセプタ３１２は、スタック体３０６と外側ツール３０８の間に配置されている。

支持構造３０２、内側ツール３０４、スタック体３０６、外側ツール３０８、及び部材拘束部３１０は、それぞれ図１の支持構造１１６、内側ツール１０８、スタック体１１２、外側ツール１１０、及び部材拘束部１１７の実施態様の例である。第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２は、それぞれ図１の第１スマートサセプタ１１４及び第２スマートサセプタ１１５の実施態様の例である。支持構造３０２、内側ツール３０４、スタック体３０６、外側ツール３０８、部材拘束部３１０、第１スマートサセプタ３１１、及び第２スマートサセプタ３１２は、長手方向軸３０１（例えば、長手方向中心軸）に対してアライメントされている。例示的な一実施例では、これらのコンポーネントは、長手方向軸３０１に対して同心状にアライメントされている。

図３Ｂは、図３Ａのコンソリデーション集合体の断面を示す図である。図３Ｂに示すコンソリデーション集合体３００の断面は、長手方向軸３０１に直交する面で切り取ったコンソリデーション集合体１０４の断面である。具体的には、図３Ｂに示すコンソリデーション集合体３００の断面は、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂで切り取った断面である。

このような例示的な実施例では、支持構造３０２は、内側ツール３０４を支持しており、内側ツール３０４とは別個の部材である。他の例示的な実施例では、支持構造３０２は、内側ツール３０４の一部であってもよいし、或いは内側ツール３０４と一体であってもよい。内側ツール３０４は、当該内側ツール３０４に埋設された複数の誘導コイル３１３を含む。誘導コイル３１３は、図１の誘導コイル１１８の実施態様の例である。外側ツール３０８は、当該外側ツール３０８に埋設された複数の誘導コイル３１４を含む。誘導コイル３１４は、図１の誘導コイル１１８の実施態様の例である。

１つ以上の例示的な実施例では、内側ツール３０４、スタック体３０６、外側ツール３０８、及び部材拘束部３１０は、いずれも実質的に円筒形の構造体である。例えば、内側ツール３０４、スタック体３０６、外側ツール３０８、及び部材拘束部３１０は、長手方向軸３０１に対して同心状にアライメントされている。例示的な一実施例では、内側ツール３０４は、シングルピースの円筒体から成る。他の例示的な実施例では、内側ツール３０４は、２つ以上の半体が合わさって構成された円筒構造体から成る。

内側ツール３０４及び外側ツール３０８は、いずれもセラミック材料から成る。セラミック材料は、誘電材料であって、誘導コイル３１３及び誘導コイル３１４によって生成される磁気エネルギーに反応しない「透過性」を有する。このため、磁気エネルギーは、セラミック材料を透過して、第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２に作用する。第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２は、磁気エネルギーを熱エネルギーに変換するが、セラミック材料は、熱エネルギーに対して「不透過性」であると言えるので、セラミック材料は、熱エネルギーを伝達しない。このように、セラミック材料は、誘導加熱の際に断熱材として機能して、熱エネルギーの損失を防止することができる。さらに、セラミック材料の熱膨張係数は低いので、誘導加熱の際に、コンソリデーション集合体３００における他のコンポーネントに関連して生じる熱勾配に対して、内側ツール３０４及び外側ツール３０８は十分な耐性を有する。

このような例示的な実施例では、内側ツール３０４を構成するセラミック材料には、複数のロッド３１６が埋設されている。ロッド３１６は、長手方向軸３０１に対して実質的に平行に配置されている。さらに、ロッド３１６は、長手方向軸３０１を周方向に囲むように配置されていてもよい。図３に示されるように、ロッド３１６は、誘導コイル３１３よりも長手方向軸３０１側に配置されている。ロッド３１６は、図２のロッド１１９の実施態様の例である。これらの実施例では、ロッド３１６は、ガラス繊維のロッドである。ロッド３１６が誘電材料であるガラス繊維で構成されている場合、ロッド３１６は、内側ツール３０４に圧縮荷重を作用させるように機能する。ロッド３１６は、コンソリデーション集合体３００の様々なコンポーネントを内側ツール３０４に順次配置する際に、内側ツール３０４を構成するセラミック材料を圧縮状態に維持するよう作用するので、内側ツール３０４の長期耐久性を向上させることができる。このように、ロッド３１６は、内側ツール３０４を補強するとともに、圧縮中に、内側ツール１０８に荷重をかけるために用いられる。

スタック体３０６は、内側ツール３０４を囲むように組み立てられる。外側ツール３０８は、スタック体３０６の周りに配置される。具体的には、外側ツール３０８は、スタック体３０６の周りに配置された第２スマートサセプタ３１２の周りに配置される。内側ツール３０４と同様に、外側ツール３０８もセラミック材料から成る。

このような例示的な実施例では、外側ツール３０８は、スタック体３０６の周りを囲むように接合された２つの半体から成る。例えば、外側ツール３０８を構成する２つの半体は、ファスナ機構（図示せず）を用いて接合される。場合によっては、外側ツール３０８の２つの半体は、部材拘束部３１０を用いて所定の位置に維持される。同様に、部材拘束部３１０は、外側ツール３０８の周りを囲むように接合された２つの半体から成り、これにより、外側ツール３０８、スタック体３０６、及び内側ツール３０４を一体的に保持することができる。部材拘束部３１０を構成する２つの半体は、ファスナ機構（図示せず）を用いて接合することができる。場合によっては、外側ツール３０８及び部材拘束部３１０それぞれの半体は、同じ種類のファスナ機構を用いて接合してもよい。ファスナ機構として、例えば、締め付けによって容易に固定及び解除が可能なクランプ機構（例えば、油圧クランプ）がある。他の例示的な実施例では、外側ツール３０８、部材拘束部３１０、又は、その両方は、シングルピースの円筒体から成る。

図４〜図８は、図３に示す内側ツール３０４の上にスタック体３０６を組み立てる例示的な実施形態を示す図である。図４は、例示的な実施形態による図３に示す内側ツール３０４の一部を、図３の線４−４に沿って切り出して示す図である。第１スマートサセプタ３１１は、内側ツール３０４の周りに配置されており、よって、第１スマートサセプタ３１１は、誘導コイル１１８に電流を流したときに、誘導コイル１１８によって生成される電磁場の中に位置することになる。

内包体４００は、第１スマートサセプタ３１１の周りに配置されている。内包体４００は、図２の内包体２０２の実施態様の例である。内包体４００は、図３のスタック体３０６の組み立てにおいて、最初に配置されるコンポーネントである。この例示的な実施例では、内包体４００はアルミニウム製の内包体である。内包体４００は、誘導加熱による圧着成形プロセスの間、加圧状態にされる。加圧されていない内包体４００は、「収縮状態」にある。内包体４００に圧力が加えられると、内包体４００は、「膨張状態」になる。内包体４００は、内包体４００を通る加圧チューブ（この図には示していない）、又は内包体４００に設けられた流路に不活性ガスを供給することで加圧される。

内包体４００は、キャップ部４０４の間に形成された凹部４０２を有する。凹部４０２は、胴体ストリンガを作製する位置の割り出しのために用いられる。凹部４０６は、複数の凹部４０２のうちの１つの凹部の例である。各凹部４０６は、キャップ部４０４のうちのキャップ部４０８とキャップ部４１０の間に設けられる。

凹部４０６の形状は、当該凹部４０６が主部４１２、段差部４１４、及び段差部４１５有するように形成される。段差部４１４は、主部４１２とキャップ部４０８の間に位置し、段差部４１５は、主部４１２とキャップ部４１０の間に位置する。段差部４１４は、深さ４１６を有し、段差部４１５は、深さ４１８を有する。深さ４１６は、キャップ部４０８と主部４１２の間の距離であり、深さ４１８は、キャップ部４１０と主部４１２の間の距離である。この例示的な実施例では、深さ４１６と深さ４１８は、実質的に等しい。

この例示的な実施例では、凹部４０６（即ち、主部４１２、段差部４１４、及び段差部４１５）は、「ハット型」のストリンガを形成するための形状を有する当て板に対応した形状に形成される。例えば、主部４１２は、底部４２０（ハット型ストリンガの「キャップ部」を形成する部分）と、底部４２０から段差部４１４及び段差部４１５のそれぞれに至るウエブ部４２２及びウエブ部４２４と、を含む。他の例示的な実施例では、凹部４０６は、他の種類の当て板に対応した形状に形成される。

図５は、例示的な実施形態による図４のスタック体３０６に追加した当て板を示す図である。当て板５００は、内包体４００の凹部４０２に入れ込むように配置される。当て板５００は、図２の当て板２０４の実施態様の例である。具体的には、各当て板５００は、対応する１つの凹部４０２に配置される。

さらに、各当て板５００は、当該当て板が配置される対応する凹部の形状に実質的に適合又は一致する形状に形成される。このような例示的な実施例では、当て板５００は、「ハット型」ストリンガを形成するための形状を有する。

先に説明したように、当て板５００の熱膨張係数は、当て板５００に配置される熱可塑性編組部材の熱膨張係数に十分に近いので、熱可塑性材料に過度な応力が作用する可能性を低減又は排除することができる。誘導加熱によって内包体４００が軟化するので、当て板５００によって強度と剛性を確保する。

例えば、複数の当て板５００のうちの当て板５０２は、対応する凹部４０６に配置される。当て板５０２は、図２の当て板２２８の実施態様の例である。当て板５０２は、凹部４０６に実質的に適合又は一致する形状に形成される。具体的には、当て板５０２は、凹部４０６の主部４１２、段差部４１４、及び段差部４１５のそれぞれに実質的に適合又は一致する形状に形成される。

例えば、当て板５０２は、主部５０４、フランジ部５０６、及びフランジ部５０８を有する。主部５０４は、凹部４０６の主部４１２に緊密に嵌る形状に形成される。先に説明したように、主部４１２は、ハット型の断面形状の少なくとも一部を構成する部分である。よって、主部４１２と同様に、主部５０４は、底部５１０、ウエブ部５１２、及びウエブ部５１４を含む。フランジ部５０６及びフランジ部５０８は、凹部４０６の段差部４１４及び段差部４１５のそれぞれに緊密に嵌る形状に形成される。この例示的な実施例では、フランジ部５０６の厚みは、段差部４１４の深さ４１６より小さい。また、フランジ部５０８の厚みは、段差部４１５の深さ４１８より小さい。

図６は、例示的な実施形態による図５のスタック体３０６に追加した熱可塑性編組部材を示す図である。熱可塑性編組部材６００は、当て板５００の上に配置される。熱可塑性編組部材６００は、図２の熱可塑性編組部材２０６の実施態様の例である。各熱可塑性編組部材６００は、当て板５００のうちの対応する当て板の上に配置される。

いくつかの例示的な実施例では、熱可塑性編組部材６００は、スタック体３０６に当て板５００が追加された後、当て板５００の上に直接積層される。他の例示的な実施例では、熱可塑性編組部材６００は、当て板５００と同時にスタック体３０６に追加される。例えば、熱可塑性編組部材６００は、スタック体３０６に配置する前の当て板５００に積層される。次いで、当て板５００を用いて熱可塑性編組部材６００を搬送して、内包体４００の各凹部に配置することができる。

さらに、各熱可塑性編組部材６００は、対応する当て板の形状に実質的に適合するように形成される。熱可塑性編組部材６００は、最終的には、「ハット型」ストリンガを形成する。

一例として、熱可塑性編組部材６０２は、内包体４００の凹部４０６に配置された当て板５０２の上に配置される。熱可塑性編組部材６０２は、対応する当て板５０２の形状に実質的に適合するように形成される。具体的には、熱可塑性編組部材６０２は、当て板５０２の主部５０４、フランジ部５０６、及びフランジ部５０８のそれぞれに実質的に適合した形状に形成される。熱可塑性編組部材６０をこのように成形することにより、主部６０４、フランジ部６０６、及びフランジ部６０８を有する熱可塑性編組部材６０２が形成される。

この例示的な実施例では、熱可塑性編組部材６０２のフランジ部６０６の厚みと、当て板５０２のフランジ部５０６の厚みとを合わせた厚みは、内包体４００の凹部４０６の段差部４１４の深さ４１６と実質的に等しい。同様に、熱可塑性編組部材６０２のフランジ部６０８の厚みと、当て板５０２のフランジ部５０８の厚みとを合わせた厚みは、内包体４００の凹部４０６の段差部４１５の深さ４１８と実質的に等しい。この態様では、熱可塑性編組部材６０２は、キャップ部４０８又はキャップ部４１０の外周輪郭の外側には突出しない。

図７は、例示的な実施形態による図６のスタック体３０６に追加したストリンガ内包体を示す図である。ストリンガ内包体７００は、熱可塑性編組部材６００の上に配置される。ストリンガ内包体７００は、図１のストリンガ内包体２０８の実施態様の例である。ストリンガ内包体７００の各々は、熱可塑性編組部材６００が「ハット型」ストリンガの形成に適した形状を維持できるような形状に形成されている。

ストリンガ内包体７００の各々は、熱可塑性編組部材６００のうちの対応する熱可塑性編組部材の上に配置される。例えば、ストリンガ内包体７０２は、熱可塑性編組部材６０２の上に配置される。

この例示的な実施例では、ストリンガ内包体７０２は、加熱中に熱可塑性編組部材６０２の形状を維持できるような形状を有する。内包体４００の凹部４０６、当て板５０２、及びストリンガ内包体７０２は、全体として、熱可塑性編組部材６０２を所定の位置に固定した状態で、熱可塑性編組部材６０２を両側から支持する。ストリンガ内包体７０２は、内包体４００のキャップ部４０４が全体として規定する外周輪郭に、ストリンガ内包体７０２の側部７０４が沿うような形状及び大きさに形成される。

内包体４００と同様に、ストリンガ内包体７００は、誘導加熱による圧着成形プロセスの間、加圧状態にされる。加圧されていないストリンガ内包体７００は、「収縮状態」にある。加圧されると、ストリンガ内包体７００は、「膨張状態」になる。

図８は、例示的な実施形態による図７のスタック体３０６に追加した熱可塑性編組外板を示す図である。熱可塑性編組外板８００は、内包体４００のキャップ部４０４、ストリンガ内包体７００、及び、熱可塑性編組部材６００の所定の一部の上に配置される。具体的には、熱可塑性編組外板８００は、熱可塑性編組外板８００が熱可塑性編組部材６００のフランジ部と接触するように配置される。例えば、熱可塑性編組外板８００は、熱可塑性編組部材６０２のフランジ部６０６及びフランジ部６０８と接触するよう配置される。

この例示的な実施例では、熱可塑性編組外板８００は、内包体４００、当て板５００、熱可塑性編組部材６００、及びストリンガ内包体７００を合わせたスタック体３０６の全周を囲むように配置される。熱可塑性編組外板８００を配置することで、これら例示的な実施例におけるスタック体３０６が完成する。

図９は、例示的な実施形態による図８のスタック体３０６の周りに配置した第２スマートサセプタ３１２及び外側ツール３０８を示す図である。第２スマートサセプタ３１２は、熱可塑性編組外板８００の周りに配置される。外側ツール３０８は、第２スマートサセプタ３１２の周りに配置される。このような配置により、第２スマートサセプタ３１２は、誘導コイル３１４に電流を流したときに誘導コイル３１４によって生成される電磁場の中に位置することになる。

誘導コイル３１３及び誘導コイル３１４と第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２を用いて加熱を行うことにより、熱可塑性編組外板８００と熱可塑性編組部材６００を圧着成形することができる。この圧着成形により、胴体ストリンガが一体化された胴体外板から成る最終的な胴体構造を作製することができる。

図１０は、例示的な実施形態による圧着成形中のコンソリデーション集合体３００を支持するシステムを示す縦断面図である。システム１０００のこの断面、よって、コンソリデーション集合体３００の断面は、長手方向軸３０１と実質的に平行な面に沿った断面である。具体的には、この断面は、図３Ａの線１０−１０に沿った断面であり、図３Ａには示されていない追加のコンポーネントも含まれる。システム１０００は、図１のシステム１１３の実施態様の例である。

図１０に示すように、スタック体３０６は、第１端部１００２及び第２端部１００４を有する。システム１０００は、これらの端部を塞ぐための複数のプラグ１００５を含む。具体的には、プラグ１００６及びプラグ１００８は、それぞれスタック体３０６の第１端部１００２及び第２端部１００４を塞ぐために用いられる。

プラグ１００５により、誘導加熱中にスタック体３０６の様々なコンポーネントを所定の位置に保持することができる。例えば、プラグ１００５は、内包体４００及びストリンガ内包体７００ほどには長手方向に膨張しないので、内包体４００とストリンガ内包体７００の長手方向の膨張を抑制することができる。例えば、プラグ１００５は、まったく膨張しないか、或いは、膨張するとしても、内包体４００及びストリンガ内包体７００と比べて僅かに膨張するのみである。プラグ１００５の大きさは、誘導加熱中にスタック体３０６の様々なコンポーネントを所定の位置に維持するために適切な大きさに設定される。

さらに、プラグ１００５により、システム１０００のコンポーネントの取付け及び取外しが容易になる。プラグ１００５を取り外すことにより、スタック体３０６の様々なコンポーネントを長手方向に取り出すことが可能になる。例えば、プラグ１００５を取り外せば、内包体４００及びストリンガ内包体７００を長手方向に滑らせて、システム１０００から取り外すことができる。

システム１０００は、さらに、プラグ１００６及びプラグ１００８を配置、固定するための端部ツール１０１０を含む。端部ツール１０１０は、例えば、プラグ１００６及びプラグ１００８をスタック体３０６に対して固定するための構造的なフレーム又はシステムである。

接続装置１０１２は、誘導コイル３１３と誘導コイル３１４を接続するために用いられる。例示的な一実施例では、各接続装置１０１２は、コンソリデーション集合体３００のいずれかの端部において、内側ツール３０４に埋設された誘導コイル３１３のうちの１つを、外側ツール３０８に埋設された誘導コイル３１４のうちの対応する１つに接続するために用いられる。いくつかの例示的な実施例では、各接続装置１０１２は、刃形スイッチコネクタである。例えば、各刃形スイッチコネクタ１０１２は、固定の枢支点周りに回転可能に配置された、銅またはその他の高導電性材料で形成された棒状の部材を含む。

この実施例では、接続装置１０１２は、接続装置１０１４、接続装置１０１６、接続装置１０１８、及び接続装置１０２０を含む。接続装置１０１４は、コンソリデーション集合体３００の端部１０２６において、誘導コイル３１３のうちのコイル１０２２を、誘導コイル３１４のうちのコイル１０２４に接続する。接続装置１０１６は、コンソリデーション集合体３００の端部１０２８において、コイル１０２２をコイル１０２４に接続する。接続装置１０１８は、コンソリデーション集合体３００の端部１０２６において、誘導コイル３１３のうちのコイル１０３０を、誘導コイル３１４のうちのコイル１０３２に接続する。接続装置１０２０は、コンソリデーション集合体３００の端部１０２８において、コイル１０３０をコイル１０３２に接続する。

いくつかの例示的な実施例では、コンソリデーション集合体３００は、加圧内包体（pressure bladder）１０３８をさらに含む。各加圧内包体１０３８は、対応するプラグ１００５に圧力を加えるために用いられる。加圧内包体１０４０は、加圧内包体１０３８のうちの１つの加圧内包体の例である。加圧内包体１０４０は、第１スマートサセプタ３１１及び第２スマートサセプタ３１２（この図では、符号は付されていない）と接続装置１０１４との電気的な接触を、加圧によって向上させるために用いられる。加圧内包体１０４０は、ステンレス鋼製であってもよい。

図１１Ａは、例示的な実施形態による図１０のコンソリデーション集合体３００の一部を示す図であり、例示的な実施形態におけるプラグ１００６及びプラグ１００８がより明確に示されている。この図では、当て板５０２が見えている。当て板５０２の凹部にストリンガ内包体７０２が配置されているが、この図には表れていない。

プラグ１００６及びプラグ１００８は、それぞれスタック体３０６の第１端部１００２及び第２端部１００４を塞ぐために用いられる。プラグ１００６とプラグ１００８は、同様の構成を有する。これらの実施例では、プラグ１００６は、プラグ部１１００、断熱層１１０２、及びサセプタ接続部１１０４を含む。同様に、プラグ１００８は、プラグ部１１０６、断熱層１１０８、及びサセプタ接続部１１１０を含む。

断熱層１１０２及び断熱層１１０８は、それぞれサセプタ接続部１１０４とサセプタ接続部１１１０を断熱する手段となる。これらの断熱層は、例えば、誘電材料から成る。これらの実施例では、サセプタ接続部１１０４及びサセプタ接続部１１１０は、水冷式のサセプタ接続部である。サセプタ接続部１１０４及びサセプタ接続部１１１０の温度が高くなり過ぎると、望ましくない加熱、酸化物の蓄積、又はその両方が生じる可能性がある。よって、サセプタ接続部１１０４及びサセプタ接続部１１１０は、過熱を防止するために、水で冷却されるよう構成されている。

加圧チューブ１１１２は、図２の加圧チューブ２３８の実施態様の例である。このような例示的な実施例では、加圧チューブ１１１２は、スタック体３０６のストリンガ内包体７０２（この図には示されていない）に挿通されており、ストリンガ内包体７０２の両端を貫通して、スタック体３０６の第１端部１００２と第２端部１００４の両方から延出している。図示のとおり、加圧チューブ１１１２は、端部１１１４及び端部１１１６を有する。これらの実施例では、加圧チューブ１１１２の端部１１１４及び端部１１１６は、それぞれプラグ部１１００及びプラグ部１１０６の中まで到達しているが、プラグ部を貫通しない。換言すると、加圧チューブ１１１２の両端は、断熱層１１０２又は断熱層１１０８には到達していない。ただし、場合によっては、加圧チューブ１１１２の両端が、プラグ１００６及びプラグ１００８を貫通する構成も可能である。

加圧システム（図示せず）を用いて、不活性ガスを加圧チューブ１１１２からストリンガ内包体７０２（この図には示されていない）に注入することができる。例えば、端部１１１４及び端部１１１６は、いずれも開放端であり、加圧システムの配管に接続すれば、加圧チューブ１１１２に不活性ガスを注入することができる。加圧チューブ１１１２は、様々な態様で実現可能である。

図１１Ｂは、例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブ１１１２の一構成を示す拡大図である。図１１Ｂでは、当て板５０２に入れ込まれたストリンガ内包体７０２をより明確に示すために、図１１の当て板５０２の図示が省略されている。この例示的な実施例では、加圧チューブ１１１２は、連続したチューブではなく、ストリンガ内包体７０２に挿入されたチューブは、ストリンガ内包体７０２を貫通することなく終端する構成である。

具体的には、加圧チューブ１１１２は、ストリンガ内包体７０２に連通する開放端１１１８及び開放端１１２０を有する。この構成により、加圧チューブ１１１２を流れる不活性ガスが、加圧チューブ１１１２の開放端１１１８及び開放端１１２０から直接にストリンガ内包体７０２に注入されて、ストリンガ内包体７０２を加圧する。開放端１１１８及び開放端１１２０の大きさは、要求される圧力に応じて設定することができる。

図１１Ｃは、例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブ１１１２の別の構成を示す拡大図である。図１１Ｃでは、当て板５０２に入れ込まれたストリンガ内包体７０２をより明確に示すために、図１１の当て板５０２の図示が省略されている。この例示的な実施例では、加圧チューブ１１１２は、ストリンガ内包体７０２を貫通する連続チューブである。この実施例では、加圧チューブ１１１２は、１つ以上の開口穴１１２２を有しており、加圧チューブ１１１２を流れる不活性ガスが開口穴からストリンガ内包体７０２に注入され、ストリンガ内包体７０２を加圧する。開口穴１１２２は、様々な形態が可能である。例えば、開口穴１１２２は、加圧チューブ１１１２に設けられたスリット、打ち抜き穴、孔、又はその他の種類の穴である。

図１１Ｄは、例示的な実施形態による図１１Ａの加圧チューブ１１１２のさらに別の構成を示す拡大図である。図１１Ｄでは、当て板５０２に入れ込まれたストリンガ内包体７０２をより明確に示すために、図１１の当て板５０２の図示が省略されている。この例示的な実施例では、加圧チューブ１１１２は、多重菅構成の加圧チューブである。

具体的には、加圧チューブ１１１２は、第１チューブ１１２３及び第２チューブ１１２４を含む。第１チューブ１１２３は、ストリンガ内包体７０２の内部で終端する不連続なチューブであり、ストリンガ内包体７０２の中に位置する端部１１２６及び端部１１２８を有する。一方、第２チューブ１１２４は、第１チューブ１１２３の中に挿入されたチューブであって、端部１１１４から端部１１１６まで連続する。例えば、第２チューブ１１２４は、第１チューブ１１２３よりも直径が小さく、加圧チューブ１１１２よりも堅い材料から成り、第２チューブ１１２４の支持構造として機能する。一実施例では、第１チューブ１１２３は、アルミニウムから成り、第２チューブ１１２４は、ステンレス鋼から成る。第２チューブ１１２４は、１つ以上の開口穴１１３０（例えば、打ち抜き穴、スリット、孔）を有しており、第２チューブ１１２４からストリンガ内包体７０２に不活性ガスを注入することができる。

不活性ガスは、ストリンガ内包体７０２に注入されると、ストリンガ内包体７０２を加圧し、これによりストリンガ内包体７０２を膨張させる。この膨張によって、図７〜図９に示した熱可塑性編組部材６０２を、所定の輪郭形状の滑らかな面で圧縮することができる。

図１２は、例示的な実施形態によるスタック体３０６を、図１１の線１２−１２で切り取った断面図である。この例示的な実施例では、プラグ部１１００が見えるように、ストリンガ内包体７０２の図示が省略されている。

ストリンガ内包体７０２及びプラグ１００８のプラグ部１１００を通る溝１２００が形成されている。溝１２００は、図１１の加圧チューブ１１１２を挿通させるために形成される。溝１２０２は、プラグ１００６及び内包体４００（この図では示されていない）を通って延びている。溝１２０２には、加圧内包体又は加圧チューブが挿通されて、誘導加熱による圧着成形プロセスの際に、内包体４００を加圧するために用いられる。溝１２０２は、内包体４００にガスの注入に適した任意の位置に配置することができる。

図１３Ａ及び図１３Ｂは、例示的な実施形態によるタッキング・トリミング集合体（tacking-trimming setup）を示す。図１３Ａは、例示的な実施形態によるタッキング・トリミング集合体１３００を示す等角図である。タッキング・トリミング集合体１３００は、トウ用タッキング及びトリミング装置とも呼ばれる。図１３Ｂは、例示的な実施形態によるタッキング・トリミング集合体１３００を示す断面図である。具体的には、タッキング・トリミング集合体１３００の断面は、図１３Ａの線１３Ｂ−１３Ｂで切り取った断面である。以下の説明では、図１３Ａ及び図１３Ｂの両方を参照する。

タッキング・トリミング集合体１３００は、図６から図１０に示す熱可塑性編組部材６００又は熱可塑性編組外板８００などの熱可塑性編コンポーネントの各編組プライの「タッキング」及び「トリミング」を行うために用いられる。

この例示的な実施例では、タッキング・トリミング集合体１３００は、タッキング・トリミングシステム１３０１を含む。タッキング・トリミングシステム１３０１は、設置面（surface）１３０４を囲むように配置された支持システム１３０２に固定されている。このような例示的な実施例では、タッキング・トリミングシステム１３０１を支持システム１３０２に固定するために、ファスナ機構、クランプ機構、マウント構造、他の種類の取付け装置、又はそれらの組み合わせを用いることができる。編組レイアップ１３０６は、編組体の一例であり、設置面１３０４の周りに配置されている。編組レイアップ１３０６は、熱可塑性複合材の連続繊維が編組されて成る複数の熱可塑性プライを積層したものである。編組レイアップ１３０６は、導電部材１３０８の周りに配置されている。

図示では、支持システム１３０２には、タッキング・トリミングシステム１３０１が１つだけ固定されているが、支持システム１３０２には、任意の数のタッキング・トリミングシステムを固定することができる。このような例示的な実施例では、支持システム１３０２は、支持リング１３０３を含む。支持リング１３０３は、設置面１３０４の全周を囲む大きさ及び形状を有する。

支持システム１３０２は、編組リング又は編組機（この図には示していない）とともに移動するので、長手方向軸１３０７に沿って積層するプライを増やしたり、減らしたりして編組レイアップ１３０６を作製及び追加することができる。換言すると、プライの数は、長手方向に増減させることができる。さらに、支持システム１３０２が長手方向軸１３０７を中心に回転可能であるか、或いは、タッキング・トリミングシステム１３０１が支持システム１３０２の周りを移動可能に構成されており、これにより、プライの数は、設置面１３０４の周方向に増減することも可能である。「シュー」とも呼ばれる導電部材１３０８も、編組リング又は編組機と共に移動するよう構成されている。

例示的な一実施例では、設置面１３０４は、図７に示す内包体４００、ストリンガ内包体７００、及び熱可塑性編組部材６００によって形成された面であって、図８に示す熱可塑性編組外板８００が追加されていない状態の面である。この実施例では、熱可塑性編組外板８００が、設置面１３０４に積層される編組レイアップ１３０６である。タッキング・トリミングシステム１３０１は、熱可塑性編組外板８００の積層中または積層後に、タック溶接（tack weld）及びトリミングを行うために用いられる。

他の例示的な実施例では、設置面１３０４は、当て板５００で形成された面である。このような実施例では、図６に示す熱可塑性編組部材６００は、設置面１３０４に積層されて、編組レイアップ１３０６を形成する。タッキング・トリミングシステム１３０１は、熱可塑性編組部材６００の積層中または積層後であって、熱可塑性編組部材６００を熱可塑性編組外板８００に圧着成形する前に、タック溶接及びトリミングを行うために用いられる。場合によっては、図６の熱可塑性編組部材６００は、予め形成されて当て板５００ごとスタック体３０６に搬送されたものであり、タック溶接及びトリミングは、このような熱可塑性編組部材６００のタッキング・トリミングシステム１３０１に用いることもできる。例えば、支持システム１３０２は、円筒形の熱可塑性スタック体とも言うスタック体３０６に対して、タッキング・トリミングシステム１３０１を機能的に配置するために適した形状及び大きさに構成されている。

タック溶接は、長手方向、周方向、又はその両方向に行うことが可能である。さらに、タック溶接は、複雑な形状のプリフォームを形成する際にプライを増減するために用いられる。例えば、編組レイアップ１３０６は、複数のプライを含み、これらプライには、不連続な層も含まれる。いくつかのプライは、部分的な層である。場合によっては、編組レイアップ１３０６は、増厚部（padup）及び減厚部（pad down）を含む。よって、編組レイアップ１３０６の厚み及び輪郭は一定ではなく、編組レイアップ１３０６全体としてみた場合に変化している。タック溶接を行うことにより、編組レイアップ１３０６を一体的な構造に維持することができる。

さらに他の例示的な実施例では、タッキング・トリミングシステム１３０１は、編組レイアップ１３０６の一部に特異部を付加するために用いることができる。例えば、編組レイアップ１３０６が図８に示す熱可塑性編組外板８００の形態である場合、タッキング・トリミングシステム１３０１は、熱可塑性編組外板８００の一部に特異部（例えば、増厚部）を付加するために用いることができる。

このように、タッキング・トリミングシステム１３０１は、編組レイアップ１３０６を所望の構成に形成し、維持するために用いられる。このような例示的な実施例では、タッキング・トリミングシステム１３０１は、圧着成形の前にタック溶接を行うために用いられる。一方、他の例示的な実施例では、圧着成形プロセスを既に少なくとも１回行って一体化された構造（例えば、胴体バレル）に対して、特異部を積層して追加する際に、タッキング・トリミングシステム１３０１を用いてタック溶接及びトリミングを行うことができる。

図１４は、例示的な実施形態による図１３のタッキング・トリミング集合体１３００の一部分の断面図である。具体的には、タッキング・トリミング集合体１３００の断面は、図１３Ａの線１４−１４で切り取った断面である。

図示のように、タッキング・トリミングシステム１３０１は、支持システム１３０２に固定されている。タッキング・トリミングシステム１３０１は、タック溶接部（tack welder）１４００及びトリミング部（trimmer）１４０２を含む。タック溶接部１４００は、熱可塑性トウを設置面１３０４に積層して、熱可塑性プライから成る編組レイアップ１３０６を形成するために配置される。トウ１４０４は、編組リング又は編組機から供給される熱可塑性トウの一例である。タック溶接部１４００は、抵抗熱によってトウ１４０４を加熱して、編組レイアップ１３０６に仮止めする。

トリミング部１４０２は、トウ１４０４をトリミングするために用いられる。トリミング部１４０２は、限定するものではないが例えば、レーザトリミング部である。トウ１４０４と編組レイアップ１３０６の間には、導電部材１３０８が配置されており、トリミング部１４０２から出射されるレーザエネルギーを吸収して、編組レイアップ１３０６を保護することができる。このような実施例では、導電部材１３０８は、熱伝導性を有する。

図３〜１４における図示は、例示的な実施形態を実現可能な態様に何ら物理的又は構造的な限定を課すものではない。図示した以外のコンポーネントを追加したり、代替として用いたりすることが可能である。いくつかのコンポーネントを任意とすることも可能である。

図３〜図１４に示す様々なコンポーネントは、図１〜図２のブロックで示したコンポーネントを物理的な構造として実現した例である。加えて、図３〜図１４に示すコンポーネントのいくつかは、図１〜図２に示すコンポーネントと組み合わせたり、図１〜図２に示すコンポーネントと一緒に用いたりすることが可能であり、或いは、その両方が可能である。

図１５は、例示的な実施形態による複合材構造の作製プロセスを示すフローチャートである。図１５に示すプロセス１５００は、例えば、図１に示したシステム１１３を用いて実行して複合材構造１０１を作製することができる。いくつかの実施例では、図３〜図１１に示すコンソリデーション集合体３００を用いて複合材構造１０１が作製される。

プロセス１５００では、先ず、複数の凹部を有する内包体と、複数の凹部に配置された複数の当て板と、複数の熱可塑性編組部材と、複数のストリンガ内包体と、熱可塑性編組外板と、を合わせたスタック体であって、内側ツールと外側ツールの間に位置するスタック体を組み立てる（処理１５０２）。このスタック体、内側ツール、及び外側ツールは、図１のスタック体１１２、内側ツール１０８、及び外側ツール１１０と同様の態様で、或いは、図３〜図８のスタック体３０６、内側ツール３０４、及び外側ツール３０８と同様の態様で構成される。

いくつかの実施例では、処理１５０２において、スタック体は、各コンポーネントを順に内側ツールに配置することで組み立てられる。次いで、外側ツールがスタック体に固定される。他の実施例では、スタック体は、予め組み立てられた後に内側ツールに配置され、次いで外側ツールがスタック体に配置される。

その後、外側ツールの周りに部材拘束部を配置することで、内側ツール、スタック体、外側ツール、及び部材拘束部を合わせたコンソリデーション集合体を組み立てる（処理１５０４）。コンソリデーション集合体を誘導加熱して、複数の熱可塑性編組部材を熱可塑性編組外板に圧着成形することにより、複合材構造を作製する（処理１５０６）。これで、本プロセスは、終了する。具体的には、処理１５０６により、一体化された複合材構造が作製される。

いくつかの例示的な実施例では、処理１５０６は、内側ツールとスタック体の間に位置する第１スマートサセプタ、及び、外側ツールとスタック体の間に位置する第２スマートサセプタを誘導加熱することで実行され、これにより複数の熱可塑性編組部材が熱可塑性編組外板に圧着成形される。本プロセスにより、複数の胴体ストリンガが一体化された弧状の外板を形成することができる。上述の複数の熱可塑性編組部材が胴体ストリンガを形成し、上述の熱可塑性編組外板が弧状の外板を形成し、これらが、図１の複合材胴体構造１０２などの複合材胴体構造を構成する。

図１６は、例示的な実施形態によるスタック体を組み立てるプロセスを示すフローチャートである。図１６に示すプロセス１６００により、例えば、図１のスタック体１１２、又は、図３〜図８のスタック体３０６を組み立てることができる。さらに、プロセス１６００により、図１５に示す処理１５０２を実行することができる。

プロセス１６００では、先ず、内側ツールを囲む第１スマートサセプタの周りに内包体を配置する（処理１６０２）。この内包体は、例えばアルミニウムから成る。このような例示的な実施例では、第１スマートサセプタは、内側ツールのライナーのようにして内側ツールに貼着される。

続いて、内包体の複数の凹部に、複数の当て板を配置する（処理１６０４）。このような例示的な実施例では、各当て板は、鉄−ニッケル合金から成る。例示的な一実施例では、各当て板は、インバー合金（例えば、インバー５２）から成る。

次に、複数の当て板の上に、複数の熱可塑性編組部材を配置する（処理１６０６）。具体的には、複数の熱可塑性編組部材の各々は、複数の当て板のうちの対応する当て板における凹部に配置される。複数の熱可塑性編組部材は、それぞれ対応する当て板と同様の形状を有する。当て板により、機械的強度及び剛性が提供され、加熱の際に複数の熱可塑性編組部材が、適切な形状及び滑らかさを維持することが可能になる。

次に、複数の熱可塑性編組部材の上に、複数のストリンガ内包体を配置する（処理１６０８）。次に、複数のストリンガ内包体及び複数の熱可塑性編組部材の周りに熱可塑性編組外板を配置し、この際に、熱可塑性編組外板が複数の熱可塑性編組部材の端部領域に接触するようにし、これにより、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材とは、誘導加熱によって圧着成形されると、複合材胴体構造を形成する（処理１６１０）。これで、本プロセスは、終了する。熱可塑性編組外板と熱可塑性編組部材は、誘導加熱による圧着成形の間に圧着成形又は一体化成形される。熱可塑性編組外板は、複合材胴体構造の胴体外板を形成し、熱可塑性編組部材は、胴体ストリンガを形成する。

図１７は、例示的な実施形態によるコンソリデーション集合体を含むシステムを組み立てるプロセスを示すフローチャートである。図１７に示すプロセス１７００によれば、図１に示すコンソリデーション集合体１０４を含むシステム１０３、又は、図３〜図１１に示すコンソリデーション集合体３００を含むシステム１０００を組み立てることができる。

プロセス１７００では、先ず、内側ツールを囲む第１スマートサセプタの周りに内包体を配置する（処理１７０２）。内側ツールには、複数の誘導コイルが埋設されている。内側ツールは、支持構造によって支持されている。このような実施例では、内側ツールの形状は、弧状（例えば、円筒形状又は略円筒形状、傾斜円筒状、円錐状など）である。例示的な一実施例では、内側ツールは、内側ツールの長手方向軸に沿った任意の位置における断面が実質的に円形（円形又は略円形）となる形状を有する。

処理１７０２において、内包体は、複数の凹部を有するアルミニウム製の内包体である。内包体は、第１スマートサセプタを囲むように、よって内側ツールを囲むように、第１スマートサセプタの周りに配置される。

内包体の凹部に、当て板を配置する（処理１７０４）。処理１７０４において、当て板は、鉄−ニッケル合金から成り、例えばインバー合金から成る。各当て板は、内包体の凹部のうち、当該当て板が配置される凹部の形状に実質的に適合又は一致する形状に形成される。例示的な一実施例では、内包体の凹部の形状、よって、当て板の形状は、上下を反転させたハット形状である。

次に、当て板の上に、熱可塑性編組部材を配置する（処理１７０６）。処理１７０６において、熱可塑性編組部材は、当て板の形状に実質的に適合又は一致する形状に形成される。次いで、複数の熱可塑性編組部材の上に、ストリンガ内包体を配置する（処理１７０８）。ストリンガ内包体は、熱可塑性編組部材によって規定される凹部又は空間に配置されるように成形される。このような例示的な実施例では、ストリンガ内包体は、アルミニウムから成る。

熱可塑性編組外板でストリンガ内包体を囲むことにより、内包体、当て板、熱可塑性編組部材、ストリンガ内包体、及び熱可塑性編組外を一体的に合わせたスタック体を組み立てる（処理１７１０）。処理１７１０において、熱可塑性編組外板は、熱可塑性編組部材の少なくとも一部に接触するように配置される。接触する部分は、例えば、熱可塑性編組部材のフランジ部である。

次に、熱可塑性編組外板の周りに第２スマートサセプタを配置する（処理１７１２）。外側ツールを第２スマートサセプタの周りに配置することによって、コンソリデーション集合体を組み立てる（処理１７１４）。内側ツールと同様に、外側ツールには、複数の誘導コイルが埋設されている。次に、部材拘束部を用いて、外側ツール、スタック体、及び内側ツールを、固定する（処理１７１６）。

ブラダ及びストリンガ内包体に加圧チューブを挿通する（処理１７１８）。これで、本プロセスは、終了する。例示的な一実施例では、１つの加圧チューブは、ブラダの溝に挿通され、複数の他の加圧チューブは、ストリンガ内包体に（例えば、１つのストリンガ内包体につき１つの加圧チューブが）挿通される。したがって、コンソリデーション集合体は、内側ツール、スタック体、外側ツール、部材拘束部、及び加圧チューブを含む。他の例示的な実施例では、加圧チューブは、コンソリデーション集合体とは別個の部材とされる。

次に、内側ツールに埋設された第１誘導コイルと外側ツールに埋設された第２誘導コイルとを、接続装置を介して接続する（処理１７２０）。これらの接続装置は、例えば、刃形スイッチコネクタの形態を取ることができる。スタック体の端部をプラグで塞ぐ（処理１７２２）。端部ツールを用いてプラグを配置及び固定する（処理１７２４）。これで、本プロセスは、終了する。

図１８は、例示的な実施形態による複合材胴体構造を作製するためのシステムを組み立てるプロセスを示すフローチャートである。図１８に示すプロセス１８００により、例えば、図１に示すシステム１１３を組み立てることができる。

プロセス１８００では、先ず、コンソリデーション集合体を組み立てる（処理１８０２）。処理１８０２は、例えば、図１７のプロセス１７００を用いて実行することができる。例えば、処理１８０２で組み立てられるコンソリデーション集合体は、埋設された第１誘導コイルを含む内側ツール、埋設された第２誘導コイルを含む外側ツール、第１スマートサセプタ、第２スマートサセプタ、及び第１スマートサセプタと第２スマートサセプタとの間に配置されたスタック体を含み、このスタック体は、複数の熱可塑性編組部材及び熱可塑性編組外板を含む。

次に、第１誘導コイル、第２誘導コイル、第１スマートサセプタ、及び第２スマートサセプタを用いてコンソリデーション集合体を誘導加熱して、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材を圧着成形することにより、複合材胴体構造を作製する（処理１８０４）。これで、本プロセスは、終了する。

図１９は、誘導加熱によって熱可塑性編組外板と熱可塑性編組部材を圧着成形して、例示的な実施形態による複合材胴体構造を形成するプロセスを示すフローチャートである。図１９に示すプロセス１９００によれば、例えば、図２に示す熱可塑性編組外板２１０と熱可塑性編組部材２０６を誘導加熱によって圧着成形することができる。さらに、プロセス１９００は、図１〜図２に示すスタック体１１２を含むコンソリデーション集合体１０４を含むシステム１０３を用いて実行することができる。

プロセス１９００では、先ず、コンソリデーション集合体における内側ツールに埋設された第１誘導コイルを、コンソリデーション集合体における外側ツールに埋設された第２誘導コイルと接続する（処理１９０２）。処理１９０２では、図１に示す接続装置１０７などの接続装置を用いることができる。１つ以上の例示的な実施例では、第１誘導コイル及び第２誘導コイルは、最終的に環状ソレノイドを形成するように接続される。

その後、コンソリデーション集合体における内包体に、所定の大きさの圧力を加える（処理１９０４）。例えば、処理１９０４では、内包体に加圧システムを接続し、不活性ガスを用いて加圧を行う。例示的な一実施例では、加圧システムの加圧チューブは、内包体の内部、或いは、内包体を通る溝に配置される。加圧システムは、不活性ガスを用いて加圧を行う。処理１９０４で加える圧力は、小さくてもよい（例えば、約１５ｐｓｉ）。

第１誘導コイル及び第２誘導コイルに通電して、コンソリデーション集合体における第１スマートサセプタ及び第２スマートサセプタを加熱し、これによりコンソリデーション集合体における熱可塑性材料を、設定温度の所定の許容範囲に収まる温度に加熱する（処理１９０６）。設定温度は、例えば、華氏３５０度超の温度である。処理１９０６で加熱される熱可塑性材料とは、スタック体における熱可塑性編組外板及び熱可塑性編組部材であって、複合材胴体構造における胴体外板及び胴体ストリンガを形成する熱可塑性材料である。

内包体及びストリンガ内包体を用いて、加圧を行う（処理１９０８）。処理１９０８では、加圧システムによって、例えば、約２５０ｐｓｉの圧力を加え、これにより、熱可塑性材料を均一にのばすことができる。処理１９０８の段階において、熱可塑性編組外板と熱可塑性編組部材が誘導加熱により圧着成形されて、複合材胴体構造が形成される。この複合材胴体構造は、例えば、複合材バレルである。次いで、熱可塑性材料の温度を低下させる（処理１９１０）。温度が所定の閾値温度を下回れば、圧力を低下させる（処理１９１２）。例えば、処理１９１２において、温度が華氏約３００度を下回れば、圧力を約１５ｐｉｓまで低下させる。

その後、複合材胴体構造を取り出す（処理１９１４）。内包体を真空引きして、複合材胴体構造とコンソリデーション集合体の内側ツールとの間に隙間をつくる（処理１９１６）。コンソリデーション集合体の外側ツールを取り外して、複合材胴体構造を内側ツールから取り外し可能にする（処理１９１８）。これで、本プロセスは、終了する。

他の例示的な実施例では、プロセス１９００は、複合材胴体構造が内側ツールから取り外された後に、複合材胴体構造をカスタマイズするための追加の処理を含む。例えば、複合材胴体構造に切り欠きを追加したり、他のコンポーネントを追加したりすることができる。例示的な一実施例では、ウインドウ・ベルト用の切り欠き（window belt cutout）が形成される。他の実施例では、誘導接合又は誘導溶接の技術を用いて、胴体部フレーム及び窓用フレームが追加される。誘導接合又は誘導溶接を用いることで、限定するものではないが例えば、シヤタイ、システム用ブラケット、アンテナ補強部、サービスパン補強部（service pan reinforcement）、他の種類のパーツ、又はそれらの組み合わせを複合材胴体構造に追加することができる。

図２０は、例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。図２０に示すプロセス２０００により、図１に示す複合材構造１０１などの複合材構造を作製することができる。

プロセス２０００では、先ず、部材拘束部を用いて、内側ツール、スタック体、及び外側ツールを所定の位置に一体的に保持する（処理２００２）。次に、スタック体における内包体及び複数のストリンガ内包体を加圧して、内包体及び複数のストリンガ内包体を膨張させることにより、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材とを互いに押圧させる（処理２００４）。

次いで、内包体及び複数のストリンガ内包体が加圧された状態で、スタック体における熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材を一体化成形して、複合材構造を形成する（処理２００６）。これで、本プロセスは、終了する。処理２００４における加圧により、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材とが均一且つ滑らかに一体化成形されることが保証される。

図２１は、例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。図２１に示すプロセス２１００により、図１に示す複合材構造１０１などの複合材構造を形成することができる。

プロセス２１００では、先ず、スタック体における内包体及び複数のストリンガ内包体を膨張させることにより、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材とにおける繊維に張力を加える（処理２１０２）。処理２１０２は、例えば、内包体及び複数のストリンガ内包体を加圧することで実行される。いくつかの実施例では、内包体及びストリンガ内包体は、加圧チューブに不活性ガスを流すことで加圧される。加圧チューブは、不活性ガスを注入することで膨張し、これにより内包体及びストリンガ内包体を膨張させる。

スタック体を加熱することにより、熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を溶融させる（処理２１０４）。処理２１０４は、スマートサセプタを誘導加熱して実行することができる。次いで、熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材が溶融した状態で、熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を接合する（処理２１０６）。スタック体を冷却することにより、熱可塑性編組外板と複数の熱可塑性編組部材が一体化された複合材胴体構造を作製する（処理２１０８）。これで、本プロセスは、終了する。

図２２は、例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。図２２に示すプロセス２２００により、図１に示す複合材構造１０１などの複合材構造を形成することができる。

プロセス２２００では、先ず、複数の熱可塑性編組部材、及び熱可塑性編組外板を合わせたスタック体を組み立てる（処理２２０２）。スタック体を、内側ツールと外側ツールとの間に配置する（処理２２０４）。部材拘束部を用いて、内側ツール、スタック体、及び外側ツールを所定の位置に一体的に保持することにより、内側ツール、スタック体、外側ツール、及び部材拘束部を合わせたコンソリデーション集合体を組み立てる（処理２２０６）。コンソリデーション集合体を加熱することにより、複合材構造を作製する（処理２２０８）。これで、本プロセスは、終了する。

図２３は、例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。図２３に示すプロセス２３００により、図１に示す複合材構造１０１などの複合材構造を作製することができる。

プロセス２３００は、複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォームを作製することを含む（処理２３０２）。複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォームには、複数の熱可塑性編組部材及び熱可塑性編組外板が含まれる。さらに、プロセス２３００は、複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォームを、周方向に拘束された弧状スタック体において一体化成形することを含む（処理２３０４）。一体化成形する間、複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォームの繊維に張力を加える（処理２３０６）。

プロセス２３００において、処理２３０４は、オートクレーブを使用することなく実行することができる。処理２３０４では、ブラダを用いて外側の部材拘束部に対する反力を生成することで、オートクレーブによって得られるような加圧を実現することができる。さらに、処理２３０４では、誘導コイル及びスマートサセプタを用いることで、オートクレーブによって得られるような加熱を実現することができる。

図２４は、例示的な実施形態による複合材構造を作製するプロセスを示すフローチャートである。図２４に示すプロセス２４００により、図１に示す複合材構造１０１などの複合材構造を作製することができる。

プロセス２４００では、先ず、スタック体における複数のストリンガ内包体を膨張させることにより、複数の熱可塑性編組部材及び熱可塑性編組外板に力を加える（処理２４０２）。処理２４０２は、複数のストリンガ内包体を加熱するとともに、複数のストリンガ内包体に複数の加圧チューブを介して不活性ガスを供給することによって複数のストリンガ内包体を加圧することで実行される。複数のストリンガ内包体を膨張させて複数の熱可塑性編組部材に張力を作用させることで、これら熱可塑性編組部材に掛かる圧縮負荷に抵抗することができる。

複数のストリンガ内包体が膨張する間、スタック体は、非誘電材料が埋設された誘電材料によって拘束される（処理２４０４）。処理２４０４は、誘電材料を含む外側ツールにスタック体を押圧することで実行できる。上記の誘電材料は、セラミック材料であり、非誘電材料は、処理２４０２における加熱に用いられる複数の誘導コイルである。複数のストリンガ内包体が膨張する間、前記非誘電材料は、前記誘電材料によって拘束される（処理２４０６）。

図２５は、例示的な実施形態による熱可塑性トウのタッキング及びトリミングのプロセスを示すフローチャートである。図２５に示すこのプロセスにおいてタッキング及びトリミングを行う熱可塑性トウは、最終的に、図２に示す熱可塑性編組外板２１０及び熱可塑性編組部材２０６を形成するものである。

プロセス２５００では、先ず、編組リングから供給される熱可塑性トウを、設置面上の編組体の上方に受け取って積層し、この際に、熱可塑性トウの一部を、導電部材の上方に受け取る（処理２５０２）。前記熱可塑性トウは、熱可塑性トウが編組されたトウであってもよい。設置面は、ツール面、当て板、内包体、ストリンガ内包体、形成途中の編組レイアップ、プリフォーム、一体化複合材構造、又は他の種類の面の内の少なくとも１つにより形成される面である。前記編組体は、例えば、熱可塑性材料を編組した編組レイアップ、形成途中の編組レイアップ、プリフォーム、編組された熱可塑性トウで形成された一体構造、又は、他の編組体である。処理２５０２では、熱可塑性トウは、設置面において形成途中の編組体の上方に配置される。処理２５０２における導電部材は、「シュー」とも呼ばれる。

支持リングに固定されたタック溶接部を用いて、熱可塑性トウを編組体にタック溶接する（処理２５０４）。処理２５０４では、抵抗熱によってタック溶接部を加熱して、熱可塑性トウを編組体に均一に仮止めすることができる。熱可塑性トウの一部をトリミングすることで、編組体の上方に受け取った熱可塑性トウをトリミングする（処理２５０６）。これで、本プロセスは、終了する。処理２５０６では、熱可塑性トウのうち、導電部材に支持された部分にレーザエネルギーを照射して、熱可塑性トウをトリミングする。導電部材がレーザエネルギーを吸収するので、導電部材の下側に位置する編組体を保護することができる。

図２６は、例示的な実施形態による熱可塑性トウのタッキング及びトリミングのプロセスを示すフローチャートである。図２６に示すこのプロセスにおいてタッキング及びトリミングを行う熱可塑性トウは、最終的に、図２に示す熱可塑性編組外板２１０及び熱可塑性編組部材２０６を形成するものである。

プロセス２６００では、先ず、編組システムから供給される熱可塑性トウを、設置面上の編組体の上方に受け取って積層する（処理２６０２）。受け取った熱可塑性トウを編組体にタック溶接する（処理２６０４）。受け取った熱可塑性トウの一部にレーザエネルギーを照射することにより、熱可塑性トウをトリミングする（処理２６０６）。これで、本プロセスは、終了する。

本開示の例示的な実施形態は、図２７に示す航空機の製造及び使用方法２７００、及び図２８に示す航空機２８００に関連付けて説明することができる。先ず、図２７を参照すると、例示的な実施形態による航空機の製造及び使用方法が示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及び使用方法２７００は、図２８の航空機２８００の仕様決定及び設計２７０２と、材料調達２７０４とを含む。

生産中は、図２８の航空機２８００の部品及び小組立品（subassembly）の製造２７０６及びシステム統合２７０８が行われる。その後、図２８の航空機２８００は、例えば認証及び納品２７１０を経て、就航２７１２に入る。顧客による就航２７１２の期間中は、図２８の航空機２８００は、定例の整備及び保守２７１４のスケジュールに組み込まれる。なお、この工程は、変更、再構成、改装なども含みうる。

方法２７００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することができる。これらの実施例において、オペレータは、顧客であってもよい。なお、システムインテグレータは、航空機メーカ及び主要システム（majority-system）下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体（military entity）、サービス組織（service organization）などであってもよい。

次に、図２８を参照すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機が示されている。この実施例では、航空機２８００は、図２７に示す、航空機の製造及び使用方法２７００によって製造されたものであり、複数のシステム２８０４及び内装２８０６を備える機体２８０２を含む。システム２８０４の例は、推進系２８０８、電気系２８１０、油圧系２８１２、及び環境系２８１４のうちの１つ以上を含む。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。なお、航空宇宙産業の例を説明したが、別の例示的な実施形態は、例えば自動車産業等の他の産業にも適用可能である。

本明細書で具体化した装置及び方法は、図２７の航空機の製造及び使用方法２７００における一連の工程のうちの１つ以上において採用できる。具体的には航空機の製造及び使用方法２７００における任意の１つ以上の工程において、図１〜図２に示すシステム１０３を用いて複合材構造１０１を作製することができる。また、限定するものではないが例えば、航空機の製造及び使用方法２７００における部品及び小組立品の製造２７０６、システム統合２７０８、定例の整備及び保守２７１４などのうちの少なくとも１つの工程において、図１〜図２に示すシステム１０３を用いて複合材構造１０１を作製することができる。また、図２８に示す航空機２８００の機体２８０２の少なくとも一部を、図１〜図２のシステム１０３を用いて作製することができる。例えば、システム１０３を用いて、機体２８０２の胴体バレルを形成することができる。

例示的な一実施例では、図２７の部品及び小組立品の製造２７０６において作製される部品又は小組立品は、図２７に示す、航空機２８００の就航２７１２期間中に作製される部品又は小組立品と同様に作製又は製造することができる。また、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を、図２７の部品及び小組立品の製造２７０６及びシステム統合２７０８などの製造工程において採用することが可能である。また、装置の実施形態、方法の実施形態、又はそれらの組み合わせのうちの１つ以上を、図２７に示す、航空機２８００の就航２７１２及び／又は整備及び保守２７１４の工程において採用することが可能である。異なる例示的な実施形態をいくつか用いることで、航空機２８００の組立ての速度を大幅に向上し、又は、コストを大幅に削減することが可能になる。

上述した様々な実施形態におけるフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法について可能ないくつかの実施態様の構造、機能、及び処理を示すものである。この点において、フローチャート又はブロック図における各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、及び／又は、処理もしくはステップの一部を表す場合がある。

例示的な実施形態のいくつかの代替の態様においては、ブロックに示した機能が、図に示した順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、場合によっては、連続するものとして示されている２つのブロックを、関連する機能に応じて、実質的に同時に実行してもよいし、逆の順序で実行してもよい。また、フローチャート又はブロック図に示されたブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。

本明細書において、「少なくとも１つの」なる表現がアイテムの列挙と共に用いられる場合、列挙されたアイテムの１つ以上の様々な組み合わせを用いてもよいということであり、列挙されたアイテムのうちの１つのみを必要とする場合もあることを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、ステップ、処理、プロセス、又はカテゴリーなどである。換言すると、「少なくとも１つの」は、列挙されたアイテムから、任意の数のアイテムを任意の組み合わせで使用することができるが、列挙されたアイテムのすべてが必須であるとは限らないことを意味する。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうちの少なくとも１つ」、或いは、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、限定するものではないが、アイテムＡを意味する場合、アイテムＡとアイテムＢを意味する場合、アイテムＢを意味する場合、アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣを意味する場合、アイテムＢとアイテムＣを意味する場合、或いは、アイテムＡとアイテムＣを意味する場合が含まれる。場合によっては、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうちの少なくとも１つ」、或いは、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、限定するものではないが、例えば、２個のアイテムＡであっても、１個のアイテムＢであっても、１０個のアイテムＣであっても、４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣであってもよく、或いは、他の適当な組み合わせであってもよい。
本明細書において、以下の付記も提供される。

１．複合材構造（１０１）を作製するための方法であって、
熱可塑性編組外板（２１０）及び複数の熱可塑性編組部材（２０６）を合わせたスタック体（１１２）を組み立て（２２０２）、
前記スタック体（１１２）を内側ツール（１０８）と外側ツール（１１０）の間に配置し（２２０４）、
前記内側ツール（１０８）、前記スタック体（１１２）、及び前記外側ツール（１１０）を、部材拘束部（１１７）を用いて所定の位置に一体的に保持することで、前記内側ツール（１０８）、前記スタック体（１１２）、前記外側ツール（１１０）、及び前記部材拘束部（１１７）を合わせたコンソリデーション集合体（１０４）を組み立て（２２０６）、
前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱することで、前記複合材構造（１０１）を作製する（２２０８）、方法。

２．前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、複数の凹部（２１６）を有する内包体（２０２）と、前記複数の凹部（２１６）に入れ込まれた複数の当て板（２０４）と、複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、複数のストリンガ内包体（２０８）と、熱可塑性編組外板（２１０）と、を合わせた前記スタック体（１１２）を組み立てる、付記１に記載の方法。

３．前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱する（２２０８）に際し、前記コンソリデーション集合体（１０４）を誘導加熱して、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）と圧着成形することにより、一体化複合材構造（１０１）を作製する、付記１又は２に記載の方法。

４．前記コンソリデーション集合体（１０４）を加熱する（２２０８）に際し、前記内側ツール（１０８）と前記スタック体（１１２）の間に位置する第１スマートサセプタ（１１４）、及び、前記外側ツール（１１０）と前記スタック体（１１２）の間に位置する第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱することで、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する、付記３に記載の方法。

５．さらに、複数の加圧チューブ（２３８）を複数のストリンガ内包体（２０８）に挿通する、付記１〜４のいずれか１つに記載の方法。

６．さらに、前記スタック体（１１２）の端部に配置された複数のプラグ（１０６）を用いて、前記複数の加圧チューブ（２３８）を前記複数のストリンガ内包体（２０８）の中に固定する（１７２２）、付記５に記載の方法。

７．前記スタック体（１１２）を組み立てるに際し、
前記内側ツール（１０８）は、支持構造（１１６）で支持されており、前記内側ツール（１０８）の周りに第１スマートサセプタ（１１４）を配置し（１６０２）、
前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに内包体（２０２）を配置する（１７０２）、付記１〜６のいずれか１つに記載の方法。

８．前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、さらに、前記内包体（２０２）の複数の凹部（２１６）に複数の当て板（２０４）に配置し（１６０４）、この際に、前記複数の当て板（２０４）の各々は、鉄−ニッケル合金から成るものである、付記７に記載の方法。

９．前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記複数の当て板（２０４）の上に配置し（１６０６）、この際に、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの所与の熱可塑性編組部材の形状は、前記複数の当て板（２０４）のうち、当該所与の熱可塑性編組部材が配置される当て板の形状と実質的に同じである、付記８に記載の方法。

１０．前記スタック体（１１２）を組み立てる（２２０２）に際し、さらに、
前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に、複数のストリンガ内包体（２０８）を配置し（１６０８）、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の周りに前記熱可塑性編組外板（２１０）を配置することで、前記スタック体（１１２）を完成させ（１６１０）、この際に、前記熱可塑性編組外板（２１０）が、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の端部領域に接触するようにする、付記９に記載の方法。

１１．さらに、前記熱可塑性編組外板（２１０）の周りに第２スマートサセプタ（１１５）を配置し（１７１２）、
前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに前記外側ツール（１１０）を配置し（１７１４）、この際に、前記内側ツール（１０８）、前記第１スマートサセプタ（１１４）、前記スタック体（１１２）、前記第２スマートサセプタ（１１５）、及び前記外側ツール（１１０）は、前記コンソリデーション集合体（１０４）の少なくとも一部を一体的に形成するものとする、付記１０に記載の方法。

１２．さらに、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び前記スタック体（１１２）の第２端部（１２８）を、複数のプラグ（１０６）を用いて塞ぎ（１７２２）、この際に、前記複数のプラグ（１０６）のうち、前記スタック体（１１２）の前記第１端部（１２６）に用いる第１プラグ（１００６）と、前記複数のプラグ（１０６）のうち前記スタック体（１１２）の前記第２端部（１２８）に用いる第２プラグ（１００８）との各々は、プラグ部（１１００、１１０６）、断熱層（１１０２、１１０８）、及びサセプタ接続部（１１０４、１１１０）を含むものとする、付記１〜１１のいずれか１つに記載の方法。

１３．さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形するための準備として、前記複数のプラグ（１０６）に端部ツール（１０５）を固定する（１７２４）、付記１２に記載の方法。

１４．さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する間、前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を実質的に同じ圧力に加圧する、付記１〜１３のいずれか１つに記載の方法。

１５．さらに、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を前記熱可塑性編組外板（２１０）に圧着成形する間、前記スタック体（１１２）おける複数の当て板（２０４）によって、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に機械的強度及び剛性を付与する、付記１〜１４のいずれか１つに記載の方法。

１６．付記１〜１５のいずれか１つに記載の方法によって組み立てられた航空機用複合材バレルの部材（１０２）。

１７．複合材胴体構造（１０２）を作製するための方法であって、
スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることで、熱可塑性編組外板（２１０）と複数の熱可塑性編組部材（２０６）とにおける繊維に張力を加え（２１０２）、
前記スタック体（１１２）を加熱することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を溶融させ（２１０４）、
前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が溶融状態にある間に、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合し（２１０６）、
前記スタック体（１１２）を冷却することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が一体化された前記複合材胴体構造（１０２）を作製する（２１０８）、を含む方法。

１８．付記１７に記載の方法によって組み立てられた前記複合材胴体構造（１０２）。

１９．内側ツール（１０８）と、
前記内側ツール（１０８）の周りに配置された第１スマートサセプタ（１１４）と、
前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに配置されたスタック体（１１２）であって、熱可塑性編組外板（２１０）及び複数の熱可塑性編組部材（２０６）を合わせたスタック体（１１２）と、
前記スタック体（１１２）の周りに配置された第２スマートサセプタ（１１５）と、
前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに配置された外側ツール（１１０）と、
前記内側ツール（１０８）、前記第１スマートサセプタ（１１４）、前記スタック体（１１２）、前記第２スマートサセプタ（１１５）、及び前記外側ツール（１１０）を所定の位置に保持する部材拘束部（１１７）と、を含む装置。

２０．前記スタック体（１１２）は、複数の当て板（２０４）をさらに含み、前記複数の当て板（２０４）の各々は、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの対応する熱可塑性編組部材に、所定の輪郭表面と剛性を付与する、付記１９に記載の装置。

２１．前記スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）と、
前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）を通る加圧チューブ（２４０）と、をさらに含む、付記１９又は２０に記載の装置。

２２．付記１９〜２１のいずれか１つに記載の装置を用いた、航空機の複合材胴体バレル（１０２）の作製。

２３．複合材胴体構造（１０１）を作製するための方法であって、
内側ツール（１０８）、スタック体（１１２）、及び外側ツール（１１０）を、部材拘束部（１１７）を用いて所定の位置に一体的に保持し（２００２）、
前記スタック体（１１２）における内包体（２０２）及び複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧することで、前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させ、これにより前記スタック体（１１２）における熱可塑性編組外板（２１０）と複数の熱可塑性編組部材（２０６）を互いに押圧させ（２００４）、
前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）が加圧された状態で、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を一体化成形することで、前記複合材構造（１０１）を作製する（２００６）、を含む方法。

２４．前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を一体化成形する（２００６）に際し、
前記スタック体（１１２）における第１スマートサセプタ（１１４）及び第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を溶融させ、これにより、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合する、付記２３に記載の方法。

２５．前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を誘導加熱するに際し、
前記内側ツール（１０８）に埋設された第１誘導コイル（１１８）、及び前記外側ツール（１１０）に埋設された第２誘導コイル（１２０）を用いて、磁気エネルギーを生成し、
前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を用いて、前記磁気エネルギーを熱エネルギーに変換する、付記２４に記載の方法。

２６．前記スタック体（１１２）における前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する（２００４）に際し、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）を流れる不活性ガスを用いて、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する、付記２３〜２５のいずれか１つに記載の方法。

２７．前記スタック体（１１２）における前記内包体（２０２）及び前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する（２００４）に際し、
前記内包体（２０２）を通る加圧チューブを流れる不活性ガスを用いて、前記内包体（２０２）を加圧する、付記２３〜２６のいずれか１つに記載の方法。

２８．さらに、誘導加熱の間、前記スタック体（１１２）における複数の当て板（２０４）のうちの対応する当て板によって規定される所定の輪郭表面によって、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の各々を支持する、付記２３〜２７のいずれか１つに記載の方法。

２９．さらに、前記スタック体（１１２）を冷却することで、前記熱可塑性編組外板（２１０）と前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）を接合して、一体化された複合材構造（１０１）を作製する（２１０８）、付記２３〜２８のいずれか１つに記載の方法。

３０．さらに、前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び第２端部（１２８）を複数のプラグで固定すること（１７２２）により、前記内包体（２０２）又は前記複数のストリンガ内包体（２０８）が誘導加熱中に長手方向に膨張することを抑止する、付記２３〜２９のいずれか１つに記載の方法。

３１．さらに、前記内側ツール（１０８）の上に前記スタック体（１１２）を組み立て（２２０２、２２０４）、
前記スタック体（１１２）の周りに前記外側ツール（１１０）を固定し（２２０４）、
前記内側ツール（１０８）上に前記スタック体（１１２）を組み立て、また前記スタック体（１１２）の周りに前記外側ツール（１１０）を固定する間、前記内側ツール（１０８）に圧縮荷重を加える（２２０６）、付記２３〜３０のいずれか１つに記載の方法。

３２．付記２３〜３１のいずれか１つに記載の方法によって組み立てられた航空機用複合材バレル（１０２）の部材。

３３．複数の凹部（２１２）を有する内包体（２０２）と、
前記複数の凹部（２１２）に配置された複数の当て板（２０４）と、
前記複数の当て板（２０４）の上に配置された複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、
前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された複数のストリンガ内包体（２０８）と、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された熱可塑性編組外板（２１０）と、を含む装置。

３４．前記複数の当て板（２０４）のうちの所与の当て板は、鉄−ニッケル合金から成る、付記３３に記載の装置。

３５．前記鉄−ニッケル合金は、約４０％から約４３％のニッケルを含有するインバー合金である、付記３４に記載の装置。

３６．前記複数の当て板（２０４）が有する第１熱膨張係数（２２７）は、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）が有する第２熱膨張係数（２３７）と十分に近い、付記３３〜３５のいずれか１つに記載の装置。

３７．前記内包体（２０２）、前記複数の当て板（２０４）、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）、前記複数のストリンガ内包体（２０８）、及び前記熱可塑性編組外板（２１０）は、スタック体（１１２）を形成する、付記３３〜３６のいずれか１つに記載の装置。

３８．前記スタック体（１１２）は、内側ツール（１０８）に貼着された第１スマートサセプタ（１１４）と、外側ツール（１１０）に貼着された第２スマートサセプタ（１１５）との間に配置されており、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）を介した誘導加熱により、前記熱可塑性編組外板（２１０）は前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）と圧着成形される、付記３７に記載の装置。

３９．前記内側ツール（１０８）には、第１誘導コイル（１１８）が埋設されており、前記外側ツール（１１０）には、第２誘導コイル（１２０）が埋設されている、付記３８に記載の装置。

４０．前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び前記スタック体（１１２）の第２端部（１２８）を塞ぐ複数のプラグ（１０６）をさらに含む、付記３７〜３９のいずれか１つに記載の装置。

４１．前記複数のプラグ（１０６）のうちの第１プラグ（１００６）と前記複数のプラグ（１０６）のうちの第２プラグ（１００８）との各々は、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る加圧チューブ（１１１２）が挿通されるプラグ部（１１００、１１０６）と、
断熱層（１１０２、１１０８）と、
サセプタ接続部（１１０４、１１１０）と、を含む、付記４０に記載の装置。

４２．前記サセプタ接続部（１１０４、１１１０）は、水冷される、付記４１に記載の装置。

４３．前記複数のストリンガ内包体（２０８）を通る複数の加圧チューブ（２３８）をさらに含む、付記３７〜４２のいずれか１つに記載の装置。

４４．付記３３に記載の装置を用いて、航空機の複合材胴体バレル（１０２）を形成する方法。

４５．誘電材料から成る内側ツール（１０８）であって、第１誘導コイル（１１８）が埋設された内側ツール（１０８）と、
前記誘電材料から成る外側ツール（１１０）であって、第２誘導コイル（１２０）が埋設されており、前記内側ツール（１０８）を囲む形状及び大きさを有する外側ツール（１１０）と、
前記内側ツール（１０８）に貼着された第１スマートサセプタ（１１４）と、
前記外側ツール（１１０）に貼着された第２スマートサセプタ（１１５）と、を含むシステムであって、
前記内側ツール（１０８）と前記外側ツール（１１０）との間に配置されたスタック体（１１２）を、前記第１誘導コイル（１１８）及び前記第２誘導コイル（１２０）を用いて誘導加熱する際に、前記第１スマートサセプタ（１１４）及び前記第２スマートサセプタ（１１５）の両方によって熱の分散及び熱の均一化が促進されるシステム（１０３）。

４６．付記４５のシステム（１０３）を用いて、複合材胴体構造（１０２）を作製する方法。

４７．内側ツール（１０８）と、
前記内側ツール（１０８）の周りに配置された第１スマートサセプタ（１１４）と、
前記第１スマートサセプタ（１１４）の周りに配置されたスタック体（１１２）と、を含むシステムであって、前記スタック体（１１２）は、
複数の凹部（２１２）を有する内包体（２０２）と、
前記複数の凹部（２１２）に配置された複数の当て板（２０４）と、
前記複数の当て板（２０４）の上に配置された複数の熱可塑性編組部材（２０６）と、
前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）と接触するように配置された複数のストリンガ内包体（２０８）と、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）の上に配置された熱可塑性編組外板（２１０）であって、前記複数のストリンガ内包体（２０８）の各々を、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）のうちの対応する１つとの間に挟むように配置された前記熱可塑性編組外板（２１０）と、
前記スタック体（１１２）の周りに配置された第２スマートサセプタ（１１５）と、
前記第２スマートサセプタ（１１５）の周りに配置された外側ツール（１１０）と、を含むものである、システム（１０３）。

４８．前記スタック体（１１２）の第１端部（１２６）及び第２端部（１２８）を塞ぐ複数のプラグ（１０６）をさらに含む、付記４７に記載のシステム（１０３）。

４９．前記内側ツール（１０８）には、第１誘導コイル（１１８）が埋設されており、前記外側ツール（１１０）には、第２誘導コイル（１２０）が埋設されており、
前記第１誘導コイル（１１８）と前記第２誘導コイル（１２０）とを接続するための複数の接続装置（１０７）をさらに含む、付記４８に記載のシステム（１０３）。

５０．前記複数のプラグ（１０６）を配置及び固定するための端部ツール（１０５）をさらに含む、付記４８又は４９に記載のシステム（１０３）。

５１．付記４７に記載のシステム（１０３）を用いて、航空機の複合材胴体バレル（１０２）を形成する方法。

５２．複合材胴体構造（１０１）を作製するための方法であって、
スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることにより、複数の熱可塑性編組部材（２０６）及び熱可塑性編組外板（２１０）に力を加え、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させる間、非誘電材料が埋設された誘電材料によって前記スタック体（１１２）を拘束し、
前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させる間、前記誘電材料によって前記非誘電材料を拘束する、方法。

５３．内包体（２０２）、前記複数のストリンガ内包体（２０８）、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）、及び前記熱可塑性編組外板（２１０）を合わせた前記スタック体（１１２）を組み立て、
各々が前記誘電材料及び前記非誘電材料を含む内側ツール（１０８）と外側ツール（１１０）との間に、前記スタック体（１１２）を配置する、付記５２に記載の方法。

５４．前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加熱する、付記５２又は５３に記載の方法。

５５．前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）に複数の加圧チューブを流れる不活性ガスによって、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を加圧する、付記５２〜５４のいずれか１つに記載の方法。

５６．前記スタック体（１１２）を拘束するに際し、前記誘電材料を含む外側ツール（１１０）に対して前記スタック体（１１２）を押圧させ、この際に、前記誘電材料は、セラミック材料であり、前記誘電材料に埋設された前記非誘電材料は、複数の誘導コイルである、付記５２〜５５のいずれか１つに記載の方法。

５７．前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させ、当該膨張によって前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に張力を加える、付記５２〜５６のいずれか１つに記載の方法。

５８．前記スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させるに際し、前記複数のストリンガ内包体（２０８）を膨張させることで、前記複数の熱可塑性編組部材（２０６）に対する圧縮負荷に抵抗する、付記５２〜５７のいずれか１つに記載の方法。

５９．付記５２〜５８のいずれか１つに記載の方法によって組み立てられた、航空機用複合材バレル（１０２）の部材。

６０．複合材胴体構造（１０１）を作製するための方法であって、
複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を、周方向に拘束された弧状スタック体（１１２）において一体化成形し（２３０４）、
一体化成形の間、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）の繊維に張力を加える（２３０６）、方法。

６１．前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、前記弧状スタック体（１１２）を加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する、を含む、付記６０に記載の方法。

６２．前記弧状スタック体（１１２）を加熱するに際し、前記弧状スタック体（１１２）を誘導加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する、付記６１に記載の方法。

６３．前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、複数の誘導コイル及び複数のスマートサセプタを用いて前記弧状スタック体（１１２）を加熱することで、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する、付記６０〜６２のいずれか１つに記載の方法。

６４．前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）を一体化成形する（２３０４）に際し、前記弧状スタック体（１１２）における複数のストリンガ内包体（２０８）及び内包体（２０２）を膨張させることにより、前記複数の圧着成形された熱可塑性編組プリフォーム（２０６、２１０）に力を加える、付記６０〜６３のいずれか１つに記載の方法。

６５．前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記内包体（２０２）膨張させるに際し、前記弧状スタック体（１１２）における前記複数のストリンガ内包体（２０８）及び前記内包体（２０２）を、不活性ガスを用いて加圧する、付記６４に記載の方法。

６６． 付記６０〜６５のいずれか１つに記載の方法によって組み立てられた航空機用複合材バレル（１０２）の部材。

６７．熱可塑性トウ（１４０４）を編組体（１３０６）に対してタッキング及びトリミングするために用いられるタッキング・トリミングシステム（１３０１）と、
前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）が取り付けられた支持システム（１３０２）と、を含み、前記支持システム（１３０２）は、円筒形の熱可塑性スタック体（３０６）に対して前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）を機能的に配置するのに適した形状及び大きさを有する、トウ用タッキング及びトリミング装置。

６８．前記支持システム（１３０２）は、弧状の設置面（１３０４）の全周を囲む大きさ及び形状を有する支持リング（１３０３）を含み、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持リング（１３０３）に取り付けられている、付記６７に記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

６９．前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）の一部に固定されたタック溶接部（１４００）を含み、前記タック溶接部（１４００）は、抵抗熱によって加熱される、付記６７又は６８に記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７０．前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）の一部に固定されたトリミング部（１４０２）を含み、前記トリミング部（１４０２）は、レーザエネルギーを用いて前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする、付記６７〜６９のいずれか１つに記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７１．前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）をさらに含む、付記７０に記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７２．前記導電部材（１３０８）は、楔形の断面形状を有する、付記７１に記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７３．前記導電部材（１３０８）は、熱伝導性を有しており、前記トリミング部（１４０２）から出射される前記レーザエネルギーを吸収して前記編組体（１３０６）を保護するために用いられる、付記７１又は７２に記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７４．前記熱可塑性トウ（１４０４）を編組リングから受け取って、前記導電部材（１３０８）の上を通過させるよう構成されている、付記７１〜７３のいずれか１つに記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７５．前記支持システム（１３０２）は、前記熱可塑性トウ（１４０４）を供給する編組リングとともに移動する、付記６７〜７４のいずれか１つに記載のトウのタッキング及びトリミング装置。

７６．前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持システム（１３０２）に分散して配置された複数のタッキング・トリミングシステムのうちの１つである、付記６７〜７６のいずれか１つに記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７７．前記編組体（１３０６）は、熱可塑性複合材の連続繊維が編組されて成る複数の熱可塑性プライを含む、付記６７〜７６のいずれか１つに記載のトウ用タッキング及びトリミング装置。

７８．熱可塑性トウ（１４０４）をタッキング及びトリミングするための方法であって、
編組システムから設置面上（１３０４）の編組体（１３０６）の上方に受け取った熱可塑性トウ（１４０４）を積層し（２５０２）、
前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接し（２５０４）、
前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部をトリミングすることで、前記編組体（１３０６）の上方に受け取った前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする（２５０６）、方法。

７９．さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部を、前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）の上方に受け取る、付記７８に記載の方法。

８０．前記熱可塑性トウ（１４０４）をタック溶接する（２５０４）に際し、支持リング（１３０３）に固定されたタック溶接部（１４００）を用いて、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接する、付記７８又は７９に記載の方法。

８１．前記熱可塑性トウ（１４０４）をタック溶接する（２５０４）に際し、前記設置面（１３０４）を囲む支持リング（１３０３）に固定されたタック溶接部（１４００）を用いて、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接し、前記タック溶接部（１４００）は、抵抗熱によって加熱される、付記７８〜８０のいずれか１つに記載の方法。

８２．さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部を、導電部材（１３０８）によって支持する、付記７８〜８１のいずれか１つに記載の方法。

８３．前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部をトリミングする（２５０６）に際し、前記導電部材（１３０８）によって支持された、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部にレーザエネルギーを照射する、付記８２に記載の方法。

８４．前記レーザエネルギーを照射するに際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）のトリミングにともなって、前記レーザエネルギーを、前記導電部材（１３０８）によって吸収することで、前記編組体（１３０６）を保護する、を含む、付記８３に記載の方法。

８５．前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層する（２５０２）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記設置面（１３０４）に積層し、この際に、前記設置面（１３０４）は、ツール面（１３０４）、当て板（５０２）、内包体（４００）、ストリンガ内包体（７０２）、形成途中の編組レイアップ（１３０６）、プリフォーム（８００、６００）、又は一体化された複合材構造（１０１）のうちの少なくとも１つにより形成されるものとする、付記７８〜８４のいずれか１つに記載の方法。

８６．前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層する（２５０２）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）を積層することで、前記編組体（１３０６）の一部に特異部を追加する、付記７８〜８５のいずれか１つに記載の方法。

８７．付記７８〜８６のいずれか１つに記載の方法によって組み立てられた航空機用複合材バレル（１０２）の部材。

８８．熱可塑性トウ（１４０４）をタッキング及びトリミングするための方法であって、
編組システムから設置面上（１３０４）の編組体（１３０６）の上方に受け取った熱可塑性トウ（１４０４）を積層し（２６０２）、
前記編組システムから受け取った前記熱可塑性トウ（１４０４）を前記編組体（１３０６）にタック溶接し（２６０４）、
前記熱可塑性トウ（１４０４）の一部にレーザエネルギーを照射することにより、前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングする（２６０６）、方法。

８９．さらに、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部を導電部材（１３０８）によって支持する、付記８８に記載の方法。

９０．前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部をトリミングする（２６０６）に際し、前記熱可塑性トウ（１４０４）の前記一部は導電部材（１３０８）で支持されており、当該一部にレーザエネルギーを照射する、付記８８又は８９に記載の方法。

９１．付記８８に記載の方法によって組み立てられた航空機用複合材バレル（１０２）の部材。

９２．弧状の設置面（１３０４）の全周を囲む大きさ及び形状を有する支持リング（１３０３）と、
前記支持リング（１３０３）に固定されており、熱可塑性トウ（１４０４）を編組体（１３０６）にタッキングするために用いられるタッキング・トリミングシステム（１３０１）と、を含むタッキング・トリミング集合体であって、前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、
前記支持システム（１３０３）の一部に固定されたタック溶接部（１４００）であって、抵抗熱によって加熱されるタック溶接部（１４００）と、
前記支持リング（１３０３）の一部に固定されたトリミング部（１４０２）であって、レーザエネルギーを用いて前記熱可塑性トウ（１４０４）をトリミングするトリミング部（１４０２）と、
前記編組体（１３０６）と前記熱可塑性トウ（１４０４）との間に配置された導電部材（１３０８）と、を含むものである、タッキング・トリミング集合体。

９３．前記導電部材（１３０８）は、断面形状が楔形であるとともに、熱伝導性を有しており、前記熱可塑性トウ（１４０４）のトリミングの際に、前記トリミング部（１４０２）から出射される前記レーザエネルギーを吸収して前記編組体（１３０６）を保護する、付記９２に記載のタッキング・トリミング集合体。

９４．前記タッキング・トリミングシステム（１３０１）は、前記支持リング（１３０３）に分散して配置された複数のタッキング・トリミングシステム（１３０１）のうちの１つである、付記９３に記載のタッキング・トリミング集合体。

９５．前記編組体（１３０６）は、熱可塑性複合材の連続繊維が編組されて成る複数の熱可塑性プライを含む、付記９２〜９４のいずれか１つに記載のタッキング・トリミング集合体。

９６．前記設置面（１３０４）は、ツール面（１３０４）、当て板（５０２）、内包体（４００）、ストリンガ内包体（７０２）、形成途中の編組レイアップ（１３０６）、プリフォーム（８００、６００）、又は一体化された複合材構造（１０１）のうちの少なくとも１つにより形成される面である、付記９２〜９５のいずれか１つに記載のタッキング・トリミング集合体。

上述の様々な例示的な実施態様の説明は、例示及び説明のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。当業者には、多くの改変及び変形が明らかであろう。さらに、例示の実施形態によっては、他の好適な実施形態とは異なる特徴をもたらす場合がある。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。

Claims (15)

1. 複合材構造を作製するための方法であって、
   熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を合わせたスタック体を組み立て、
   前記スタック体を内側ツールと外側ツールの間に配置し、
   前記内側ツール、前記スタック体、及び前記外側ツールを、部材拘束部を用いて所定の位置に一体的に保持することで、前記内側ツール、前記スタック体、前記外側ツール、及び前記部材拘束部を合わせたコンソリデーション集合体を組み立て、
   前記コンソリデーション集合体を加熱することで、前記複合材構造を作製する、方法。
2. 前記スタック体を組み立てるに際し、複数の凹部を有する内包体と、前記複数の凹部に入れ込まれた複数の当て板と、複数の熱可塑性編組部材と、複数のストリンガ内包体と、熱可塑性編組外板と、を合わせた前記スタック体を組み立てる、請求項１に記載の方法。
3. 前記コンソリデーション集合体を加熱するに際し、前記コンソリデーション集合体を誘導加熱して、前記複数の熱可塑性編組部材を前記熱可塑性編組外板と圧着成形することにより、一体化複合材構造を作製する、請求項１又は２に記載の方法。
4. さらに、複数の加圧チューブを複数のストリンガ内包体に挿通する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記スタック体を組み立てるに際し、
   前記内側ツールは、支持構造で支持されており、前記内側ツールの周りに第１スマートサセプタを配置し、
   前記第１スマートサセプタの周りに内包体を配置する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. さらに、前記スタック体の第１端部及び前記スタック体の第２端部を、複数のプラグを用いて塞ぎ、この際に、前記複数のプラグのうち、前記スタック体の前記第１端部に用いる第１プラグと、前記複数のプラグのうち前記スタック体の前記第２端部に用いる第２プラグとの各々は、プラグ部、断熱層、及びサセプタ接続部を含むものとする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. さらに、前記複数の熱可塑性編組部材を前記熱可塑性編組外板に圧着成形する間、前記スタック体における内包体及び複数のストリンガ内包体を実質的に同じ圧力に加圧する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. さらに、前記複数の熱可塑性編組部材を前記熱可塑性編組外板に圧着成形する間、前記スタック体おける複数の当て板によって、前記複数の熱可塑性編組部材に機械的強度及び剛性を付与する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 内側ツールと、
   前記内側ツールの周りに配置された第１スマートサセプタと、
   前記第１スマートサセプタの周りに配置されたスタック体であって、熱可塑性編組外板及び複数の熱可塑性編組部材を合わせたスタック体と、
   前記スタック体の周りに配置された第２スマートサセプタと、
   前記第２スマートサセプタの周りに配置された外側ツールと、
   前記内側ツール、前記第１スマートサセプタ、前記スタック体、前記第２スマートサセプタ、及び前記外側ツールを所定の位置に保持する部材拘束部と、を含む装置。
10. 前記スタック体は、複数の当て板をさらに含み、前記複数の当て板の各々は、前記複数の熱可塑性編組部材のうちの対応する熱可塑性編組部材に、所定の輪郭表面と剛性を付与する、請求項９に記載の装置。
11. 前記スタック体における複数のストリンガ内包体を通る複数の加圧チューブと、
    前記スタック体における内包体を通る加圧チューブと、をさらに含む、請求項９又は１０に記載の装置。
12. 内側ツールと、
    前記内側ツールの周りに配置された第１スマートサセプタと、
    前記第１スマートサセプタの周りに配置されたスタック体と、を含むシステムであって、
    前記スタック体は、
    複数の凹部を有する内包体と、
    前記複数の凹部に配置された複数の当て板と、
    前記複数の当て板の上に配置された複数の熱可塑性編組部材と、
    前記複数の熱可塑性編組部材と接触するように配置された複数のストリンガ内包体と、
    前記複数のストリンガ内包体及び前記複数の熱可塑性編組部材の上に配置された熱可塑性編組外板であって、前記複数のストリンガ内包体の各々を、前記複数の熱可塑性編組部材のうちの対応する１つとの間に挟むように配置された前記熱可塑性編組外板と、
    前記スタック体の周りに配置された第２スマートサセプタと、
    前記第２スマートサセプタの周りに配置された外側ツールと、を含むものである、システム。
13. 前記スタック体の第１端部及び第２端部を塞ぐ複数のプラグをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記内側ツールには、第１誘導コイルが埋設されており、前記外側ツールには、第２誘導コイルが埋設されており、
    前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルとを接続するための複数の接続装置をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記複数のプラグを配置及び固定するための端部ツールをさらに含む、請求項１３又は１４に記載のシステム。

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