図をより具体的に参照すると、本開示の実施形態が、図1に示されるように航空機の製造および保守方法100の文脈で、および図2に示されるように航空機200の文脈で説明され得る。最初に図1を見ると、航空機の製造および保守の図が、有利な実施形態によって表されている。生産準備中、航空機の製造および保守方法100は、図2内の航空機200の仕様および設計102ならびに材料調達104を含むことができる。
生産中、航空機200の構成要素および副組立品の製造106ならびにシステム統合108が行われる。その後、航空機200は、稼動させる112ために、認証および納入110を経ることができる。顧客による稼動112中、航空機200は、日常的な整備および保守114が予定され、これは、改変、再構成、改修、および他の整備または保守を含むことができる。
航空機の製造および保守方法100のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第3者、および/またはオペレータによって実行または実施することができる。これらの例では、オペレータは顧客になり得る。この説明の目的で、システムインテグレータは、非限定的に、任意の数の航空機メーカおよび主要システムの委託業者を含むことができ、第3者は、非限定的に、任意の数の販売業者、委託業者、および供給者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、サービス組織などになり得る。
次に図2を参照すれば、有利な実施形態が実装され得る航空機の図が表される。この例では、航空機200は、図1の航空機の製造および保守方法100によって生産され、複数のシステム204および内装206を備えた機体202を含むことができる。システム204の例は、推進システム208、電気システム210、油圧システム212、および環境システム214の1つまたは複数を含む。任意の数の他のシステムを含むことができる。航空宇宙の例が示されているが、さまざまな有利な実施形態は、自動車産業などの他の産業にも適用され得る。
本明細書において具体化される装置および方法は、航空機製造および保守方法100の少なくとも1つの段階中で採用することができる。本明細書では語句「少なくとも1つ」は、項目のリストで使用される場合、リストされた項目の1つまたは複数のさまざまな組合せを使用することができ、また、リスト内の各々の項目のうち1つだけ必要とされ得ることを意味する。たとえば、「項目A、項目B、および項目Cの少なくとも1つ」は、たとえば非限定的に、項目A、または項目Aおよび項目Bを含むことができる。この例はまた、項目A、項目B、および項目Cまたは項目Bおよび項目Cを含むこともできる。
1つの例示的な例では、図1の構成要素および副組立体の製造106において生産される構成要素または副組立体は、航空機200が図1で稼動している112間に生産される構成要素または副組立体に類似する方法で製作または製造することができる。さらに別の例では、いくつかの装置の実施形態、方法の実施形態またはそれらの組合せは、図1の構成要素および副組立体の製造106およびシステム統合108などの生産段階中に利用することができる。項目を参照するときのいくつかは、1つまたは複数の項目を意味する。たとえば、いくつかの装置の実施形態は、1つまたは複数の装置の実施形態である。いくつかの装置の実施形態、方法の実施形態、またはそれらの組合せは、図1の、航空機200が稼動している112間および/または整備および保守114中に利用することができる。さまざまな有利な実施形態のいくつかを使用すると、航空機200の組み立てを実質的に早めるおよび/または航空機200のコストを低減することができる。
さまざまな有利な実施形態は、いくつかのさまざまな考慮事項を認識し、考慮に入れる。たとえば、さまざまな有利な実施形態は、ストリンガの現行の設計がヌードルと称される複合材料の使用を採用することを認識し、考慮に入れる。ヌードルは、ストリンガまたは他のタイプの縦長部材に沿って延びる領域またはチャネル内に置くことができる複合材料である。
さまざまな有利な実施形態は、現在、これらのヌードルが、ストリンガを製造することを容易にするように設計されることを認識し、考慮に入れる。さまざまな有利な実施形態は、ヌードルについてのさまざまな特性またはパラメータが、このタイプの目標を踏まえた他のストリンガの特性またはパラメータに合致し得ないことを認識し、考慮に入れる。
さまざまな有利な実施形態は、ストリンガ内のこのタイプの設計のヌードルは、ストリンガを外板パネルから引き離すのに必要とされる力の量などの所望のパフォーマンス特性を低減し得ることを認識し、考慮に入れる。
したがって、さまざまな有利な実施形態は、ストリンガが取り付けられた別の構造からストリンガを引き離し得る力により良好に耐えることができるストリンガのための方法および装置を提供する。さまざまな有利な実施形態は、ヌードルが中に存在する基部を有するいかなるタイプの縦長部材にも有利な実施形態が適用され得ることを認識し、考慮に入れる。
1つの有利な実施形態では、装置は、複合縦長部材、チャネル、およびいくつかの複合構造体を備える。複合縦長部材は、構造体への取り付け用に構成された側部を有する。チャネルは、複合縦長部材の側部にあり、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成される。
別の有利な実施形態では、装置は、複合縦長部材、チャネル、およびいくつかの複合構造体を備える。複合縦長部材は、構造体への取り付け用に構成された側部を有する。チャネルは、その側部にあり、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成された、構造体の表面にほぼ垂直に配向された層を有する。
さらに別の有利な実施形態では、装置は、複合縦長部材、チャネル、いくつかの複合構造体を備える。複合縦長部材は、構造体への取り付け用に構成された側部を有する。チャネルは、側部上にあり、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。いくつかの複合構造体のうち一複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように選択されたさまざまな配向を有する層を備える。
次に図3を参照すれば、構造システムの図が、有利な実施形態によって表される。これらの例示的な例では、構造システム300は、ブロック形態で表される。構造システム300は、これらの例示的な例では航空機301内に位置する。表されるように、構造システム300は、複合縦長部材302、いくつかの複合構造体304、および構造体306を備える。
これらの表された例では、複合縦長部材302は、複合材料314の層312から形成される。たとえば、複合材料314の層312は、積み上げられ、複合縦長部材302の形状316に成形される。形状316は、これらの例示的な例ではT字形状317になり得る。
表されるように、複合縦長部材302のT字形状317は、複合縦長部材302の第1のセクション320および第2のセクション322によって形成される。これらの例示的な例では、第1のセクション320は、基部セクションと称することができ、第2のセクション322は垂直セクションと称することができる。第1のセクション320および第2のセクション322は、これらの例では同じ構造体の部分になり得る。当然ながら、他の例示的な例では、第1のセクション320および第2のセクション322は、別の構造から形成することもできる。
第2のセクション322は、第1のセクション320にほぼ垂直に位置決めされて複合縦長部材302のT字形状317を形成する。特に、第2のセクション322は、第1のセクション320にほぼ垂直である方向に第1のセクション320から外方に延びる複合縦長部材302の部分である。
これらの例示的な例では、第1のセクション320はほぼ平坦である。さらに、第1のセクション320は、不連続セクションである。特に、第1のセクション320は、第2のセクション322が第1のセクション320と交わるところで不連続になり得る。
第2のセクション322は、第2のセクション322の第1の場所321および第2の場所323において第1のセクション320と交わる。第2のセクション322の第1の場所321は、第1の半径326を有する第1の曲線形状324を有する。第2のセクション322の第2の場所323は、第2の半径330を有する第2の曲線形状328を有する。
第1の半径326は、第1の曲線形状324に実質的に合わさる円の半径である。第2の半径330は、第2の曲線形状328に実質的に合わさる円の半径である。これらの例示的な例では、第1の半径326は、第2の半径330とほぼ等しくなり得る。
第1のセクション320および第2のセクション322は、チャネル332を形成するように互いに関連して位置決めされる。特に、チャネル332は、第2のセクション322の第1の場所321と第2の場所323の間に形成される。第1の場所321における第1の曲線形状324の第1の半径326および第2の場所323における第2の曲線形状328の第2の半径330は、チャネル332の形状333を決定する。
これらの例示的な例では、チャネル332は、複合縦長部材302の第1の側部334に形成される。チャネル332は、これらの例では複合縦長部材302の長さに沿って延びている。複合縦長部材302はまた、第1の側部334の反対側に第2の側部331も有する。
第1の側部334は、たとえば、第1のセクション320および第2のセクション322の両方に対する基部側になり得る。第1の側部334は、構造体306への取り付け用に構成される。構造体306は、たとえば、非限定的に、外板パネル、リブ、スパー、ベースチャージ、基板、および/または構造の何らかの他の適切なタイプになり得る。
1つの例示的な例では、複合縦長部材302の第1のセクション320の第1の側部334は、ほぼ平坦である。構造体306は、構造体306の表面337が、この例示的な例において第1のセクション320の第1の側部334と直接接触するように、第1のセクション320の第1の側部334に取り付けることができる。
これらの例示的な例では、構造体306などの第1の構成要素は、複合縦長部材302などの第2の構成要素にいくつかの異なる方法で取り付けることができる。たとえば、第1の構成要素は、結合させる、硬化させる、締め付ける、糊付ける、連結させる、および/または何らかの他の適切な方法でその2つの構成要素を互いに取り付けることによって第2の構成要素に取り付けることができる。
第1の場所321および第2の場所323にある第2のセクション322の第1の側部334は、チャネル332の第1の壁338および第2の壁340を形成する。このようにして、第1の場所321および第2の場所323にある第2のセクション322の第1の側部334は、構造体306が複合縦長部材302に取り付けられたとき、構造体306の表面337に直接接触し得ない。さらに、構造体306の表面337は、複合縦長部材302に取り付けられたとき、第3の壁341を形成する。
いくつかの複合構造体304が、チャネル332内に設置され得る。いくつかの複合構造体304は、複合材料348の層346からなることができる。表されるように、いくつかの複合構造体304は、チャネル332の形状333にほぼ適合する形状350を有する。いくつかの複合構造体304は、チャネル332の充填材構造体336を形成する。充填材構造体336は、これらの例示的な例ではヌードルと称することができる。いくつかの複合構造体304の各々は、充填材構造体336の一セグメントである。
たとえば、いくつかの複合構造体304は、基部セグメント、上部セグメント、および基部セグメントと上部セグメントの間に位置する中間セグメントの組を備えることができる。本明細書では、「項目の組」は、ゼロまたはそれ以上の項目を意味する。たとえば、中間セグメントの組は、空の組またはゼロの組になり得る。
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体304は、複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致する第1のいくつかの特性352を有する。第1のいくつかの特性352および第2のいくつかの特性354は、たとえば、非限定的に、熱膨張係数、ヤング率、および他の適切な特性の少なくとも1つを含むことができる。
1つの例示的な例として、いくつかの複合構造体304の層346は、構成351を有することができる。層346の構成351は、いくつかの複合構造体304に関する第1のいくつかの特性352が、複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致するように選択される。たとえば、構成351では、いくつかの複合構造体304のヤング率の値は、複合縦長部材302のヤング率の値から所望の範囲内になり得る。
さらに、いくつかの複合構造体304の層346は、複合縦長部材302の層312の第2の配置355とほぼ等しい第1の配置353を有することができる。いくつかの複合構造体304の層346の第1の配置353は、複合縦長部材302を貫通する軸357に関連する層346の配置である。特に、層346の第1の配置353は、複合縦長部材302を貫通する軸357に関連する層346内の繊維の配置である。
1つの例示的な例として、第1の配置353は、軸357に関連して約0度で配置された約50パーセントの層346と、軸357に関連して約45度で配置された約40パーセントの層346と、軸357に関連して約90度で配置された約10パーセントの層346とを備えることができる。この例示的な例では、複合縦長部材302の層312の第2の配置355は、第1の配置353とほぼ同じように配置されたほぼ同じ割合の層312を有することができる。
いくつかの複合構造体304は、構造体306を複合縦長部材302に取り付けるように構成される。より詳細には、いくつかの複合構造体304は、構造体306の表面337の一部分を、複合縦長部材302の第2のセクション322の第1の場所321および第2の場所323にある第1の側部334の部分に取り付ける。
第1のいくつかの特性352および第2のいくつかの特性354がほぼ合致するとき、力358に耐える複合縦長部材302の能力356は増大する。力358は、圧力が複合縦長部材302および構造体306にかけられたときに発生する。たとえば、圧力は、航空機301が作動されているときに複合縦長部材302および構造体306にかけられ得る。
1つの例示的な例として、複合縦長部材302および構造体306が航空機301の胴体の一部であるとき、航空機301の客室内の加圧が、複合縦長部材302および構造体306にかけられる圧力を引き起こし得る。別の例示的な例として、複合縦長部材302および構造体306が航空機301の翼の一部であるとき、圧力は、航空機301の翼内の燃料タンク内の燃料の動きに応答して複合縦長部材302および構造体306にかけられ得る。
複合縦長部材302および構造体306にかけられた圧力は、これらの例示的な例では、構造体306の表面337にほぼ垂直な方向になり得る。この圧力は力358を発生させる。力358は、構造体306が第1の側部334において複合縦長部材302に取り付けられたとき、複合縦長部材302を構造体306から引き離すあらゆる力を含むことができる。言い換えれば、力358は、複合縦長部材302が構造体306に取り付けられるところで引張荷重を創出するあらゆる力を含む。
力358は、これらの例示的な例では、構造体306の表面337にほぼ垂直になり得る。さらに、力358は、複合縦長部材302の第1のセクション320の第1の側部334にほぼ垂直になり得る。
図3の構造システム300の図は、有利な実施形態が実装され得る方法に対する物理的または構築上の限定を示唆することを意味するものではない。図示されるものに加えてまたはその代わりに他の構成要素を使用することもできる。一部の構成要素は不必要になり得る。また、このブロックは、一部の機能的構成要素を説明するために提示される。これらのブロックの1つまたは複数は、有利な実施形態に実装されるとき、組み合わせる、および/またはさまざまなブロックに分割することができる。
たとえば、一部の例示的な例では、2つ以上の構造体を第1の側部334において複合縦長部材302に取り付けることができる。1つの例示的な例として、第2の構造体360を構造体306に取り付けることができる。たとえば、構造体306がベースチャージの形態をとるとき、第2の構造体360は、ベースチャージに取り付けられる外板パネルになり得る。一部の例示的な例では、ベースチャージは、複合縦長部材302の第2の配置と同じ配置355を有することができる。
別の例示的な例として、第3の構造体362を複合縦長部材302の第2のセクション322の側部331に取り付けることができる。第3の構造体362は、たとえば、リブ、スパー、または構造体の何らかの他の適切なタイプになり得る。
さらに他の例示的な例では、構造システム300は、構造体306に取り付けられた複合縦長部材302に加えて、またはその代わりに1つまたは複数の複合部材を含むことができる。たとえば、複数のストリンガを外板パネルの形態の構造体306に取り付けて構造システム300を形成することができる。
一部の場合、構造システム300は、航空機301以外のプラットフォーム内に位置することができる。たとえば、構造システム300は、移動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造体、水上構造体、宇宙構造体、航空機、水上艦、タンク、人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、車、発電所、橋、ダム、製造設備、および建物の少なくとも1つから選択されたプラットフォーム内に位置することができる。
次に図4を参照すれば、構造システムの斜視図の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、構造システム400は、図3の構造システム300の1つの実装形態の例である。この図および図5、6および9〜17に示されるさまざまな構成要素は、図3の構成要素と組み合わせることができ、図3の構成要素で使用することができ、またはその2つの組合せになり得る。加えて、この図の構成要素の一部は、図3にブロック形態で示された構成要素が物理的構造体としてどのように実装され得るかの例示的な例になり得る。
表されるように、構造システム400は、ストリンガ402、ベースチャージ404、外板407、およびヌードル406を含む。ストリンガ402は、図3の複合縦長部材302の1つの実装形態の例である。ベースチャージ404は、図3の構造体306の1つの実装形態の例であり、ヌードル406は、図3の充填材構造体336の1つの実装形態の例である。
この例示的な例では、ストリンガ402は、ブレードストリンガである。ストリンガ402は、第1の側部403および第2の側部405を有する。さらに、ストリンガ402は、第1のセクション408および第2のセクション410を有する。第1のセクション408および第2のセクション410は、この例では同じ構造体の部分である。表されるように、第1のセクション408は、不連続セクションである。
第2のセクション410は、矢印411の方向に第1のセクション408から外方に延びるように第1のセクション408に関連して位置決めされる。矢印411は、第1のセクション408にほぼ垂直である方向を有する。
この表された例では、第2のセクション410は、第2のセクション410の第1の場所414において第1のセクション408の第1の部分412と、また第2のセクション410の第2の場所418において第1のセクション408の第2の部分416と交わる。第1の場所414は第1の曲線形状422を有する。第2の場所418は第2の曲線形状424を有する。
この例示的な例では、ベースチャージ404は、ストリンガ402の第1の側部403に取り付けられる。特に、ベースチャージ404の第1の表面426は、第1のセクション408の第1の側部403に接触する。外板407は、ベースチャージ404の第2の表面427に取り付けられる。表わされるように、第1の表面426は、第2のセクション410の第1の側部403とは接触しない。
チャネル428が、第2のセクション410の第1の場所414と第2の場所418の間のストリンガ402の第1の側部403に形成される。第1の場所414にある第1の側部403は、チャネル428の第1の壁415を形成し、第2の場所418にある第1の側部403は、チャネル428の第2の壁417を形成する。さらに、ベースチャージ404の第1の表面426は、チャネル428の第3の壁419を形成する。このようにして、チャネル428は、この例示的な例では円錐形である形状430を有する。
ヌードル406がチャネル428内に位置している。ヌードル406は、いくつかの複合構造体431を備える。いくつかの複合構造体431は、図3のいくつかの複合構造体304の1つの実装形態の例である。いくつかの複合構造体431は、複合層432からなる。複合層432は複合材料の層である。
複合層423の構成は、ヌードル406の形状433が、チャネル428の形状430にほぼ適合するように選択される。さらに、ヌードル406では、ヌードル406が存在しないとき、または異なるタイプのヌードルが存在するときと比べて、ストリンガ402をベースチャージ404および/または外板407から引き離す力に耐えるストリンガ402の能力が増大する。これらの力は矢印411の方向である。
表されるように、ヌードル406の複合層432は、第1の側部403およびベースチャージ404の第1の表面426にほぼ垂直に積み上げることができる。さらに、複合層432の各々は、ストリンガ402を貫通する軸438に対して特定の角度を有して配置することができる。
次に図5を参照すれば、構造システムの断面図の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、図4からの構造システム400の断面図が、図4の線5〜5に沿って切り取られて表されている。ストリンガ402の第2のセクション410は、ストリンガ402の第1のセクション408に関連してほぼ垂直に位置決めされる。
この例に表されるように、第1の曲線形状422は、第1の半径500を有する。さらに、第2の曲線形状424は、第2の半径502を有する。第1の半径500は、第1の曲線形状422を形成する第1の場所414内の第1の側部403の部分から点504までの距離である。同様に、第2の距離502は、第2の曲線形状424を形成する第2の場所418内の第1の側部403の部分から点506までの距離である。
第1の曲線形状422は、図3の第1の曲線形状324の1つの実装形態の例である。第2の曲線形状424は、図3の第2の曲線形状328の1つの実装形態の例である。この例示的な例では、第1の曲線形状422および第2の曲線形状424の各々は、円の一部の形態をとる。当然ながら、他の例示的な例では、第1の曲線形状422および第2の曲線形状424の各々は、たとえば長円の一部、孤、楕円の一部、または何らかの他の適切なタイプの曲線形状などの何らかの他の適切な形態をとることができる。
次に図6に移ると、ヌードルの図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、図4〜5のヌードル406が、より詳細に表される。表されるように、ヌードル406は、複合層432を備えるいくつかの複合構造体431の構成601を有する。特に、いくつかの複合構造体431は、複合構造体602、複合構造体604、および複合構造体606を含む。
複合構造体602は、図4のチャネル428の第3の壁419ならびに第1の壁415および第2の壁417の基部に接触するように構成される。複合構造体606は、図4のチャネル428の第1の壁415および第2の壁417の先端部に接触するように構成される。複合構造体604は、複合構造体602と複合構造体606の間に位置している。これらの複合構造体は、図4のチャネル428の形状430にほぼ適合するヌードル406の形状433を形成する。
複合構造体602、複合構造体604および複合構造体606はまた、セグメントと称することもできる。たとえば、複合構造体602は基部セグメントになることができ、複合構造体606は上部セグメントになることができ、複合構造体604は基部セグメントと上部セグメントの間の中間セグメントになることができる。
この例示的な例では、複合構造体602は複合層608から形成され、複合構造体604は複合層610から形成され、複合構造体606は複合層612から形成される。
ヌードル406の構成601は、ヌードル406の形状433が、図4〜5のチャネル428の形状430にほぼ適合するように選択される。表されるように、複合構造体602の基部614は長さ616を有する。複合構造体604の基部618は長さ620を有し、複合構造体606の基部622は長さ624を有する。
さらに、複合構造体602は高さ626を有し、複合構造体604は高さ628を有し、複合構造体606は高さ630を有する。加えて、複合構造体602は、基部614において角度632を有する。複合構造体604は基部618において角度634を有する。複合構造体606は基部622において角度636を有する。
次に図7を参照すれば、複合層に関する特性の値の表の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、表700は、図6のヌードル406の複合構造体602の複合層608に関する特性の値を提供している。
表されるように、表700は、複合層702、材料704、角度706、および厚さ708を含む。複合層702は、複合層608内の個々の層を特定する。複合層608に関する実施形態のこれらの例示的な例では、複合層608は、約20の複合材料の層を含む。
さらに、材料704は、層がそこから形成される材料の個々のタイプを特定する。この例示的な例では、複合層608のすべては、同じタイプの材料からなる。角度706は、層が図4のストリンガ402を貫通する軸438に対して配置される角度を特定する。表されるように、さまざまな層が、軸438に対してさまざまな角度で配置され得る。厚さ708は、層の厚さを特定する。これらの例示的な例では、複合層608のすべては、ほぼ同じ厚さを有する。
図6の複合構造体604の複合層610は、複合層608とほぼ同じ特性を有することができる。たとえば、複合層610もまた、ほぼ同じ材料からなり、ほぼ同じ厚さを有する約20の層を含むことができる。さらに、複合層610内のさまざまな層は、図4の軸438に対して複合層608とほぼ同じ角度を有して配置することができる。
次に図8を参照すれば、複合層の特性に関する値の表の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、表800は、図6のヌードル406内の複合構造体606の複合層612に関する特性の値を提供している。図7の表700と同じように、表800は、複合層802、材料804、角度806、および厚さ808を含む。図4の第1の曲線形状422および第2の曲線形状424の各々において説明された層に関する特性の各々の実施形態は、図7で説明された層に関する特性の各々と組み合わせることができる。
次に図9を参照すれば、翼内の構造システムの図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、構造システム900は、図3の航空機301などの航空機の翼901の内側に位置している。
構造システム900は、外板パネル904に取り付けられたストリンガ902を含む。ストリンガ902は、この例示的な例では、ハットストリンガである。この表された例では、図3の充填材構造体などの充填材構造体(この図では示さず)が、ストリンガ902の各々の少なくとも一部分をベースチャージ(この図では示さず)に取り付けることができる。ストリンガ902用のベースチャージ(図示せず)は、ストリンガ902を外板パネル904に連結する。
さらに、図示されるように、リブ906がストリンガ902および外板パネル904に取り付けられる。リブ906は、この表された例ではシヤタイ式リブである。充填材構造体(図示せず)は、ストリンガ902および/またはリブ906を外板パネル904から矢印908の方向に引き離す力に耐えるストリンガ902の能力の増大をもたらす。
次に図10に移ると、翼内の構造システムの図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、構造システム1000は、図3の航空機301などの航空機の翼1001の内側に位置している。
構造システム1000は、外板パネル1004に取り付けられたストリンガ1002を含む。ストリンガ1002は、この表された例では、ハットストリンガである。
図3の充填材構造体336などの充填材構造体(図示せず)を用いて、ストリンガ1002の一部を外板パネル1004に取り付けることにより、ストリンガ1002を外板パネル1004から矢印1008の方向に引き離す力に耐えるストリンガ1002の能力の増大がもたらされる。これらの力に耐える能力をこうして増大させることにより、リブ1006を外板パネル1004に取り付けずにストリンガ1002に取り付けることが可能になる。
次に図11〜14を参照すれば、構造システムを形成するさまざまな段階の図が、有利な実施形態によって表される。これらの図は、図3の構造システム300などの構造システムを形成する例を提供している。
次に図11に移ると、複合層1100が積み上げられる。複合層1100は、図3の複合材料314の層312の1つの実装形態の例である。複合層1100は、図3の複合縦長部材302の形状316などの複合縦長部材の形状を形成するために使用することができる。
図12では、加熱要素1200が複合層1100の上方に設置される。加熱要素1200は、この例示的な例では加熱ブランケットである。さらに、断熱要素1202が加熱要素1200の上方に設置される。断熱要素1202は、この例示的な例では断熱ブランケットである。複合層1100の上方の加熱要素1200および断熱要素1202により、複合層1100が加熱される。1つの例示的な例では、複合層1100は、複合層1100を、ストリンガの形状を形成するように成形するために華氏約110度(43.3℃)に加熱される。
次に図13を参照すれば、複合層1100は、形状1300を形成するために加熱されている。形状1300を有する複合層1100は、ストリンガ1302を形成する。この例示的な例では、チャネル1304がストリンガ1302内に形成される。
図14では、ヌードル1400がチャネル1304内に設置される。ヌードル1400は、たとえば図6のヌードル406を用いて実装することができる。ベースチャージ(図示せず)が、ヌードル1400およびストリンガ1302の上方に設置され得る。次いで外板パネル(図示せず)が、ベースチャージの上方に設置され得る。次いでストリンガ1302、ヌードル1400、ベースチャージ、および外板パネルが、一緒に硬化される。この硬化は、これらのさまざまな構成要素を一緒に加熱することによって実行することができる。たとえば、これらのさまざまな構成要素は、炉、オートクレーブ、または構成要素を加熱するように構成された何らかの他の適切なデバイス内で硬化させることができる。
一部の場合、構成要素はバッグ内に設置することができる。次いでこれらの構成要素を、真空をバッグにかけながら加熱し、圧力および熱を発生させて構成要素の組立体から構造システムを形成する。
次に図15〜17を参照すれば、ヌードルの複合構造体がそこから形成されるパネルの図が、有利な実施形態によって表される。これらの複合構造体は切断されて、図6のヌードル406などのいくつかのヌードルを形成することができる。
次に図15に移ると、パネル1500は複合層からなる。パネル1500は高さ1501を有する。複合構造体1502、1504、および1506を形成するためにパネル1500内に切断が施される。これらの複合構造体はほぼ同じ形状およびサイズを有する。図6の複合構造体602は、複合構造体1502、1504および1506が形成される方法と類似の方法で形成することができる。当然ながら、追加の複合構造体をパネル1500から切断することができる。
図16では、パネル1600は複合層からなる。パネル1600は高さ1601を有する。複合構造体1602、1604、および1606を形成するためにパネル1600内に切断が施される。これらの複合構造体は、ほぼ同じ形状およびサイズを有する。図6の複合構造体604は、複合構造体1602、1604、および1606が形成される方法と類似の方法で形成することができる。
加えて、図17では、パネル1700は複合層からなる。パネル1700は高さ1701を有する。複合構造体1702および1704を形成するためにパネル1700内に切断が施される。これらの複合構造体は、ほぼ同じ形状およびサイズを有する。図6の複合構造体606は、複合構造体1702および1704が形成される方法と類似の方法で形成することができる。
図15、16、および17で形成された複合構造体は、互いの上部に積み重ねられてヌードルを形成することができる。1つの例示的な例では、複合構造体1502を複合構造体1602の上部に積み重ねることができ、この複合構造体1602を複合構造体1702の上部に積み重ねてヌードルを形成することができる。これらの複合構造体は積み重ねられて、複合縦長部材内の特定のチャネルにほぼ適合する形状を有するヌードルを形成する。
別の例として、複合構造体1504を複合構造体1604の上部に積み重ねることができ、この複合構造体1604を複合構造体1704の上部に積み重ねて別のヌードルを形成することができる。このヌードルは、複合構造体1502、1602、および1702を積み重ねることによって形成されたヌードルとほぼ同じサイズおよび形状を有する。
他の例示的な例では、ヌードルの他の複合構造体を形成するために、部分1706などのパネル1700の他の部分内に他の切断を施すことができる。1つの例示的な例として、複合構造体1708を形成するためにパネル1700内に切断を施すことができる。複合構造体1708は、複合構造体1502、1602および1702と同じヌードルでまたは異なるヌードルで使用することができる。
次に図18を参照すれば、ブロック図の形態の充填材構造体の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、いくつかの複合構造体1800は、図3のいくつかの複合構造体304の1つの実装形態の例である。
この例示的な例では、いくつかの複合構造体1800は、図3の充填材構造体336とは異なる、図3のチャネル332用の充填材構造体1802を形成する。充填材構造体1802は、図3の複合縦長部材302のチャネル332用のヌードルの別の例である。
特に、いくつかの複合構造体1800は、構造体306を、図3の複合縦長部材302に取り付けるために複合縦長部材302のチャネル332内に設置することができる。より詳細には、いくつかの複合構造体1800は、構造体306の表面337の一部分を、図3の複合縦長部材302の第2のセクション322の第1の場所321および第2の場所323にある第1の側部334の部分に取り付ける。
この例に表されるように、いくつかの複合構造体1800は、複合材料1806の層1804からなる。この例示的な例では、複合材料1806の層1804は形状1808および配向1810を有する。いくつかの複合構造体1800の形状1808および配向1810は、複合縦長部材302を図3の構造体306から引き離し得る力358に耐える複合縦長部材302の能力356を増大させるように構成される。
1つの例示的な例として、複合材料1806の層1804の配向1810は、縦方向の配向である。換言すれば、複合材料1806の層1804は、複合縦長部材302を構造体306から引き離す力358に耐える図3からの複合縦長部材302の能力356を増大させるために、構造体306の表面337にほぼ垂直に配向することができる。
この例示的な例では、層1804が構造体306の表面337にほぼ垂直に配向されることは、層1804が構造体306の表面337に対して約90度の角度で配向されることを意味する。換言すれば、層1804は、ほぼ水平になり得る構造体306の表面337に対してほぼ縦方向に配向される。
加えて、いくつかの複合構造体1800は、図3のチャネル332の形状333にほぼ適合する形状1808を有する。換言すれば、複合材料1806の層1804は、図3のチャネル332の形状333にほぼ適合させるために形状1808で形成することができる。
いくつかの複合構造体304の各々は、充填材構造体1802の一セグメントになり得る。たとえば、いくつかの複合構造体1800は、一緒に取り付けられたとき、充填材構造体1802を形成するいくつかのセグメントを備えることができる。たとえば、いくつかの複合構造体1800は、第1のセグメント、第2のセグメント、および基部セグメントと上部セグメントの間に位置する中間セグメントの組を備えることができる。本明細書では、「項目の組」は、ゼロまたはそれ以上の項目を意味する。たとえば、中間セグメントの組は、空の組またはゼロの組になり得る。
1つの例示的な例として、いくつかの複合構造体1800は、第1のセグメント1812および第2のセグメント1814を備えることができる。第1のセグメント1812は第1の形状1816を有することができ、第2のセグメント1814は第2の形状1818を有することができる。これらの例示的な例では、第1の形状1816は、第2の形状1818とほぼ対称的になり得る。第1のセグメント1812および第2のセグメント1814の両方を図3の構造体306の表面337に取り付けるように一緒に設置されたとき、第1のセグメント1812の第1の形状1816および第2のセグメント1814の第2の形状1818は、いくつかの複合構造体1800の形状1808を形成することができる。
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体1800は、図3の複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致する第1のいくつかの特性1819を有する。第1のいくつかの特性1819は、第2のいくつかの特性354とほぼ同じ特性を含むことができる。たとえば、第1のいくつかの特性1819は、非限定的に、熱膨張係数、ヤング率、および他の適切な特性の少なくとも1つを含むことができる。
例示的な例として、いくつかの複合構造体1800の層1804は、構成1820を有することができる。層1804の構成1820は、いくつかの複合構造体1800に関する第1のいくつかの特性1819が、図3の複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致するように選択される。たとえば構成1820では、いくつかの複合構造体1800のヤング率の値は、図3の複合縦長部材302のヤング率の値から所望の範囲内になり得る。
いくつかの複合構造体1800に関する第1のいくつかの特性1819および図3の複合縦長部材302の第2のいくつかの特性354がほぼ合致するとき、力358に耐える複合縦長部材302の能力356が増大する。力358は、圧力が複合縦長部材302および構造体306にかけられたときに発生する。たとえば、圧力は、航空機301が作動されているときに複合縦長部材302および構造体306にかけられ得る。
特に、複合材料1806の層1804が、図3の複合縦長部材302の表面337にほぼ垂直に配向されるとき、複合縦長部材302の表面337にほぼ平行に形成する充填材構造体1802内の不整合の数は、低減され得る。たとえば、層1804の層間剥離および/または複合縦長部材302の表面337にほぼ平行な他の不整合の広がりは、ほぼ抑えることができる。
図18のいくつかの複合構造体1800の図は、有利な実施形態が実装され得る方法に対する物理的または構築上の限定を示唆することを意味するものではない。図示されるものに加えて、および/またはその代わりに他の構成要素を使用することもできる。一部の構成要素は不必要になり得る。また、このブロックは、一部の機能構成要素を説明するために提示される。これらのブロックの1つまたは複数は、有利な実施形態に実装されるとき、組み合わせる、および/またはさまざまなブロックに分割することができる。たとえば、一部の例示的な例では、いくつかの複合構造体1800は、第1のセグメント1812および第2のセグメント1814に加えてセグメントを含むことができる。
次に図19を参照すれば、構造システムの斜視図の部が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、構造システム1900は、図18のいくつかの複合構造体1800を用いる図3においてブロック形態で示された構造システム300の1つの実装形態の例である。特に構造システム1900は、ストリンガ1902、ベースチャージ1904、外板1907、およびヌードル1906を含む。ストリンガ1902は、図3の複合縦長部材302の1つの実装形態の例である。ベースチャージ1904は、図3にブロック形態で示された構造体306の1つの実装形態の例であり、ヌードル1906は、図18の充填材構造体1802の1つの実装形態の例である。
例示的な例では、ストリンガ1902は、ブレードストリンガである。ストリンガ1902は、第1の側部1903および第2の側部1905を有する。さらに、ストリンガ1902は、第1のセクション1908および第2のセクション1910を有する。第1のセクション1908および第2のセクション1910は、この例では同じ構造体の部分である。表されるように、第1のセクション1908は、不連続セクションである。
第2のセクション1910は、矢印1911の方向に第1のセクション1908から外方に延びるように第1のセクション1908に関連して位置決めされる。矢印1911は、第1のセクション1908にほぼ垂直である方向を有する。
この表された例では、第2のセクション1910は、第2のセクション1910の第1の場所1914において第1のセクション1908の第1の部分1912と、また第2のセクション1910の第2の場所1918において第1のセクション1908の第2の部分1916と交わる。第1の場所1914は第1の曲線形状1922を有する。第2の場所1918は第2の曲線形状1924を有する。
この例示的な例では、ベースチャージ1904は、ストリンガ1902の第1の側部1903に取り付けられる。特に、ベースチャージ1904の第1の表面1926は、第1のセクション1908の第1の側部1903に接触する。外板1907は、ベースチャージ1904の第2の表面1927に取り付けられる。表されるように、第1の表面1926は、第2のセクション1910の第1の側部1903とは接触しない。
ヌードル1906がチャネル1928内に位置している。ヌードル1906は、いくつかの複合構造体1931を備える。いくつかの複合構造体1931は、図18にブロック形態で示されたいくつかの複合構造体1800の1つの実装形態の例示的な例である。いくつかの複合構造体1931は、複合層1932からなる。複合層1932は、図18にブロック形態で示された複合材料1806の層1804などの複合材料の層である。
複合層1932の構成は、ヌードル1906の形状1933が、チャネル1928の形状1930にほぼ適合するように選択される。さらに、ヌードル1906では、ヌードル1906が存在しないとき、または異なるタイプのヌードルが存在するときと比べて、ストリンガ1902をベースチャージ1904および/または外板1907から引き離す力に耐えるストリンガ1902の能力が増大する。これらの力は矢印1911の方向である。
表されるように、ヌードル1906の複合層1932は、第1のセクション1908の第1の側部1903およびベースチャージ1904の第1の表面1926にほぼ垂直に配向することができる。換言すれば、複合層1932は、ベースチャージ1904の第1の表面1926に対して約90度の角度で配向される。より詳細には、複合層1932は、この表された例では矢印1911の方向に配向される。
加えて、この例示的な例では、接着剤および/または何らかの他の適切なタイプの材料が、ヌードル1906と、第1の場所1914および第2の場所1918にあるストリンガ1902の第1の側部1903との間のあらゆる空隙または空間を充填するために使用することができる。このようにして、チャネル1928内の空隙または空間は、ストリンガ1902、ベースチャージ1904、およびヌードル1906が一緒に取り付けられているときには存在し得ない。
次に図20を参照すれば、ヌードルの複合構造体がそこから形成されるパネルの図が、有利な実施形態によって表される。これらの複合構造体は切断されて、図18にブロック形態で示されるいくつかの複合構造体1800などのいくつかの複合構造体を形成することができる。特に、これらの複合構造体は切断されて、図19のヌードル1906などのヌードルを形成することができる。
表されるように、パネル2000およびパネル2002は複合層からなる。複合構造体2006を形成するためにパネル2000内に切断2004が施される。複合構造体2010を形成するためにパネル2002内に切断2008が施される。これらの複合構造体は、ほぼ同じ形状およびサイズを有する。パネル2000およびパネル2002の残された部分は、実装形態に応じて、他の複合構造体を形成するために使用することができる。
次に図21を参照すれば、ヌードルの積層の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、図20からの複合構造体2006および複合構造体2010は、一緒に取り付けられて形状2102を有する積層2100を形成することができる。特に、複合構造体2006および複合構造体2010は、形状2102を有する積層2100を形成するために回転される。積層2100は、ストリンガの形態の複合縦長部材用のヌードルを形成するために使用することができる。
積層2100の形状2102は、最終ヌードルが中に設置されるチャネルの形状より大きいものになり得る。特に、積層2100の形状2102は、硬化後、積層2100が、ストリンガ内のチャネルの形状にほぼ適合する最終形状を有することができるように構成される。積層2100は、熱および/または圧力を積層2100にかけることによって硬化されてストリンガ用のヌードルを形成することができる。
当然ながら、他の例示的な例では、形状2102を有する積層2100は、パネルの表面に対して約45度で2つの切断を施すことによって、また、2つの切断間を約90度の角度にして単一のパネルから形成することができる。
次に図22を参照すれば、ブロック図の形態の充填材構造体の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、いくつかの複合構造体2200は、図3にブロック形態で示されたいくつかの複合構造体304の1つの実装形態の例である。
この例示的な例では、いくつかの複合構造体2200は、図3にブロック形態で示されたチャネル332用の充填材構造体2202を形成する。充填材構造体2202は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302のチャネル332用のヌードルの別の例である。
特に、いくつかの複合構造体2200は、構造体306を図3にブロック形態で示された複合縦長部材302に取り付けるために複合縦長部材302のチャネル332内に設置することができる。より詳細には、いくつかの複合構造体2200は、構造体306の表面337の一部分を、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302における第2のセクション322の第1の場所321および第2の場所323にある第1の側部334の部分に取り付ける。
この例に表されるように、いくつかの複合構造体2200は、複合材料2206の層2204からなる。この例示的な例では、複合材料2206の層2204は形状2208を有する。いくつかの複合構造体2200の形状2208は、図3にブロック形態で示された構造体306から複合縦長部材302を引き離し得る力358に耐える複合縦長部材302の能力356を増大させるように構成される。特に、いくつかの複合構造体2200は、図3にブロック形態で示されたチャネル332の形状333にほぼ適合する形状2208を有する。換言すれば、複合材料2206の層2204は、図3にブロック形態で示されたチャネル332の形状333にほぼ適合させるために形状2208で形成することができる。
この例示的な例では、いくつかの複合構造体2200の各々は、充填材構造体2202の一セグメントになり得る。たとえば、いくつかの複合構造体2200は、一緒に取り付けられたとき、充填材構造体2202を形成するいくつかのセグメントを備えることができる。1つの例示的な例では、いくつかの複合構造体2200は、複合材料2206の層2204を含むセグメント2212のみを含むことができる。
セグメント2212内の複合材料2206の層2204は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302を貫通する軸357に対してさまざまな配向2210を有する。いくつかの複合構造体2200内の複合材料2206の層2204の配向2210は、図3にブロック形態で示された構造体306から複合縦長部材302を引き離し得る力358に耐える複合縦長部材302の能力356を増大させるように選択することができる。
たとえば、層2204は構成2214で積み上げることができる。層2204の構成2214は、層2204のグループ2216を含むことができる。本明細書では、層のグループは、2つまたはそれ以上の層である。1つの例示的な例として、層2204は、層2204のグループ2216になるように形成することができ、グループ2216内の各々のグループは2つの層を備える。これらの2つの層は異なる配向2210を有することができる。
グループ2218は、グループ2216の1つの例である。1つの例示的な例では、グループ2218は、第1の層2220および第2の層2222を備える。第2の層2222は、第1の層2220の上部に積み上げることができる。第1の層2220は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302を貫通する軸357に対して約0度の角度で配置された繊維を備えることができる。さらに、第2の層2222は、軸357に対して約45度および軸357に対して約90度の1つから選択された角度で配置された繊維を備えることができる。
層2204の構成2214では、グループ2216内のグループのすべてが、グループ2218の第1の層2220および第2の層2222とほぼ同じ方法で配置された2つの層を有することができる。特に、第2の層2222の繊維がグループ2216内のさまざまなグループ内に配置される角度は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302を貫通する軸357に対して約45度と軸357に対して約90度の間で変更することができる。換言すれば、グループ2216内の2つの隣接するグループは、軸357に対して同じ角度を有する繊維を有する第2の層2222を有し得ない。
別の例示的な例では、グループ2218は、第1の層2220および第2の層2222に加えて層を備えることができる。たとえばグループ2218はまた、第3の層2224および第4の層2226を含むこともできる。第2の層2222は、第1の層2220上に積み上げることができる。第3の層2224は、第2の層2222上に積み上げることができる。第4の層2226は、第3の層2224上に積み上げることができる。
グループ2218が4つの層を備えるとき、第1の層2220および第4の層2226は、図3の複合縦長部材302を貫通する軸357に対して約0度の角度で配置された繊維を備えることができる。第2の層2222および第3の層2224は、軸357に対して約45度および軸357に対して約90度の1つから選択された角度で配置された繊維を備えることができる。このようにして、第2の層2222および第3の層2224は、複合縦長部材302を貫通する軸に対して約0の角度で配置された繊維を有する第1の層2220と第4の層2226の間に「挟まれ」得る。
加えて、この例示的な例では、層2204のグループ2216は、図3にブロック形態で示されたチャネル332の形状333より大きい形状を有する積層として形成することができる。たとえば、積層を形成するために積み上げられたグループ2216内のさまざまなグループの層2204は、複合縦長部材302を貫通する軸357にほぼ垂直な方向にチャネル332の形状333より広くなり得る。この積層の形状は、積層を硬化して充填材構造体2202を形成した後、充填材構造体2202が、図3にブロック形態で示されたチャネル332の形状333にほぼ適合する形状2208を有するように形成される。
さらに、この例示的な例では、層2204は、実装形態に応じてさまざまな幅を有することができる。1つの例示的な例として、層2204は、充填材構造体2202の基部から充填材構造体2202の上部にかけて値が小さくなる幅を有することができる。換言すれば、充填材構造体2202が図3のチャネル332内に設置されたときに構造体306により近い層2204は、構造体306からさらに外方にある層2204と比べてより広くなり得る。
このようにして、層2204は、図3にブロック形態で示されたチャネル332の形状333に類似する形状2208を形成する幅を有することができる。特に、これらの幅は、層2204の幅が、充填材構造体2202を形成するために層2204を硬化する前では、チャネル332の形状333より広くなるように選択することができる。その結果、硬化前、層2204は、チャネル332の形状333のサイズよりわずかに大きいサイズを有する形状2208を有することができる。層2204が硬化されて充填材構造体2202を形成するとき、層2204の幅は、充填材構造体2202の形状2208が、チャネル332の形状333にほぼ適合するサイズを有するように低減され得る。
これらの例示的な例では、いくつかの複合構造体2200は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致する第1のいくつかの特性2228を有する。第1のいくつかの特性2228は、第2のいくつかの特性354とほぼ同じ特性を含むことができる。たとえば、第1のいくつかの特性2228は、非制限的に、熱膨張係数、ヤング率、および他の適切な特性の少なくとも1つを含むことができる。
この例示的な例では、層2204のグループ2216の構成2214は、いくつかの複合構造体2200の第1のいくつかの特性2228が、図3の複合縦長部材302に関する第2のいくつかの特性354にほぼ合致するように選択される。たとえば、構成2214では、いくつかの複合構造体2200のヤング率の値は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302のヤング率の値から所望の範囲内になり得る。
いくつかの複合構造体2200の第1のいくつかの特性2228および図3にブロック形態で示された複合縦長部材302の第2のいくつかの特性354がほぼ合致するとき、力358に耐える複合縦長部材302の能力が増大する。
図22のいくつかの複合構造体2200の図は、有利な実施形態が実装され得る方法に対する物理的または構築上の限定を示唆することを意味するものではない。図示されるものに加えてまたはその代わりの他の構成要素を使用することもできる。一部の構成要素は不必要になり得る。また、このブロックは、一部の機能的構成要素を説明するために提示される。これらのブロックの1つまたは複数は、有利な実施形態に実装されるとき、組み合わせる、および/またはさまざまなブロックに分割することができる。たとえば、一部の例示的な例では、説明されたものより少ないまたは多い層がグループ2218内に存在し得る。
次に図23を参照すれば、構造システムの正面図の図が有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、構造システム2300は、図22のいくつかの複合構造体2200を用いる図3の構造システム300の1つの実装形態の例である。特に構造システム2300は、ストリンガ2302、ベースチャージ2304、外板2307、およびヌードル2306を含む。ストリンガ2302は、図3にブロック形態で示された複合縦長部材302の1つの実装形態の例である。ベースチャージ2304は、図3の構造体306の1つの実装形態の例であり、ヌードル2306は、図22の充填材構造体2202の1つの実装形態の例である。
この例示的な例では、ストリンガ2302は、ブレードストリンガである。ストリンガ2302は、第1の側部2303および第2の側部2305を有する。さらに、ストリンガ2302は、第1のセクション2308および第2のセクション2310を有する。第1のセクション2308および第2のセクション2310は、この例では同じ構造体の部分である。表されるように、第1のセクション2308は、不連続セクションである。
第2のセクション2310は、矢印2311の方向に第1のセクション2308から外方に延びるように第1のセクション2308に関連して位置決めされる。矢印2311は、第1のセクション2308にほぼ垂直である方向を有する。
この表された例では、第2のセクション2310は、第2のセクション2310の第1の場所2314において第1のセクション2308の第1の部分2312と、また第2のセクション2310の第2の場所2318において第1のセクション2308の第2の部分2316と交わる。第1の場所2314は第1の曲線形状2322を有する。第2の場所2318は第2の曲線形状2324を有する。
この例示的な例では、ベースチャージ2304は、ストリンガ2302の第1の側部2303に取り付けられる。特に、ベースチャージ2304の第1の表面2326は、第1のセクション2308の第1の側部2303に接触する。外板2307は、ベースチャージ2304の第2の表面2327に取り付けられる。表されるように第1の表面2326は、第2のセクション2310の第1の側部2303とは接触しない。
ヌードル2306がチャネル2328内に挿入され得る。表されるように、ヌードル2306は複合構造体2331を備える。複合構造体2331は、図22のいくつかの複合構造体2200の1つの実装形態の例である。複合構造体2331は、この表された例では、1つのセグメントの形態をとる。複合構造体2331は複合層2332からなる。複合層2332は、図22の複合材料2206の層2204などの複合材料の層である。
図示されるように、複合層2332は、チャネル2328の形状2330より広い幅2334を有することができる。しかし、幅2334は、複合層2332が、収縮してチャネル2328の形状2330のサイズにほぼ適合するサイズを有する形状2333を形成することができるように選択することができる。特に、複合層2332の構成は、ヌードル2306の形状2333が、ヌードル2306が硬化された後、チャネル2328の形状2330にほぼ適合するように選択される。
さらに、ヌードル2306では、ヌードル2306が存在しないとき、または異なるタイプのヌードルが存在するときと比べて、ストリンガ2302をベースチャージ2304および/または外板2307から引き離す力に耐えるストリンガ2302の能力が増大される。これらの力は矢印2311の方向である。
この例示的な例では、ヌードル2306の複合層2332は、ストリンガ2302を貫通する軸(図示せず)に対してさまざまな配向を有することができる。この軸(図示せず)は、ページを貫通し、矢印2311にほぼ垂直になり得る。この例示的な例では、複合層2332は34の層を含む。
加えて、この例示的な例では、接着剤および/または何らかの他の適切なタイプの材料が、ヌードル2306と、第1の場所2314および第2の場所2318にあるストリンガ2302の第1の側部2303との間のあらゆる空隙または空間を充填するために使用することができる。このようにして、チャネル2328内の空隙または空間は、ストリンガ2302、ベースチャージ2304、およびヌードル2306が一緒に取り付けられているときには存在し得ない。
次に図24Aおよび図24Bを参照すれば、ヌードル内の複合層の幅および配向角度の表の図が、有利な実施形態によって表される。この例示的な例では、表2400は、複合層2402、配向角度2404および幅2406を含む。
表されるように、複合層2402は、図23のヌードル2306内の複合層2332内のさまざまな複合層を特定する。配向角度2404は、複合層2332内のさまざまな複合層の繊維が、ストリンガ2302を貫通する軸(図23には図示せず)に対して配置される角度を特定する。さらに、幅2406は、複合層2332内のさまざまな複合層の幅2334におけるさまざまな幅を特定する。
次に図25を参照すれば、複合縦長部材のプルオフ能力を増大させるプロセスのフロー図が、有利な実施形態によって表される。図25に図示されたプロセスは、図3の複合縦長部材302のプルオフ能力を増大させるために実装することができる。
プロセスは、航空機を作動させることによって開始する(工程2500)。特に、工程2500では、プロセスは、複合縦長部材と、複合縦長部材の側部に取り付けられた構造体とに圧力をかける。複合縦長部材は、たとえばストリンガになり得る。構造体は、たとえば外板パネルになり得る。
航空機の作動に応答して、プロセスは、複合縦長部材を構造体から引き離すように構成された力を発生させ(工程2502)、このプロセスはその後終了する。力は、構造体の表面にほぼ垂直な方向である。この例示的な例では、チャネルは、構造体に取り付けられた複合縦長部材の側部で、複合縦長部材の長さに沿って延びている。
いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力が増大されるように、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力は、複合縦長部材のプルオフ能力である。
この例示的な例では、複合縦長部材の側部の部分を構造体に取り付けるいくつかの複合構造体は、いくつかの異なる構成から選択することができる。たとえば、いくつかの複合構造体は、図3のいくつかの複合構造体304の構成351、図18のいくつかの複合構造体1800の構成1820、または図22のいくつかの複合構造体2200の構成2214を有することができる。
次に図26を参照すれば、構造システムを形成するプロセスのフロー図が、有利な実施形態によって表される。図26に図示されたプロセスは、図3の構造システム300を形成するために実装することができる。
プロセスは、複合縦長部材用の層を積み上げることによって開始する(工程2600)。これらの層は、たとえば複合材料の層になり得る。複合縦長部材は、たとえばストリンガ、補強材、または何らかの他の適切なタイプの複合縦長部材になり得る。
次いでプロセスは、構造体への取り付け用に構成された側部を有する複合縦長部材の形状を形成するように層を成形する(工程2602)。工程2602は、たとえば、層を加熱して複合縦長部材の形状を形成することによって実行することができる。構造体は、たとえば外板パネル、ベースチャージ、および/またはほぼ平坦な表面を有する何らかの他の構造体になり得る。複合縦長部材の長さに沿って延びるチャネルは、構造体への取り付け用に構成された側部に存在する。
その後、プロセスは、いくつかの複合構造体をチャネル内に設置する(工程2604)。工程2604において、いくつかの複合構造体は、図3のいくつかの複合構造体304の構成351、図18のいくつかの複合構造体1800の構成1820、または図22のいくつかの複合構造体2200の構成2214を有することができる。
いくつかの複合構造体は、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成された充填材構造体を形成する。いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させる。
次いでプロセスは、構造体を複合縦長部材の側部に対して位置決めする(工程2606)。たとえば、工程2606では、構造体は、その表面が、複合構造体の側部の少なくとも一部分に直接接触するように複合縦長部材の上方に設置することができる。次いでプロセスは、複合縦長部材の形状の層をチャネル内のいくつかの複合構造体および構造体と共に硬化させて構造システムを形成し(工程2608)、このプロセスはその後終了する。
次に図27を参照すれば、充填材構造体を形成するプロセスのフロー図が、有利な実施形態によって表される。図27に図示されたプロセスは、図3の充填材構造体336を形成するために実装することができる。
プロセスは、複合縦長部材内のチャネルの一部分内に設置するための複合構造体を形成するために複合層を積み上げる(工程2700)。複合構造体は、複合縦長部材のチャネル内に設置される充填材構造体ためのものである。次いで複合構造体の複合層が、圧縮されてパネルを形成する(工程2702)。この圧縮は、パネルを形成するように複合層に圧力をかけることによって実行される。パネルは、実質的に複合構造体に望まれる高さである高さを有する。
その後、プロセスは、パネル内に切断を施して複合構造体を形成する(工程2704)。工程2704では、切断は、チャネルの対応する部分にほぼ適合するサイズおよび形状を有する複合構造体を形成するように選択された角度で施すことができる。一部の例示的な例では、切断は、複合構造体のサイズおよび形状が、硬化後、チャネルの対応する部分にほぼ適合するサイズおよび形状に低減するように施すことができる。
次いでプロセスは、充填材構造体に必要とされるいくつかの複合構造体を形成するためにさらに追加の複合構造体が必要とされるかどうかを決定する(工程2706)。追加の複合構造体が必要とされない場合、プロセスは、2つ以上の複合構造体がその充填材構造体用に形成されているかどうかを決定する(工程2708)。2つ以上の複合構造体がその充填材構造体用に形成されていない場合、プロセスは終了する。2つ以上の複合構造体が形成されている場合、プロセスは、複合構造体を互いに取り付け(工程2710)、その後プロセスは終了する。工程2710では、複合構造体は、隣り合わせに、および/または複合構造体の全体形状が、複合縦長部材内のチャネルの形状にほぼ適合するような何らかの他の適切な方法で、積層形態で互いに取り付けることができる。
再度工程2706を参照すると、追加の複合構造体が充填材構造体用に必要とされる場合、プロセスは、新しい複合構造体を形成するために上記で説明された工程2700に戻る。
異なって表された実施形態のフロー図およびブロック図は、有利な実施形態における装置および方法の何らかの可能な実装形態の構築、機能性および作動を図示している。この点において、フロー図またはブロック図の各々のブロックは、モジュール、セグメント、機能、および/または工程もしくはステップの一部分に相当し得る。
有利な実施形態の一部の代替の実装形態では、ブロック内に記された機能または複数の機能は、図に記された順番とは異なって起こり得る。たとえば、一部の場合、連続で示された2つのブロックは、ほぼ同時に遂行されることがあり、またはこれらのブロックは、含まれた機能性に応じて時に逆順で遂行されることがある。また、フロー図またはブロック図内に図示されたブロックに加えて他のブロックを追加することもできる。
したがって、さまざまな有利な実施形態は、ストリンガが取り付けられた別の構造からストリンガを引き離し得る力に耐える増大した能力を有するストリンガを提供する。1つの有利な実施形態では、構造システムは、縦長複合部材、いくつかの複合構造体、および構造体を備える。複合縦長部材は、構造体への取り付け用に構成された側部と、複合縦長部材の側部のチャネルとを有する。チャネルは、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への取り付け用に構成される。さらに、いくつかの複合構造体は、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引きす力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成される。
別の有利な実施形態では、装置は、複合縦長部材、チャネル、およびいくつかの複合構造体を備える。複合縦長部材は、構造への取り付け用に構成された側部を有する。チャネルは、その側部にあり、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。いくつかの複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成された、構造体の表面にほぼ垂直に配向された層を有する。
さらに別の有利な実施形態では、装置は、複合縦長部材、チャネル、およびいくつかの複合構造体を備える。複合縦長部材は、構造体への取り付け用に構成された側部を有する。チャネルは、その側部にあり、複合縦長部材の長さに沿って延びている。いくつかの複合構造体は、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成される。
この有利な実施形態では、いくつかの複合構造体内の複合構造体は、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように選択されたさまざまな配向を有する層を備える。複合構造体は、積み上げられて複合構造体を形成する層のグループを備えることができる。層のグループ内の一グループは、第1の層内の第1の繊維が、複合縦長部材を貫通する軸に対して約0度の角度で配置される第1の層と、第2の層内の第2の繊維が、複合縦長部材を貫通する軸に対して約45度および複合縦長部材を貫通する軸に対して約90度の1つから選択された角度で配置される第2の層とを有することができる。
このようにして、さまざまな有利な実施形態は、航空機の翼に使用されるシヤタイ式リブに比べて中間リブの数の増大を可能にする構造システムを提供する。中間リブは、シヤタイ式リブに比べて重量が低減する。ストリンガが取り付けられた外板パネルからストリンガを引き離し得る力に耐える増大した能力を有するストリンガでは、中間リブは、翼内のシヤタイ式リブに加えておよび/または翼の重量を低減するためにそれに代えて使用することができる。
さまざまな有利な実施形態の説明が、図示および説明の目的で提示されており、これは、包括的であること、または開示された形態の実施形態に限定されることを意図しない。多くの改変形態および変形形態が、当業者に明白になる。さらに、さまざまな有利な実施形態は、他の有利な実施形態に比べてさまざまな利点を提供することができる。選択された1つの実施形態または複数の実施形態は、実施形態の原理、実用的な適用分野を最適に説明するために、また、当技術分野の他者が、本開示を、多様な改変形態を有する多様な実施形態について、企図される特定の用途に適合されるように理解できるように選ばれ説明される。
本明細書において開示された多様な実施形態は、たとえば以下を含むことができる。
構造体の表面への取り付け用に構成された側部を有する複合縦長部材と、複合縦長部材の長さに沿って延びる側部上のチャネルと、チャネル内への設置用に構成され、複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成されたいくつかの複合構造体とを備える装置であって、いくつかの複合構造体が、構造体の表面にほぼ垂直に配向された層を有し、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成される、装置。
いくつかの複合構造体が、チャネルの形状にほぼ適合する形状を有する、装置。
いくつかの複合構造体の形状が、いくつかの複合構造体用の層を備える積層を硬化させていくつかの複合構造体を形成した後に形成される、装置。
いくつかの複合構造体が、第1の複合構造体と、第2の複合構造体とを備え、第1の複合構造体が、第2の複合構造体の第2の形状に対称的である第1の形状を有する、装置。
いくつかの複合構造体が、複合縦長部材の第2のいくつかの特性にほぼ合致する第1のいくつかの特性を有し、それにより、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力が増大する、装置。
第1のいくつかの特性および第2のいくつかの特性が、熱膨張係数およびヤング率の少なくとも1つを含む、装置。
いくつかの複合構造体が、複合縦長部材の第2のヤング率の値から所望の範囲内にある、いくつかの複合構造体の第1のヤング率の値を生じさせる構成を有する層を備える、装置。
複合縦長部材が、第1のセクションと、第1のセクションにほぼ垂直に位置決めされた第2のセクションとを備え、第2のセクションが、第1の半径を有する第1の曲線形状を有する第2のセクションの第1の場所、および第2の半径を有する第2の曲線形状を有する第2のセクションの第2の場所において第1のセクションと交わり、第1の半径および第2の半径はほぼ等しく、第1のセクションおよび第2のセクションは、第1の場所と第2の場所の間にチャネルを形成するために互いに対して位置決めされる、装置。
複合縦長部材が、ストリンガおよび硬化材の1つから選択される、装置。
構造が、外板パネル、スパー、リブ、およびベースチャージの1つから選択される、装置。
複合縦長部材はストリンガであり、ストリンガの側部は第1の側部であり、構造体は、ストリンガの第1の側部に取り付けられた外板パネルであり、リブは、第1の側部とほぼ反対側にあるストリンガの第2の側部に取り付けられる、装置。
複合縦長部材および構造体が、移動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造体、水上構造体、宇宙構造体、航空機、水上艦、タンク、人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、車、発電所、橋、ダム、製造設備、および建物の1つから選択されたプラットフォーム内に位置する、装置。
航空機の構造システムであって、基部セクションと、基部セクションにほぼ垂直な方向に基部セクションから外方に延びる垂直セクションとを有してT形状を形成する複合縦長部材であって、垂直セクションが、垂直セクションの第1の場所および垂直セクションの第2の場所において基部セクションと交わり、第1の場所は第1の曲線形状を有し、第2の場所は第2の曲線形状を有し、第1の曲線形状および第2の曲線形状はほぼ同じ半径を有しており、チャネルが第1の場所と第2の場所の間に形成され、複合縦長部材の長さに沿って延びており、複合縦長部材が第1のヤング率を有する、複合縦長部材と、チャネルの形状に適合するように構成されたいくつかの複合構造体を備える充填材構造体であって、いくつかの複合構造体が、第1のヤング率から所望の範囲内である第2のヤング率を有し、基部セクションの表面にほぼ垂直に配向された層を有し、複合縦長部材を基部セクションから引き離す力に耐える複合縦長部材の能力を増大させるように構成される、充填材構造体とを備える、構造システム。
複合部材が第1の熱膨張係数を有し、充填材構造体が、第1の熱膨張係数とほぼ等しい第2の熱膨張係数を有する、構造システム。
複合縦長部材のプルオフ能力を増大させる方法であって、航空機を作動させることと、航空機の作動中、複合縦長部材の側部に取り付けられた構造体から複合縦長部材を引き離すように構成された力を発生させることとを含み、チャネルが、構造体に取り付けられた複合縦長部材の側部で、複合縦長部材の長さに沿って延びており、チャネル内のいくつかの複合構造体が、構造体の表面にほぼ垂直に配向された層であって、複合縦長部材を構造体から引き離す力に耐える複合縦長部材の能力が増大されるように複合縦長部材の側部の一部分を構造体に取り付けるように構成された層を有する、方法。
航空機を作動させることが、複合縦長部材と、複合縦長部材の側部に取り付けられた構造体とに圧力がかけられるように航空機を作動させることを含み、圧力は力を発生させる、方法。
力が、構造体の表面にほぼ垂直な方向である、方法。
航空機の作動に応答して、複合縦長部材を構造体から引き離すように構成された力を発生させることが、複合縦長部材が構造に取り付けられるところに引張荷重が創出されるように、航空機の作動中、複合縦長部材を構造体から引き離すように構成された力を発生させることを含む、方法。
複合縦長部材が、ストリンガおよび硬化材の1つから選択され、構造体が、外板パネル、スパー、リブ、およびベースチャージの1つから選択される、方法。
複合縦長部材および構造体が、移動プラットフォーム、固定プラットフォーム、陸上構造体、水上構造体、宇宙構造体、航空機、水上艦、タンク、人員運搬車、電車、宇宙船、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、車、発電所、橋、ダム、製造設備、および建物の1つから選択されたプラットフォーム内に位置する、方法。