JP6887454B2

JP6887454B2 - Ｔまたはｌ字形接合部を有する複合材構成部品およびそれを形成するための方法

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Publication number: JP6887454B2
Application number: JP2019009268A
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Inventors: ブライアン・グレッグ・フェイエ; ダレル・グレン・セニール; グレゴリー・スコット・フェルプス; トーマス・サミュエル・ホーラデイ
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Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2021-06-16
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Description

本主題は一般に、タービンエンジン用の複合材構成部品に関する。より詳細には、本主題は、ＴまたはＬ字形接合部を有する複合材構成部品、およびこのような構成部品を形成するための方法に関する。

ガスタービンエンジンは一般に、互いに流れ連通して配置されたファンおよびコアを含む。さらに、ガスタービンエンジンのコアは一般に、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、および排気セクションを含む。作動時、空気は、ファンから圧縮機セクションの入口に供給され、空気が燃焼セクションに達するまで、圧縮機セクションで１つまたは複数の軸流圧縮機が空気を漸進的に圧縮する。燃料は圧縮された空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼して燃焼ガスを供給する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに送られる。タービンセクションを通る燃焼ガスの流れはタービンセクションを駆動し、次いで、排気セクションを通って、例えば、大気に送られる。

一般的に、燃焼セクションおよびタービンセクション内部の構成部品は、それらの形状のため、製造が複雑である。さらに、このような構成部品の作動環境は、高温、高圧のため、極めて過酷である。したがって、燃焼ガスの流路内の構成部品には、エンジンの所望の効率を維持するために、それらの形状および許容温度に対して厳格な要件がある。セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ：ｃｅｒａｍｉｃｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）材料は、このように過酷な環境に伝統的な材料よりも耐えることができるので、伝統的な材料から形成されたガスタービンエンジン内部の構成部品をＣＭＣ材料で置き換えることに特に関心が持たれている。ポリマーマトリックス複合（ＰＭＣ：ｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）材料も同様にガスタービンエンジン、例えば、圧縮機セクションに使用することができる。

ガスタービンエンジンのいくつかの複合材構成部品は、ＴまたはＬ字形接合部などの突合せ接合部を含む。突合せ接合部は一般的には、境界積層部のうちの１つまたは複数のプライに法線方向に直接突き合わされたいくつかのプライを含む突合せ積層部を含む。突合せ積層部は、接合境界部で境界積層部に取り付けられる、またはそれと接合される。一般的には、突合せ積層部のプライのプライ形状およびプライ配置には大きな食い違いがあり、これによって、突合せ積層部を境界積層部に取り付けるときにいくつかの問題が生じる。例えば、突合せ積層部のプライのプライ形状および配置の食い違いによって、突合せ積層部の表面がでこぼこになって境界積層部に取り付けられることがある。さらに、境界積層部の所望の取付け位置に対して突合せ積層部の配置のさらなる食い違いがあり得る。これらの食い違いおよび他の要因は、接合境界部に空洞欠陥を生じさせる危険性を増大させ得る。いろいろな問題の中でも、このような複合材構成部品の突合せ接合部での空洞欠陥は、機械的性質を満足できるものとしないので望ましくない。

従来、突合せ積層部間の接合境界部にヌードルまたは他の構造部材を配置して、それらの間の空洞を埋めていた。ヌードルおよび他の構造部材はこのような空洞を少なくとも部分的に埋めるが、上記の問題の多くは依然として残っている。特に、突合せ積層部が境界積層部に取り付けられるとき、突合せ積層部のプライの形状および配置の食い違いによってまだ問題が生じることがある。すなわち、突合せ積層部が取り付けられるとき、突合せ積層部のプライの多くは、依然として、境界積層部のプライに直接突き当たる。

したがって、上記の問題のうちの１つまたは複数に対処する改善された方法および複合材構成部品が有用となろう。

米国特許出願公開第２０１７／０１０７８４０号公報

本発明の態様および利点は、以下の説明で部分的に述べられ、またはその説明から明らかにされ、または本発明の実施を通じて学ぶことができる。

例示的な一態様では、本開示は複合材構成部品を対象とする。本複合材構成部品は、第１の方向および第２の方向を定める。本複合材構成部品は、第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部を含む。本複合材構成部品はまた、第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部を含む。第２の積層部は複数のプライを含む。本複合材構成部品は、第１の積層部と第２の積層部との間の接合境界部に配置されたヌードルをさらに含む。ヌードルは、第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面を有する。さらに、第２の積層部の複数のプライのうちの少なくとも１つは、第１の表面に沿って終端してヌードルに取り付けられる。

いくつかの実施形態では、第１の方向は第２の方向に対して直交する。

いくつかの実施形態では、第１の方向は第２の方向に対して概ね直交する。

さらに、いくつかの実施形態では、第２の積層部の複数のプライは、第１の表面に沿って終端してヌードルに取り付けられる。このような実施形態では、第１の表面に沿って終端してヌードルに取り付けられた第２の積層部のプライは、複数のプライが段違い配置で終端して第１の表面に取り付けられるように、逐次異なる長さを有する。

別の例示的な態様では、本開示は、第２の方向および第１の方向を定める複合材構成部品を対象とする。本複合材構成部品は、第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部と、第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部とを含む。第２の積層部は複数のプライを含む。複数のプライは、複数のプライの他のプライから離された保持部分を有する保持プライを含む。さらに、本複合材構成部品は、第１の積層部と第２の積層部との間の接合境界部に配置されたヌードルを含む。ヌードルは、第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面、また第２の方向に対して角度が付けられた第２の表面を有する。さらに、第２の積層部の複数のプライのうちの少なくとも１つは、第１の表面に沿って終端してヌードルに取り付けられ、保持プライの保持部分は、ヌードルの第２の表面に沿って延在し、それに取り付けられる。

別の例示的な態様では、本開示は、第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品を形成するための方法を対象とする。本方法は、１つまたは複数のプライをレイアップして第１の積層部を形成するステップを含む。本方法はまた、１つまたは複数のプライをレイアップして第２の積層部を形成するステップを含む。さらに、本方法は、第２の積層部の１つまたは複数のプライのうちの少なくとも１つをヌードルに取り付けるステップであって、第２の積層部の１つまたは複数のプライが、第２の方向に沿って延在し、第２の方向に対して角度が付けられたヌードルの第１の表面に取り付けられてそこで終端する、ステップを含む。本方法は、第１の積層部を第２の積層部と固定するステップであって、第１の積層部が第２の積層部と固定されると、第１の積層部の１つまたは複数のプライが第１の方向に沿って延在する、ステップをさらに含む。

本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すれば、よりよく理解されるであろう。添付の図面は、この明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであり、本発明の実施形態を例示して、本記述と併せて本発明の原理を説明する働きをしている。

当業者を対象として、最良の態様を含む本発明の完全かつ有効な開示を、添付の図を参照して本明細書で記載する。

本開示の様々な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＬ字形接合部構成およびヌードルを有する例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＬ字形接合部構成およびヌードルを有する別の例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＴ字形接合部構成およびヌードルを有する例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＴ字形接合部構成およびヌードルを有する別の例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＴ字形接合部構成およびヌードルを有するさらに別の例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＴ字形接合部構成および複数のヌードルを有する例示的な複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＴ字形接合部構成および複数のヌードルを有する別の例示的な複合材構成部品の断面図である。図８の複合材構成部品の分解断面図である。圧密プロセスを受けている図８の複合材構成部品の断面図である。本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品の接合境界部にＬ字形接合部構成およびヌードルを有する例示的な複合材構成部品の断面図であり、圧密プロセスを受けている複合材構成部品の図である。本開示の例示的な実施形態による例示的な方法のフロー図である。

本明細書および図面では参照符号を繰り返し使用しているが、これは同じまたは類似の機能または要素を表すことを意図している。

次に、１つまたは複数の例が添付図に示されている本発明の実施形態を説明するために詳細に参照する。詳細な説明では、図面内の要素を指すために数字表示および文字表示を使用する。図面および記述における類似または同様の表示は、本発明の類似または同様の部品を指すために使用される。用語「第１の」、「第２の」、「第３の」などは、本明細書で使用するとき、１つの構成部品を別の構成部品と区別するために交換可能に使用される場合があり、個々の構成部品の位置または重要性を意味することを意図していない。用語「上流」および「下流」は、流体通路内の流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れて来る元の方向を指し、「下流」は流体が流れて行く先の方向を指す。さらに、「ほぼ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「概ね（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、または「約（ａｂｏｕｔ）」などの近似値用語は、本明細書で使用するとき、１０パーセント（１０％）の誤差の範囲内であることを指す。

本開示の例示的な態様は、当接する積層部間の空洞欠陥を減らし、機械的性質を改善することができる機能を含むＴまたはＬ字形構成を有する複合材構成部品を対象とする。このような構成部品を形成するための方法もまた提供される。例示的な一態様では、複合材構成部品は、第１の方向および第２の方向を定め、当接する、第１の方向に沿って延在する第１の積層部と第２の方向に沿って延在する第２の積層部との間の接合境界部に楔形のヌードルを含む。ヌードルは、第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面を有する。第２の積層部のプライのうちの少なくとも１つは、ヌードルの角度の付いた第１の表面で終端して、それに取り付けられる。このようにして、接合境界部に沿った空洞欠陥を減らすことができ、それによって、複合材構成部品の機械的性質を改善することができる。

図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略断面図である。より詳細には、図１の実施形態では、ガスタービンエンジンは高バイパスターボファンジェットエンジン１０であり、これを本明細書では「ターボファンエンジン１０」と称する。図１に示すように、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参考のために示した長手方向の中心線１２に平行に延在する）、および半径方向Ｒを定める。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１４、およびファンセクション１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６を含む。

図示の例示的なコアタービンエンジン１６は一般に、環状入口２０を画定する概ね管状の外側ケーシング１８を含む。外側ケーシング１８内には、直列流れ関係で、ブースタまたは低圧（ＬＰ：ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２２および高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２４を含む圧縮機セクション、燃焼セクション２６、高圧（ＨＰ）タービン２８および低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービンセクション、ならびにジェット排気ノズルセクション３２が収まっている。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動接続する。

図示の実施形態では、ファンセクション１４は可変ピッチファン３８を含み、可変ピッチファン３８は、ディスク４２に、間隔を置くように結合された複数のファンブレード４０を有する。図示のように、ファンブレード４０は、半径方向Ｒに概ね沿ってディスク４２から外向きに延在する。ファンブレード４０が、ファンブレード４０のピッチを同時にまとめて変えるように構成された適切な作動部材４４に動作可能に結合されることによって、各ファンブレード４０はディスク４２に対してピッチ軸Ｐの周りを回転することができる。いくつかの実施形態では、ファンブレード４０、ディスク４２、および作動部材４４は、動力歯車装置の向こう側でＬＰシャフト３６によって、長手方向軸１２の周りを一緒に回転することができる。動力歯車装置は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファン回転速度に下げるための複数の歯車を含む。

図１の例示的な実施形態をさらに参照すると、ディスク４２は、空気流が複数のファンブレード４０を通りやすくなるような空気力学的な形状にされた回転可能な前面ナセル４８によって覆われる。さらに、例示的なファンセクション１４は、ファン３８および／またはコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分を周方向に取り囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル５０を含む。ナセル５０は、周方向に離間した複数の出口案内翼５２によって、コアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成することができることを理解すべきである。さらに、ナセル５０の下流セクション５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分を覆って延在して、それらの間にバイパス空気流通路５６を画定することができる。

ターボファンエンジン１０の作動中、ある量の空気５８が、ナセル５０および／またはファンセクション１４に付随する入口６０を通ってターボファン１０に入る。その量の空気５８がファンブレード４０を通りすぎると、矢印６２で示す空気５８の第１の部分はバイパス空気流通路５６内に向けられ、または送られ、矢印６４で示す空気５８の第２の部分はＬＰ圧縮機２２内に向けられ、または送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との比は通常、バイパス比として知られる。空気の第２の部分６４は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼セクション２６内に送られると圧力が増大し、そこで燃料と混合されて燃焼し燃焼ガス６６が発生する。

燃焼ガス６６はＨＰタービン２８を通って送られ、そこで、燃焼ガス６６からの熱エネルギーおよび／または運動エネルギーの一部が、外側ケーシング１８に連結されたＨＰタービン静翼６８と、ＨＰシャフトまたはスプール３４に連結されたＨＰタービン動翼７０との連続した段階を経由して取り出され、したがって、ＨＰシャフトまたはスプール３４が回転し、それによって、ＨＰ圧縮機２４の作動が維持される。次いで、燃焼ガス６６はＬＰタービン３０を通って送られ、そこで、熱および運動エネルギーの第２の部分が、外側ケーシング１８に連結されたＬＰタービン静翼７２と、ＬＰシャフトまたはスプール３６に連結されたＬＰタービン動翼７４との連続した段階を経由して、燃焼ガス６６から取り出され、したがって、ＬＰシャフトまたはスプール３６が回転し、それによって、ＬＰ圧縮機２２の作動および／またはファン３８の回転が維持される。

続いて、燃焼ガス６６はコアタービンエンジン１６のジェット排気ノズルセクション３２を通って送られて推進力を与える。同時に、空気の第１の部分６２がバイパス空気流通路５６を通って送られると、空気の第１の部分６２の圧力が大幅に上昇し、その後、ターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排出されてこれもまた推進力を与える。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、およびジェット排気ノズルセクション３２は、燃焼ガス６６がコアタービンエンジン１６を通るように少なくとも部分的に高温ガス通路７８を画定する。

コアタービンエンジン１６を有するターボファン１０に関して説明したが、本主題は他のタイプのターボ機械に適用可能であることが理解されるであろう。例えば、本主題は、ターボプロップ、ターボシャフト、ターボジェット、蒸気タービンエンジン、産業用および舶用ガスタービンエンジン、および／または補助動力装置とともに、またはその中で使用するのに適しているであろう。

いくつかの実施形態では、ターボファンエンジン１０の構成部品は複合材料から形成することができる。例えば、燃焼セクション２６、ＨＰタービン２８、および／またはＬＰタービン３０の構成部品など、高温ガス通路７８内の構成部品は、高温に対する適合性を有する非金属材料であるセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料から形成することができる。例えば、タービンブレードおよびタービンノズルは、ＣＭＣ材料から形成することができる。タービンエンジン１０の他の構成部品もまた、ＣＭＣ材料、または、例えば、ポリマーマトリックス複合（ＰＭＣ）材料などの他の適切な複合材料から形成することができる。

このような複合材構成部品のために使用される例示的なＣＭＣ材料は、炭化ケイ素、ケイ素、シリカ、アルミナマトリックス材料、およびこれらの組合せを含むことができる。マトリックス内には、サファイアおよび炭化ケイ素のようなモノフィラメントを含む酸化安定強化繊維（例えば、ＴｅｘｔｒｏｎのＳＣＳ−６）などのセラミック繊維、ならびに炭化ケイ素（例えば、日本カーボンのＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）、宇部興産のＴＹＲＡＮＮＯ（登録商標）、およびＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇのＳＹＬＲＡＭＩＣ（登録商標））、ケイ酸アルミナ（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０および４８０）、および、チョップドウィスカおよび繊維（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０およびＳＡＦＦＩＬ（登録商標））を含むロービングおよびヤーンを埋め込むことができ、また、任意選択的にセラミック粒子（例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、およびこれらの組合せの酸化物）および無機充填材（例えば、パイロフィライト、珪灰石、マイカ、タルク、カイヤナイト、およびモンモリロナイト）を埋め込むことができる。ＣＭＣ材料は、ほぼ１０００〜１２００°Ｆの温度において約１．３×１０^−６ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜約３．５ｘ１０^−６ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有することができる。

このようなＣＭＣ構成部品の例示的な製作プロセスは、マトリックス材料の前駆体および１つまたは複数の有機バインダを含むスラリを含侵させた補強材（例えば、炭素繊維）を含む「プリプレグ」またはテープ状構造体から形成された１つまたは複数の層をレイアップすることを含むことができる。プリプレグテープは、前駆体を所望のセラミックに変換するように処理（焼成を含む）を受ける。その結果生じたプリプレグの多数のプライは、次いで、積み重ねられ、減量されて積層プリフォームを形成する。

その後、プリフォーム構成部品は、圧密プロセス、バーンアウトプロセス、および溶融プロセスを受けてプリフォームを硬化することができる。より詳細には、レイアッププロセス後、プリフォーム構成部品は、オートクレーブ内で処理されて、高温、高圧を受けて、圧密された未焼結構成部品を生成することができる。圧密中に様々な揮発物を除去することができる。その後、未焼結構成部品は炉内に置かれて過剰なバインダなどを燃やすことができ、次いで、一片または一切れのケイ素とともに炉内に置かれて、構成部品を少なくともケイ素で溶融含侵するように焼くことができる。より詳細には、真空中または不活性雰囲気内で未焼結構成部品を加熱（すなわち、焼成）すると、バインダが分解され、溶剤が除去され、前駆体が所望の熱分解材料に変換される。バインダが分解すると、多孔質の熱分解体が生じ、その物体は、空隙を埋めるために高密度化、例えば、溶融含侵（ＭＩ：ｍｅｌｔｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）を受けることができる。一例では、熱分解された構成部品がケイ素とともに焼かれた場合、構成部品はケイ素の溶融含侵を受けることができる。しかしながら、高密度化は、ケイ素等を含む任意の適切な材料で、限定するものではないが、Ｓｉｌｃｏｍｐ、溶融含侵（ＭＩ）、化学気相含浸（ＣＶＩ：ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）、ポリマー含浸焼成（ＰＩＰ：ｐｏｌｙｍｅｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎａｎｄｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、および酸化物／酸化物プロセスを含む任意の公知の高密度化技法を用いて実行することができる。一実施形態では、高密度化および焼成は、約１２００℃を超える温度で確立した雰囲気を有する真空炉内または不活性雰囲気内で行って、ケイ素または他の適切な材料またはこれらの材料の組合せを構成部品内に溶融含侵させることができる。次いで、高密度化された複合材構成部品を、必要に応じて仕上げ加工することができる。例えば、構成部品は、例えば、構成部品を公差内に入れるため、および、構成部品を所望の形状にするために研削またはその他機械加工することができる。複合材構成部品を形成するための他の方法またはプロセスも同様に用いることができることは理解されるであろう。

図２は、本開示の例示的な一実施形態による、Ｌ字形接合部を有する例示的な複合材構成部品１００の断面図である。複合材構成部品１００は、例えば、図１のターボファンエンジン１０のＣＭＣ構成部品とすることができる。例えば、複合材構成部品１００は、タービンノズルセグメントであってもよい。他の例示的な実施形態では、複合材構成部品は、図１のターボファンエンジン１０のＰＭＣ構成部品とすることができる。図２では、複合材構成部品１００の積層構造が、本開示の発明の態様を例示するために示されている。

図２に示すように、複合材構成部品１００は、鉛直方向Ｖ、横方向Ｌ、および横断方向Ｔ（図２では、紙面の前後）を定める。鉛直方向Ｖ、横方向Ｌ、および横断方向Ｔは互いに垂直であり、直交方向系を形成する。複合材構成部品１００は、横方向Ｌに沿って延在する長さを有する第１の積層部１１０と、鉛直方向Ｖに沿って延在する長さを有する第２の積層部１１２と、鉛直方向Ｖおよび横方向Ｌの両方に沿って延在し、第１の積層部１１０および第２の積層部１１２の両方に取り付けられたカバー積層部１１４とを含む。第１の積層部１１０は、鉛直方向Ｖに沿った厚さを有し、第２の積層部１１２は、横方向Ｌに沿った厚さを有する。一例として、第１の積層部１１０はエーロフォイル積層とすることができ、第２の積層部１１２はタービンノズルセグメントの内側または外側バンド積層とすることができる。図示のように、第１の積層部１１０はプライ１１６から形成され、第２の積層部１１２はプライ１１８から形成され、カバー積層部１１４はプライ１２０から形成される。この実施形態では、積層部１１０、１１２、１１４のプライ１１６、１１８、１２０は、上記のＣＭＣ材料のうちの１つなど、ＣＭＣ材料から形成された一方向性プライである。さらに、第２の積層部１１２のプライ１１８は、それらのそれぞれの第１の端部（図示せず）からそれぞれの取付け端部１２２まで延在する。

図２に示した実施形態では、第２の積層部１１２は、接合境界部１２４で第１の積層部１１０に取り付けられる。詳細には、複合材構成部品１００は、第１の積層部１１０と第２の積層部１１２との間の接合境界部１２４に配置された楔形のヌードル１２６を含む。ヌードル１２６は、当接する積層部１１０、１１２のプライ間の空洞を減らすように配置および構成され、また、プライ１１６、１１８、１２０を取り付けることができる構造体を提供する。これは、例えば、複合材構成部品１００の機械的性質を改善することができる。さらに、この実施形態では、積層体１１０、１１２、１１４のプライ１１６、１１８、１２０と同様に、ヌードル１２６はＣＭＣ材料から形成される。しかしながら、代替の例示的な実施形態では、ヌードル１２６は、例えば、ＰＭＣ材料、セラミック材料、金属材料、これらの組合せなど、任意の他の適切な材料から形成することができる。

ヌードル１２６は、鉛直方向Ｖに対して角度が付けられた第１の表面１２８を有する、したがって、第１の表面１２８は、第２の積層部１１２のレイアップされたプライ１１８の方向に対して角度が付けられている。この実施形態では、第１の表面１２８は、図２の角度θによって示すように、鉛直方向Ｖに対して約３０度（３０°）の角度が付けられている。他の実施形態では、第１の表面１２８は、鉛直方向Ｖに対して１０度（１０°）から８０度（８０°）の間の角度を付けることができる。第１の表面１２８は、鉛直方向Ｖに対して２０度（２０°）から７０度（７０°）の間の角度が付けられていることが好ましい。さらに、ヌードル１２６は、鉛直方向Ｖに対して角度が付けられた第２の表面１３０を有する、したがって、第２の表面１３０は、第２の積層部１１２のレイアップされたプライ１１８の方向に対して、また、カバー積層部１１４のプライ１２０は鉛直方向Ｖに沿って延在するので、それらの方向に対して角度が付けられている。さらに、この例示的な実施形態では、ヌードル１２６の第２の表面１３０は湾曲している。詳細には、第２の表面１３０は、カバー積層部１１４の湾曲部の形状に対して相補的に湾曲している。言い換えれば、第２の表面１３０は、接合境界部１２４の内側領域１２５に対して湾曲した凹形を有する。さらに、ヌードル１２６はまた、横方向Ｌに沿って延在して、第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに当接して取り付けられる突合せ面１３２を有する。図示のヌードル１２６の断面では、第１の表面１２８と第２の表面１３０は縁または第１の点Ｐ１で交わり、第１の表面１２８と突合せ面１３２は縁または第２の点Ｐ２で交わり、第２の表面１３０と突合せ面１３２は縁または第３の点Ｐ３で交わる。図２に示した実施形態では、ヌードル１２６の表面を接続する縁または点は尖った先端として示されているが、代替の実施形態では、縁または点は、丸みを帯びた、面取りされた、平坦な、または他の適切な形状を有してヌードル１２６の表面を接続することができる。

複合材構成部品１００を組み立てるとき、ヌードル１２６の突合せ面１３２は、上記のように、第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに取り付けられる。さらに、カバー積層部１１４は鉛直方向Ｖに沿って延在するので、カバー積層部１１４の内側カバープライ１３４は、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちの１つに取り付けられる。次いで、内側カバープライ１３４は、カバー積層部１１４が鉛直方向Ｖから横方向Ｌに曲がるので、ヌードル１２６の第２の表面１３０に沿って延在し、それに取り付けられる。その後、内側カバープライ１３４は、カバー積層部１１４が横方向Ｌに沿って延在するので、第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに沿って延在し、それに取り付けられる。

さらに、図２に示すように、第２の積層部１１２は、ヌードル１２６の第１の表面１２８に取り付けられる。詳細には、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかの取付け端部１２２は、ヌードル１２６の角度が付けられた第１の表面１２８で終端して、それに取り付けられる。さらにより詳細には、第２の積層部１１２のプライ１１８の取付け端部１２２は、段違い配置で第１の表面１２８に沿って終端してヌードル１２６に取り付けられる。すなわち、第２の積層部１１２のプライ１１８の取付け端部１２２は、角度が付けられた第１の表面１２８に沿った異なる位置で終端して（または、終わって）、ヌードル１２６の第１の表面１２８に取り付けられる。したがって、図示のように、ヌードル１２６の第１の表面１２８に取り付けられた第２の積層部１１２のプライ１１８は、段違い配置で終端して第１の表面１２８に取り付けられるように、逐次異なる長さを有する。積層部の組立は、任意の適切な順序で完了することができることは認識されるであろう。例えば、第２の積層部１１２は、第１の積層部１１０が取り付けられる前に、カバー積層部１１４に取り付けることができる。

図２の例示的な実施形態では、第２の積層部１１２の第１のプライ１３６は、第１の点Ｐ１（すなわち、第１の表面１２８と第２の表面１３０との交線）に近接して終端して、ヌードル１２６の第１表面１２８で取り付けられる。第１のプライ１３６に隣り合ってレイアップされた第２のプライ１３８は、第１のプライ１３６よりわずかに長い長さを有する。このようにして、第２のプライ１３８は、第１のプライ１３６が第１の表面１２８に取り付けられたところより第１の点Ｐ１から離れた位置で、例えば、鉛直方向Ｖおよび横方向Ｌに沿って第１の点Ｐ１から離れた位置で、第１の表面１２８に延在して取り付けることができる。第２のプライ１３８に隣り合ってレイアップされた第２の積層部１１２の第３のプライ１４０は、第２のプライ１３８よりわずかに長い長さを有する。このようにして、第３のプライ１４０は、第２のプライ１３８が第１の表面１２８に取り付けられたところより第１の点Ｐ１から離れた位置で、第１の表面１２８に延在して取り付けることができる。この様式は、図示のように、第２の積層部１１２の第４のプライ１４２、第５のプライ１４４、および第６のプライ１４６に対して続く。すなわち、第４のプライ１４２は、第３のプライ１４０より長い長さを有し、第３のプライ１４０が第１の表面１２８に取り付けられたところより第１の点Ｐ１から離れた位置で、第１の表面１２８に取り付けられ、第５のプライ１４４は、第４のプライ１４２より長い長さを有し、第４のプライ１４２が第１の表面１２８に取り付けられたところより第１の点Ｐ１から離れた位置で、第１の表面１２８に取り付けられ、第６のプライ１４６は、第５のプライ１４４より長い長さを有し、第５のプライ１４４が第１の表面１２８に取り付けられたところより第１の点Ｐ１から離れた位置で、第１の表面１２８に取り付けられる。実際、図示のように、第６のプライ１４６は、第１の表面１２８が突合せ面１３２と交わるところのヌードル１２６の第２の点Ｐ２に取り付けられる。図２では、第２の積層部１１２の様々なプライ１１８が、ヌードル１２６の第１の表面１２８と実際に接触していないように示されているが、ヌードル１２６の第１の表面１２８に沿って取り付けられて終端するように、プライ１１８のうちの１つ、いくつか、またはすべてが第１の表面１２８に実際に接触することができる、あるいは、プライ１１８のうちのいずれも実際に接触しないようにすることができることは理解されるであろう。

ヌードル１２６と第２の積層部１１２のプライ１１８との間の角度が付けられた境界部は、薄いプライが落ちることを可能にして、接合境界部１２４で形成される可能性のある空洞をより良く埋めることができる。さらに、下記でさらに説明するように、第２の積層部１１２のプライ１１８とヌードル１２６の第１の表面１２８との間の角度が付けられた境界部は、ヌードル１２６を圧密する方向を制御することによってヌードル１２６の形状および位置を保持する助けとなる。

図３は、本開示の例示的な一実施形態によるＬ字形接合部構成を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。図３の例示的な複合材構成部品１００は、図２の複合材構成部品と同様な態様で構成されており、したがって、類似または同様な部品を指すために同じまたは同様な参照符号を使用する。図２の複合材構成部品とは対照的に、図３の複合材構成部品１００は、ヌードル１２６の第１の表面１２８で終端とならない、または第１の表面１２８に取り付けられていない、第２の積層部１１２のいくつかのプライ１１８を含む。図示のように、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかは、鉛直方向Ｖに沿ってヌードル１２６を通り過ぎて下方に延在し、第１の積層部１１０のプライ１１６が突き当たる、または取り付けられる鉛直方向境界部１２７を画定する。第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかを図３に示すように延在させることによって、第２の積層部１１２を、第１の積層部１１０にさらに固定することができる。

図４は、本開示の例示的な一実施形態によるＴ字形接合部構成を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。この実施形態では、ヌードル１２６は、鉛直方向Ｖに対して角度が付けられた第１の表面１２８、および鉛直方向Ｖに対して角度が付けられた湾曲していない第２の表面１３０を含む。すなわち、第２の表面１３０は、この実施形態では、平角表面を有する。より詳細には、この実施形態では、第１の表面１２８は、鉛直方向Ｖに対してθ_１によって示された約−４０度（−４０°）の角度が付けられており、ヌードル１２６の第２の表面１３０は、鉛直方向Ｖに対してθ_２によって示された約４０度（４０°）の角度が付けられている。さらに、この例示的な実施形態では、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかは、段違い配置でヌードル１２６の角度が付けられた第１の表面１２８に沿って取り付けられて終端となり、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかは、段違い配置でヌードル１２６の角度が付けられた第２の表面１３０に沿って取り付けられて終端している。プライ１１８をヌードル１２６に段違いに配置することによって、レイアップ時のプライの形状および長さの食い違いによって生じた空洞が埋められ、したがって、その結果、複合材構成部品１００の機械的性質を改善することができる。

図４にさらに示すように、第１のカバープライ１５６は、鉛直方向Ｖに沿って延在し、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちの１つに取り付けられる。次いで、第１のカバープライ１５６は、ヌードル１２６の第１の表面１２８の少なくとも一部分に取り付けられて、それに沿って延在し、その後、第１のカバープライ１５６は、横方向Ｌに沿う第１の積層部１１０に沿って延在して第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに取り付けられる。第２のカバープライ１５８は、鉛直方向Ｖに沿って延在し、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちの１つに取り付けられる。次いで、第２のカバープライ１５８は、ヌードル１２６の第２の表面１３０の少なくとも一部分に取り付けられて、それに沿って延在し、次いで、第２のカバープライ１５８は、横方向Ｌに沿う第１の積層部１１０に沿って延在して第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに取り付けられる。第１および第２のカバープライ１５６、１５８は、接合境界部１２４において可能性のある空洞をさらに埋め、第１の積層部１１０を第２の積層部１１２とさらに固定する。

図５は、本開示の例示的な一実施形態によるＴ字形接合部を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。図５の例示的な複合材構成部品１００は、図４の複合材構成部品と同様な態様で構成されており、したがって、類似または同様な部品を指すために同じまたは同様な参照符号を使用する。図４の複合材構成部品とは対照的に、図５の複合材構成部品１００は、異なった第１および第２の表面１２８、１３０を有するヌードル１２６を含む。詳細には、この実施形態では、第１の表面１２８は、平角部分１４８、および平角部分１４８に隣接した湾曲した部分１５０を有する。図５に示した破線は、平角部分１４８と湾曲した部分１５０との境界を示している。同様に、ヌードル１２６の第２の表面１３０は、平角部分１５２、および平角部分１５２に隣接した湾曲した部分１５４を有する。図５に示した破線は、平角部分１５２と湾曲した部分１５４との境界を示している。この実施形態では、第１および第２の表面１２８、１３０の平角部分１４８、１５２は、鉛直方向Ｖに対して、それぞれ、約−４０度（−４０°）および約４０度（４０°）の角度が付けられている。第１および第２の表面１２８、１３０の湾曲した部分１５０、１５４はそれぞれ、カバー積層部１１４のそれぞれのプライ１２０の湾曲した形状に相補的に湾曲している。言い換えれば、湾曲した部分１５０、１５４はそれぞれ、接合境界部１２４のそれぞれの内側領域１２５に対して湾曲した凹状である。

さらに、図５に示すように、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかは、段違い配置で終端して第１の表面１２８の平角部分１４８に取り付けられ、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちのいくつかは、段違い配置で終端して第２の表面１３０の平角部分１５２に取り付けられている。さらに、図５に示すように、第１のカバープライ１５６は、鉛直方向Ｖに沿う第２の積層部１１２に沿って延在し、ヌードル１２６の第１の表面１２８の湾曲した部分１５０に取り付けられ、それに沿って延在し、次いで、横方向Ｌに沿う第１の積層部１１０に沿って延在する。第２のカバープライ１５８は、鉛直方向Ｖに沿う第２の積層部１１２に沿って延在し、ヌードル１２６の第２の表面１３０の湾曲した部分１５４に取り付けられ、それに沿って延在し、次いで、横方向Ｌに沿う第１の積層部１１０に沿って延在する。第１および第２の表面１２８、１３０の湾曲した部分１５０、１５４は、カバー積層部１１４のプライ１２０に対して確実な取付け面を提供することに加えて、カバープライのレイアップを容易にすることができる湾曲テンプレートを提供し、これは、結局、部品から部品への、または構成部品から構成部品への一貫性を改善することができる。

図６は、本開示の例示的な一実施形態によるＴ字形接合部構成を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。図６の例示的な複合材構成部品１００は、図４の複合材構成部品と同様な態様で構成されており、したがって、類似または同様な部品を指すために同じまたは同様な参照符号を使用する。図４の複合材構成部品とは対照的に、図６の複合材構成部品１００は、第１の積層部１１０を第２の積層部１１２と接続するカバー積層部１１４（図４参照）を含まない。第１の積層部１１０は、ヌードル１２６の突合せ面１３２に沿ってヌードル１２６に取り付けられる。さらに、第２の積層部１１２の横方向Ｌに沿って反対側にあるプライ１１８は、突合せ接合取付けによって第１の積層部１１０に取り付けられる。このようにして、第１の積層部１１０は、第２の積層部１１２に固定または接続される。図６の複合材構成部品１００の実施形態は、接合境界部１２４の内側領域１２５で真直ぐな縁が望ましい用途に対して、または第１および／または第２の積層部１１０、１１２の厚さを最小に保つことが望ましい場合、特に有利となることがある。

図７は、本開示の例示的な一実施形態によるＴ字形接合部を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。この実施形態では、複合材構成部品１００は、第１のヌードル１６０および第２のヌードル１６２を含む。第１および第２のヌードル１６０、１６２は両方とも楔形のヌードルであり、両方とも、角度が付けられた第１の表面１２８、角度が付けられた第２の表面１３０、および突合せ面１３２を含む。なお、この実施形態では、接合境界部１２４に２つの小さなヌードルが設けられているので（すなわち、図４、５、および６に示すような１つの大きなヌードルの代わりに）、第２の積層部１１２の構造プライはより大きな範囲を覆い、したがって、複合材構成部品１００の構造的一体性を改善することができる。例えば、図７に示すように、第２の積層部１１２の当接するプライ１６４は、鉛直方向Ｖに沿う第２の積層部１１２の長さに沿って延在し、第１の積層部１１０のプライ１１６のうちの１つに当接する。さらに、図７の第１および第２のヌードル１６０、１６２の形状および配置により、第２の積層部１１２のプライ１１８は、例えば、図４および５の第２の積層部１１２のプライ１１８に比べて接合境界部１２４のより近くまで延在することができる。したがって、プライ１１８によって、複合材構成部品１００の構造的一体性および機械的性質を改善することができる。

図８および９は、本開示の例示的な一実施形態によるＴ字形接合部構成を有する別の例示的な複合材構成部品１００の断面図である。図８には、複合材構成部品１００が組み立てられて示されている。図９には、複合材構成部品１００が分解図で示されている。この実施形態では、図７に示した実施形態のように、複合材構成部品１００は、第１のヌードル１６０および第２のヌードル１６２を含む。第１のヌードル１６０および第２のヌードル１６２の第２の表面１３０は湾曲し、より詳細には、第２の表面１３０は、それぞれの内側領域１２５に対して湾曲した凹状である。

第２の積層部１１２は、横方向Ｌに沿って第１の側１６６と第２の側１６８との間を延在する。なお、この実施形態では、複合材構成部品１００の第２の積層部１１２は、第１の保持プライ１７０および第２の保持プライ１７２を含む。第１の保持プライ１７０および第２の保持プライ１７２は、図８および９では、例示のために太線となっているが、いくつかの実施形態では、保持プライ１７０、１７２は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８より厚くすることができる。第１の保持プライ１７０は、概ね、鉛直方向Ｖに沿って、かつ第２の積層部１１２の第１の側１６６に沿って延在する。第２の保持プライ１７２は、概ね、鉛直方向Ｖに沿って、かつ第２の積層部１１２の第２の側１６８に沿って延在する。第１の保持プライ１７０は保持部分１７４を含み、第２の保持プライ１７２も同様に保持部分１７６を含む。特に図９に示すように、第１および第２の保持プライ１７０、１７２の保持部分１７４、１７６は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８から離される。第１の保持プライ１７０は終端部１７８で終端となり、第２の保持プライ１７２は終端部１８０で終端する。

図８に示すように、複合材構成部品１００が組み立てられるとき、第１の保持プライ１７０の保持部分１７４は、第１のヌードル１６０の第２の表面１３０の少なくとも一部分に沿って、それに取り付けられる。その後、第１の保持プライ１７０は、第１のヌードル１６０の第２の点Ｐ２（すなわち、第２の表面１３０と突合せ面１３２との交線）に近接した終端部１７８で終端する。第１の保持プライ１７０は、第１のヌードル１６０を定位置に保持し、また、第２の積層部１１２のプライ１１８を、段違い配置で第１のヌードル１６０の第１の表面１２８に対して固定する。同様なやり方で、第２の保持プライ１７２の保持部分１７６は、第２のヌードル１６２の第２の表面１３０の少なくとも一部分に沿って延在し、それに取り付けられる。その後、第２の保持プライ１７２は、第２のヌードル１６２の第２の点Ｐ２に近接した終端部１８０で終端する。第２の保持プライ１７２は、第２のヌードル１６２を定位置に保持し、また、第２の積層部１１２のプライ１１８を、段違い配置で第２のヌードル１６２の第１の表面１２８に対して固定する。さらに、下記でより詳細に説明するように、保持プライ１７０、１７２によって複合材構成部品１００を圧密しやすくなる。

図１０は、図８および９の複合材構成部品１００の断面図で、複合材構成部品１００が圧密プロセスを受けていること示している。図１０に示すように、圧密冶具１９０は、第１のカバー積層部１１５に沿って配置された第１の冶具部分１９２と、第２のカバー積層部１１７に沿って配置された第２の冶具部分１９４と、第１の積層部１１０に沿って配置された第３の冶具部分１９６とを含む。圧密冶具１９０および複合材構成部品１００は、オートクレーブ内に収容することができ、そこで、圧密サイクルの間、高温、高圧を受ける。

圧密プロセス中、第１の冶具部分１９２は複合材構成部品１００に力Ｆ１をかけ、第２の冶具部分１９４は複合材構成部品１００に力Ｆ２をかける。図１０に示すように、力Ｆ１は、鉛直方向Ｖおよび横方向Ｌの両方に沿ってかけられ、同様に、力Ｆ２は、鉛直方向Ｖおよび横方向Ｌの両方に沿ってかけられる。第３の冶具部分１９６は、鉛直方向Ｖに沿って反力Ｆ３をかける。複合材構成部品１００が圧密冶具１９０によって圧密されると、第２の積層部１１２の保持プライ１７０、１７２は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８を接合境界部１２４に押し込める。より詳細には、かけられた力Ｆ１、Ｆ２が第２の積層部１１２のプライ１１８を第１のヌードル１６０および第２のヌードル１６２の角度が付けられた第１の表面１２８に押し込めることができる構造を保持プライ１７０、１７２は提供する。保持プライ１７０、１７２にかけられた力Ｆ１、Ｆ２はまた、当接するプライ１６４を第１の積層部１１０と突合せ係合させるように押すことができる。このようにして、第２の積層部１１２は接合境界部１２４に押し込められ、したがって、接合境界部１２４での複合材構成部品１００の空洞欠陥が減る。

図１１は、本開示の例示的な実施形態による、圧密プロセスを受けている、Ｌ字形接合部構成を有する例示的な複合材構成部品１００の断面図である。図１１に示すように、この実施形態では、第２の積層部１１２は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８から離された保持部分１７４を有する保持プライ１７０を含む。第２の積層部１１２のプライ１１８は、保持プライ１７０を含めて、例示のために太線で図１１に示されている。さらに、図１１に示すように、保持プライ１７０の保持部分１７４は、ヌードル１２６の湾曲した第２の表面１３０に沿って延在し、それに取り付けられる。さらに、この実施形態では、保持プライ１７０が第２の表面１３０に沿って延在し、それに取り付けられた後、保持プライ１７０は横方向Ｌに沿ってある距離を延在する。詳細には、保持プライ１７０は、第３の点Ｐ３（すなわち、ヌードル１２６の第２の表面１３０と突合せ面１３２との交線）から外向きに横方向Ｌに沿って、ヌードル１２６の横方向全長Ｌ１の少なくとも４分の１の距離Ｄ１を延在する。いくつかの代替の実施形態では、保持プライ１７０は、第３の点Ｐ３から外向きに横方向Ｌに沿って、ヌードル１２６の横方向全長Ｌ１の少なくとも半分の距離を延在する。第２の積層部１１２が第１の積層部１１０と組み立てられるとき、保持プライ１７０を横方向Ｌに沿って延在させることによって、保持プライ１７０は、ヌードル１２６を第１の積層部１１０に沿って配置しやすくし、また、第１の積層部１１０を第２の積層部１１２と確実に取り付けることを可能にする。さらに、保持プライ１７０は、横方向Ｌに沿って延在する保持プライ１７０がなければ埋められなかった接合境界部１２４での空洞欠陥を埋めることができ、カバー積層部が、図１１に示すように第１および第２の積層部１１０、１１２と組み立てられる場合、保持プライ１７０は、カバー積層部１１４と第１の積層部１１０との間の空洞を埋めることができる。したがって、複合材構成部品１００の機械的性質を改善することができる。

図１１にさらに示すように、圧密冶具１９０は、カバー積層部１１４に沿って配置された第１の冶具部分１９２と、鉛直方向Ｖに沿う第２の積層部１１２および横方向Ｌに沿う第１の積層部１１０に沿って配置された第２の冶具部分１９４とを含む。圧密冶具１９０および複合材構成部品１００は、上記のように、圧密サイクルの間、オートクレーブ内に収容することができ、そこで、高温、高圧を受けることができる。

圧密プロセス中、第１の冶具部分１９２は、鉛直方向Ｖおよび横方向Ｌに沿って複合材構成部品１００に力Ｆ１をかけ、第２の冶具部分１９４は、横方向Ｌおよび鉛直方向Ｖに沿って複合材構成部品１００にそれぞれ反力Ｆ２およびＦ３をかける。複合材構成部品１００が圧密冶具１９０によって圧密されると、第２の積層部１１２の保持プライ１７０は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８を接合境界部１２４に押し込める。より詳細には、かけられた力Ｆ１が第２の積層部１１２の他のプライ１１８をヌードル１２６の角度が付けられた第１の表面１２８に押し込めることができる構造を保持プライ１７０は提供する。このようにして、第２の積層部１１２は接合境界部１２４に押し込められ、したがって、接合境界部１２４での複合材構成部品１００の空洞欠陥が減る。

図１２は、本開示の例示的な実施形態による、複合材構成部品を形成するための例示的な方法（２００）のフロー図である。複合材構成部品は、第１の方向および第２の方向を定める。例えば、第１の方向は横方向とすることができ、第２の方向は鉛直方向とすることができる。いくつかの実施態様では、第１の方向は第２の方向に対して直交する。方法（２００）は、図２〜１１に示した複合材構成部品のうちの１つを形成するために使用することができる。いくつかの実施態様では、複合材構成部品はＣＭＣ材料から形成される。さらに他の実施態様では、複合材構成部品はＰＭＣ材料から形成される。さらなる実施態様では、複合材構成部品はいくつかの他のマトリックスおよび強化材料から形成される。

（２０２）において、方法（２００）は、１つまたは複数のプライをレイアップして第１の積層部を形成するステップを含む。例えば、プライ１１６はレイアップされて第１の積層部１１０を形成することができる。第１の積層部１１０は、任意の適切な数のプライ１１６を有することができる。第１の積層部１１０のプライ１１６は、任意の適切な材料から作ることができる。

（２０４）において、方法（２００）は、１つまたは複数のプライをレイアップして第２の積層部を形成するステップを含む。例えば、プライ１１８はレイアップされて第２の積層部１１２を形成することができる。第２の積層部１１２は、任意の適切な数のプライ１１８を有することができる。第２の積層部１１２のプライ１１８は、任意の適切な材料から作ることができる。

（２０６）において、方法（２００）は、第２の積層部の１つまたは複数のプライのうちの少なくとも１つをヌードルに取り付けるステップを含み、ここで、第２の積層部の１つまたは複数のプライは、第２の方向に沿って延在し、第２の方向に対して角度が付けられたヌードルの第１の表面に取り付けられてそこで終端する。例えば、図２に示すように、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちの少なくともいくつかはヌードル１２６に取り付けられる。さらに、第２の積層部１１２のプライ１１８は、図２に示すように鉛直方向Ｖとすることができる第２の方向に沿って延在し、ヌードル１２６の第１の表面１２８に取り付けられて、そこで終端する、またはその中で終端することができる。さらに図示のように、第１の表面１２８は第２の方向、例えば、この例では鉛直方向Ｖに対して角度が付けられている。例えば、第１の表面は、第２の方向に対して４５度（４５°）の角度を付けることができる。さらに、図２に示すように、方法（２００）のいくつかの実施態様では、第２の積層部１１２のプライ１１８のうちの少なくともいくつかは、段違い配置でヌードル１２６の第１の表面１２８に取り付けられて、そこで終端するように、第２の方向（例えば、鉛直方向Ｖ）に沿って逐次異なる長さを有することができる。

（２０８）において、方法（２００）は、第１の積層部を第２の積層部と固定するステップを含み、ここで、第１の積層部が第２の積層部と固定されると、第１の積層部の１つまたは複数のプライは第１の方向に沿って延在する。上記の例を続けると、図２を参照して、第１の積層部１１０は、第２の積層部１１２と固定される、またはそれに固定されて示されている。例えば、第１の積層部１１０は、ヌードル１２６の突合せ面１３２を第１の積層部１１０の１つまたは複数のプライ１１６に取り付けることによって第２の積層部１１２と固定される。さらに、図２に示すように、第１の積層部１１０は、カバー積層部１１４を第１の積層部１１０および第２の積層部１１２に取り付けることによって、第２の積層部１１２にさらに固定される。図２に示すように、さらに、カバー積層部１１４のプライ１２０のうちの１つまたは複数は、ヌードル１２６の第２の表面１３０に沿って延在してそれに取り付けられる。第２の表面１３０は、図２に示すような湾曲した表面、図４に示すような平角表面、または図５に示すような平角表面と湾曲した表面との組合せを有することができる。

いくつかの実施態様では、第２の積層部は、第２の積層部の他のプライから離された保持部分を有する保持プライを含み、取付け中、保持プライの保持部分は、第２の方向に対して角度が付けられたヌードルの第２の表面の少なくとも一部分に沿って延在する。例えば、図８および９に示すように、第２の積層部１１２は、第２の積層部１１２の他のプライ１１８から離された保持部分１７４（図９）を有する第１の保持プライ１７０を含む。さらに、図示のように、第２の積層部１１２がヌードル、この例では、第１のヌードル１６０に取り付けられると、保持プライ１７０の保持部分１７４は、第２の方向（例えば、鉛直方向Ｖ）に対して角度が付けられたヌードル１６０の第２の表面１３０の少なくとも一部分に沿って延在する。このようにして、いくつかの実施態様では、複合材構成部品１００が圧密されるとき、複合材構成部品１００は、第２の表面１３０に沿って延在する保持プライ１７０が第２の積層部１１２の他のプライ１１８をヌードル１６０の第１の表面１２８に押し当てるように圧密される。

いくつかのさらなる実施態様では、ヌードルは、第２の方向（例えば、横方向Ｌ）に沿った長さを有し、保持プライ１７０がヌードル１６０に取り付けられるとき、保持プライ１７０の保持部分１７４は、ヌードル１６０から、第２の方向に沿うヌードルの長さの少なくとも４分の１の距離を第２の方向に沿って延在する。さらに他の実施態様では、ヌードルは、上記のように第２の方向に沿った長さを有し、保持プライ１７０がヌードル１６０に取り付けられるとき、保持プライ１７０の保持部分１７４は、ヌードル１６０から、第２の方向に沿うヌードルの長さの少なくとも半分の距離を第２の方向に沿って延在する。

本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図されている。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。

［実施態様１］
第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）であって、
前記第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部（１１０）と、
前記第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部（１１２）であって、複数のプライ（１１８）からなる第２の積層部（１１２）と、
前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の接合境界部（１２４）に位置するヌードル（１２６）であって、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を有するヌードル（１２６）であり、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、ヌードル（１２６）と
を備える複合材構成部品（１００）。

［実施態様２］
前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）が、段違い配置で終端して前記第１の表面（１２８）に取り付けられるように、逐次異なる長さを有する、実施態様１に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様３］
前記ヌードル（１２６）が、前記第１の方向に沿って延在する突合せ面（１３２）を備え、前記突合せ面（１３２）が前記複合材構成部品（１００）の前記第１の積層部（１１０）に取り付けられた、実施態様１に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様４］
前記ヌードル（１２６）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた第２の表面（１３０）を備えた、実施態様１に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様５］
前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第２の表面（１３０）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、実施態様４に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様６］
前記第１の積層部（１１０）に沿って延在し、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に取り付けられ、それに沿って延在し、次いで、前記第２の積層部（１１２）に沿って延在するカバープライ（１３４）を備えた、実施態様４に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様７］
前記ヌードル（１２６）が、前記複合材構成部品（１００）の前記第１の積層部（１１０）に取り付けられた突合せ面（１３２）を備え、前記第２の積層部（１１２）が、前記第２の積層部（１１２）に沿って延在する保持プライ（１７０）を備え、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に取り付けられ、それに沿って延在し、次いで、前記角度が付けられた第２の表面（１３０）と前記突合せ面（１３２）との間の交線（Ｐ３）に近接して終端する、実施態様４に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様８］
前記ヌードル（１２６）が湾曲した第２の表面（１３０）を備えた、実施態様４に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様９］
前記ヌードル（１２６）が、第１のヌードル（１６０）であり、前記複合材構成部品（１００）が、前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の前記接合境界部（１２４）に配置された第２のヌードル（１６２）を備えた、実施態様１に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１０］
前記第２のヌードル（１６２）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を備えた、実施態様９に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１１］
前記第２の積層部（１１２）が鉛直方向中心線を定め、前記第１のヌードル（１６０）の前記第１の表面（１２８）と前記第２のヌードル（１６２）の前記第１の表面（１２８）とが、前記鉛直方向中心線と前記第１の積層部（１１０）との間の交線の方へ内向きに収束するように、前記第１の表面（１２８）が前記第２の方向に対して角度が付けられた、実施態様１０に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１２］
前記第１の表面（１２８）が、平角部分（１４８）および湾曲した部分（１５０）を有し、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）の前記平角部分（１４８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられ、カバープライ（１５６）が、前記第１の表面（１２８）の前記湾曲した部分（１５０）に沿って延在し、それに取り付けられた、実施態様１に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１３］
第２の方向および第１の方向を定める複合材構成部品（１００）であって、
前記第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部（１１０）と、
前記第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部（１１２）であって、複数のプライ（１１８）からなる第２の積層部（１１２）であり、前記複数のプライ（１１８）が、前記複数のプライ（１１８）の他のプライ（１１８）から離された保持部分（１７４）を有する保持プライ（１７０）を含む、第２の積層部（１１２）と、
前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の接合境界部（１２４）に配置されたヌードル（１２６）であって、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）、および前記第２の方向に対して角度が付けられた第２の表面（１３０）を有するヌードル（１２６）と
を備えた複合材構成部品（１００）であり、
前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられ、前記保持プライ（１７０）の前記保持部分（１７４）が、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）に沿って延在し、それに取り付けられた、複合材構成部品（１００）。

［実施態様１４］
前記ヌードル（１２６）が、前記第１の方向に沿って延在する長さ（Ｌ１）を有し、前記保持プライ（１７０）の前記保持部分（１７４）が、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）に沿って延在し、それに取り付けられた後、前記保持プライ（１７０）が、前記ヌードル（１２６）から、前記ヌードル（１２６）の前記長さ（Ｌ１）の少なくとも４分の１の前記第１の方向に沿う距離（Ｄ１）を延在する、実施態様１３に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１５］
前記ヌードル（１２６）が長さ（Ｌ１）を有し、前記保持プライ（１７０）の前記保持部分（１７４）が、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）に沿って延在し、それに取り付けられた後、前記保持プライ（１７０）が、前記ヌードル（１２６）から、前記ヌードル（１２６）の前記長さ（Ｌ１）の少なくとも半分の前記第１の方向に沿う距離（Ｄ１）を延在する、実施態様１３に記載の複合材構成部品（１００）。

［実施態様１６］
第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）を形成するための方法であって、
１つまたは複数のプライ（１１６）をレイアップして第１の積層部（１１０）を形成するステップと、
１つまたは複数のプライ（１１８）をレイアップして第２の積層部（１１２）を形成するステップと、
前記第２の積層部（１１２）の前記１つまたは複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つをヌードル（１２６）に取り付けるステップであって、前記第２の積層部（１１２）の前記１つまたは複数のプライ（１１８）が、前記第２の方向に沿って延在し、前記第２の方向に対して角度が付けられた前記ヌードル（１２６）の第１の表面（１２８）に取り付けられてそこで終端する、ステップと、
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップであって、前記第１の積層部（１１０）が前記第２の積層部（１１２）と固定されると、前記第１の積層部（１１０）の前記１つまたは複数のプライ（１１６）が前記第１の方向に沿って延在する、ステップと
を含む方法。

［実施態様１７］
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップが、前記ヌードル（１２６）の突合せ面（１３２）を前記第１の積層部（１１０）の前記１つまたは複数のプライ（１１６）に取り付けるステップを含む、実施態様１６に記載の方法。

［実施態様１８］
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップが、カバー積層部（１１４）を前記第１の積層部（１１０）および前記第２の積層部（１１２）に取り付けるステップを含む、実施態様１６に記載の方法。

［実施態様１９］
前記第２の積層部（１１２）が、前記第２の積層部（１１２）の他のプライ（１１８）から離された保持部分（１７４）を有する保持プライ（１７０）を備え、取付け中、前記保持プライ（１７０）の前記保持部分（１７４）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた前記ヌードル（１２６）の第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に沿って延在する、実施態様１６に記載の方法。

［実施態様２０］
前記第２の表面（１３０）に沿って延在する前記保持プライ（１７０）が、前記第２の積層部（１１２）の他のプライ（１１８）を前記ヌードル（１２６）の前記第１の表面（１２８）に押し当てるように前記複合材構成部品（１００）を圧密するステップをさらに含む、実施態様１９に記載の方法。

１０ターボファンジェットエンジン
１２長手方向または軸方向の中心線
１４ファンセクション
１６コアタービンエンジン
１８外側ケーシング
２０入口
２２低圧圧縮機
２４高圧圧縮機
２６燃焼セクション
２８高圧タービン
３０低圧タービン
３２ジェット排気セクション
３４高圧シャフト／スプール
３６低圧シャフト／スプール
３８ファン
４０ブレード
４２ディスク
４４作動部材
４８ナセル
５０ファンケーシングまたはナセル
５２出口案内翼
５４下流セクション
５６バイパス空気流通路
５８空気
６０入口
６２空気の第１の部分
６４空気の第２の部分
６６燃焼ガス
６８静翼（ＨＰＴ）
７０タービン動翼（ＨＰＴ）
７２静翼（ＬＰＴ）
７４タービン動翼（ＬＰＴ）
７６ファンノズル排気セクション
７８高温ガス通路
１００複合材構成部品
１１０第１の積層部
１１２第２の積層部
１１４カバー積層部
１１５第１のカバー積層部
１１６プライ（第１）
１１７第２のカバー積層部
１１８プライ（第２）
１２０プライ（カバー）
１２２取付け端部（第２）
１２４接合境界部
１２５内側領域
１２６ヌードル
１２７鉛直方向境界部
１２８第１の表面
１３０第２の表面
１３２突合せ面
１３４内側カバープライ
１３６第１のプライ
１３８第２のプライ
１４０第３のプライ
１４２第４のプライ
１４４第５のプライ
１４６第６のプライ
１４８平角部分（第１）
１５０湾曲した部分（第１）
１５２平角部分（第２）
１５４湾曲した部分（第２）
１５６第１のカバープライ
１５８第２のカバープライ
１６０第１のヌードル
１６２第２のヌードル
１６４当接するプライ
１６６第１の側
１６８第２の側
１７０第１の保持プライ
１７２第２の保持プライ
１７４保持部分（第１）
１７６保持部分（第２）
１７８終端部
１８０終端部
１９０圧密システム
１９２第１の冶具部分
１９４第２の冶具部分
１９６第３の冶具部分
Ｐ１第１の点
Ｐ２第２の点
Ｐ３第３の点
２００方法
Ｄ１距離
Ｆ１力
Ｆ２力
Ｆ３反力
Ｌ１長さ
Ｐピッチ軸
Ｒ半径方向
Ａ軸方向
Ｌ横方向
Ｔ横断方向
Ｖ鉛直方向
θ 角度
θ_１角度
θ_２角度

Claims

第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）であって、
前記第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部（１１０）と、
前記第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部（１１２）であって、複数のプライ（１１８）からなる第２の積層部（１１２）と、
前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の接合境界部（１２４）に位置するヌードル（１２６）であって、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を有するヌードル（１２６）であり、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、ヌードル（１２６）と
を備え、
前記ヌードル（１２６）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた第２の表面（１３０）を備え、
前記ヌードル（１２６）が、前記複合材構成部品（１００）の前記第１の積層部（１１０）に取り付けられた突合せ面（１３２）を備え、前記第２の積層部（１１２）が、前記第２の積層部（１１２）に沿って延在する保持プライ（１７０）を備え、前記保持プライ（１７０）が、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に取り付けられ、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の前記少なくとも一部分に沿って延在し、次いで、前記角度が付けられた第２の表面（１３０）と前記突合せ面（１３２）との間の交線（Ｐ３）に近接して終端する、複合材構成部品（１００）。
前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）が、段違い配置で終端して前記第１の表面（１２８）に取り付けられるように、逐次異なる長さを有する、請求項１記載の複合材構成部品（１００）。
前記ヌードル（１２６）が前記第１の方向に沿って延在する突合せ面（１３２）を備え、前記突合せ面（１３２）が前記複合材構成部品（１００）の前記第１の積層部（１１０）に取り付けられた、請求項１記載の複合材構成部品（１００）。
前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第２の表面（１３０）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、請求項１記載の複合材構成部品（１００）。
前記複合材構成部品（１００）がカバープライ（１３４）を備え、前記カバープライ（１３４）が、前記第１の積層部（１１０）に沿って延在し、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に取り付けられ、前記ヌードル（１２６）の前記第２の表面（１３０）の前記少なくとも一部分に沿って延在し、次いで、前記第２の積層部（１１２）に沿って延在する、請求項１記載の複合材構成部品（１００）。
前記ヌードル（１２６）が湾曲した第２の表面（１３０）を備えた、請求項１記載の複合材構成部品（１００）。
第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）であって、
前記第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部（１１０）と、
前記第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部（１１２）であって、複数のプライ（１１８）からなる第２の積層部（１１２）と、
前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の接合境界部（１２４）に位置するヌードル（１２６）であって、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を有するヌードル（１２６）であり、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、ヌードル（１２６）と
を備え、
前記ヌードル（１２６）が、第１のヌードル（１６０）であり、前記複合材構成部品（１００）が、前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の前記接合境界部（１２４）に配置された第２のヌードル（１６２）を備えた、複合材構成部品（１００）。
前記第２のヌードル（１６２）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を備えた、請求項７記載の複合材構成部品（１００）。
第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）であって、
前記第１の方向に沿って延在する長さを有する第１の積層部（１１０）と、
前記第２の方向に沿って延在する長さを有する第２の積層部（１１２）であって、複数のプライ（１１８）からなる第２の積層部（１１２）と、
前記第１の積層部（１１０）と前記第２の積層部（１１２）との間の接合境界部（１２４）に位置するヌードル（１２６）であって、前記第２の方向に対して角度が付けられた第１の表面（１２８）を有するヌードル（１２６）であり、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられた、ヌードル（１２６）と
を備え、
前記第１の表面（１２８）が、平角部分（１４８）および湾曲した部分（１５０）を有し、前記第２の積層部（１１２）の前記複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つが、前記第１の表面（１２８）の前記平角部分（１４８）に沿って終端して前記ヌードル（１２６）に取り付けられ、カバープライ（１５６）が、前記第１の表面（１２８）の前記湾曲した部分（１５０）に沿って延在し、前記第１の表面（１２８）の前記湾曲した部分（１５０）に取り付けられた、複合材構成部品（１００）。
第１の方向および第２の方向を定める複合材構成部品（１００）を形成するための方法であって、
１つまたは複数のプライ（１１６）をレイアップして第１の積層部（１１０）を形成するステップと、
１つまたは複数のプライ（１１８）をレイアップして第２の積層部（１１２）を形成するステップと、
前記第２の積層部（１１２）の前記１つまたは複数のプライ（１１８）のうちの少なくとも１つをヌードル（１２６）に取り付けるステップであって、前記第２の積層部（１１２）の前記１つまたは複数のプライ（１１８）が、前記第２の方向に沿って延在し、前記第２の方向に対して角度が付けられた前記ヌードル（１２６）の第１の表面（１２８）に取り付けられて前記ヌードル（１２６）の前記第１の表面（１２８）で終端する、ステップと、
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップであって、前記第１の積層部（１１０）が前記第２の積層部（１１２）と固定されると、前記第１の積層部（１１０）の前記１つまたは複数のプライ（１１６）が前記第１の方向に沿って延在する、ステップと
を含み、
前記第２の積層部（１１２）が、前記第２の積層部（１１２）の他のプライ（１１８）から離された保持部分（１７４）を有する保持プライ（１７０）を備え、取付け中、前記保持プライ（１７０）の前記保持部分（１７４）が、前記第２の方向に対して角度が付けられた前記ヌードル（１２６）の第２の表面（１３０）の少なくとも一部分に沿って延在する、方法。
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップが、前記ヌードル（１２６）の突合せ面（１３２）を前記第１の積層部（１１０）の前記１つまたは複数のプライ（１１６）に取り付けるステップを含む、請求項１０記載の方法。
前記第１の積層部（１１０）を前記第２の積層部（１１２）と固定するステップが、カバー積層部（１１４）を前記第１の積層部（１１０）および前記第２の積層部（１１２）に取り付けるステップを含む、請求項１０記載の方法。