KR102474791B1 - 라미네이트 복합재 날개 구조물 - Google Patents

Abstract

날개는 날개 스킨(wing skin), 라미네이트 복합재 제 1 스트링거(stringer), 리브(rib), 및 적어도 하나의 패스너(fastener)를 포함할 수 있다. 대부분의 라미네이트 복합재 제 1 스트링거는, 날개 스킨의 내부 표면에 스택(stack)으로서 구조적으로 결합되며 내부 표면의 일정 부분을 따라 내부 표면 및 날개의 날개 길이(span-wise) 방향에 일반적으로 평행하게 연장되는 일반적으로 평면인 복수의 플라이들의 스태킹된 보강 재료를 특징으로 한다. 날개 길이 방향에 일반적으로 수직인 평면에서 볼 때 제 1 스트링거는 일반적으로 중실의 사다리꼴 단면을 가질 수 있다. 리브는 내부 표면에 인접하여 위치될 수 있고, 그리고 날개 길이 방향에 일반적으로 수직하게 연장할 수 있다. 사다리꼴 단면은 리브 플랜지와 인터페이스될 수 있다. 패스너는 날개 스킨, 사다리꼴 단면 및 리브 플랜지를 통해 연장할 수 있다.

Description

라미네이트 복합재 날개 구조물 {LAMINATE COMPOSITE WING STRUCTURES}

본 개시는 라미네이트 복합재 날개 구조물들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 개시된 실시예들은 날개, 이를 테면 항공기 날개 조립체의 날개, 항공기 수평 안정판(horizontal stabilizer) 조립체의 날개, 및/또는 조종면 토크 박스(a control surface torque box) 조립체의 날개를 보강하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.

항공기 구조물은 다양한 상이한 방향들에서 하중들에 반응(reacting)할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 항공기 날개는 비행 중에 날개 상에 부과되는 공기 역학적 하중(aerodynamic load)들에 반응할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 공기 역학적 하중들은 날개의 날개박스 구조물 또는 그의 구성요소들에 의해 반응되는 굽힘 하중(bending load)들을 포함한다.

일반적으로, 항공기의 날개박스(wingbox) 구조물은 보강된 상부 패널, 보강된 하부 패널, 패널들의 리딩 에지(leading edge)들을 연결하는 전방 스파(front spar), 패널들의 트레일링 에지(trailing edge)들을 연결하는 후방 스파(rear spar), 그리고 패널들과 스파들에 대한 형상 및 지지 및 연결을 제공하는 내부 리브(internal rib)들을 포함한다. 일반적으로, 굽힘 하중들은, 스파들에 의해, 그리고 패널들을 보강하는 스트링거(stringer)들에 의해 반응된다. 전형적으로, 리브들은 날개들의 공기 역학적 형상을 유지하고 및/또는 날개들에 부과되는 하중들을 분산시키는 것을 돕는다.

일부 용례들에서, 위에서 언급된 요소들 중 하나 또는 그 초과의 요소들은 하나 또는 그 초과의 복합재 재료들로부터 구성될 수 있다. 복합재 재료들은 둘 또는 그 초과의 이종의(dissimilar) 구성요소들을 조합함으로써 형성된 강인한 경량 재료들이다. 예를 들면, 복합재 재료는 섬유들 및 수지들을 포함할 수 있다. 섬유들 및 수지들은 경화된 복합재 재료를 형성하도록 조합될 수 있다. 항공기 구조에 사용되는 복합재 재료의 보편적인 유형은 탄소 섬유 복합재이다. 탄소 섬유 복합재의 보편적인 형태들은 프리프레그(pre-preg) 열경화성 복합재, 건식 섬유 열경화성 복합재, 및 열가소성 복합재를 포함한다.

전형적으로, 탄소 섬유 날개의 보강된 하부 패널은, 탄소 섬유 라미네이트 보강재(stiffener)들이 탄소 섬유 라미네이트 스킨(laminate skin)에 접합된 그러한 스킨을 포함하는, 접합된 조립체이다. 그러나, 보강재(또는 스트링거) 단면들은 주로 'I'형 또는 'T'형이고, 그리고 리브들은 일반적으로 보강재들의 수직 웹(web)들을 가로지르며(straddle) 스킨을 결합하는(tie into) 개별적인 '다리들(feet)'을 채용해야 한다. 탄소 섬유 보강재들이, 함께 결합되고 리브에 의해 유도된 하중(rib-induced load)들을 받아 분리되는 경향이 있는 여러개의 개별 충전물(charge)들을 특징으로 하기 때문에, 리브들이 일반적으로 탄소 섬유 보강재들의 각각의 상부(자유) 플랜지들에 부착될 수 없음에 따라 이러한 복잡한 리브-대-패널 인터페이스(rib-to-panel interface)가 전형적으로 요구된다. 또한, 상부 플랜지들은 전형적으로 하부 날개 스킨으로부터 날개박스의 내부로 상당히 연장하고, (예를 들면, 유지 보수를 수행하기 위한) 감소된 내부 클리어런스(clearance) 및 증가된 외부 수직 프로파일(profile)을 초래하는데, 이는 일부 용례들에서 바람직하지 않을 수 있다.

또한, 일반적으로 만곡되는 'T'자형 스트링거들 또는 'I'자형 스트링거들을 구성하는 것은 어렵다. 예를 들면, 이러한 만곡된 블레이드식 스트링거(curved bladed stringer)들은 상이한 평면들에서 연장하는 복수의 관련된 반경들을 가질 수 있다. 또한, 이러한 만곡된 블레이드식 스트링거들의 구조적 특성들은 이들 스트링거들이 롤오버(rollover) 하중들에 더 취약할 수 있는 결과를 가져올 수 있다.

무엇보다도 상술된 문제점들을 해결할 수 있는, 장치들, 방법들 및 시스템들의 예들이 본원에 개시되어 있다.

일 예에서, 날개(wing)는 날개 스킨(wing skin), 라미네이트 복합재 제 1 스트링거(laminate composite first stringer), 리브(rib), 및 적어도 하나의 패스너(fastener)를 포함할 수 있다. 날개 스킨은 날개의 날개 길이 방향에 대체로 평행하게 연장하는 길이를 갖는 내부 표면을 가질 수 있다. 제 1 스트링거의 대부분(majority of the first stringer)은, 내부 표면에 스택(stack)으로서 구조적으로 결합되며, 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향(span-wise direction) 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장하는 강화 재료(reinforcement material)의 스태킹된(stacked) 복수의 대체로 평면인 플라이들을 특징으로 할 수 있다. 제 1 스트링거는, 날개 길이 방향에 대체로 수직인 평면에서 보았을 때 대체로 중실의(solid) 사다리꼴 단면을 가질 수 있어서, 내부 표면에 가까운(proximal) 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이(planar ply)들 중 제 1 플라이가 제 1 플라이보다 내부 표면으로부터 더 멀리 있는 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들의 제 2 플라이보다 넓은 폭을 갖는다. 리브는 내부 표면에 인접하게 위치될 수 있고, 그리고 날개 길이 방향에 대체로 수직하게 연장할 수 있다. 리브는 리브 플랜지를 포함할 수 있고, 그리고 리브 플랜지와 내부 표면 사이에 통로를 형성하도록 성형(shaped)될 수 있다. 제 1 스트링거는 통로를 통과할 수 있어서, 사다리꼴 단면이 리브 플랜지와 인터페이스된다(interfaced). 패스너는 날개 스킨, 사다리꼴 단면 및 리브 플랜지를 통해 연장할 수 있다.

다른 예에서, 항공기용 날개는 하부 날개 스킨, 복수의 스트링거들, 리브, 및 패스너를 포함할 수 있다. 하부 날개 스킨은 날개의 하부 외부 표면을 형성할 수 있다. 복수의 스트링거들은 하부 날개 스킨에 결합될 수 있다. 리브는 스트링거들에 대체로 수직하게 연장할 수 있고, 그리고 스트링거들에 대해 하부 날개 스킨의 반대쪽에(opposite) 위치될 수 있다. 패스너는 하부 날개 스킨을 통해, 복수의 스트링거들 중 제 1 스트링거를 통해, 그리고 리브 내로 연장할 수 있다. 하부 날개 스킨은 라미네이트 복합재일 수 있다. 또한, 각각의 스트링거는 매트릭스 재료에 의해 하부 날개 스킨에 구조적으로 결합되는 강화 재료의 각각의 복수의 플라이들을 포함하는 라미네이트 복합재일 수 있다. 복수의 플라이들 중 각각의 플라이는 날개의 하부 외부 표면에 대체로 국부적으로 평행할 수 있다. 각각의 스트링거는 리브에 실질적으로 평행하고 이와 정렬되는 평면으로 연장하는 단면을 가질 수 있다. 각각의 단면은, 대체로 테이퍼링되고 중실형일 수 있으며, 인접한 하부 날개 스킨으로부터 인접한 리브로 진행할 경우, 날개의 하부 외부 표면에 국부적으로 평행하게 측정됨에 따라 폭은 감소된다. 복수의 플라이들이 각각의 단면의 상당 부분을 채울 수 있다.

다른 예에서, 날개를 보강하는 방법은, 리브가 날개의 날개 길이 방향에 대체로 수직하게 배향되도록 날개의 라미네이트 복합재 하부 날개 스킨의 내부 표면에 인접하게 리브를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 날개는, 내부 표면에 구조적으로 결합되고, 그리고 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장하는 강화 재료의 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택에 의해 형성된 라미네이트 복합재 스트링거를 포함할 수 있다. 상기 방법은 하부 날개 스킨을 통해, 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택을 통해, 그리고 리브의 플랜지를 통해, 적어도 하나의 패스너를 연장시켜서, 적어도 부분적으로 하부 날개 스킨 및 스트링거에 리브를 동작가능하게 커플링함으로써, 날개를 보강하는 단계를 더 포함할 수 있다.

특징들, 기능들 및 장점들은 본 개시의 다양한 실시예들 내에서 독립적으로 달성될 수 있거나 또 다른 실시예들에서 결합될 수 있고, 이의 보다 자세한 사항들은 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 알 수 있다.

도 1은 하부 날개 스킨, 복수의 스트링거들, 및 복수의 리브들이 드러나게 상부 날개 스킨의 일부가 제거된 항공기의 반(semi)-개략적 평면도이다.
도 2는 도 1과 유사한, 그러나 3 피스(three-piece) 날개 실시예를 도시하기 위해 동체(fuselage)의 일부 및 상부 날개 스킨의 보다 많은 부분이 제거된, 반-개략적 평면도이다.
도 3은 리브들이 도면에서 제거된, 동체의 세장형 축선(elongate axis)에 법선 방향인 평면에서 취한 3 피스 날개 실시예의 반-개략적 단면도이다.
도 4는 스트링거들에 커플링된 리브들 중 하나를 도시하는 도 2의 4-4 선을 따라 취한 날개의 반-개략적 단면도이다.
도 5는 하부 날개 스킨 통해, 스트링거들 중 하나의 사다리꼴 단면을 통해, 그리고 리브의 리브 플랜지를 통해, 연장하는 패스너를 도시한 도 4의 일 영역(region)의 반 개략도이다. 스트링거를 형성하는 단지 몇몇의 플라이들의 섬유들이 개략적으로 도시되어 있음에 주목해야 한다.
도 6은 도 4의 리브, 및 복수의 스트링거들에 커플링된 추가적인 리브를 도시하는 사시도이다.
도 7은 하부 날개 스킨의 기체 바깥쪽(outboard) 부분 및 2 개의 만곡된 스트링거 전환부(stringer transition)들을 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 2와 유사한 반-개략적 평면도이지만, 일체형 날개 실시예를 도시한다.
도 9는 동체의 세장형 축선에 법선 방향인 평면에서 취한 일체형 날개 실시예의 반-개략적 단면도이다.
도 10은 일체형 날개 실시예의 중앙 부분의 저부 사시도이다.
도 11은 일체형 날개 실시예의 중앙 부분에서의 하부 날개 스킨, 복수의 스트링거들, 및 복수의 리브들의 상부 평면도이다.
도 12는 날개를 보강하는 예시적인 방법을 도시하는 순서도이다.
도 13은 스킨 컬(skin caul) 상에 스태킹되는 복수의 날개 스킨 플라이들을 도시하는 개략도이다.
도 14는 복수의 사다리꼴 스택들을 형성하도록 절단된 복수의 스태킹된 스트링거 플라이들을 도시하는 반-개략도이다.
도 15는 복수의 스트링거들을 형성하도록 스태킹된 날개 스킨 플라이들 상에 위치된 사다리꼴의 스택들을 도시하는 반-개략도이다.

개관

다양한 실시예들이 후술되고 관련된 도면들에 예시된다. 달리 특정되지 않는다면, 실시예 및/또는 그의 다양한 구성요소들은, 본원에 설명되고, 예시되며, 및/또는 통합된 구조물, 구성요소들, 기능성, 및/또는 변형예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이것으로 요구되는 것은 아니다. 또한, 본 교시들과 관련하여 본원에 설명되고, 예시되며, 및/또는 통합된 구조물들, 구성요소들, 기능성들, 및/또는 변형예들은 다른 유사한 실시예들에 포함될 수 있지만, 이것으로 요구되는 것은 아니다. 다양한 실시예들의 다음의 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 결코 그의 개시, 그의 용례, 또는 용도들을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 후술하는 바와 같이, 실시예들에 의해 제공된 장점들은 사실상 예시적인 것이며 모든 실시예들이 동일한 장점들 또는 동일한 정도의 장점들을 제공하는 것은 아니다.

개선된 리브-대-패널 인터페이스(rib-to-panel interface)들을 가능하게 할 수 있는 각각의 단면들을 갖는 탄소 섬유 보강재(stiffener)들(또는 스트링거들)이 본원에 개시된다. 일 실시예에서, 탄소 섬유 보강재들은 각각이 중실형이고 형상이 사다리꼴인 단면을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트링거들은 팁 대 팁(tip to tip)(또는 팁 영역 대 팁 영역)의 만곡된 날개가 가능하도록 만곡될 수 있다. 각각의 중실의 사다리꼴 보강재의 높이는 대략 1.5 인치일 수 있는 반면, 기존의 "I" 또는 "T" 형상의 탄소 섬유 보강재들은 통상적으로 대략 3 인치의 높이를 갖는다. 중실의 사다리꼴 보강재들의 이러한 감소된 높이는 리브-대-패널 인터페이스를 허용할 수 있고, 이에 의해 리브-대-보강재 정합 표면(rib-to-stiffener mating surface)은, 리브 정합 표면(예를 들면, 리브 플랜지), 중실의 사다리꼴 보강재, 및 날개 스킨을 통해 직접 볼트 체결하는 패스너들을 갖는 연속적인 코드(chord) 표면이다.

또한, 전통적인 탄소 섬유 보강재들은 통상적으로 복잡한 툴링(tooling)을 사용하여 형성된 복수의 하위 구성요소들(예를 들면, 충전물(charge)들 및 누들(noodle)들)을 필요로 하는 반면, 본원에 개시된 중실의 사다리꼴 보강재들은 한가닥씩 적층하여 구축된(built up ply by ply) 단일의 전체 형상을 가질 수 있다.

게다가, 탄소 섬유 구조물의 중요한 장점은 특히 날개의 팁 근처에서, (예를 들면, 수직 방향으로) 비교적 얇은 날개의 구축을 가능하게 한다는 것이다. 그러나, 기존 탄소 섬유 보강재들은, 예를 들면, 상술된 바와 같이 실질적으로 긴(tall) 단면들(예를 들면, 'I' 또는 'T'자형 단면들)을 갖는다. 이들 긴 보강재들이, 상부 및 하부 패널들 상에(예를 들면, 상부 및 하부 날개 스킨들 상에) 채용될 경우, 이들 긴 보강재들은, 날개박스가 상당히 얇은 날개의 팁 근처에서 서로 거의 만나게 될(예를 들면, 접촉될) 수 있다. 이것은 조립 작업들 및 일상적인 유지 보수를 수행하기 위해 기구들 또는 로봇들이 날개박스의 기체 바깥쪽 부분에 접근하기에는 매우 작은 공간을 날개 박스 내부에 남긴다. 그 결과, 상부 및 하부 패널들은, 조립될 때, 상당 거리만큼 통상적으로 분리되어, 날개박스 내에서 적절한 도달 액세스가 달성된다. 따라서, 이들 기존 탄소 섬유 보강재들의 긴 높이는, 날개가 날개박스의 기체 바깥쪽 부분에서 얼마나 얇을 수 있는지를 제한한다.

이러한 기존의 방법들 및 시스템들의 배경 기술 예들은 다음과 같은 미국 특허들 및 미국 특허 출원에 개시되어 있다: US8763253; US8714485; US8540921; US7897004; US20140248462; 및 US20120292446.

본 교시들의 일부 실시예들에서, 보강재(예를 들면, 라미네이트 복합재 스트링거)는 기존의 탄소 섬유 보강재들의 'I' 또는 'T' 형상의 단면들의 높이의 대략 절반인 높이를 갖는 단면(예를 들면, 상술한 바와 같이, 중실의 사다리꼴 단면)을 가질 수 있다. 상부 및 하부 패널들 사이의 효과적인 분리가(예를 들면, 기존의 'I' 또는 'T' 형상의 단면들의 높이에 비해), 사다리꼴 단면의 감소된 높이로 인해 증가될 수 있으므로, 보강재 높이의 이러한 감소는 날개가 더 얇아지는 것을 가능하게 할 수 있다.

일부 실시예들에서, (예를 들면, 날개 스킨 플라이들 및 스트링거 플라이들을 포함하는) 단지 하나의 탄소 섬유 형상이 형성되고, 경화될(cured) 수 있으며, 이는 예를 들면, 4 개 또는 그 초과의 형상들이 형성, 조립, 및 경화되는 기존의 보강재 제조 프로세스들에 비해 개선일 수 있다. 일부 실시예들에서, 보강재 제조를 위한 툴링 비용들 및 재작업을 위한 필요성이, 예를 들면, 개시된 보강재 단면들(예를 들면, 중실 및 사다리꼴)의 결과로서, 상당히 감소될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 개시된 보강재들은 날개 스킨에 보강재들을 부착하기 위한 더 많은 옵션들을 허용할 수 있고, 이는 또한 제조 작업 공간(manufacturing trade space)을 이용 가능하게 할 수 있다(예를 들면, 날개박스 내부에 증가된 클리어런스(clearance)를 제공한다).

추가적으로, 전통적인 보강재들에 포함되는 것과 같은 누들 충전물(noodle charge)이 아닌 중실의 사다리꼴 단면을 갖는 라미네이트 복합재(예를 들면, 탄소 섬유) 스트링거(또는 보강재)는, 보강재들이 종료되는(예를 들면, 런 아웃(run-out)) 곳에서 및/또는 보강재들이 전통적인 리브들을 통과하는 곳에서 스트링거 접합해제(disbond) 문제들을 상당히 감소시킬 수 있으며, 이는 보강재 하중 지탱 성능(stiffener load carrying capability)을 개선할 수 있다. 스트링거 하중들이 통상적으로 날개박스의 두께와 관련되기 때문에, 접합해제 문제들을 감소시키는 것은, 개선된 공기 역학 성능을 갖는 더 얇은 날개박스를 허용할 수 있다.

또한, 기존의 리브들은 통상적으로 접합해제(disbond)로부터 관련된 누들들을 보호하도록 기존의 보강재들의 베이스들을 통해 그리고 리브들을 통해 연장하는 비교적 많은 수의 패스너들을 채용한다. 중실의 단면들을 갖는 라미네이트 복합재 스트링거들이 누들을 제거하기 때문에, 본 교시들은 감소된 수의 패스너들을 허용하고, 따라서 패스너로 스트링거를 관통할 때 회피해야 할 어떠한 누들도 없기 때문에, 덜 복잡한 패스너 레이아웃을 필요로 한다. 이러한 구조는, 또한 단순화된 리브 인터페이스들을 야기(또는 허용)할 수 있다.

예를 들면, 본 교시들의 일 실시예에서, 항공기 텐션 패널(tension panel)은 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 스킨(carbon fiber matrix laminate skin)에 동작 가능하게 커플링된 복수의 한가닥씩 적층하여 구축된(ply-by-ply built-up) 중실의 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 보강재들을 포함할 수 있다. 중실의 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 보강재들 각각은 주로 사다리꼴 형상인 각각의 단면을 가질 수 있다. 리브 구조물은, 리브 구조물을 통해, 중실의 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 보강재들 중 하나 또는 그 초과의 보강재를 통해, 그리고 탄소 섬유 라미네이트 스킨을 통해, 하나 또는 그 초과의 기계적 체결 요소들을 연장함으로써 텐션 패널에 동작 가능하게 커플링될 수 있다. 텐션 패널의 리브 인터페이스는 주로 선직면(ruled surface)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 보강재들과 스킨은 동시-경화(co-cured)될 수 있다. 일부 실시예들에서, 보강재들이 경화될 수 있고, 이후 스킨이 경화된 보강재들 상에 경화될 수 있다(예를 들면, 공동-접합 방법). 일부 실시예들에서, 스킨이 경화될 수 있고, 이후 보강재들이 경화된 스킨 상에 경화될 수 있다(예를 들면, 리버스 공동-접합 방법).

다른 예에서, 날개는 스트링거(stringer), 스파(spar), 리브(rib), 날개 스킨(wing skin), 및 적어도 하나의 패스너(fastener)를 포함할 수 있다. 스트링거는, 날개 스킨의 표면에 실질적으로 평행한 복수의 플라이들을 포함하는 라미네이트 복합재일 수 있다. 스트링거는, 사다리꼴 단면을 가질 수 있고, 날개 스킨에 인접한 플라이가 날개 스킨에서 가장 먼 플라이보다 더 넓도록, 날개 스킨에 구조적으로 결합될 수 있다. 스트링거는 리브 내의 통로를 통과할 수 있다. 통로(passage)는 날개 스킨으로부터 1.5 내지 2 인치 이하(no more than)인 통로 높이(passage height)를 가질 수 있다. 통로 높이는 스트링거의 사다리꼴 단면의 높이와 실질적으로 동일한 높이일 수 있다. 적어도 하나의 패스너가, 리브의 리브 플랜지를 통해, 스트링거를 통해, 그리고 날개 스킨을 통해, 연장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트링거는 날개로부터 (예를 들면, 항공기 동체의 반대쪽 측면(opposite side)으로부터 연장하는) 인접한 날개까지 연속할 수 있다.

개시된 실시예들은 개선된 제조의 용이성 및 복합재 재료들을 사용하여 알려진 날개 구조물보다 적은 부품들을 갖는 효율적인, 날개의 경량 구조물을 제공할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들은 스트링거 날개-대-본체 결합(stringer wing-to-body join)들의 제거를 제공할 수 있다.

일부 실시예들은 항공기 구조물의 감소된 비용 및/또는 단순화된 제조 요구사항들을 허용할 수 있다. 예를 들면, 다수의 플라이 형태들이 텐션 패널들을 형성하는데 사용될 수 있어서, 플로우 시간(flow time)을 단축한다. 이들 텐션 패널들의 스트링거들은, 기존 복합재 재료 스트링거 구성들에 비해 단순화된 윤곽 형상들을 가질 수 있어서, 예를 들어, 다양한 제품(예를 들면, 30 cm보다 더 넓은 프리프레그), 자동 섬유 배치(AFP; automatic fiber placement), 네트 트림 라미네이트 기계가공(NTLM; net trim laminate machining), 및/또는 수지 융착(resin infusion) 또는 열가소성 방법들과 같은 다른 방법들의 사용을 허용함으로써 더욱 신속한 재료 레이다운(laydown) 방법들을 허용한다.

또한, 일부 실시예들은 반경 충전제들(radius fillers), 별도의 기본 충전물(base charge), 및/또는 스트링거 레이업(layup) 및 경화 동안 반경을 유지할 필요를 제거할 수 있다. 다른 이점들 중에서, 개시된 실시예들은 재작업 및 수리를 덜 필요로 할 수 있고, 런아웃 레이업을 단순화할 수 있고, 리브 인터페이스들을 단순화할 수 있으며, 보다 편리한 설치(예를 들면, 날개 조립)를 제공할 수 있고 및/또는 패스너들, 캡(cap)들 및/또는 시일(seal)들의 수를 감소시킬 수 있다.

예들, 구성요소들, 및 대안예들

다음 예들은 예시적인 실시예들, 뿐만 아니라 관련된 시스템들 및/또는 방법들의 선택된 양태들을 설명한다. 이들 예들은 실례를 위한 것이지, 본 개시의 전체 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 각각의 예는 하나 또는 그 초과의 별개의 발명들, 및/또는 정황 또는 관련된 정보, 기능, 및/또는 구조물을 포함할 수 있다.

예 1 :

이러한 예는 예시적인 항공기(100)를 설명한다; 도 1 내지 도 7을 참조.

도 1에 도시된 바와 같이, 항공기(100)는 (예를 들면, 하기에서 보다 상세히 추가로 설명될, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 3-피스 날개 실시예 구성에서, 또는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 일체형 날개 실시예 구성에서) 한 쌍의 날개(104), 동체(108), 꼬리부(tail section)(112), 및 하나 또는 그 초과의 추진 유닛(propulsion unit)들(116)을 포함할 수 있다.

날개들(104)의 각각은, 예를 들면, 날개들(104)의 날개 길이 방향(D1)에 대체로 평행한 방향으로 각각의 기체 안쪽 부분(inboard portion)(104a)으로부터 각각의 기체 바깥쪽 부분(outboard portion)(104b)으로 동체(108)로부터 외측방으로 연장할 수 있다. 날개들(104)(또는 날개들(104)의 각각)은 조종면(control surface)들(118), 하부 날개 스킨(120), 상부 날개 스킨(124), 전방 스파(128), 후방 스파(132), 복수의 스트링거들(136), 및 복수의 리브들(140)을 포함할 수 있다.

(날개들(104)의 다른 구성요소들 중) 스트링거들(136) 및 하부 날개 스킨(120)은 하기에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 대체로 평면이고 서로 평행한 플라이들을 포함하는 라미네이트 복합재 재료로 제조될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스트링거들(136)은 하부 날개 스킨(120)에 구조적으로 결합될 수 있고, 그리고 날개 길이 방향(D1)에 대체로 평행하게 연장할 수 있다. 스파들(128, 132)은 날개(104)의 날개박스(도 4에서 볼 수 있는 바와 같이)를 형성하도록 스킨들(120, 124)의 리딩 에지 및 트레일링 에지를 각각 연결할 수 있다. 복수의 포트들(142)이 하부 날개 스킨(120) 내에 형성될 수 있고, 그리고 날개박스의 내부로의 선택적인 액세스를 허용하도록 구성될 수 있다.

리브들(140)은 날개 길이 방향(D1)에 대체로 수직하게 연장할 수 있다. 하기에 또한 보다 상세하게 설명될 바와 같이, 리브들(140)의 하부 부분들은 스트링거들(136) 및/또는 하부 날개 스킨(120)에 커플링될 수 있고, 그리고 리브들(140)의 상부 부분은 상부 날개 스킨(124)에 커플링될 수 있어서, (예를 들면, 스트링거들(136)과 함께) 날개박스를 보강시킬 수 있다.

도시된 바와 같이, 꼬리부(112)는 수평 안정판들(144), 수직 안정판(148)과 같은 날개(또는 날개 같은) 구조물들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 판재 스트링거(plank-stringer)와 같은, 스트링거들(136)과 유사한, 하나 또는 그 초과의 스트링거들이 안정판들(144, 148) 중 하나의 스킨의 내부 표면에(예를 들면, 또는 이를 포함한 경우 항공기 미익부(aircraft empennage)의 텐션 패널에) 구조적으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 각각의 중실의 사다리꼴 단면들을 갖는 라미네이트 복합재 스트링거들(예를 들면, 하기에 보다 상세히 설명될, 도 5에 도시된 것과 유사함)은, 수평 안정판들(144)의 상부 날개 스킨의 내부 표면에 구조적으로 결합될 수 있고, 그리고 하나 또는 그 초과의 관련된 리브들에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트링거들(136)과 유사한, 하나 또는 그 초과의 스트링거들이 각각의 조종면(118)과 관련된 토크 박스의 텐션 패널에 구조적으로 결합될 수 있다.

도 2는 3-피스 날개 실시예의 하나의 예에서 스트링거들(136) 및 리브들(140)의 예시적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 하부 날개 스킨(120)은 우현(starboard-side) 부분(120a), 중앙 부분(120b) 및 좌현(port-side) 부분(120c)을 포함할 수 있다. 우현 부분(120a)은 본체의 제 1 측면 조인트(152)(예를 들면, 그리고 복수의 패스너들)에 의해 중앙 부분(120b)에 연결될 수 있다. 좌현 부분(120c)은 본체의 제 2 측면 조인트(156)에 의해 중앙 부분(120b)의 반대쪽 측면(opposite side)에 연결될 수 있다. 조인트들(152, 156)이 동체(108)의 측방향 면들과 대체로 정렬되는 것으로 도시되는 반면, 다른 실시예들에서, 이러한 조인트들은 동체(108)의 각각의 측방향 면들의 기체 바깥쪽과 같은 다른 적절한 위치에 위치될 수 있다.

도시된 실시예에서, 9 개의 스트링거들(136), 즉 스트링거들(136a-i)이 부분(120a)을 따라 연장된다. 유사하게, 9 개의 스트링거들(136), 즉 스트링거들(136j-r)(예를 들면, 일반적으로 본원에서 전체적으로 표시됨)은, 부분(120b)을 따라 연장할 수 있으며 각각의 스트링거들(136a-i)의 기체 안쪽 부분들과 대체로 정렬될 수 있다. 유사하게, 9 개의 스트링거들(136), 즉 스트링거들(136s-z 및 136zz)은, 부분(120c)을 따라 연장할 수 있다. 도시된 바와 같이, 스트링거들(136s-z, 136zz)의 기체 안쪽 부분들은 각각의 스트링거들(136j-r)과 대체로 정렬될 수 있다.

몇몇이 140a, 140b, 140c로 각각 표시된 복수의 리브들(140)은 부분(120a)에 인접하게 위치될 수 있다. 유사하게, 도시된 바와 같이, 몇몇이 140d, 140e, 140f, 140g로 각각 표시된 다른 복수의 리브들(140)은 각각의 부분들(120b, 120c)에 인접하게 위치될 수 있다.

더 구체적으로는, 도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 하부 날개 스킨(120)은 내부 표면(160)(도 2 참조) 및 반대쪽에 외부 표면(opposite exterior surface)(164)(도 3을 참조)을 가질 수 있다. 외부 표면(164)은 날개(104)의 하부 외부 표면을 형성할 수 있다. 내부 표면(160)은 날개 길이 방향(D1)에 대체로 평행하게 연장하는 길이(L1)(도 3 참조)를 가질 수 있다. 스트링거들(136) 각각은 라미네이트 복합재 스트링거일 수 있다. 각각의 라미네이트 복합재 스트링거의 대부분은 (예를 들면, 도 5를 참조하여 아래에 보다 상세히 설명될) 강화 재료의 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들을 특징으로 할 수 있다. 각각의 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들은, 내부 표면(160)에 스택으로서 구조적으로 결합될 수 있으며, 내부 표면(160)에 그리고 내부 표면(160)의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향(D1)으로(예를 들면, 길이(L1)의 상당 부분을 따라) 대체로 평행하게 연장할 수 있다. 이로써, 스트링거들(136)은 판재(plank)들과 유사할(및/또는 이로 지칭될) 수 있다.

예를 들면, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 3을 참조하여, 스트링거들(136c, 136d, 136f, 136g)은 하부 날개 스킨(120)의 우현 부분(120a)과 관련된 내부 표면(160)의 대부분을 따라 연장할 수 있다. 유사하게, 스트링거들(136u, 136v, 136x, 136y)은 하부 날개 스킨(120)의 좌현 부분(120c)과 관련된 내부 표면(160)의 대부분을 따라 연장할 수 있다. 또한, 스트링거들(136j-r)의 각각은 하부 날개 스킨(120)의 중앙 부분(120b)과 관련된 내부 표면(160)의 대부분을 따라 연장할 수 있다.

스트링거들(136)의 각각의 런아웃 단부들은 내부 표면(160)을 향해 테이퍼링된 두께를 가질 수 있고, 이는 구조적으로 결합된 강화 재료의 관련된 스택의 무결성(integrity)을 개선할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 스트링거(136f)는 대향하는(opposing) 런아웃 단부들(170a, 170b)을 가질 수 있다. 단부(170a)는, 도시된 바와 같이, 날개(104)(예를 들면, 우현 날개(104))의 제 1 날개 팁(104c) 근처에 배치될 수 있으며, 단부(170b)로부터 멀어지는 방향으로 표면(160)을 향해 테이퍼링된 두께를 가질 수 있다. 단부(170b)는 조인트(152) 근처에 배치될 수 있으며, 단부(170a)로부터 멀어지는 방향으로 표면(160)을 향해 테이퍼링된 두께를 가질 수 있다.

유사하게, 스트링거(136x)는 대향하는 런아웃 단부들(174a, 174b)을 가질 수 있다. 단부(174a)는, 도시된 바와 같이, 날개(104)(예를 들면, 좌현 날개(104))의 제 2 날개 팁(104d)(예를 들면, 반대쪽 날개 팁(opposite wing tip)(104c)) 근처에 배치될 수 있으며, 단부(174b)로부터 멀어지는 방향으로 표면(160)을 향해 테이퍼링된 두께를 가질 수 있다. 단부(174b)는 조인트(156) 근처에 배치될 수 있으며, 단부(174a)로부터 멀어지는 방향으로 표면(160)을 향해 테이퍼링된 두께를 가질 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 스트링거(136r)는 조인트들(152, 156) 근처에 각각 배치되는 대향하는 런아웃 단부들(178a, 178b)을 가질 수 있으며, 그리고 하부 날개 스킨(120)의 중앙 부분(120b)과 관련된 내부 표면(160)을 향해 테이퍼링된 각각의 두께들을 가질 수 있다.

도 3에 또한 도시된 바와 같이, 상부 날개 스킨(124)은 하부 날개 스킨(120)의 부분들(120a-c)과 유사한 방식으로 우현, 중앙 및 좌현 부분들(124a, 124b, 124c)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 부분(124a)은 본체의 제 3 측면 조인트(300)에 의해 중앙 부분(124b)의 일 측면에 연결될 수 있고, 그리고 부분(124c)은 본체의 제 4 측면 조인트(304)에 의해 중앙 부분(124b)의 반대쪽 측면(opposite side)에 연결될 수 있다. 또한, 부분(124a)은 날개 팁(tip)(104c)에서(또는 이에 가까이에서) 부분(120a)에 연결될 수 있고, 그리고 부분(124c)은 날개 팁(104d)에서(또는 이에 가까이에서) 부분(120c)에 연결될 수 있다.

리브들(140)이 스트링거들(136)의 연장의 예시를 단순화하기 위해 도 3에 도시되지 않음에 유의해야 한다. 그러나, 도 4 및 도 5에서, 리브(140a)가 스트링거들(136)에 커플링되는 것이 도시된다. 특히, 도 4는 도 2에서 4-4 선을 따라 취한 (예를 들면, 하부 날개 스킨(120), 상부 날개 스킨(124), 및 전방 및 후방 스파들(128, 132)을 포함하는) 날개박스의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 스트링거들(136a-d, 136f-i)은 하부 날개 스킨(120)에 결합될 수 있다. 리브(140a)는 스트링거들(136a-d, 136f-i)에 대체로 수직하게 연장할 수 있으며, 그리고 스트링거들(136a-d, 136f-i)에 대해 하부 날개 스킨(120)에 반대쪽에 그리고 내부 표면(160)에 인접하게 위치될 수 있다.

볼트 또는 다른 적절한 기계적 체결 디바이스와 같은 패스너(400)는 하부 날개 스킨(120)을 통해, 스트링거(136g)를 통해, 그리고 리브(140a) 내로(예를 들면, 리브(104a)의 리브 플랜지(402)를 통해) 연장할 수 있다. 유사하게, 패스너들(404, 408, 412, 416, 420, 424, 428)은 스킨(120)을 통해, 각각의 스트링거들(136a, 136b, 136c, 136d, 136f, 136h, 136i)을 통해, 그리고 리브(140a) 내로(예를 들면, 리브 플랜지(402)를 통해) 연장할 수 있다. 비록 리브 플랜지(402)가 인접 스트링거들(136) 사이에서 연속적인 것으로 도시된다고 할지라도, 일부 실시예들에서, 리브 플랜지는 연속적이라기 보다는 인접한 부분들을 포함할 수 있고, 이를 통해 패스너들이 각각 연장할 수 있다.

더 구체적으로는, 도시된 예에서, 패스너들(400, 404, 408, 412, 416, 420, 424, 428)은 각각의 스트링거의 중실의 사다리꼴 단면을 통해 연장할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 이들 단면들 각각은 리브(140a)와 실질적으로 평행하며 그리고 (실질적으로 및/또는 대체로) 리브(140a)와 정렬되는 평면으로(예를 들면, 도 4의 도면에 평행하게) 연장할 수 있다. 이들 중실의 사다리꼴 단면들 각각의 대부분은 예를 들면, 스트링거(136g)와 유사한 방식으로, 매트릭스 재료에 의해 함께 그리고 하부 날개 스킨(120)에 구조적으로 결합되는 강화 재료의 대체로 평면인 플라이들의 각각의 스택을 특징으로 할 수 있고, 이는 이제 보다 상세히 설명될 것이다.

특히, 도 5는 도 4의 영역(5)에 대한 보다 상세한 도면을 도시하며, 여기서는 전체적으로 500으로 표시된 스태킹된 복수의 대체로 평면인 강화 재료의 플라이들(예를 들면, 상술한 바와 같이, 그리고 본원에 개략적으로 도시됨) 그리고 스트링거(136g)를 형성하는 것이 도시될 수 있다. 몇몇의 플라이들의 섬유들은 예시를 단순화하기 위해 본원에 (예를 들면, 그리고 치수적으로 과장되게) 개략적으로 도시된다. 각각의 플라이들(500)(예를 들면, 각각의 플라이들의 섬유들)은 날개(104)의 하부 외부 표면(164)에 국부적으로 평행할 수 있다. 예를 들면, 플라이들(500)은 서브세트들(500a-g)과 같은, 복수의 플라이들의 서브세트들을 포함할 수 있다. 각각의 서브세트들(500a-g)의 플라이들은, 서로에 대해, 날개 스킨(120)에(예를 들면, 내부 표면(160)의 국부적인 부분에 및/또는 외부 표면(164)의 국부적인 부분에) 및/또는 플라이들(500)의 다른 서브세트들의 플라이들에 대체로 평행하게 연장할 수 있다.

도시된 바와 같이, 스트링거(136g)의 대부분은 플라이들(500)을 특징으로 할 수 있다. 언급된 바와 같이, 플라이들(500)은 내부 표면(160) 및 내부 표면(160)의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향(D1)과 대체로 평행하게(도 2 및 도 3을 참조) 연장할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라이들(500) 중 하나 또는 그 초과의 플라이는 스트링거(136g)의 전체 연장부를 따라 연속되지 않을 수 있다. 예를 들면, 플라이가 배치될 수 있는 층은 이에 (바로) 인접하게 및/또는 이와 대체로 공동-평면에 다수의 플라이들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 스태킹된 복수의 플라이들(500)에서의 그리고 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면에 배치되는 플라이들의 수는 약 100 개 내지 200 개의 플라이들의 범위일 수 있다. 예를 들면, 각각의 서브세트들(500a-g)은 약 1 개 내지 약 30 개의 플라이들의 범위의 플라이들의 수를 포함할 수 있다. (예를 들면, 약 25 개 내지 45 개의 플라이들을 포함할 수 있는 스킨(120)의 플라이들(502)의 수와 함께) 이러한 플라이들의 범위는 아래에 추가로 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 서로 동시-경화되기에 적합할 수 있다. 예를 들면, 상술된 바와 같이, 하부 날개 스킨(120)은 플라이들(502)을 포함하는 라미네이트 복합재일 수 있고, 이는 대체로 평행인 복수의 강화 재료의 플라이들일 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 스트링거(136g)의 단면에는 대략 160 개의 플라이들이, 그리고 스킨(120)의 단면에는 대략 36 개의 플라이들이 있을 수 있다.

그러나, (예를 들면, 상술된 바와 같이) 예시를 단순화하기 위해, 플라이들(500) 중 단지 몇몇의 플라이들의 섬유들, 즉 스태킹된 복수의 플라이들(500) 중 각각의 플라이들(504, 508, 512, 516)의 섬유들(504a, 508a, 512a, 516a)이 도 5에 개략적으로 도시된다. 플라이들(500)의 섬유들은 탄소 섬유들, 또는 임의의 다른 적절한 강화 재료일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스트링거(136g)(예를 들면, 플라이들(500)로 구성되며, 날개 길이 방향(D1)에 대체로 평행하게 연장하는 판재 형상의 구조물을 형성함; 도 2 참조)는 날개 길이 방향(D1)에 대체로 수직인 평면에서 보았을 때, 내부 표면(160)에 가까운(proximal) 제 1 플라이(504)가 제 1 플라이(504)보다 내부 표면(160)으로부터 더 멀리 있는 제 2 플라이(508)의 폭(W2)보다 넓은 폭(W1)을 갖도록, 대체로 중실의 사다리꼴 단면을 갖는다. 폭들(W1, W2)은 임의의 적절한 치수일 수 있다. 예를 들면, 폭(W1)은 대략 3 인치 내지 5 인치의 범위일 수 있고 그리고 폭(W2)은 대략 2 인치 내지 4 인치의 범위일 수 있다.

도시된 바와 같이, 스트링거(136g)의 단면(예를 들면, 스트링거(136g)의 대부분은 플라이들(500)의 섬유들로 구성될 수 있음)은, 인접한 하부 날개 스킨(120)으로부터 인접한 리브(140a)로 진행할 경우, 하부 외부 표면(164)에 국부적으로 평행하게 측정될 때 감소하는 폭을 갖게 대체로 테이퍼링되며 중실형이다.

대체로 중공의(hollow) 모자(hat) 스트링거와 대조적으로, 플라이들(500)은 스트링거(136g)의 중실의 사다리꼴 단면의 상당 부분을 채울 수 있다. 예를 들면, 플라이들(500)(예를 들면, 이들의 섬유들)은, 예를 들면, 스킨(120)의 플라이들(502)에 그리고 서로에 플라이들(500)을 구조적으로 결합할 수 있는 매트릭스 재료(520)와 함께, 단면의 대부분 또는 단면의 전부를 채울 수 있다. 예를 들면, 매트릭스 재료(520)는, 경화될 때 플라이들(500)(및 하부 날개 스킨(120))과 함께 구조적으로 결합할 수 있는 폴리머 수지와 같은 폴리머일 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라이들(500) 및/또는 스킨(120)의 플라이들은 매트릭스 재료(520)에 사전-함침될(pre-impregnated) 수 있으며(예를 들면, 이들 플라이들은 '프리프레그'일 수 있음), 이는 도 13 내지 도 15를 참조하여 아래에 보다 상세히 추가로 설명되는 개선된 레이다운 및 경화 절차들을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라이들(500)은 수지 융착식 건식 섬유(resin infused dry fiber), 열가소성, 그 유사물, 및/또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다.

특히, 본원의 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 플라이들(500)은 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면의 축선(A1)에 대하여, 대략 0도, -30도, -45도, -60도, 90도, 60도, 45도, 30도의 각도들, 및/또는 임의의 다른 적절한 각도와 같은 복수의 상이한 각도들로 배열된 테이프(예를 들면, 프리프레그 테이프)의 복수의 층들 및/또는 라미네이트 혼합물(laminate mix)을 포함할(또는 이들 자체일) 수 있다. 도시된 바와 같이, 축선(A1)은 외부 표면(164)에 국부적으로 수직(예를 들면, 법선 방향)일 수 있다. 대략 제로(0) 도(degree) 배열은 날개 길이 방향(D1)에 대체로 평행하게(예를 들면, 도 5의 도면에 법선 방향으로) 연장하는 테이프의 관련된 층 내의 섬유들에 상응할 수 있다. 예를 들면, 플라이(504)는 플라이(504)의 섬유들(504a)이 도 5의 도면에 대체로 좌측방향으로 연장하도록 대략 45도로 배열된 테이프의 층일 수 있고, 이에 따라 상기 도면의 평면과 대략 45도들의 각각의 각도들이 형성된다. 유사하게, 플라이(508)의 섬유들(508a)은 대략 -45도의 각도로(예를 들면, 도 5의 도면 내에 대체로 우측으로 연장하여) 배열될 수 있다. 플라이(512)의 섬유들(512a)은 대략 0도의 각도로 배열될 수 있고, 이에 따라 도 5의 도면에 대략 법선 방향으로 연장된다. 플라이(516)의 섬유들(516a)은 대략 90도의 각도로 배열될 수 있고, 이에 따라 날개 길이 방향(D1) 및 축선(A1)에 대체로 수직하게 연장된다.

상술된 바와 같이, 스트링거(또는 판재, 또는 판재 스트링거)(136g)를 형성하는 스태킹된 복수의 플라이들(500)은 약 160 개의 플라이들과 같이 비교적 많은 수의 플라이들을 포함할 수 있다. 이러한 구성의 일례가 아래의 표 1에 나열된다. 표 1(및 본원에 개시된 다른 플라이 표들)에서의 플라이 수(ply count)들 및 배향들은 단지 예시적이며 다른 구성들, 라미네이트 혼합물들, 플라이들의 수들 및/또는 배향들이 가능하다는 것이 이해되어야 한다.

특히, 표 1에 나열된 플라이(P1)는 플라이(504)와 같은 내부 표면(160)에 인접한 하나의 플라이에 상응할 수 있고, 표 1에 나열된 플라이(P160)는 내부 표면(160)에 대체로 평행하게 그리고 그로부터 가장 멀리 있는 스태킹된 복수의 플라이들(500) 중 하나의 플라이에 상응할 수 있으며, 플라이들(P2 - P159)은 그들 사이에 연속적으로 배치된다. 표 1에서 배향 컬럼은 관련된 플라이의 섬유들의 대략적인 테이프 배열에 상응할 수 있다. 예를 들면, 플라이(P1)는 축선(A1)에 대하여 대략 45도의 각도로 배치된 섬유들을 가질 수 있는 반면, 플라이들(500) 위로 연장하고, 내부 표면(160) 위로 연장하고(또는 그 안에 포함되고), 및/또는 복수의 스트링거들(136)의 다른 스트링거들 중 하나 또는 그 초과의 스태킹된 복수의 플라이들 위로 연장하는 선택적인 직물(fabric) 오버랩(overwrap) 층일 수 있는 플라이들(P161)은 축선(A1)(및/또는 스킨(120)의 관련된 영역의 내부 표면(160)에 국부적으로 수직인 또 다른 축선)에 대해 대략 0도 및 90도의 각각의 각도들로 배치된 섬유들을 가질 수 있다.

예를 들면, 플라이들(P1 - P29)은 서브세트(500g)에 포함될 수 있다. 플라이들(P30 - P51)은 서브세트(500f)에 포함될 수 있다. 플라이들(P52 - P73)은 서브세트(500e)에 포함될 수 있다. 플라이들(P74 - P95)은 서브세트(500d)에 포함될 수 있다. 플라이들(P96 - P117)은 서브세트(500c)에 포함될 수 있다. 플라이들(P118 - P139)은 서브세트(500b)에 포함될 수 있다. 플라이들(P140 - P160)은 서브세트(500a)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라이들(P1 - P160) 각각은 연속적인 탄소 섬유 단방향 테이프 또는 직조된 탄소 섬유 직물 내에 사전-함침된 강화 에폭시 폴리머 매트릭스와 같은 사전-함침된 열경화성 복합재일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 판재 보강재들 또는 스트링거(136g)와 같은 스트링거들은 탄소 섬유(또는 다른 보강 섬유) 복합재들의 다른 유형들로 구성될 수 있다. 하나의 대안은 단방향 테이프 또는 직조된 직물 형태로 폴리 에테르 케톤 케톤(PEKK-FC)과 같은 열가소성 폴리머로 함침된, 연속적인 탄소 섬유들로 구성될 수 있는 열가소성 탄소 섬유 복합재들이다. 또 다른 대안은 에폭시 폴리머 매트릭스 재료로 주입되고(injected), 그리고 이후 경화된 건식 테이프 또는 직물 형태로 쌓여진 연속적인 탄소 섬유들로 구성될 수 있는 건식 탄소 섬유 수지 융착 열경화성 테이프 및/또는 직물이다. 플라이(P161)는 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 재료로 사전-함침되거나 또는 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 재료로 순차적으로 융착될 수 있는 직물 오버랩 층일 수 있거나, 또는 또 하나의 다른 적절한 복합재 재료일 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면은 상부 부분(550) 및 하부 부분(552)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 하부 부분(552)은 상부 부분(550)과 내부 표면(160) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 부분(550) 및 하부 부분(552)은 대략 동일한 수의 플라이들(예를 들면, 테이프의 층들)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상부 부분(550)은 서브세트들(500a-c) 및 서브세트(500d)의 상부 부분을 포함할 수 있다. 하부 부분(552)은 서브세트들(500e-g) 및 서브세트(500d)의 하부 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하부 부분(552)은 플라이들(P1 - P80)을 포함할 수 있고 그리고 상부 부분(550)은 플라이들(P81 - P160)을 포함할 수 있다. 표 1을 참조하여 볼 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 부분들은 대략 0도의 각도로 배열된 테이프의 층들의 대략 동일한 비율을 포함할 수 있고, 양쪽 부분들이 다른 각도의 배향 플라이들보다 더 많은 0도 배향 플라이들(예를 들면, 테이프의 층들)을 포함한다. 이러한 구성은 약 30kips/인치, 또는 다른 적절한 수준의 복원력(restorative force) 특성을 갖는 스트링거(136g)를 유발할 수 있다. 또한, 그러한 구성은 예를 들면, 'I' 또는 'T' 형상의 스트링거와 같은 모자 스트링거(hat stringer) 또는 블레이드 스트링거에 비해, 스트링거(136g)의 구조 성능을 개선할 수 있다. 예를 들면, 모자 스트링거들은 전형적으로 복잡한 대체로 중공인 랩(wrap) 형상들로 형성되어, 전형적으로 상응하는 형상을 통해 동일한 라미네이트 혼합물을 필요로 한다. 유사하게, 블레이드 스트링거들은 전형적으로 서로 직각을 형성하는 구성요소들로 형성되고, 이는 또한 전형적으로 상응하는 형상에 걸쳐 동일한 라미네이트 혼합물을 갖는 형태를 포함한다.

추가적으로, 또한 표 1을 참조하여 볼 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 부분들(550, 552)은 각각 대략 0도, 네거티브(-) 45도, 90도, 및 45도의 각도들로 배열되는 테이프 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 및/또는 하부 부분들(550, 552)은 대략 +/- 30도, +/- 60도의 각도로 및/또는 임의의 다른 적당한 각도로 배열되는 하나 또는 그 초과의 테이프의 층들과 같은 다른 적절한 라미네이트 혼합물들 또는 플라이 배향들을 포함할 수 있다.

스트링거(136g)에 의해, 더 많은 0도 플라이들(예를 들면, 대략 0도로 배열된 테이프)은 스트링거(136g)의 상부(예를 들면, 반대쪽 내부 표면(opposite interior surface)(160))를 향해 편향될 수 있다. 예를 들면, 테이프의 층들의 더 큰 비율이 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면의 하부 부분(552)에서 보다 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면의 상부 부분(550)에서 대략 0도의 각도로 배열될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들면, 날개(104)에 부과된 하중들에 반응할 때 스트링거(136g)의 구조 성능(structural capability)을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 0도 플라이들은 날개(104)의 주(primary) 하중 방향으로 더 큰 강성을 제공하는 경향이 있고, 그리고 상부 부분(550)에 더 많은 이들 플라이들을 넣음으로써 스트링거(136g)의 단면 관성 모멘트가 효과적으로 상승될 수 있고, 이에 의해 스트링거(136g)의 구조 성능을 향상시킨다. 이러한 배열의 예는 하기의 표 2에 도시되고, 여기서, 플라이들(P1 - P160)이 상술된 바와 같이 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면에 배치될 수 있다.

유사하게, 복수의 스트링거들(136)의 다른 스트링거들 중 하나 또는 그 초과는 관련된 단면의 하부 부분에서 보다 관련된 단면의 상부 부분에서 대략 0도의 각도로 배열된 테이프의 층들의 더 큰 비율을 가질 수 있다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면의 대향하는 측방향 측면은 내부 표면(160)의 국부적인 부분(예를 들면, 그리고 외부 표면(164)의 국부적인 부분)과 각각의 각도들(θ1, θ2)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 이들 각도들의 각각은 대략 15도 내지 60도의 범위에 있을 수 있고, 이는 스트링거(136g)에 대한 개선된 롤오버 모멘트 및/또는 스트링거(136g)의 개선된 구조적 무결성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 각도들(θ1, θ2)의 각각은 대략 45도일 수 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 스트링거들(136)의 다른 스트링거들의 다른 사다리꼴 단면들은 유사하게 하부 날개 스킨(120)의 각각의 국부적인 부분들과 유사한 각각의 각도들을 형성하는 각각의 측방향 측면들을 가질 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 리브(140a)(예를 들면, 이의 리브 플랜지(402))는 리브 플랜지(402)와 내부 표면(160) 사이에 통로(600)를 형성하도록 성형될 수 있다. 특히 도 5에서 잘 볼 수 있는 바와 같이, 스트링거(136g)는 사다리꼴 단면(예를 들면, 이의 상부 표면)이 리브 플랜지(402)와 인터페이스될 수 있도록 통로(600)를 통해 통과(또는 연장)할 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 구성은 개선된 리브-대-스트링거 인터페이스를 허용할 수 있다. 예를 들면, 개구(aperture)(602)는 하부 날개 스킨(120)에 형성될 수 있고, 그리고 스트링거(136g)를 통해 연장할 수 있다. 또다른 개구(604)가 리브 플랜지(402)에 형성될 수 있고 그리고 개구(602)와 정렬 가능할 수 있다. 도시된 바와 같이, 패스너(400)는, 패스너(400)의 헤드 부분이 날개 스킨(120)에 대하여 상방으로 가압되고, 그리고 패스너(400)의 말단 단부(distal end)가 날개 스킨(120) 반대쪽 리브 플랜지(402)를 통해 돌출하도록, 정렬된 개구들(602, 604)을 통해 연장할 수 있다. 너트(606)는 패스너(400)의 말단 단부 상으로 나사 결합될 수 있고, 이에 따라 패스너(400)의 말단 단부를 상방으로 이끌고 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면의 상부 표면에 리브 플랜지(402)를 커플링한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 다른 체결 디바이스들, 장치들 및/또는 기구들이 사용될 수 있다.

복수의 스트링거들(136) 중 다른 스트링거들이 리브(140a)(및/또는 다른 관련된 리브들)와 유사하게 인터페이스될 수 있다. 예를 들면, 스트링거들(136a-d, 136f, 136h, 136i)은 (예를 들면, 내부 표면(160)의 상당 부분을 따라; 도 3을 참조) 스트링거(136g)에 인접하게 연장할 수 있다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 리브 플랜지(402)는 대체로 선직(ruled) 하부 표면(402a)을 가질 수 있다. 표면(402a)은, 표면(402a) 바로 아래의 내부 표면(160)의 대부분이 표면(402a)과 접촉하지 않도록, 스트링거(136g) 외에도 스트링거들(136a-d, 136f, 136h, 136i)의 제 1 서브세트(예를 들면, 스트링거들(136f, 136h, 136i))와 인터페이스될 수 있다. 오히려, 표면(402a) 바로 아래의 내부 표면(160)의 대부분이 통로(600)의 높이(H1)(도 5를 참조) 만큼 표면(402a)으로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 높이(H1)는 리브 플랜지(402)(예를 들면, 표면(402a))로부터 내부 표면(160)으로 연장할 수 있다. (예를 들면, 통로(600)를 통해 연장하는 다른 스트링거들의 다른 사다리꼴 단면뿐만 아니라) 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면은 내부 표면(160)에 국부적으로 법선 방향으로 연장하는 높이(H2)를 가질 수 있다. 통로(600)의 높이(H1)는 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면(및/또는 다른 스트링거들의 사다리꼴 단면들)의 높이(H2)와 실질적으로 동일한 높이일 수 있다.

일부 실시예들에서, 통로(600)의 높이(H1)는 내부 표면(160)에 국부적으로 법선 방향으로 내부 표면(160)으로부터 2 인치 이하로(no more than) 연장할 수 있다. 이러한 구성은 높이(H2)가 기존의 복합재 재료 스트링거들(예를 들면, 'I' 또는 'T' 형상의 스트링거들)의 높이보다 실질적으로 작음으로써 허용될 수 있다. 예를 들면, 높이(H2)는 약 1 내지 2인치일 수 있다. 예를 들면, 높이(H2)는 대략 1.211 인치일 수 있는데, 스트링거(136g)가 관련된 사다리꼴 단면에서 대략 160 플라이들을 포함하고, 각각의 플라이가 대략 0.00757 인치의 두께를 갖는다. 스트링거(136g)의 사다리꼴 단면은 대략 2 내지 5인치(예를 들면, 대략 3.9375 인치)인 베이스 폭(예를 들면, 폭(W1)) 및 대략 0.9 내지 2 인치(예를 들면, 대략 1.5 인치)인 상부 폭(예를 들면, 폭(W2))을 가질 수 있다. 따라서, 높이(H1)가 대략 1.211(보다 약간 더 큰) 인치일 수 있다. 그러나, 본 교시들에 따른 스트링거들(및/또는 관련된 통로들)은 다른 적절한 높이들 및 폭들을 가질 수 있다.

또한 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 리브(140a)(예를 들면, 이의 리브 플랜지(402))는 스트링거들(136a-d, 136f, 136h, 136i)의 제 2 서브세트(예 스트링거들(136a-d))와 스트링거(136g) 사이의 하부 날개 스킨(120)에 접촉할 수 있다. 특히, 리브 플랜지(402)는 스트링거들(136d, 136f) 사이에서 내부 표면(160)의 일부에 접촉할 수 있다. 날개 스킨(120)에 접촉하는 리브 플랜지(402)는 패스너들(610, 614, 618, 622)과 같은 하나 또는 그 초과의 패스너들에 의해 날개 스킨(120)에 부착될 수 있다. 예를 들면, 패스너들(604, 608, 612, 616)은 하부 날개 스킨(120)을 통해 그리고 리브(140a)를 통해(예를 들면, 리브 플랜지(402)를 통해) 연장할 수 있다. 또한 도시된 바와 같이, 스트링거들의 제 2 서브세트, 즉 스트링거들(136a-d)은 제 2 통로(630)를 통과할 수 있다. 통로(630)는 통로(600)와 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 리브 플랜지(402)의 제 2의 대체로 선직의 하부 표면(402b)은 스트링거들(136a-d) 근처 영역의 내부 표면(160)과 표면(402b) 사이에 통로(630)를 형성하도록 성형될 수 있다.

도 4는 몇몇이 650으로 표시된 복수의 패스너들에 의해, 상부 날개 스킨(124)(예를 들면, 라미네이트 복합재 날개 스킨)에 커플링되는 리브(140a)의 상부 부분을 도시한다. 상부 날개 스킨(124)은 T-스트링거(654)와 같은 하나 또는 그 초과의 T-스트링거들 및 모자 스트링거(658)와 같은 하나 또는 그 초과의 모자 스트링거들에 의해 보강될 수 있다. 그러나, 상술된 바와 같이, 이들 요소들의 라미네이트 복합재 구조물들은 상부 날개 스킨(124)의 말단(distal)에 있는 이들 요소들의 부분들로부터 리브 패스너들의 직접적인 부착을 허용하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서, 스트링거(136g)와 구조적으로 유사한 하나 또는 그 초과의 스트링거들은 상부 날개 스킨(124)과 구조적으로 결합될 수 있고, 이에 따라 리브(140a)의 상부 부분으로의 직접적인 부착을 허용한다.

일부 실시예들에서, 복수의 리브들(140)중 다른 리브들은 하부 날개 스킨(120)(예를 들면, 그리고 상부 날개 스킨(124))에 밀접하게 일치될(conformed) 수 있다. 이러한 밀접하게 일치하는 리브들의 쌍들은 예를 들면, 추진 유닛들(116)용 연료를 운반하기 위해 사용될 수 있는, 날개(104) 내부의 실질적으로 밀봉된 구획(compartment)들(또는 탱크들)의 반대쪽 측벽들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 리브(140b)는, 내부 표면(160)에, 그리고 중실의 사다리꼴 판재 스트링거들(136b-d, 136f-h)의 상부 부분들 및 대향하는 측방향 측면들에 밀접하게 일치할 수 있는 하부 리브 플랜지(670)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상술된 바와 같이, 패스너(400)와 유사한 방식으로, 패스너들(672, 674, 676, 678, 680, 682)은 하부 날개 스킨(120)을 통해, 스트링거들(136h, 136g, 136f, 136d, 136c, 136b)의 각각의 대체로 중실의 사다리꼴 단면들을 통해, 그리고 리브(140b)의 리브 플랜지(670)를 통해, 연장할 수 있다. 유사하게, 패스너(684)와 같은 복수의 패스너들은 예를 들면, 상술된 패스너(610)와 유사한 방식으로, 하부 날개 스킨(120)을 통해, 그리고 날개 스킨(120)에 접촉(또는 인접)하는 리브 플랜지를 통해, 연장할 수 있다. 또한, 리브(140b)의 상부 부분은 상부 날개 스킨(124)에 실질적으로 밀봉될 수 있고 그리고 리브(140b)의 측방향 측면들은 각각의 스파들(128, 132)에 실질적으로 밀봉될 수 있다.

일부 실시예들에서, 감소된 리브 간격 및/또는 'V' 형상 리브는 판재 스트링거들(예를 들면, 스트링거(136g)와 구조적으로 유사함)이 토크 박스(예를 들면, 날개박스)의 하부 패널(예를 들면, 하부 날개 스킨)에 뿐만 아니라, 토크 박스의 상부 패널(예를 들면, 상부 날개 스킨)에 구조적으로 결합되는 것을 허용하도록 채용될 수 있다.

상술된 바와 같이, 리브(140b), 및 리브(140b)와 구조적으로 유사할 수 있는 리브(140c)와 같은 리브들의 쌍들(도 2 참조)은 실질적으로 밀봉된 탱크의 대향하는 측면들을 형성할 수 있다. 이들 탱크들 중 하나 또는 그 초과의 탱크가 추진 유닛들(116) 중 하나 또는 그 초과의 유닛들 근처에 있을 수 있지만, 동체(108)에 근접하게, 또는 기체 바깥쪽 날개 부분들(104b)에 근접하게 이들 탱크들 중 하나 또는 그 초과의 탱크를 위치시키는 것이 (예를 들면, 하중 지지 용도들로) 바람직할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 스트링거들(136) 중 하나 또는 그 초과는 하나 또는 그 초과의 만곡된 전환부(transition)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스트링거(136f)는 만곡부(700)를 포함할 수 있고 그리고 스트링거(136d)는 만곡부(704)를 포함할 수 있다. 스트링거들(136)의 이러한 만곡부들(또는 전환부들)은, 관련된 스트링거가 예를 들면, 상술된 스트링거(136g)의 중실의 단면과 유사한 대체로 중실의 단면을 갖도록, 관련된 스트링거를 형성하는 상응하는 플라이들의 스태킹된 구성에 의해 허용될 수 있다. 예를 들면, 만곡부(700)를 형성하기 위해, 스트링거(136f)의 플라이들(708)은 만곡된 에지들을 갖는 평면 형상들로 절단될 수 있고, 이는 이후에 하부 날개 스킨(120) 상에 경화(또는 그와 함께, 또는 이전 및 이후에 그와 공동-접합)될 수 있다. 스트링거(136d)의 플라이들(712)은 만곡부(704)를 가진 스트링거(136d)를 형성하도록 유사하게 절단되고 경화될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스트링거들(136) 및 항공기 또는 날개 스킨들(120, 124) 각각에 대해 사용되는 복합재 재료는 미경화된 사전-함침 강화 테이프 또는 직물(예를 들면, 프리프레그)과 같은 대체로 경량의 재료일 수 있다. 테이프 또는 직물은 전형적으로 폴리머, 예를 들어 에폭시 또는 페놀과 같은 매트릭스 재료 내에 매립되는 흑연 섬유(graphite fiber)들과 같은 복수의 섬유들을 포함한다. 테이프 또는 직물은 목표된 강화도(degree of reinforcement)에 따라 직조되거나 또는 단방향일 수 있다. 따라서, 프리프레그 테이프 또는 직물은, 일반적으로 맨드릴(mandrel) 또는 몰드(mold)에 의해 형성된 바와 같이, 복수의 스트링거들(136) 중 특정 스트링거의 목표된 형상으로 테이프 또는 직물을 사전성형하기(preform) 위해 맨드릴 또는 몰드 상에 배치된다. 그러나, 후술되는 바와 같이, 예시적인 공동-경화 절차에서, 하부 날개 스킨(120) 바로 위에 스트링거 플라이들을 쌓는 것은, 도 13 내지 도 15를 참조하여 보다 상세하게 아래에 더 설명되는 바와 같이, 바람직할 수 있다.

또한, 스트링거들(136)은 다양한 강화도들을 제공하기에 임의의 적절한 치수일 수 있고 그리고 임의의 수의 프리프레그 테이프 또는 직물의 플라이들로 구성될 수 있다. 유사하게, 항공기 스킨들(120, 124)은 원하는 지지의 양 및 중량에 따라 개별적인 플라이 및 다수의 플라이들 양자 모두를 위해 크기들 및 두께들이 다양할 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 3에 개략적으로 도시된 단부들(170a, 170b, 174a, 174b)과 같은 하나 또는 그 초과의 스트링거 런아웃 단부들은 (예를 들면, 관련된 스트링거가 구조적으로 결합하는 표면의 법선 방향으로 그리고 관련된 스트링거의 세장형 축선과 대체로 상호 직교하는 방향으로) 플레어 가공(flare)될 수 있다. 이러한 플레어링(flaring)은 관련된 스트링거로부터 그리고 텐션 패널(예를 들면, 하부 날개 스킨) 내로 관련된 하중을 완화시키도록 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스트링거들(136) 중 하나 또는 그 초과와 같이, 본원에 개시된 판재 스트링거들 중 하나 또는 그 초과는 관련된 토크 박스(또는 이의 구성요소들)의 구조적 특성을 더 최적화하도록 구성될 수 있는, 그의 길이를 따라 다양한 높이 및/또는 폭을 가질 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 빌드 시퀀스들, 이를 테면, 판재 스트링거를 가닥씩 적층하여 구축하는 것은, 판재 스트링거의 높이 및/또는 폭이 판재 스트링거가 리브와 인터페이스되는 영역에서 증가될 수 있게 한다. 예를 들면, 증가된 폭은 제 2 패스너가 제 1 패스너에 바로 인접한 관련된 스트링거의 관련된 사다리꼴 단면을 통해 연장하는 것을 허용할 수 있다. 제 2 패스너는 관련된 텐션 패널(예를 들면, 하부 날개 스킨)을 통해, 그리고 리브 내로 유사하게 연장할 수 있다. 또한, (예를 들면, 상술된 바와 같이 플레어 가공되고, 및/또는 추가로 상술된 바와 같이 테이퍼링될 수 있는) 판재 스트링거들 중 하나 또는 그 초과의 런아웃 단부들은 단차가공될(stepped) 수 있고, 이는 스트링거로부터 텐션 패널로 하중을 추가로 완화시킬 수 있다.

예 2 :

이 예는 대안적으로 항공기(100)에 포함될 수 있는 예시적인 일체형 날개 실시예를 설명한다; 도 8 내지 도 11 참조.

이 예에서, 도 8 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 날개 스킨(120)은 날개(104)의 날개 팁들(104c, 104d) 사이에서 연속(또는 실질적으로 연속)일 수 있다. 또한, 스트링거들(136)은 스트링거들(800a-i)과 같은 복수의 스트링거들을 포함할 수 있고, 이는 각각 상술된 스트링거(136g)와 구조적으로 유사할 수 있다.

볼 수 있는 바와 같이, 스트링거들(800a-i)은 각각 만곡될 수 있고, 날개들(104) 중 하나로부터 항공기(100)의 인접한 날개(104)까지 연속적으로 연장한다. 예를 들면, 스트링거들(800a-i)은, (예를 들면, 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 후방 방향(aft-ward)으로) 하나 또는 그 초과의 전면적인 곡률(sweeping curvature)들 및 (예를 들면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상방 방향(up-ward)으로) 하나 또는 그 초과의 상반각 곡률(dihedral curvature)들을 가질 수 있다. 하나 또는 초과의 전면적 곡률들의 관련된 축선들은 하나 또는 그 초과의 상반각 곡률들의 관련된 축들과 실질적으로 직교일 수도 있다. 스트링거들의 이러한 상호 직교 곡률은 레이업 절차 동안과 같은, 미경화 상태에 있을 때 가요성이도록(또는 만곡되도록) 하는 스트링거들의 관련된 플라이들의 능력에 의해 허용(또는 개선)될 수 있다.

도 8을 다시 참조하면, 스트링거들(800d, 800f)의 각각이 관련된 동체(108)에 대해 날개의 하나의 팁(또는 팁 영역)(104c)으로부터 날개의 반대쪽 팁(또는 팁 영역)(104d)까지 연속적으로 연장하는 것이 도시된다. 비록 예시를 단순화하기 위해 여기에 도시되지는 않았지만, 하나 또는 그 초과의 패스너들이 하부 날개 스킨(120)을 통해, 각각의 스트링거들(800a-i)의 대체로 중실의 사다리꼴 단면들을 통해, 그리고 관련된 리브들(140) 내로 연장할 수 있고, 이에 따라 날개(104)가 보강된다.

도 3과 유사하게, 도 9는 일체형 날개 실시예의 예시에서 스트링거들(136)의 예시적인 연장을 도시한다. 특히, 도 9는 날개 팁(104c)에 가까운(proximal) 영역으로부터 동체(108)에 가까운 영역을 통해, 그리고 반대쪽(opposite) 날개 팁(104d)에 가까운 영역까지 연속적으로 연장하는 스트링거(800f)를 도시한다. 스트링거(136f)와 유사하게, 스트링거(800f)는 런아웃 단부들(804a, 804b)을 테이퍼링했을 수 있는데, 단부(804a)의 두께는 날개 팁(104c) 근처의 내부 표면(160)을 향해, 그리고 날개 팁(104d)으로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼링된다. 유사하게, 단부(804b)는 날개 팁(104d) 근처의 내부 표면(160)을 향해 그리고 날개 팁(104c)으로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼링되는 두께를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 날개들(104)의 기체 바깥쪽 부분들은 (예를 들면, 대략 6도 또는 상반각 곡률에 상응하거나 관련될 수 있는 다른 적절한 각도만큼) 상방으로 기울어질 수 있다.

도 10은 예를 들어 날개 브래킷들(1004, 1008)에 의해, 도 8의 일체형 날개 실시예에 커플링된 동체(108)의 내부 구조물(1000)의 예시적인 부분을 도시한다. 일부 실시예들에서, 동체(108)의 외부는 구조물(1000)에 커플링될 수 있는 라미네이트 복합재 동체 스킨에 의해 형성될 수 있다.

도 11은 도 8에 도시된 것과 유사한, 일체형 날개 실시예에서의 날개 스킨(120)의 중앙 부분의 반-개략적인 평면도를 도시한다. 특히, 스트링거들(800a-i)(또는 임의의 다른 적절한 수의 유사한 스트링거들) 이외에, 복수의 스트링거들(136)은 스트링거들(800j, 800k)과 같은 추가적인 스트링거들을 포함할 수 있다. 또한, 일체형 실시예에서 날개(104)는, 도 8에서 또한 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로 동체(108)의 대향하는(opposing) 측방향 측면들에 정렬될 수 있는 (예를 들면, 본체의-측면 조인트들 대신에) 본체의-측면 리브들(1100)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 브래킷들(1004, 1008)은 관련된 본체의-측면 리브들(1100)(도 11 참조)에 각각 커플링될 수 있다.

도시된 바와 같이, 스트링거들(800a-i)(또는 다른 적절한 수의 판재 스트링거들)의 각각은 용이하게 만곡될(예를 들면, 만곡된(curved) 플라이들의 단순화된 레이업에 의해 가능하게 될) 수 있다. 이러한 만곡된 판재 스트링거들은 연속적으로 만곡될 수 있는 일체형 날개의 효과적인(또는 개선된) 구축을 허용할 수 있다. 도시된 바와 같이, 리브들(1100) 사이에서, 1104, 1108로 전체적으로 표시된, 스트링거들(800a-k)의 대향하는 부분(opposing portion)들은, 예를 들면, 각각의 제 1 반경들에 대해 날개 길이 방향(D1)과 평행한 것으로부터 멀어지게 만곡될 수 있다. 유사하게, 각각의 부분들(1104, 1108)로부터 멀어지게 연장하는 스트링거들(800a-k)의, 전체적으로 1112, 1116로 표시되는, 대향하는 부분들은 예를 들면, 각각의 제 2 반경들에 대해, 날개 길이 방향(D1)과 평행한 것으로부터 한층 더 멀어지게 만곡될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 반경들은 제 2 반경들보다 더 짧을 수 있다. 예를 들면, 제 1 반경들의 각각은 대략 175인치일 수 있고, 그리고 제 2 반경들의 각각은 대략 500인치일 수 있다. 다른 실시예들은 175인치 미만, 500인치 초과, 또는 175인치 초과 및 500인치 미만과 같이, 다른 적절한 판재 스트링거의 곡률 반경들(plank stringer radii of curvature)을 가질 수 있다.

예 3 :

이 예는 날개를 보강하기 위한 방법을 설명한다; 도 12 참조. 본원에 설명된 구성요소들의 양태들은 후술되는 방법 단계들에서 사용될 수 있다. 적절한 경우, 각각의 단계를 수행하는데 사용될 수 있는 상술된 구성요소들 및 시스템들에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 이러한 참조들은 설명을 위한 것이고, 그리고 상기 방법의 임의의 특정 단계를 수행하는 가능한 방법들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

도 12는 예시적인 방법에서 수행되는 단계들을 예시하는 순서도이며, 완전한 프로세스를 인용하지 않을 수 있다. 특히, 도 12는 본 개시의 양태들에 따른 개시된 실시예들과 관련하여 수행될 수 있는, 전체적으로 1200으로 지시된, 방법의 다수의 단계들을 도시한다. 방법(1200)의 다양한 단계들이 아래에 설명되고 도 12에 도시되어 있지만, 상기 단계들이 반드시 모두 수행될 필요는 없으며, 일부 경우들에서 도시된 순서와는 다른 순서로 수행될 수 있다.

예를 들면, 방법(1200)은, 리브가 날개(104)의 날개 길이 방향(D1)과 같은 날개의 날개 길이 방향에 대체로 수직인 방향으로 배향되도록, 날개의 라미네이트 복합재 하부 날개 스킨의 내부 표면에 인접하는(예를 들면, 내부 표면(160)에 인접하는) 리브(140a)(또는 리브(140b), 또는 리브(1100))와 같은 리브를 위치시키는 단계(1202)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 날개는 하부 날개 스킨의 내부 표면에 구조적으로 결합된 강화 재료의 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택에 의해 형성되는 스트링거(136g)(또는 스트링거(800a-k)들 중 임의의 하나)와 같은 라미네이트 복합재 스트링거를 포함할 수 있다. 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택은, 하부 날개 스킨의 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장할 수 있다.

방법(1200)은 하부 날개 스킨을 통해, 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택을 통해, 그리고 리브의 플랜지(예를 들면, 리브 플랜지(402))를 통해, 패스너(400)와 같은 적어도 하나의 패스너를 연장시켜서, 적어도 부분적으로 하부 날개 스킨 및 스트링거에 리브를 동작 가능하게 커플링함으로써 날개를 보강하는 단계(1204)를 더 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 테이퍼링된 스택은 날개 길이 방향에 대체로 수직인 평면에서 대체로 중실의 사다리꼴 단면을 가질 수 있다. 중실의 사다리꼴 단면의 적어도 대부분은, 강화 재료의 평면인 플라이들을 특징으로 할 수 있다. 도 5에 도시된 개구(602)와 같은 개구는 하부 날개 스킨 및 사다리꼴 단면을 통해 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 연장시키는 단계는(예를 들면, 하부 날개 스킨을 통해, 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택을 통해, 그리고 플랜지를 통해, 적어도 하나의 패스너를 연장시키는 단계는) 개구에 적어도 하나의 패스너를 배치하는 단계, 및 리브의 플랜지로 패스너를 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 단계(1202)는 도 4에서 스트링거들(136d, 136f) 사이에서 연장하는 플랜지(402)의 부분과 같은 상기 플랜지의 인접 부분을, 테이퍼링된 스택에 인접한 내부 표면 상에 배치시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 경우에서, 특히, 단계(1204)는, 하부 날개 스킨 및 플랜지의 인접 부분을 통해, 패스너(610)와 같은 적어도 하나의 다른 패스너를 연장시킴으로써 내부 표면에 플랜지의 인접 부분을 체결하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예 4 :

이 예는, 날개 스킨(120)과 같은 텐션 패널을, 이에 구조적으로 결합된 스트링거들(136)(예를 들면, 스트링거들(136a-z, 136zz) 및/또는 스트링거들(800a-k))과 같은 각각의 스트링거들로 형성(또는 제조)하는 방법을 설명한다; 도 13 내지 도 15 참조.

도 13에 도시된 바와 같이, 전체적으로 1300으로 지시된 스킨 강화 재료의 복수의 플라이들은 스킨 컬(1304) 상에 스태킹될 수 있다. 예를 들면, 플라이들(1304)은 플라이들(502)의 미경화 구성에 상응할 수 있고, 이는 경화시에 하부 날개 스킨(120)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 플라이들(1304)은 다양한 각도 배향들을 갖는 복수의 대체로 평면인 탄소 섬유 프리프레그 플라이들에 상응할 수 있다. 예를 들면, 플라이들(1304)은 아래 표 3에 도시되는 플라이들(P1 - P36)에 상응할 수 있는데, 플라이(P1)는 컬(1304)에 인접한 플라이에 상응하고, 플라이(P36)는 컬(1304)에서 가장 멀리 있으며, 그리고 플라이들(P2 - P35)은 그 사이에 연속적으로 배치된다.

위의 표 3의 배향 컬럼의 숫자들은, 컬(1304)의 상부 표면에 대체로 법선 방향인 축선에 대해 관련된 플라이에서 섬유들의 대략적인 각도 배열에 상응할 수 있다. 예를 들면, 외부 표면(164)(도 5 참조)에 상응할 수 있는 플라이(P1)의 섬유들은, 도 13(및 도 5)의 도면의 평면과 45도 각도를 형성하는 플라이(P1)의 섬유들에 상응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 표 3에 나열되고 그리고 복수로 포함된 플라이들(P1 - P36)(1300)의 각각은 위의 표 1을 참조하여 상술된 것들 중 하나 또는 그 초과와 같은 임의의 적절한 복합재 플라이 재료일 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 대체로 1400으로 지시된 스트링거 강화 재료의 복수의 플라이들은 평평한 테이블(1404), 또는 다른 적절한 표면 상에 위치(및/또는 스태킹)될 수 있다. 플라이들(1400)은 대칭의 반복적인 시퀀스로 레이업될 수 있다. 예를 들면, 플라이들(1400)은 아래의 표 4에 나열된 플라이들(P1 - P22)과 같은 22개의 플라이들을 포함할 수 있는데, 플라이(P1)는 테이블(1404)에 가장 근접한(closest) 플라이에 상응하고, 그리고 배향들은, 표 3을 참조하여 상술된 것과 유사한 방식으로 테이블(1404)의 상부 표면에 대체로 법선 방향인 축선에 대해 관련된 플라이에서 섬유들의 대략적인 각도 배열에 상응한다.

다른 실시예들에서, 플라이들(1400)은 다른 구성들, 혼합물들, 및/또는 배향들로 레이다운될 수 있다.

초음파 나이프(1408), 또는 다른 적절한 절단 디바이스, 기구 또는 장치가 스태킹된 플라이들(1400)을 사다리꼴 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436)과 같은 (예를 들면, 30도, 45도, 또는 60도를 포함하지만, 이에 국한되지 않는 다양한 각도를 갖는) 하나 또는 그 초과의 사다리꼴 형상들 또는 스택들로 절단하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 나이프(1408)는 특히, 플라이들(1400)을 통해, 절단부(cut)들(1440, 1444, 1448, 1452, 1456)을 만드는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 절단부(1440)는 스택(1412)의 측방향 에지를 형성할 수 있고, 절단부(1444)는 각각의 스택들(1412, 1416)의 상보적인 그리고 인접한 측방향 에지들을 형성할 수 있다. 유사하게, 절단부(1448)는 각각의 스택들(1416, 1420)의 대면하는(facing) 측방향 에지들을 형성할 수 있고; 절단부(1452)는 각각의 스택들(1420, 1424)의 대면하는 측방향 에지들을 형성할 수 있고; 그리고 절단부(456)는 각각의 스택들(1424, 1428)의 대면하는 측방향 에지들을 형성할 수 있다. 대안적인 나이프들은 도시되지 않은 워터젯(water jet) 및 레이저를 포함한다.

상술된 바와 같이, 나이프(1408)는 각각의 스택들(1428, 1432)의 측방향 에지들(1428a, 1432a) 양자 모두를 형성하는 절단부와 같은 다른 절단부들을 만들기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 나이프(1408)는 각각의 스택들(1432, 1436)의 측방향 에지들(1432b, 1436a) 양자 모두를 형성하는 절단부를 만드는데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스택(1412)이 각각의 길이들 또는 치수들(d1, d2)을 갖는 (도 14에서 배향된 바와 같은) 대향하는(opposing) 상부 및 하부 베이스들을 갖도록, 나이프(1408)에 의해 만들어진 절단부들이 이격될 수 있다. 유사하게, 스택(1416)이 (대략) 각각의 치수들(d3, d2)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지며; 스택(1420)이 (대략) 각각의 치수들(d3, d4)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지고; 스택(1424)이 (대략) 각각의 치수들(d5, d4)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지며; 스택(1428)이 (대략) 각각의 치수들(d5, d6)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지고; 스택(1432)이 (대략) 각각의 치수들(d7, d6)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지고; 그리고 스택(1436)이 (대략) 각각의 치수들(d7, d8)을 갖는 각각의 대향하는 상부 및 하부 베이스들을 가지도록, 나이프(1408)에 의해 만들어진 다른 절단부들이 이격될 수 있다.

일단 절단부가 만들어진다면, 상응하는 스택(들)의 형성된 에지들은 검사될 수 있고, 예를 들면, 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436)의 모두가 대체로 동일한 방향으로 대면하는 그들의 더 긴 베이스 측면을 갖도록 2 개의 스택마다 하나씩(every other stack) 회전될(또는 플립핑될(flipped)) 수 있다. 예를 들면, 일단 스택들(1432, 1436)이 절단되고, 분리되며, 및/또는 검사된다면, 스택(1436)은 길이(d7)를 갖는 스택(1436)의 베이스가 유사한 길이(d7)를 갖는 스택(1432)의 베이스와 접촉하고 이와 정렬되도록 스택(1432) 상으로 플립핑될 수 있다.

절단된 스트링거 플라이들(1400)의 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436)은 이후 도 15에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 그 위에 미경화된 스트링거(1500)를 형성하도록 스태킹된 스킨 플라이들(1300) 상으로 전달될(transferred) 수 있다. 유사한 방식으로, 스트링거 플라이들의 다른 사다리꼴 스택들은 예를 들면, 그 위에 인접한 미경화된 스트링거들(1504, 1508)을 형성하도록 스태킹된 스킨 플라이들(1300) 상에 절단되고 스태킹될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-함침된 탄소 섬유 직물과 같은 직물 오버랩 층, 또는 (예를 들면, 표 1을 참조하여 설명된 것들 중 하나 또는 그 초과와 같은) 다른 적절한 복합재 직물 재료는 스트링거들(1500, 1504, 1508) 중 하나 또는 그 초과 및/또는 스태킹된 스킨 플라이들(1300) 위에 배치될 수 있다.

또한, 일부 실시예들에서, 상부 컬(1512)과 같은 상부 컬은 스트링거들(1500, 1504, 1508)의 각각(또는 하나 또는 그 초과)의 상부 표면 상에 배치될 수 있다. 그러나, 예시를 간단하게 하기 위해, 단지 하나의 상부 컬(1512)이 도시된다. 상부 컬(1512)은 실질적으로 강성 재료로 구성될 수 있고, 이는 관련된 스트링거의 경화 표면을 개선하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상부 컬(1512)은 약 0.005 인치, 또는 다른 적절한 재료의 두께를 갖는 시트 시임 스톡(sheet shim stock)으로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 컬(1512)은 약 0.35 인치, 또는 다른 적절한 오버랩만큼 관련된 스트링거의 상부 표면의 대향하는 에지들을 넘어 연장할 수 있다.

진공 백(vacuum bag) 재료는, 스킨 스택(1300) 및 스킨 컬(1304) 반대쪽 스트링거들(1500, 1504, 1508) 위에 배치될 수 있고, 스킨 컬(1304)에 실질적으로 기밀식으로 밀봉(hermetically sealed)될 수 있으며, 이에 의해, 스킨 스택(1300) 및 스트링거들(1500, 1504, 1508)이 배치될 수 있는 진공 챔버를 형성한다. 진공 펌프와 같은 적절한 장치가 진공 챔버에 동작 가능하게 커플링될 수 있고, 그리고 진공 챔버를 실질적으로 진공으로 만들도록(evacuate) 작동될 수 있고, 이는 진공 백 재료가 스트링거들(1500, 1504, 1508)과 스킨 스택(1300)의 콤팩팅(compacting)을 유발할 수 있다. 이러한 콤팩팅된 구성은 이후 스택(1300) 및 스트링거들(1500, 1504, 1508)의 매트릭스 재료가 적절히 경화(예를 들면, 동시-경화)될 때까지, 오토클레이브(autoclave)에서와 같이, 가열될 수 있고, 이에 따라 플라이들(1300)을 서로, 각각의 스트링거들(1500, 1504, 1508)의 플라이들을 서로, 그리고 스트링거들(1500, 1504, 1508)을 플라이들(1300)에 구조적으로 결합한다.

일단 적절히 경화되면, 콤팩팅된 구성은 오토클레이브, 또는 다른 적절한 경화 디바이스로부터 제거될 수 있고, 진공 백 재료가 제거될 수 있으며, 경화가 검사된다. 일단 적절히 경화되면, 이러한 경화된 구성(예를 들면, 경화된 텐션 패널)은 날개 조립체 내에, 또는 토크 박스를 포함하는 다른 적절한 어셈블리 내에 통합(또는 사용)될 수 있다. 예를 들면, 경화된 스킨(1300)은 하부 날개 스킨(120)으로서 항공기(100) 내에 병합될 수 있다. 예를 들면, 경화된 스킨(1300)의 상부 표면(1300a)은 하부 날개 스킨(120)의 내부 표면(160)에 상응할 수 있고 그리고 경화된 스킨(1300)의 하부 표면(1300b)은 외부 표면(164)에 상응할 수 있다. 유사하게, 경화된 스트링거들(1500, 1504, 1508)은 복수의 스트링거들(136)의 각각의 스트링거들에 상응할 수 있다. 예를 들면, 경화된 스트링거(1500)는 스트링거(136g)에 상응할 수 있다. 특히, 경화된 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436)은 도 5에 도시된 서브세트들(500g, 500f, 500e, 500d, 500c, 500b, 500a)에 각각 상응할 수 있다. 예를 들면, 경화된 스택(1412) 이외에, 내부 표면(160)에 인접한 서브세트(500g)의 하부 부분은 압축 및 경화 이전에, 미경화된 스택(1300)과 미경화된 스택(1412) 사이에서 미경화된 스택(1300) 상에 미경화된 상태로 레이다운될 수 있는, 표 1에 나열된 플라이들(P1 - P7)과 같은, 하나 또는 그 초과의 플라이들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 내부 몰드 라인(IML; inner mold line) 제조의 프로세스가 상술된 외부 몰드 라인(OML; outer mold line) 제조의 프로세스 대신에 사용될 수 있다. 예를 들면, 노치식 툴(notched tool)이 제공될 수 있다. 노치식 툴은 스택들(1300, 1500, 1504, 1512)의 상부 표면과 형상이 유사한 상부 표면을 가질 수 있다. 예를 들면, 노치식 툴의 상부 표면은 복수의 역(inverted) 사다리꼴 형상의 노치들을 포함할 수 있다. 스트링거들을 형성하기 위한 사다리꼴 스택들은 반전될 수 있으며, 툴의 상부 표면에 형성된 사다리꼴 노치들 내에 연속적으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436)은 스택들(1412, 1416, 1420, 1424, 1428, 1432, 1436) 모두가 그들의 각각의 더 짧은 베이스 측면들이 대체로 동일한 방향으로(예를 들면, 노치식 툴의 상부 표면 쪽을 향해) 대면하도록 사다리꼴 노치들 중 하나로 전달될 수 있다. 예를 들면, 일단 스택들(1432, 1436)이 절단되고, 분리되고, 및/또는 검사되면, 스택(1432)은 치수(d7)를 갖는 스택(1432)의 짧은 베이스가 치수(d7)를 갖는 스택(1436)의 긴 베이스와 접촉하고 이와 대체로 정렬되도록 스택(1436) 상에 플립핑될 수 있다.

일단 이들 역 사다리꼴 스트링거 스택들이 노치들에 적절하게 배치되면, 스택(1300)은 스택(1300)의 표면(1300a)이 이들 역 사다리꼴 스트링거 스택들의 넓은 베이스들과 그 사이에 배치된 노치식 툴의 상부 표면의 부분들과 접촉하도록 이들 역 사다리꼴 스트링거 스택들 상에 배치될 수 있다.

일부 실시예들에서, 각각의 스트링거는 예를 들면, OML 또는 IML 제조 중 어느 하나에서 하나 또는 그 초과의 절단된 사다리꼴 스트링거 스택들로 형성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스트링거들(1500, 1504, 1508)은 스택(1300)에 공동-접합될 수 있다. 예를 들면, 스택(1300)은 경화될 수 있고, 그리고 이후 스트링거들(1500, 1504, 1508)은 경화된 스택(1300) 상에 경화될 수 있다.

일부 실시예들에서, 스트링거들(1500, 1504, 1508)은 스택(1300)에 역전되어(reverse) 공동-접합될 수 있다. 예를 들면, 스트링거들(1500, 1504, 1508)은 경화될 수 있고, 이후 미경화된 스택(1300)은 경화된 스트링거들(1500, 1504, 1508) 상에 경화될 수 있다.

예 5 :

이 섹션은 일부 또는 모두가 명확성 및 효율성을 위해 문자숫자적으로(alphanumerically) 지정될 수 있는 일련의 단락들로서 제한을 받지 않은 채 실시예들의 추가적인 양태들 및 특징들을 설명한다. 이들 단락들 각각은 하나 또는 그 초과의 다른 단락 및/또는 미국 특허 출원 교차 참조물들에서 존재하는 배경 기술 예들을 포함하여, 본원의 다른 곳으로부터의 개시와 임의의 적절한 방식으로 결합할 수 있다. 아래 단락들의 일부는 다른 단락들을 명시적으로 참조하고 추가로 제한하고, 적절한 조합들의 일부의 예들을 제한 없이 제공한다.

A1. 날개로서, 날개의 날개 길이 방향에 대체로 평행하게 연장하는 길이를 갖춘 내부 표면을 갖는 날개 스킨; 라미네이트 복합재 제 1 스트링거로서, 라미네이트 복합재 제 1 스트링거의 대부분(majority)이 내부 표면에 스택으로서 구조적으로 결합되며, 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장하는 강화 재료(reinforcement material)의 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들을 특징으로 하고, 내부 표면에 가까운(proximal) 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들 중 제 1 플라이가 제 1 플라이보다 내부 표면으로부터 더 멀리 있는 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들 중 제 2 플라이보다 더 넓은 폭을 갖도록, 날개 길이 방향에 대체로 수직인 평면에서 보았을 때, 제 1 스트링거가 대체로 중실의(solid) 사다리꼴 단면을 갖는, 라미네이트 복합재 제 1 스트링거; 내부 표면에 인접하여 위치되며 날개 길이 방향에 대체로 수직으로 연장하는 리브로서, 이 리브는 리브 플랜지를 포함하며 리브 플랜지와 내부 표면 사이에 통로를 형성하도록 성형된 리브―이 제 1 스트링거는 사다리꼴 단면이 리브 플랜지와 인터페이스되도록 통로를 통과함―; 그리고 날개 스킨, 사다리꼴 단면 및 리브 플랜지를 통해 연장하는 적어도 하나 패스너;를 포함하는, 날개.

A2. 단락 A1의 날개에 있어서, 스트링거는 관련된 동체에 대해 날개의 하나의 팁으로부터 날개의 반대쪽 팁(opposite tip)으로 연속적으로 연장한다.

A3. 단락 A1의 날개에 있어서, 통로는 리브 플랜지로부터 날개 스킨의 내부 표면까지 연장하는 높이를 가지고, 사다리꼴 단면이 내부 표면에 국부적으로 법선 방향으로 연장하는 높이를 갖고, 통로의 높이가 사다리꼴 단면의 높이와 실질적으로 동일한 높이이다.

A4. 단락 A3의 날개에 있어서, 통로의 높이는 내부 표면에 국부적으로 법선 방향으로 내부 표면으로부터 2 인치 이하로(no more than) 연장한다.

A5. 단락 A1의 날개에 있어서, 날개 스킨은 날개의 하부 날개 스킨이고, 그리고 내부 표면의 반대쪽에 외부 표면을 가지고, 외부 표면은 날개의 하부 외부 부분을 형성한다.

A6. 단락 A5의 날개에 있어서, 제 1 스트링거 이외에, 복수의 스트링거들을 더 포함하고, 복수의 스트링거들 각각은, 내부 표면에 구조적으로 결합되고, 그리고 제 1 스트링거에 인접한 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장하는 강화 재료의 각각 복수의 스태킹된 대체로 평면인 플라이들을 특징으로 하는 라미네이트 복합재이고, 리브 플랜지의 하부 표면 바로 아래의 내부 표면의 대부분이 리브 플랜지의 하부 표면과 접촉하지 않도록 리브 플랜지는 제 1 스트링거 이외에, 복수의 스트링거들 중 스트링거들의 적어도 제 1 서브세트와 인터페이스되는 대체로 선직인 하부 표면(generally ruled lower surface)을 갖는다.

A7. 단락 A6의 날개에 있어서, 리브가 하부 날개 스킨을 통해, 그리고 리브를 통해, 연장하는 하나 또는 그 초과의 패스너들에 의해 제 1 스트링거와 복수의 스트링거들 중 제 2 세트 사이의 하부 날개 스킨과 접촉여 부착된다.

A8. 단락 A5의 날개에 있어서, 하부 날개 스킨은 강화 재료의 복수의 플라이들을 포함하는 라미네이트 복합재이고, 제 1 스트링거의 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들 및 하부 날개 스킨의 복수의 플라이들이 매트릭스 재료에 의해 서로 구조적으로 결합된다.

A9. 단락 A5의 날개에 있어서, 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들이 내부 표면에 대체로 법선 방향인 사다리꼴 단면의 축선에 대하여, 대략 0도 내지 90도 범위의 각도로 배열된 복수의 테이프의 층들을 포함하고, 0도는 날개 길이 방향에 대체로 평행하게 연장하는 테이프의 관련된 층의 섬유들에 상응하고, 상부 부분과 내부 표면 사이에 배치되는 사다리꼴 단면의 하부 부분에서 보다 사다리꼴 단면의 상부 부분에서 테이프의 층들의 더 큰 비율이 대략 0도의 각도로 배열된다.

A10. 단락 A9의 날개에 있어서, 상부 부분 및 하부 부분은 거의 동일한 수의 테이프의 층들을 포함하고, 테이프의 층들의 섬유들은 탄소 섬유들이고, 매트릭스 재료는 폴리머이다.

A11. 단락 A1의 날개에 있어서, 사다리꼴 단면으로 배치되고 그리고 스태킹된 복수의 대체로 평면인 플라이들의 수는, 100개 내지 200개의 플라이들의 범위이다.

A12. 단락 A11의 날개에 있어서, 사다리꼴 단면의 대향하는(opposing) 측방향 측면들은 내부 표면의 국부적인 부분과 30도 내지 60도의 범위로 각각의 각도를 형성한다.

B1. 항공기용 날개로서, 날개의 하부 외부 표면을 형성하는 하부 날개 스킨; 하부 날개 스킨에 결합된 복수의 스트링거들; 스트링거들에 대체로 수직으로 연장하는 리브로서, 복수의 스트링거들에 대해 하부 날개 스킨 반대쪽에(opposite) 위치되는 리브; 그리고 하부 날개 스킨을 통해, 복수의 스트링거들 중 제 1 스트링거를 통해, 그리고 리브 내로 연장하는 패스너;를 포함하고, 여기서, 하부 날개 스킨은 라미네이트 복합재이고; 각각의 스트링거는 매트릭스 재료에 의해 하부 날개 스킨에 구조적으로 결합된 강화 재료의 각각의 복수의 플라이들을 포함하는 라미네이트 복합재이고; 복수의 플라이들의 각각의 플라이는 날개의 하부 외부 표면에 대체로 국부적으로 평행하고; 그리고 각각의 스트링거는 리브와 실질적으로 평행하며 이와 정렬되는 평면으로 연장하는 단면을 갖고, 각각의 단면은 테이퍼링되며 그리고 중실형이고, 인접한 하부 날개 스킨으로부터 인접한 리브로 진행할 경우, 날개의 하부 외부 표면에 국부적으로 평행하게 측정됨에 따라 폭은 감소되고, 그리고 복수의 플라이들이 각각의 단면의 상당 부분을 채우는, 항공기용 날개.

B2. 단락 B1의 날개에 있어서, 각각의 복수의 플라이들이 외부 표면에 국부적으로 수직인 축선에 대해, 복수의 상이한 각도들로, 배열된 테이프의 복수의 층들을 포함하고, 대략 0도 각도는 날개의 날개 길이 방향에 대체로 평행하게 연장하는 테이프의 관련된 층의 섬유들에 상응하고, 테이프의 층들의 더 큰 비율이 관련된 단면의 하부 부분에서 보다 관련된 단면의 상부 부분에서 대략 0도의 각도로 배치된다.

B3. 단락 B2의 날개에 있어서, 상부 부분 및 하부 부분이 대략 동일한 수의 테이프의 층들을 포함한다.

B4. 단락 B3의 날개에 있어서, 상부 부분 및 하부 부분이 각각 대략 0도, 30도, 45도, 60도, 90도, -30도, -45도, 및 -60도의 각도로 배열되는 테이프 층들을 포함한다.

B5. 단락 B4의 날개에 있어서, 제 1 스트링거의 단면이 사다리꼴 단면이고 이의 대부분이 테이프의 관련된 층들의 섬유들로 구성된다.

C1. 날개를 보강하는 방법으로서, 리브가 날개의 날개 길이 방향에 대체로 수직하게 배향되도록 날개의 라미네이트 복합재 하부 날개 스킨의 내부 표면에 인접하게 리브를 위치시키는 단계―날개는 내부 표면에 구조적으로 결합되고 그리고 내부 표면의 상당 부분을 따라 날개 길이 방향 및 내부 표면에 대체로 평행하게 연장하는 강화 재료의 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택에 의해 형성되는, 라미네이트 복합재 스트링거를 포함함―; 및 하부 날개 스킨을 통해, 대체로 평면인 플라이들의 테이퍼링된 스택을 통해, 그리고 리브의 플랜지를 통해, 적어도 하나의 패스너를 연장시킴으로써, 적어도 부분적으로 하부 날개 스킨 및 스트링거에 리브를 동작 가능하게 커플링하고, 이에 의해 날개를 보강하는 단계를 포함하는, 날개를 보강하는 방법.

C2. 단락 C1의 방법에 있어서, 테이퍼링된 스택은 날개 길이 방향에 대체로 수직인 평면에 대체로 중실의 사다리꼴 단면을 가지며, 중실의 사다리꼴 단면의 적어도 대부분은 강화 재료의 평면인 플라이들을 특징으로 하고, 하부 날개 스킨 및 사다리꼴 단면을 통해 개구가 형성되고, 연장하는 단계는 개구 내에 적어도 하나의 패스너를 배치하는 단계, 및 리브의 플랜지 내로 패스너를 삽입하는 단계를 포함하는 날개를 보강한다.

C3. 단락 C1의 방법에 있어서, 위치시키는 단계는, 테이퍼링된 스택에 인접하게 내부 표면 상에 플랜지의 인접 부분을 배치하는 단계를 더 포함하고, 그리고 동작 가능하게 커플링하는 단계는, 하부 날개 스킨 및 플랜지의 인접 부분을 통해 적어도 하나의 다른 패스너를 연장함으로써, 내부 표면에 플랜지의 인접 부분을 체결하는 단계를 더 포함한다.

D1. 항공기로서, 반대쪽(opposite) 제 1 및 제 2 측방향 측면들을 갖는 동체; 제 1 측방향 측면으로부터 연장하는 제 1 날개; 제 2 측방향 측면으로부터 연장하는 제 2 날개; 제 1 및 제 2 날개들 각각의 적어도 일부에 대한 하부 외부 표면을 형성하는 라미네이트 복합재 하부 날개 스킨; 하부 날개 스킨에 구조적으로 결합되고 그리고 외부 표면의 반대쪽 하부 날개 스킨을 따라 연장하는 라미네이트 복합재 제 1 스트링거―제 1 스트링거는 제 1 및 제 2 날개들 사이에서 연속적으로 연장함―;를 포함하는 항공기.

D2. 단락 D1의 항공기에 있어서, 제 1 스트링거는 강화 재료의 복수의 제 1 플라이들을 포함하고, 하부 날개 스킨은 강화 재료의 복수의 제 2 플라이들을 포함하고, 그리고 복수의 제 1 플라이들은 매트릭스 재료에 의해 복수의 제 2 플라이들에 구조적으로 결합된다.

D3. 단락 D2의 항공기에 있어서, 복수의 제 1 및 제 2 플라이들 양자 모두의 강화 재료는 탄소 섬유 강화 재료를 포함하고, 그리고 매트릭스 재료는 폴리머 수지를 포함한다.

E1. 복합재 날개 구조물을 조립하는 방법으로서, 플라이들의 날개 형상 스택을 형성하도록 매트릭스 재료 및 스킨 강화 섬유의 복수의 플라이들을 스태킹하는 단계; 플라이들의 판재 형상 스택을 형성하도록 매트릭스 재료 및 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 스태킹하는 단계; 플라이들의 판재 형상 스택의 일 면 상의 플라이가 플라이들의 판재 형상 스택의 반대쪽 면(opposite face) 상의 플라이보다 실질적으로 넓어서, 플라이들의 테이퍼링된 스택을 형성하도록 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 절단하는 단계; 플라이들의 날개 형상 스택 상에 플라이들의 테이퍼링된 스택을 위치시키는 단계―실질적으로 더 넓은 플라이가 플라이들의 날개 형상 스택에 인접하고, 그리고 평행한 플라이들의 실질적으로 연속적인 스택이 날개 형상 플라이들 및 판재 형상 플라이들을 포함하는 최하부(lower-most) 플라이로부터 최상부(uppermost) 플라이로 연장함―; 그리고 날개에 대한 하부 날개 스킨을 형성하도록 매트릭스 재료 및 플라이들 내의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트로 접합시키는 단계―스트링거는 날개의 길이를 따라 이어지고, 그리고 스트링거를 통해 볼 때 실질적으로 중실의 단면을 가짐―;를 포함하는, 복합재 날개 구조물을 조립하는 방법.

E2. 단락 E1의 방법에 있어서, 매트릭스 재료 및 플라이들 내의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트로 접합시키는 단계는, 플라이들의 날개 형상 스택 및 플라이들의 판재 형상 스택의 플라이들 모두에 대해 대체로 동시에 수행되고, 이에 의해 일체로 형성된 날개-및-스트링거(wing-and-stringer) 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트를 형성할 수 있다.

E3. 단락 E1의 방법에 있어서, 이 방법은 테이퍼링된 스택들이 날개 형상 스택의 길이를 따라 이어지도록 플라이들의 날개 형상 스택 상에 매트릭스 재료 및 플라이들의 다수의 테이퍼링된 스택들을 배치시키는 단계; 및 날개의 길이를 따라 이어지는 복수의 스트링거들을 형성하도록 매트릭스 재료 및 플라이들의 다수의 테이퍼링된 스택들의 각각의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트에 접합시키는 단계―복수의 스트링거들의 각각을 통해 볼 때, 실질적으로 중실의 단면을 가짐―;를 더 포함한다.

E4. 단락 E1의 방법에 있어서, 이 방법은 플라이들의 인접한 판재 형상의 테이퍼링된 스택들에서 테이퍼(taper)들을 교번(alternating)시킴으로써, 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들이 스트링거 강화 섬유의 하나의 복수의 플라이들로부터 절단되도록, 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들로 절단하는 단계를 더 포함한다.

E5. 단락 E4의 방법에 있어서, 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들로 절단하는 단계는, 초음파 나이프(ultrasonic knife), 워터젯(water jet) 또는 레이저를 사용한다.

F1. 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 스킨을 보강하는 방법으로서, 매트릭스 재료와 접합되는, 강화 섬유들의 실질적으로 평행하고, 대체로 평면인 플라이들로 구성되는 라미네이트 스킨을 형성하는 단계; 매트릭스 재료와 접합되는, 강화 섬유들의 실질적으로 평행하고, 대체로 평면인 플라이들로 각각 본질적으로 구성되는 다수의 라미네이트 스트링거들을 형성하는 단계; 라미네이트 스킨 및 다수의 라미네이트 스트링거들의 각각의 양자 모두의 상당 부분 내의 섬유들이, 라미네이트 스킨의 외부 표면으로부터, 외부 표면으로부터 떨어진 스트링거들 각각의 내부 부분으로 연장하는 라인을 따라 봤을 때, 모두 실질적으로 평행하고 연속적인 플라이-바이-플라이(ply-by-ply)를 형성하도록 다수의 라미네이트 스트링거들의 각각에 라미네이트 스킨을 결합하는 단계;를 포함하는, 탄소 섬유 매트릭스 라미네이트 스킨을 보강하는 방법.

G1. 항공기의 날개용 텐션 패널을 형성하는 방법으로서, 플라이들의 패널 형상 스택을 형성하도록 매트릭스 재료 및 스킨 강화 섬유의 복수의 플라이들을 스태킹하는 단계―각각의 스킨 강화 섬유는 섬유 단부로부터 섬유 단부로 실질적으로 일직선으로 연장함―; 플라이들의 판재 형상 스택을 형성하도록 매트릭스 재료 및 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 스태킹하는 단계―각각의 스트링거 강화 섬유는 섬유 단부로부터 섬유 단부로 실질적으로 일직선으로 연장함―; 플라이들의 판재 형상 스택의 일 면 상의 플라이가 플라이들의 판재 형상 스택의 반대쪽 면 상의 플라이보다 실질적으로 더 넓어서, 플라이들의 테이퍼링된 스택을 형성하도록 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 절단하는 단계; 플라이들의 패널 형상 스택 상에 플라이들의 테이퍼링된 스택을 위치시키는 단계―실질적으로 더 넓은 플라이가 플라이들의 패널 형상 스택에 인접하고, 그리고 평행한 플라이들의 실질적으로 연속적인 스택이 패널 형상의 플라이들 및 판재 형상 플라이들을 포함하는 최하부 플라이로부터 최상부 플라이로 연장함―; 날개에 대한 텐션 패널을 형성하도록 매트릭스 재료 및 플라이들 내의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트로 접합시키는 단계―스트링거는 텐션 패널의 길이를 따라 이어지고, 그리고 스트링거를 통해 볼 때 실질적으로 중실의 단면을 가짐―;를 포함하는, 항공기의 날개용 텐션 패널을 형성하는 방법.

G2. 단락 G1의 방법에 있어서, 매트릭스 재료 및 플라이들 내의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트로 접합시키는 단계는, 플라이들의 날개 형상 스택 및 플라이들의 판재 형상 스택의 플라이들의 모두에 대해 대체로 동시에 수행되고, 이에 의해 일체로 형성된 날개-및-스트링거의 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트를 형성할 수 있다.

G3. 단락 G1의 방법에 있어서, 이 방법은 테이퍼링된 스택들이 날개 형상 스택의 길이를 따라 이어지도록 플라이들의 날개 형상 스택 상에 매트릭스 재료 및 플라이들의 다수의 테이퍼링된 스택들을 배치시키는 단계; 및 날개의 길이를 따라 이어지는 복수의 스트링거들을 형성하도록 매트릭스 재료 및 플라이들의 다수의 테이퍼링된 스택들의 각각의 섬유들을 중실의 섬유 매트릭스 라미네이트로 접합시키는 단계―복수의 스트링거들의 각각을 통해 볼 때, 실질적으로 중실의 단면을 가짐―;를 더 포함한다.

G4. 단락 G1의 방법에 있어서, 이 방법은 플라이들의 인접한 판재 형상의 테이퍼링된 스택들에서 테이퍼들을 교번시킴으로써, 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들이 스트링거 강화 섬유의 하나의 복수의 플라이들로부터 절단되도록, 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들로 절단하는 단계를 더 포함한다.

G5. 단락 G4의 방법에 있어서, 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 플라이들의 다수의 판재 형상의 테이퍼링된 스택들로 절단하는 단계는, 초음파 나이프, 워터젯 또는 레이저를 사용한다.

H1. 다수의 보강재들을 절단하는 방법으로서, 대체로 평행한 플라이들의 스택을 형성하도록 매트릭스 재료 및 스트링거 강화 섬유의 복수의 플라이들을 스태킹하는 단계―각각의 스트링거 강화 섬유는 섬유 단부로부터 섬유 단부로 실질적으로 일직선으로 연장됨―; 플라이들의 복수의 테이퍼링된 판재 형상 스택들을 형성하도록 다수의 대체로 평행한 경사진 평면(sloped plane)들을 따라 대체로 평행한 플라이들의 스택을 절단하는 단계―인접한 스택들은 스택의 저부로부터 스택의 상부로 진행하는 반대쪽 방향(opposite direction)들로 테이퍼링됨(tapering)―; 플라이들의 복수의 테이퍼링된 판재 형상 스택들 모두가 각각의 스택의 저부로부터 각각의 스택의 상부로 진행하는 유사한 방향으로 테이퍼링되도록 교번적인 스택들을 재배향하게 교번적인 스택들을 플립핑하는(flipping) 단계;를 포함하는, 다수의 보강재들을 절단하는 방법.

H2. 단락 H1의 방법에 있어서, 이 방법은 제 1 스택이 제 2 스택의 저부 폭과 대략 동등한 상부 폭을 갖도록 대체로 평행하게 경사진 평면들을 이격시키는 단계를 더 포함하고, 결합된, 연속적으로 테이퍼링된 플라이들의 판재 형상 스택을 형성하도록 제 2 스택이 제 1 스택의 상부에 배치될 수 있다.

장점들, 특징들, 이점들

본원에 설명된 다른 실시예들은 날개를 보강하기 위해 알려진 해법들에 비해 다수의 장점을 제공한다. 예를 들면, 본원에 설명된 예시적인 실시예들은 다른 실시예들 중에서, 패스너가 날개 스킨을 통해, 날개 스킨에 구조적으로 결합된 라미네이트 복합재 스트링거의 중실의 사다리꼴 단면을 통해, 그리고 리브를 통해, 연장되도록 허용한다. 다른 장점들은 감소된 스트링거 툴링(tooling), 및 라미네이트를 통해 플라이 배향들을 조정할 수 있는 능력(예를 들면, 판재 스트링거의 상부를 향해 0도보다 크게 플라이들을 편향시킴)을 포함할 수 있다. 그러나, 본원에서 설명되는 모든 실시예들이 동일한 장점들 또는 동일한 정도의 장점들을 제공하는 것은 아니다.

결론

상술된 개시는 독립적인 유틸리티를 갖는 다수의 별개의 실시예들을 포함할 수 있다. 이들 실시예들의 각각이 그의 바람직한 형태(들)로 개시되었지만, 다양한 변형들이 가능하기 때문에, 본원에 예시 및 개시된 바와 같은 이들 실시예들의 특정 세부 사항들이 제한적인 의미로 간주되어서는 안된다. 실시예들의 기술적 내용은 모두, 본원에 기술된 다양한 요소들, 특징들, 기능들, 및/또는 속성들의 신규하고 자명하지 않은 결합 및 하위 결합들을 포함한다. 다음의 청구 범위는 특히 신규하고 자명하지 않은 것으로 간주되는 특정 조합 및 하위 조합을 언급한다. 특징들, 기능들, 요소들 및/또는 속성들의 다른 조합들 및 하위 조합들의 실시예들이 이로부터 또는 관련된 출원으로부터 우선권을 주장하는 출원들에서 청구될 수 있다. 이러한 청구범위는, 다른 실시예 또는 동일한 실시예에 관한 것이든지, 그리고 원래 청구범위에 대한 범주보다 더 넓거나, 더 좁거나, 동일하거나 상이하든지 간에, 본 개시의 실시예들의 기술적 내용 내에 포함되는 것으로 또한 간주된다.

Claims (15)

1. 날개(104)로서,
   상기 날개(104)의 날개 길이 방향(D1)에 평행하게 연장하는 길이(L1)를 갖는 내부 표면(160)을 구비한 날개 스킨(120);
   적층 복합체 제 1 스트링거로서, 상기 적층 복합체 제 1 스트링거의 과반이, 상기 내부 표면(160)에 스택(500)으로서 구조적으로 결합되며 상기 내부 표면(160)의 일정 부분을 따라 상기 내부 표면(160) 및 상기 날개 길이 방향(D1)에 평행하게 연장되는, 강화 재료의 스태킹된 복수의 평면인 플라이들을 특징으로 하고, 상기 내부 표면(160)에 근접한 상기 스태킹된 복수의 평면인 플라이들(500) 중 제 1 플라이가 상기 제 1 플라이보다 상기 내부 표면(160)로부터 더 멀리 있는 상기 스태킹된 복수의 평면인 플라이들(500) 중 제 2 플라이보다 넓은 폭(W1)을 갖도록, 상기 날개 길이 방향(D1)에 수직인 평면에서 보았을 때, 상기 제 1 스트링거가 중실의 사다리꼴 단면을 갖는, 적층 복합체 제 1 스트링거;
   상기 내부 표면(160)에 인접하여 위치되며 상기 날개 길이 방향(D1)에 수직으로 연장되는 리브(140a) - 상기 리브(140a)는 리브 플랜지(402)를 포함하며 상기 리브 플랜지(402)와 상기 내부 표면(160) 사이에 통로(600)를 형성하도록 형상화되고, 상기 제 1 스트링거는 상기 사다리꼴 단면이 상기 리브 플랜지(402)와 경계를 이루도록 상기 통로(600)를 통과함 -; 및
   상기 날개 스킨(120), 상기 사다리꼴 단면 및 상기 리브 플랜지(402)를 통해 연장되는 적어도 하나의 패스너;를 포함하는
   날개(104).
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스트링거는 관련 동체(108)에 대해 상기 날개(104)의 일 팁으로부터 상기 날개(104)의 반대 팁(104d)까지 연속적으로 연장되는,
   날개(104).
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 통로(600)는 상기 리브 플랜지(402)로부터 상기 날개 스킨(120)의 상기 내부 표면(160)까지 연장하는 높이를 가지며, 상기 사다리꼴 단면은 상기 내부 표면(160)에 국부적으로 법선 방향(normal)으로 연장하는 높이를 갖고, 상기 통로(600)의 높이는 사다리꼴 단면의 높이와 실질적으로 동일한 높이인,
   날개.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 통로(600)의 높이는 상기 내부 표면(160)에 국부적으로 법선 방향으로 상기 내부 표면(160)으로부터 2 인치 이하로 연장되는,
   날개(104).
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 날개 스킨(120)은 상기 날개(104)의 하부 날개 스킨(120)이고, 그리고 상기 내부 표면(160) 반대쪽에(opposite) 외부 표면을 가지고, 상기 외부 표면은 상기 날개의 하부 외부 부분을 형성하는,
   날개.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 스트링거에 덧붙여 복수의 스트링거들(136)을 더 포함하고,
   상기 복수의 스트링거들(136) 각각은, 상기 내부 표면(160)에 구조적으로 결합되고 그리고 상기 제 1 스트링거에 인접한 내부 표면(160)의 일정 부분을 따라 날개 길이 방향(D1) 및 내부 표면(160)에 평행하게 연장되는, 강화 재료의 각각 복수의 스태킹된 평면인 플라이들(500)을 특징으로 하는 적층 복합체이고,
   상기 리브 플랜지(402)의 하부 표면 바로 아래의 과반의 내부 표면(160)이 상기 리브 플랜지(402)의 하부 표면과 접촉하지 않도록 상기 리브 플랜지(402)는 상기 제 1 스트링거에 덧붙여 상기 복수의 스트링거들(136) 중 적어도 제 1 서브세트의 스트링거들과 경계를 이루는 선직의 하부 표면(ruled lower surface)(402a)을 갖는,
   날개(104).
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 리브(140a)는, 상기 하부 날개 스킨(120)을 통해, 그리고 상기 리브(140a)를 통해 연장하는 하나 또는 그 초과의 패스너들에 의해 상기 제 1 스트링거와 상기 복수의 스트링거들(136) 중 제 2 세트 사이의 하부 날개 스킨(120)과 접촉하여 부착되는,
   날개.
   
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 하부 날개 스킨(120)은 강화 재료의 복수의 플라이들을 포함하는 적층 복합체이고,
   상기 제 1 스트링거의 스태킹된 복수의 평면인 플라이들(500) 및 상기 하부 날개 스킨(120)의 복수의 플라이들이 매트릭스 재료에 의해 서로에 구조적으로 결합되는,
   날개(104).
   
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 스태킹된 복수의 평면인 플라이들(500)이 상기 내부 표면(160)에 수직한 사다리꼴 단면의 축에 대하여, 0도 내지 90도 범위의 각도로 배열된 복수의 테이프의 층들을 포함하고,
   0 도는 상기 날개 길이 방향(D1)에 평행하게 연장되는 테이프의 관련 층의 섬유들에 대응하고,
   상부 부분과 상기 내부 표면(160) 사이에 배치되는 사다리꼴의 단면의 하부 부분에서보다 사다리꼴 단면의 상부 부분에서 테이프의 층들의 더 큰 비율이 0도의 각도로 배열되는,
   날개(104).
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부 부분 및 상기 하부 부분은 동일한 수의 테이프의 층들을 포함하고,
    상기 테이프의 층들의 섬유들이 탄소 섬유들이고, 매트릭스 재료가 폴리머인,
    날개(104).
    
11. 제 1 항에 있어서,
    사다리꼴 단면으로 배치되고 그리고 상기 스태킹된 복수의 평면인 플라이들(500)의 수는 100 내지 200 개의 플라이들의 범위인,
    날개(104).
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 사다리꼴 단면의 대향하는 측방향 측면(opposing lateral side)들은 상기 내부 표면(160)의 국부적인 부분과 15도 내지 60도의 범위로 각각의 각도를 형성하는,
    날개.
    
13. 날개(104)를 보강하는 방법으로서,
    리브(140a)를 위치시키는 단계로서, 상기 리브(140a)가 상기 날개(104)의 날개 길이 방향(D1)에 수직 방향이 되도록 상기 날개(104)의 적층 복합체 하부 날개 스킨(120)의 내부 표면(160)에 인접하게 리브(140a)를 위치시키는 단계 - 상기 날개(104)는, 상기 내부 표면(160)에 구조적으로 결합되고 그리고 상기 내부 표면(160)의 일정 부분을 따라 날개 길이 방향(D1) 및 상기 내부 표면(160)에 평행하게 연장되는, 강화 재료의 평면인 플라이들(500)의 테이퍼된 스택(500)에 의해 형성된 적층 복합체 스트링거를 포함함 -; 그리고
    상기 하부 날개 스킨(120)을 통해, 상기 평면 플라이들(500)의 테이퍼된 스택을 통해, 그리고 상기 리브(140a)의 플랜지를 통해, 적어도 하나의 패스너를 연장시켜서, 적어도 부분적으로 상기 하부 날개 스킨(120) 및 상기 스트링거에 리브(140a)를 동작가능하게 커플링함으로써, 상기 날개(104)를 보강하는, 리브(140a)를 동작가능하게 커플링하는 단계;를 포함하는,
    날개(104)를 보강하는 방법.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 테이퍼된 스택은 상기 날개 길이 방향(D1)에 수직인 평면으로 중실한 사다리꼴 단면을 가지며, 상기 중실한 사다리꼴 단면의 적어도 과반은 강화 재료의 평면 플라이들을 특징으로 하고, 상기 하부 날개 스킨(120) 및 사다리꼴 단면을 통해 개구가 형성되고,
    상기 연장시키는 단계는 상기 개구 내에 적어도 하나의 패스너를 배치하는 단계 및 상기 리브(140a)의 플랜지 내로 상기 패스너를 삽입하는 단계를 포함하는,
    날개(104)를 보강하는 방법.
    
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치시키는 단계는 상기 테이퍼된 스택에 인접하게 상기 내부 표면(160) 상에 상기 플랜지의 인접 부분을 배치하는 단계를 더 포함하고, 그리고
    상기 동작 가능하게 커플링하는 단계는 적어도 하나의 다른 패스너를 상기 하부 날개 스킨(120) 및 상기 플랜지의 인접 부분을 통해 연장시킴으로써, 상기 내부 표면(160)에 상기 플랜지의 인접 부분을 체결하는 단계를 더 포함하는,
    날개(104)를 보강하는 방법.

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