KR102601129B1 - 복합재 프레임을 갖는 시트 트랙 - Google Patents

복합재 프레임을 갖는 시트 트랙 Download PDF

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Abstract

복합재 프레임들을 포함하는 시트 트랙들 및 이러한 시트 트랙들을 제작하는 방법들이 제공된다. 복합재 프레임은 상이한 배향들을 갖는 2 세트들의 섬유들을 포함한다. 제 1 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장할 수 있지만, 제 2 섬유들은 주축에 대해 수직인 평면들 내를 연장할 수 있다. 이러한 섬유들의 다양한 특성들은, 주축 방향으로의 프레임의 기계적 강도가 다른 방향들보다 크도록 구체적으로 선택될 수 있다. 환언하면, 복합재 프레임은 이방성 특징들을 가질 수 있다. 이 차이는 적당한 서포트가 정상 상태들 및 극한 상태들 양자 모두 동안 제공되는 것을 보장한다. 구체적으로, 정상 동작 상태들 동안, 대부분의 하중들은 수직으로 지향될 수 있지만, 극한 상태들에서는, 대부분의 하중들이 수평으로 지향될 수 있다. 복합재 프레임의 섬유 배향을 예상되는 하중의 다양한 방향들로 정렬시키는 것은 매우 가볍지만 충분히 지지하는 시트 트랙을 형성하는 것을 허용한다.

Description

복합재 프레임을 갖는 시트 트랙 {SEAT TRACKS WITH COMPOSITE FRAMES}
열들로(in rows) 배열되는 다수의 시트들(multiple seats)을 갖는 항공기 및 다른 운송수단들에서 사용되는 종래의 시트 트랙들(seat tracks)은 전형적으로 금속들, 이를테면 강, 알루미늄 또는 티타늄으로 만들어진다. 개별 금속 컴포넌트들은 스탬핑(stamping), 압출(extrusion), 다이 커팅(die cutting), 및 다른 금속 프로세싱 기술들에 의해 형성될 수 있다. 이후, 동일한 시트 트랙의 상이한 금속 컴포넌트들은 최종 조립체로 함께 용접될 수 있다. 복합재 구조들은 극한의 동작 상태들 동안, 이를테면 항공기의 비상 착륙 동안 시트 트랙들이 받게 되는 상당한 하중들 때문에 시트 트랙들을 위해서는 사용되지 않는다. 또한, 시트 트랙들은 일반적으로 시트들이 상이한 로케이션들에 포지셔닝되는 것을 허용하는 다수의 대형 개구들(large openings)을 갖는다. 이러한 개구들은 복합재들(composites)에서 섬유 불연속부들을 야기한다. 종래의 금속 시트 트랙들은 또한 상당한 노력들 없이 복합재 재료들로는 복제될 수 없는 예리한(sharp) 코너들 및 타이트한(tight) 반경들을 갖는다. 또한, 금속들은 상이한 방향들에서 실질적으로 상이한 하중들을 받는 구조들, 이를테면 시트 트랙들에 대해 덜 바람직한 등방성(isotropic) 기계적 특성들을 갖는다. 복합재 구조들은 특정 하중들에 대해 구체적으로 맞춤화될 수 있는 이방성 특성들을 갖게 형성될 수 있다.
복합재 프레임들을 포함하는 시트 트랙들 및 이러한 시트 트랙들을 제작하는 방법들이 제공된다. 복합재 프레임은 상이한 배향들을 갖는 2 세트들의 섬유들을 포함한다. 제 1 섬유들은 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장할 수 있지만, 제 2 섬유들은 그 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장할 수 있다. 이러한 섬유들의 다양한 특성들은, 주축 방향으로의 프레임의 기계적 강도가 다른 방향들보다 크도록 구체적으로 선택될 수 있다. 환언하면, 복합재 프레임은 이방성 특징들을 가질 수 있다. 이 차이는 적당한 서포트가 정상 상태들 및 극한 상태들 양자 모두 동안 제공되는 것을 보장한다. 구체적으로, 정상 동작 상태들 동안, 대부분의 하중들은 수직으로 지향될 수 있지만, 극한 상태들에서는, 대부분의 하중들이 수평으로 지향될 수 있다. 복합재 프레임의 섬유 배향을 예상되는 하중의 다양한 방향들로 정렬시키는 것은 매우 가볍지만 충분히 지지하는 시트 트랙을 형성하는 것을 허용한다.
일부 실시예들에서, 시트 트랙은 복합재 프레임을 포함한다. 시트 트랙은 또한 복합재 프레임에 부착된 보강 컴포넌트를 포함할 수 있다. 복합재 프레임은 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들을 포함한다. 복합재 프레임은 또한 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들에 바인딩되는 수지 매트릭스를 포함할 수 있다. 제 1 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장할 수 있다. 제 2 섬유들은 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장할 수 있다. 기계적 강도, 또는 보다 구체적으로, 주축 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도는, 임의의 다른 방향, 또는 보다 구체적으로, 주축에 대해 수직인 평면들 내에서의 임의의 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도보다 클 수 있다. 이 인장 강도 차이는 제 1 섬유들과 제 2 섬유들의 다양한 차이들에 의해 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다. 환언하면, 평균적으로, 단위 볼륨에 있어서 제 2 섬유들에서보다 제 1 섬유들에서 더 클 수 있을 것이다. 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도 대 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다. 예컨대, 복합재 프레임에 존재하는 모든 섬유들을 고려하면, 제 1 섬유들은 모든 섬유들의 적어도 약 40 %, 또는 보다 구체적으로는, 적어도 약 50 % 또는 심지어 적어도 약 60 %를 나타낼 수 있다. 제 2 섬유들은 약 30 % 미만, 또는 보다 구체적으로는, 약 20 % 미만 또는 심지어 약 10 % 미만을 나타낼 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 섬유들의 평균 직경은 제 2 섬유들의 평균 직경보다 크다. 또한, 제 1 섬유들은 제 2 섬유들의 재료와 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 예컨대, 제 1 섬유들의 재료는 제 2 섬유들의 재료보다 높은 인장 강도를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들은 복합재 프레임의 두께 전체에 걸쳐 불균일하게 분포된다. 예컨대, 복합재 프레임은 하나 또는 그 초과의 플라이들 중 하나 또는 그 초과의 플라이가 제 1 섬유들을 포함하고 이들 플라이들이 제 2 섬유들을 포함하도록 상이한 플라이들의 라미네이트로부터 형성될 수 있다. 두께 전체에 걸쳐 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들의 분포는 레이업 내의 플라이들의 어레인지먼트에 의해 결정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 섬유들의 대부분, 예컨대, 제 1 섬유들의 50 % 이상은 실질적으로 직선이다. 이러한 제 1 섬유들의 대부분은 비평면 형상, 예컨대 복합재 프레임의 시트 두께보다 큰 높이를 갖는 복합재 프레임에도 불구하고 직선일 수 있다. 또한, 제 1 섬유들의 대부분은 실질적으로 복합재 프레임의 전체 길이를 연장할 수 있다. 제 1 섬유들 중 일부는 복합재 프레임의 다양한 개구들에 의해 차단될 수 있다.
제 2 섬유들은 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 만곡될 수 있다. 제 2 섬유들의 일부는 복합재 프레임의 제 1 플랜지 단부와 제 2 플랜지 단부 사이를 연속적으로 연장할 수 있다. 이 부분은 복합재 프레임의 임의의 개구들에 의해 차단되지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임은 제 1 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 그리고 제 2 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 배치된 제 3 섬유들을 더 포함한다. 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작다. 또한, 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임은 제 1 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 그리고 제 2 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 배치된 제 4 섬유들을 더 포함한다. 또한, 제 4 섬유들은 제 3 섬유들에 대해 수직일 수 있다. 예컨대, 제 4 섬유들 및 제 3 섬유들은 복합재 프레임을 형성하기 위해 사용되는 동일한 플라이의 부품들일 수 있으며, 또는 보다 구체적으로는, 동일한 직조된 직물의 부품들일 수 있다. 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작다. 또한, 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다. 마지막으로, 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도와 실질적으로 동일할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임은 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분 그리고 저부 서포트 플랜지와 최상부 부분 사이로 연장하는 레그 부분을 포함한다. 저부 서포트 플랜지는 보강 컴포넌트에 연결된 최상부 부분에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 최상부 부분과 레그 부분 사이의 각도는 100° 내지 120°일 수 있다. 일부 실시예들에서, 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분 및 레그 부분은 모놀리식(monolithic)이다. 이러한 실시예들에서, 제 2 섬유들의 일부는 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분과 레그 부분 사이를 연속적으로 연장할 수 있다. 이와 동시에, 저부 서포트 플랜지 내에서 연장하는 제 1 섬유들의 일부는 최상부 부분 또는 레그 부분 내에서 연장하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 최상부 부분 내에서 연장하는 제 1 섬유들의 일부는 저부 서포트 플랜지 또는 레그 부분 내에서 연장하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임 및 보강 컴포넌트는 복합재 프레임 및 보강 컴포넌트 양자 모두를 통해 연장하는 복수의 개구들을 포함한다. 복수의 개구들은 복합재 프레임의 제 1 섬유들의 일부 및 제 2 섬유들의 일부를 차단할 수 있다. 복수의 개구들은 시트 트랙의 주축을 따라 일렬로(in a row) 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시트 트랙은 복합재 프레임에 부착된 복합재 플로어 서포트들을 포함한다. 예컨대, 복합재 플로어 서포트들은 보강 컴포넌트의 대향 측면들 상에 부착될 수 있다. 복합재 플로어 서포트들은 주축에 대해 평행하게 연장하는 제 1 섬유들을 포함할 수 있다. 복합재 플로어 서포트들은 또한 주축에 대해 실질적으로 수직인 평면들 내에서 연장하는 제 2 섬유들을 포함할 수 있다. 복합재 플로어 서포트들의 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들은 복합재 프레임의 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들과 혼동되어서는 안된다.
일부 실시예들에서, 기계적 강도, 또는 보다 구체적으로, 주축에 대해 평행한 방향으로의 복합재 플로어 서포트들의 인장 강도는, 주축에 대해 실질적으로 수직인 평면들 내에서의 방향들로의 복합재 플로어 서포트들의 인장 강도보다 작다. 복합재 플로어 서포트들의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도는 복합재 플로어 서포트들의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작을 수 있다. 예컨대, 복합재 플로어 서포트들의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도 대 복합재 플로어 서포트들의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10이다. 일부 실시예들에서, 복합재 플로어 서포트들의 최상부 표면들은 보강 컴포넌트의 최상부 표면과 동일 평면상에(coplanar with) 있다. 일부 실시예들에서, 복합재 플로어 서포트들은 접착제를 사용하여 복합재 프레임에 부착된다. 복합재 플로어 서포트들은 추가로 스티칭을 사용하여 복합재 프레임에 부착될 수 있다. 대안으로, 보강 컴포넌트는 플로어 서포트들로서 동작가능할 수 있고, 어떠한 추가의 컴포넌트들도 플로어 서포트들로서 사용되지 않는다.
일부 실시예들에서, 보강 컴포넌트가 접착제를 사용하여 복합재 프레임에 부착된다. 보강 컴포넌트는 비복합재(non-composite) 컴포넌트일 수 있다. 예컨대, 보강 컴포넌트는 알루미늄 또는 티타늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.
또한, 시트 트랙을 형성하는 방법이 제공된다. 이 방법은 비평면 형상을 갖는 복합재 프레임을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 복합재 프레임은 수지 매트릭스에 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들을 포함할 수 있다. 제 1 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장할 수 있다. 제 2 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장할 수 있다. 기계적 강도, 또는 보다 구체적으로, 주축 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도는 주축에 대해 수직인 평면들 내에서의 임의의 방향으로의 복합재 프레임의 기계적 강도보다 클 수 있다. 이 방법은 또한 보강 컴포넌트를 복합재 프레임에 부착하는 단계를 포함한다.
보강 컴포넌트를 복합재 프레임에 부착하는 단계는 보강 컴포넌트와 복합재 프레임 사이에 접착제를 도포하고 이후에 보강 컴포넌트와 복합재 프레임 사이의 접착제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 접착제는 복합재 프레임을 경화시키는 것과 동시에 경화될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임을 형성하는 것은 다수의 플라이들을 사용하여 프레임 레이업을 형성하는 것을 포함한다. 다수의 플라이들 중 하나는 제 1 섬유들을 포함할 수 있는 한편, 이들 플라이들 중 다른 하나는 제 2 섬유들을 포함할 수 있다. 또한, 복합재 프레임을 형성하는 것은 프레임 레이업 동안 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법은 복합재 프레임을 통해 복수 개의 프레임 개구들을 형성하는 단계를 포함한다. 복수 개의 프레임 개구들은 보강 컴포넌트를 복합재 프레임에 부착하는 것 이후에 형성될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 보강 컴포넌트 개구들은 복수 개의 프레임 개구들을 형성하면서 앤빌(anvil)들로서 사용될 수 있다. 대안으로, 복수 개의 보강 컴포넌트 개구들 및 복수 개의 프레임 개구들은 동일한 동작으로 형성된다.
또한, 시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법이 제공된다. 이 방법은 시트로부터 시트 트랙의 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임으로 하중을 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임은 하중 분배 동안 함께 커플링될 수 있다. 보강 컴포넌트는 금속을 포함할 수 있다. 복합재 프레임은 제 1 섬유들 및 제 1 섬유들과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들을 포함할 수 있다. 하중은, 표준 동작(예컨대, 승객들의 중량을 지지하는 것) 그리고 비표준 동작(예컨대, 비상 착륙)을 포함할 수 있는 시트의 다양한 동작들 동안 생성될 수 있다. 하중은 상이한 동작들 동안 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 방법은 시트로부터 복합재 프레임을 통해 항공기 서포트 빔으로 하중을 유동시키는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 보강 컴포넌트로부터 복합재 프레임의 평면 최상부 부분, 복합재 프레임의 레그 부분, 및 복합재 프레임의 저부 서포트 부분을 통해 저부 서포트 부분에 연결된 항공기 서포트 빔(aircraft support beam)으로 하중을 전달하는 단계(conveying)를 더 포함한다. 이러한 동작은 시트로부터 시트 트랙의 보강 컴포넌트 그리고 복합재 프레임으로 하중을 분배하는 것의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 응력 집중(stress concentration) 영역들을 감소시키기 위해 복합재 프레임의 코너 반경(corner radius)을 사이징하는 단계(sizing)를 더 포함한다. 복합재 프레임의 코너 반경은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 버클링(buckling), 박리(delamination), 섬유 불연속(fiber discontinuity) 및 다른 부정적인 효과들을 방지하기 위해 복합재 구조들에 대해 더 큰 반경들이 요망되는 반면, 복합체 프레임의 코너 반경은 조밀도(compactness) 그리고, 그 결과, 복합재 프레임의 경량(light weight)을 보장하기 위해 약 0.5 인치 또는 그 미만으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 패스너 압축력(fastener compressive force)을 보강 컴포넌트와 반응시키는 단계(reacting)를 더 포함한다. 이러한 동작은 시트를 시트 트랙, 또는 보다 구체적으로는, 시트 트랙의 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임에 체결하는 것의 일부일 수 있으며, 시트 트랙의 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임은 이러한 체결 동작 동안 또는 그 이전에 함께 커플링될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 복합재 프레임의 평면 최상부 부분으로부터 제 1 반경을 가지고 복합재 프레임의 레그 부분으로 천이하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한 복합재 프레임의 레그 부분으로부터 제 2 반경을 가지고 복합재 프레임의 저부 서포트 부분으로 천이하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 반경은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 제 2 반경은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 상기 주목된 바와 같이, 버클링(buckling), 박리(delamination), 섬유 불연속(fiber discontinuity) 및 다른 부정적인 효과들을 방지하기 위해 복합재 구조들에 대해 더 큰 반경들이 요망되는 반면, 복합체 프레임의 제 1 반경 및/또는 제 2 반경은 조밀도(compactness) 그리고, 그 결과, 복합재 프레임의 경량(light weight)을 보장하기 위해 약 0.5 인치 또는 그 미만으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 하중을 따라 또는 보다 구체적으로, 예상되는 하중의 방향, 특히 최대 예상의 하중을 따라 제 2 섬유들 중 더 많은 섬유들을 배치하기 위해 복합재 프레임의 최상부 평면 부분에 대해 복합재 프레임의 레그 부분을 각지게 하는 단계(angling)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 시트 트랙은, 축 방향으로 대부분의 하중을 지지하고, 그 다음에, 수직 방향으로 하중 그리고 일부 측면 하중을 지지하도록 설계될 수 있다. 수직 하중과 측면 하중의 조합은 레그 부분과 최상부 평면 부분 사이의 각도를 결정하는데 사용될 수 있으며, 이 각도는 약 100° 내지 120°, 이를테면 약 110°일 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 보강 컴포넌트를 복합재 프레임 상에 로케이팅하는 단계를 더 포함한다. 또한, 이 동작은 2 개의 복합재 플로어 서포트들 사이에 보강 컴포넌트를 로케이팅시키는 것을 포함할 수 있다. 플로어 서포트들은 시트 상의 하중과 상이할 수 있는 하중을 플로어로부터 지탱(carry)하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 시트 트랙의 주축에 대해 0° 배향을 갖는 제 1 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들을 정렬시키는 단계(aligning)를 더 포함한다. 구체적으로, 하나 또는 그 초과의 플라이들은 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 이러한 0° 배향을 보장하도록 정렬된다. 마찬가지로, 이 방법은 시트 트랙의 주축에 대해 90° 배향을 갖는 제 2 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들을 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다. 제 2 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들은 제 1 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들과 상이할 수 있다. 이렇게 하여, 제 1 섬유들의 배향은 제 2 섬유들의 배향과 독립적으로 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 복합재 프레임으로부터 복합재 플로어 서포트를 캔틸레버링하는 단계(cantilevering)를 더 포함한다. 플로어 서포트는 본 개시에 설명된 하나 또는 그 초과의 기술들에 의해 복합재 프레임에 부착될 수 있다. 또한, 복합재 프레임의 일부는 플로어 서포트로서 동작가능할 수 있다. 환언하면, 복합재 프레임 및 플로어 서포트는 규정된 인터페이스(defined interface)가 없는 모놀리식 구조일 수 있다. 예컨대, 복합재 프레임 및 플로어 서포트는 복합재 플라이들의 동일한 레이업으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이 방법은 복합재 플로어 서포트를 복합재 프레임에 접합하는 단계를 더 포함한다. 이 접합 단계는 접착제를 경화시키는 것뿐만 아니라 복합재 플로어 서포트와 복합재 프레임 사이에 접착제를 도포하는 것을 포함할 수 있다. 이 접합 단계는 접착제를 도포하는 것에 추가로 또는 그 대신에 복합재 플로어 서포트를 복합재 프레임에 스티칭하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 시트를 항공기 서포트 빔에 부착하는 방법이 제공된다. 이 방법은 시트를 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임에 체결하고 복합재 프레임을 항공기 서포트 빔에 체결하는 단계를 포함한다. 보강 컴포넌트는 복합재 프레임에 커플링된다. 보강 컴포넌트는 금속을 포함한다. 복합재 프레임은 제 1 섬유들 및 제 1 섬유들과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들을 포함한다.
보강 컴포넌트는 복합재 프레임의 평면 최상부 부분에 커플링될 수 있는 반면, 항공기 서포트 빔은 복합재 프레임의 저부 서포트 부분에 체결될 수 있다. 평면 최상부 부분 및 저부 서포트 부분은 복합재 프레임의 레그 부분에 의해 연결될 수 있다. 복합재 프레임의 평면 최상부 부분과 복합재 프레임의 레그 부분 사이의 천이의 제 1 반경은 적어도 약 0.25 인치, 또는 보다 구체적으로는, 약 0.5인치일 수 있다. 복합재 프레임의 레그 부분과 복합재 프레임의 저부 서포트 부분 사이의 천이의 제 2 반경은 적어도 약 0.25 인치, 또는 보다 구체적으로는, 약 0.5인치일 수 있다. 복합재 프레임의 제 1 섬유들 중 더 많은 섬유들이 임의의 다른 방향으로 보다 시트로부터 항공기 서포트 빔으로 전달된 하중을 따라 연장하도록 복합재 프레임의 레그 부분이 복합재 프레임의 최상부 평면 부분에 대해 각을 이룬다. 복합재 프레임의 레그 부분과 복합재 프레임의 최상부 평면 부분 사이의 각도는 약 100° 내지 120°, 또는 보다 구체적으로는, 약 110°일 수 있다.
이러한 실시예들 및 다른 실시예들이 도면들을 참조하여 하기에 더 설명된다.
도 1a는 일부 실시예들에 따른 플로어 빔들 및 플로어 빔들에 연결되고 플로어 빔들에 의해 지지되는 시트 트랙들을 예시하는 항공기의 개략적 단면도이다.
도 1b는 일부 실시예들에 따른 2 개의 시트 트랙들을 지지하는 플로어 빔의 개략적 단면도이다.
도 1c는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙의 개략적 사시도이다.
도 1d는 일부 실시예들에 따른 복합재 프레임을 형성하기 위해 사용되는 레이업의 상이한 플라이들 및 상이한 플라이들 내의 섬유들을 도시하는 복합재 프레임의 개략적 단면도이다.
도 1e는 일부 실시예들에 따른 복합재 플로어 서포트를 형성하기 위해 사용되는 레이업의 상이한 플라이들 및 상이한 플라이들 내의 섬유들을 도시하는 복합재 플로어 서포트의 개략적 단면도이다.
도 2a는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙의 개략적 단면도이다.
도 2b 내지 도 2d는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙에 적용된 상이한 힘을 도시하는 도 2a의 시트 트랙의 개략적 측면도들이다.
도 3a는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙에 사용된 복합재 프레임의 개략적 단면도이다.
도 3b는 일부 실시예들에 따른, 도 3a의 복합재 프레임의 개략적 평면도이다.
도 3c는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙에 사용된 복합재 플로어 서포트의 개략적 단면도이다.
도 3d는 일부 실시예들에 따른, 도 3c의 복합재 플로어 서포트의 개략적 평면도이다.
도 4a는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙에 사용하기 위한 복합재 프레임을 형성하는데 사용되는 프레임 레이업의 개략적 분해도이다.
도 4b는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙에 사용하기 위한 복합재 플로어 서포트를 형성하는데 사용되는 플로어 서포트 레이업의 개략적 분해도이다.
도 5a 내지 도 5d는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙의 상이한 예들의 개략적 단면도들이다.
도 6a는 일부 실시예들에 따른, 시트 트랙을 형성하는 방법에 대응하는 프로세스 플로우차트이다.
도 6b는 일부 실시예들에 따른, 시트 트랙을 형성하는 다른 방법에 대응하는 프로세스 플로우차트이다.
도 6c는 일부 실시예들에 따른, 시트 트랙을 사용하여 상이한 로드들을 지지하는 방법에 대응하는 프로세스 플로우차트이다.
도 6d는 일부 실시예들에 따른, 시트 트랙을 설치하는 방법에 대응하는 프로세스 플로우차트이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 시트 트랙을 형성하면서 몰드에 포지셔닝되는 시트 트랙의 개략적 단면도이다.
도 8은 본원에 설명된 엔드 이펙터들을 활용할 수 있는 항공기 제조 및 서비스 방법론의 블록 선도이다.
도 9는 본원에 설명된 복합재 구조들을 포함할 수 있는 항공기의 개략적 예시이다.
이하의 설명에서, 다양한 특정 상세들이 제시된 개념들의 전반적인 이해를 제공하기 위해서 설정된다. 제시된 개념들은 이러한 특정 상세들 중 일부 또는 전부의 상세 없이 실시될 수 있다. 다른 예들에서, 주지된 프로세스 동작들은 설명된 개념들을 불필요하게 명확하게 하지 않도록 상세히 설명되지는 않았다. 일부 개념들이 특정 실시예들과 함께 설명될 것이지만, 이러한 실시예들이 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해될 것이다.
도입
전통적으로, 시트 트랙들은 금속들, 이를테면 알루미늄 또는 티타늄으로 만들어진다. 그러나, 이들 금속 시트 트랙들은 무거울 수 있으며 그리고/또는 예컨대 비상 착륙 동안의 급가속 또는 급감속과 같은 소정의 극한의 상태들 하에서, 중량에 대해 소망하는 강도보다 적은 강도를 제공할 수 있다. 금속들은 고유의 등방성 기계적 특징들을 갖는다. 이렇게 하여, 금속 구조들은 시트 트랙들 특히, 여객용 항공기의 시트 트랙들과 같이 상이한 방향들에서 상이한 기계적 강도들이 요구되는 적용들에 대해서는 이상적이지 않을 수 있다. 예상되는 특정 하중들에 맞게 맞춰질 수 있는 재료들을 사용하는 것에 이점이 있다. 상세하게는, 충분한 서포트를 제공하면서 더 작고 더 가벼운 구조들이 사용될 수 있다.
복합재 재료들이 이방성 특징들로 형성될 수 있지만, 복합재 컴포넌트들의 동일한 설계로의 금속 컴포넌트들의 직접적인 대체는 종종 불가능하다. 예컨대, 종래의 시트 트랙 설계들은 다양한 섬유 불연속들(discontinuities), 버클링(buckling), 및 복합재 재료들로 형성되는 경우의 다른 문제들을 야기할 수 있다. 상세하게는, 종래의 설계는 시트들을 트랙들에 볼트결합하는데 사용되는 크고 폐쇄식으로 위치되는 개구들(closely positioned openings)의 어레이를 갖는다. 이들 개구들은 섬유 연속성에 영향을 미쳐 섬유들의 방향을 따라 실질적인 강도 손실들을 야기할 수 있다. 이러한 불연속성은 상당한 하중들이 시트 트랙들에 적용될 때 특히 문제가될 수 있다. 게다가, 복합재 시트 트랙들은 엄격한 반경들(tight radii), 이를테면 0.125” 미만 또는 심지어 0.25” 미만의 반경들을 갖는 날카로운 코너들을 갖지 않을 수 있으며, 이는 또한 섬유 보강식 구조들에 대해 어려울 것이다.
복합재 프레임들을 포함하는 시트 트랙들이 제공된다. 복합재 프레임은 적어도 2 개의 세트들의 섬유들을 포함하고, 각각의 세트는 다른 세트와 상이한 배향을 갖는다. 제 1 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장할 수 있지만, 제 2 섬유들은 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장할 수 있다. 이들 섬유들의 방향, 유형, 밀도 및 다른 특성들은 시트 트랙들 상에서 예상되는 하중들에 기초하여 선택된다. 예컨대, 제 1 섬유들은 이를테면, 급가속 또는 급감속 중에 주축을 따라 하중들을 지지할 수 있다. 제 2 섬유들은 수직 배향으로 시트들, 승객들, 플로어 및 다른 하중들의 중량을 지지할 수 있다. 추가 섬유들이 예컨대, 시트 트랙의 상이한 부분들 사이에서 하중 전달들을 보장하도록 다른 방향들로 제공되고 연장될 수 있다. 시트 트랙의 각각의 주요 표면이 상이한 플라이들 또는 심지어 상이한 플라이 레이업들에 의해 형성되도록 시트 트랙이 형성될 수 있다. 다수의 상이한 레이업들이 사용될 때, 이들 레이업들로부터의 컴포넌트들은 예컨대, 접착제 및/또는 스티칭을 사용하여 서로 부착될 수 있다. 게다가, 동일한 시트 트랙의 상이한 레이업들이 동시에 경화될 수 있고, 일부 실시예들에서는, 접착제 경화와 함께 경화될 수 있다. 상이한 복합재 부품들이 또한 금속 부품들과 함께 결합될 수 있다. 예컨대, 섬유들의 불연속성을 보완하기 위해 구멍들 주변에 금속 보강 컴포넌트가 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 구조들로부터 주로 형성된 시트 트랙은 필적하는 티타늄 시트 트랙보다 가벼울 수 있고 그리고/또는 복합재 구조들의 이방성 특성에 기인하여 주축을 따르는 방향들로 시트들에 더 많은 기계적 지지를 제공할 수 있다. 이러한 추가 지지는 예컨대, 급가속들 및 급감속들 동안과 같은 극한의 상태들 동안 시트들을 제 자리에 리테이닝하기 위해 중요하다. 일부 실시예들에서, 시트 트랙은 제조 복잡성을 감소시키기 위해서 일정한 단면을 가질 수 있고 임의의 굽힘부들 없이 주축을 따라 연장할 수 있다.
본 개시의 목적들을 위해서, 주로 복합재 구조들로 형성된 시트 트랙은 복합재 시트 트랙으로서 지칭될 수 있다. 그러나, 당업자는 이러한 유형의 시트 트랙이 일부 비복합재 재료들, 이를테면 금속들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 시트 트랙은 금속 보강식 컴포넌트를 포함할 수 있다. 게다가, 접착제가 상이한 복합재 컴포넌트들을 서로 그리고 일부 예들에서는, 비복합재 컴포넌트들에 부착하는데 사용될 수 있다. 마지막으로, 시트 트랙은 다수의 상이한 복합재 컴포넌트들을 포함할 수 있어, 이들 복합재 컴포넌트들의 기계적 특징들이 상이할 수 있다.
복합재 시트 트랙들의 다양한 피처들을 보다 양호하게 이해하기 위해서, 도 1a가 제시된다. 이 도면은 복합재 시트 트랙들을 위한 하나의 적용을 예시한다. 상세하게는, 도 1a는 일부 실시예들에 따른 플로어 빔들(162) 및 플로어 빔들(162)에 연결되고 플로어 빔들(162)에 의해 지지되는 시트 트랙들(100)을 예시하는 항공기(1102)의 개략적 단면도이다. 이 단면도는 도 9에서 화살표들(1A-1A)로 개략적으로 식별된다. 이 개략적 단면도는 축척대로 도시되지 않을 수 있고 오히려 명확성을 위해 과장된 일부 엘리먼트들을 갖는다. 예컨대, 시트 트랙들(100)은 실제 축척보다 훨씬 더 크게 도시된다. 플로어 빔들(162)은 횡단면의 하부 절반(lower half)에 있을 수 있다. 게다가, 카고의 플로어는 킬(keel)에 더 가까울 수 있고 스탠션들(stanchions)은 스트링거 보강식 외부 스킨을 원주방향으로 지지하는 후프 유형 프레임들에서 종결될 수 있다. 당업자는 시트 트랙들(100)이 다른 적용들, 보다 상세하게는, 다른 운송수단들에, 이를테면 버스들, 기차들 및/또는 보트들에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 항공기(1102)의 다양한 양태들 및 피처들이 도 8 및 도 9를 참조하여 하기에 설명된다. 항공기(1102) 및 시트 트랙들(100)의 배향은 축들(X, Y, 및 Z)로 식별된다. Y 축은 항공기(1102)의 주축에 대해 그리고 시트 트랙들(100)의 주축들에 대해 평행하다.
도 1b는 일부 실시예들에 따른 2 개의 시트 트랙들(100)을 지지하는 플로어 빔(162)의 개략적 단면도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 시트 트랙들(100)은 플로어 빔들(162)에 볼트결합될 수 있다. 인터로킹, 리베팅, 접착, 스티칭, 체결 및 접합과 같은 다른 부착 형태들이 또한 범위 내에 있다. 도 1c를 참조하여 하기에 더 설명되는 바와 같이, 시트 트랙들(100)은 시트 트랙들(100)을 플로어 빔들(162) 또는 다른 지지 컴포넌트들에 볼트결합시키거나 달리 부착하기 위한 저부 개구들(107)을 가질 수 있다. 저부 개구들(107)은 예컨대, 도 1c 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 복합재 프레임(110)의 저부 지지체들(114)에 제공될 수 있다.
또한, 도 1b에는 시트 트랙들(100)에 부착된 시트(164)들이 도시된다. 예를 들어, 시트들(164)은 최상부 개구들로 또한 지칭될 수 있는 개구들(102)을 사용하여 시트 트랙들(100)에 볼트결합될 수 있다. 인터로킹과 같은 다른 형태들의 부착들이 또한 범주 내에 있다. Y 방향을 따라 시트들(164)의 위치를 조정하는 것을 허용하도록 다수의 밀접하게 이격된 개구들(102)이 시트 트랙들(100) 내에 제공될 수 있다.
도 1b는 또한 2 개의 인접한 시트 트랙들(100) 사이로 연장되고 이들 시트 트랙들(100)에 의해 지지되는 플로어 보드(160)를 예시한다. 도 1c 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 시트 트랙(100)은 플로어 보드들(160)을 지지하기 위한 플로어 지지체들(130)을 가질 수 있다. 플로어 지지체들(130)은 X-Y 평면 및 접촉 플로어 보드들(160)에 평행하게 연장하는 최상부 표면을 가질 수 있다. 플로어 보드들(160)에 가해지는 전형적인 하중들은 특히 임계 상태들 동안 시트(164)에 가해지는 전형적인 하중들보다 실질적으로 작을 수 있음에 주목해야 한다.
시트 트랙들의 예들
도 1c는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙(100)의 개략적 사시도이다. 시트 트랙(100)은 그의 주축(101)을 따라 연장하며, 주축(101)은 Y 축에 대해 평행할 수 있다. 시트 트랙(100)은 복합재 프레임(110)을, 그리고 일부 실시예들에서는, 복합재 프레임(110)에 부착되는 보강 컴포넌트(120)를 포함한다. 시트 트랙(100)은 또한 복합재 프레임(110)에 부착되는 복합재 플로어 서포트들(130a 및 130b)을 포함할 수 있다. 이제, 이들 컴포넌트들 각각이 보다 상세히 설명될 것이다.
복합재 프레임(110)은 수지 매트릭스(113) 내에 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)을 포함한다. 일부 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)이 복합재 프레임(110)의 표면 상에서 보이지 않을 수도 있기 때문에, 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)은 점선들로(dashed lines) 도 1c에 개략적으로 도시된다. 당업자는 이 개략도로부터 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 상대적인 방향들을 이해할 것이다. 예컨대, 복합재 프레임(110)은 도 4a를 참조하여 이하에서 더 설명되고 도 1d에 개략적으로 도시된 바와 같이 다수의 플라이들로 형성될 수 있다. 상세하게는, 도 1d는 복합재 프레임(110)을 형성하는 상이한 플라이들(401 내지 405)을 도시하는 복합재 프레임 부분(180)의 개략적인 단면도이다. 복합재 프레임 부분(180)은 점선 원으로 도 1c에서 개략적으로 식별된다. 도 1d는 또한 상이한 플라이들(401 내지 405)을 도시한다. 이 예에서, 제 1 섬유들(119a)은 플라이들(401 및 405) 내에 포지셔닝되고, 이 도면에 수직한 방향으로 배향된다. 플라이(403) 내에 포지셔닝된 제 2 섬유들(119b)은 X 축을 따라 배향된다. 플라이들(401 내지 405) 및 이들 플라이들 내의 다른 섬유들의 추가의 예들이 도 4a를 참조하여 하기에 설명된다. 당업자는, 플라이들의 수 및 이러한 플라이들의 배향 그리고 그 결과 이들 플라이들에서의 섬유들의 배향이 상이할 수 있고, 복합재 프레임(110)에 적용될 예상되는 하중들에 따를 수 있다는 것을 이해할 것이다.
최상부 플라이는 0° 배향으로 식별되는 제 1 섬유들(119a) 및 90° 배향으로 식별되는 제 2 섬유들(119b)과 같은 다른 플라이들에 포함되는 블록 섬유들과 같이 한 방향으로(one direction) 이어진 섬유들을 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b) 양자 모두가 동일 플라이에 제공되지 않는 한, 복합재 프레임(110)의 표면 상의 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b) 양자 모두는 가능하지 않을 수 있다. 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 보다 대표적인 도면이 도 4a에 제시되고 그리고 하기에서 더 설명된다. 당업자는 형성되는 복합재 프레임(110)에서의 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 상대적인 방향들을 도 1c에 제시된 개략도로부터 이해할 것이다. 제 1 섬유들(119a)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 평행하게 연장한다. 제 2 섬유들(119b)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 수직인 평면들(103) 내로 연장한다. 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 배향은 점선들로 도 1c 및 도 3b에 개략적으로 도시된다. 당업자는 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)이 복합재 프레임(110)에 통합될 수 있어 가시적이지 않을 수 있도 있다는 것을 이해할 것이다.
제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 배향, 유형, 밀도 및 다른 특성들은 복합재 프레임(110)의 하중 지지 요건에 기초하여 설계되는 복합재 프레임(110)의 이방성 기계적 특징들(anisotropic mechanical properties)을 획득하도록 구체적으로 선택된다. 예컨대, 주축(101)의 방향으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도는 주축(101)에 대해 수직인 평면들(103) 내에서 임의의 방향으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도보다 클 수 있다. 이 인장 강도 차이는 제 1 섬유들(119a)과 제 2 섬유들(119b)의 차이들에 의해 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 시트 트랙(100)의 주요 하중 지탱 컴포넌트(load bearing component)이다.
이제, 상이한 하중 지지 요건들은 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명될 것이다. 구체적으로, 도 2a는 일부 실시예들에 따른 시트 트랙(100)의 개략적 단면도이다. 도 2b 및 도 2c는 시트 트랙(100)의 상이한 동작 상태들 동안 시트 트랙(100)에 적용된 상이한 힘들(190 및 195)을 도시하는 도 2a의 시트 트랙(100)의 개략적 측면도들이다. 복합재 플로어 서포트(130b) 및 저부 서포트 플랜지(114)는 참조 목적으로 3 개의 도면 모두에서 식별된다.
정상적인 동작 상태들 동안, 시트 트랙(100)은 주로 Z 축을 따라 지향된 힘(190)을 겪을 수 있다. 예컨대, 힘(190)은 도 2b 내지 도 2d에 도시된 바와 같이 Z 축의 반대 방향으로 있을 수 있다. 힘(190)은 시트 트랙(100) 상에 가해지는 시트들 및 승객들의 중량에 의해 야기될 수 있다. 심지어 정상적인 동작 상태들 동안에도, 힘(190)이 항공기의 정상적인 가속 또는 감속 동안과 같이, Y 축을 따라 연장하는 컴포넌트를 가질 수 있음에 주목해야 한다. 그러나, 이 Y 컴포넌트는 Z 컴포넌트보다 작을 수 있으며, 따라서 명료성을 위해 도 2b 및 도 2c에는 도시되지 않는다.
급가속 또는 급감속, 충격 및 착륙(landing)과 같은 극한의 동작 상태들 동안, 시트 트랙(100)은 Y 축을 따라 주로(predominantly) 지향되는 힘(195)을 겪을 수 있다. 힘(195)은 또한 일부 Z 컴포넌트를 가질 수 있지만, 이 컴포넌트는 실질적으로 Y 컴포넌트보다 작을 수 있다. Z 컴포넌트는 도 2b 및 도 2c에서 비교로 도시된 바와 같이 어느 한 방향으로 존재할 수 있다.
정상 및 극한 동작 상태들 양자 모두를 함께 고려할 때, 시트 트랙(100)은 Z 방향보다 Y 방향을 따라 더 많은 기계적 서포트를 제공할 필요가 있을 것이다. 이 차이는 Z 방향보다 Y 방향으로 더 높은 기계적 강도를 가질 수 있는 이방성 구조들과 더 양호하게 부합된다. 비교를 위해, 등방성 구조들은 일반적으로 하중이 더 높은 방향으로 적절한 서포트가 제공되는 것을 보장하도록 더 작은 하중 방향으로 과도하게 설계될 필요가 있다. 기계적 강도, 또는 보다 구체적으로는, Y 방향에 대해 평행하게 연장하는 주축(101)의 방향으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도는, 평면들(103) 내에서 임의의 방향(이는 상기 설명된 바와 같이 Y-Z 평면에 대해 평행하게 연장함)으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도보다 클 수 있다.
시트 트랙(100)에서, 또는 보다 구체적으로는, 복합재 프레임(110)에서의 강도 차이는 제 1 섬유들(119a)과 제 2 섬유들(119b)에서의 차이들에 의해 제공될 수 있다. 예컨대, 복합재 프레임(110) 내의 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도는 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다. 환언하면, 복합재 프레임(110)의 단위 부피(unit volume)에 대해, 이 단위 부피를 갖는 제 1 섬유들(119a)의 수는 제 2 섬유들(119b)의 수보다 클 것이다. 평균 섬유 밀도는 또한 평균 섬유 농도(average fiber concentration)로 지칭될 수 있다. 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 전체 수가 상이한 방향들을 따른 복합재 프레임(110)의 크기에 의존할 수 있고, 제 1 섬유들(119a)의 전체 수가 예컨대, 복합재 프레임(110)이 Y 방향으로 특히 길 때, 실제로 제 2 섬유들(119b)의 전체 수보다 작을 수 있다는 것에 주목해야 한다. 또한, 시트 트랙(100)에서의 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 분포는 불균일할 수 있고 전체 시트 트랙(100)에 대한 평균값들이 고려될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
일부 실시예들에서, 제 2 섬유들(119b)의 평균 섬유 밀도에 대한 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는 보다 구체적으로는, 3 내지 10 또는 심지어 약 4 내지 8이다. 예컨대, 복합재 프레임(110)에 존재하는 모든 섬유들에 기초하여, 제 1 섬유들(119a)은 복합재 프레임(110)의 모든 섬유의 적어도 약 40 %, 또는 보다 구체적으로는, 적어도 약 50 % 또는 심지어 적어도 약 60 %를 나타낼 수 있다. 제 2 섬유들(119b)은 복합재 프레임(110)의 모든 섬유의 약 30 % 미만, 또는 보다 구체적으로는, 약 20 % 미만 또는 심지어 약 10 % 미만을 나타낼 수 있다.
이 비율들은 다른 방향들로의 예상되는 하중들에 기초하여 선택될 수 있다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 가장 큰 하중 컴포넌트는 Y 축을 따를 수 있다. 이렇게 하여, 동일한 방향으로 연장하는 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도가 가장 클 수 있다.
일반적으로, 다른 방향들로 적용되는 하중들에 대하여 복합재 구조의 강도를 변경하는 다수의 방법들이 있다. 상기 설명된 섬유 밀도가 하나의 방법이다. 또 다른 방법은 더 높은 모듈러스 섬유들(modulus fibers)을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 접근법을 사용하면, 섬유 밀도가 상이한 방향들에서 동일할 수 있다. 또한, 부피 전체에 걸쳐 상이한 섬유들의 분포, 또는 보다 구체적으로는, 예컨대, 복합재 구조를 형성하기 위해 사용되는 플라이들의 순서(order)를 변경시킴으로써 두께가 변경될 수 있다.
강도 차이는 또한 상이한 방향들에서 사용되는 상이한 유형의 섬유들에 의해서 획득될 수 있다. 예컨대, 제 1 섬유들(119a)의 평균 직경은 제 2 섬유들(119b)의 평균 직경보다 클 수 있다. 또한, 제 1 섬유들(119a)은 제 2 섬유들(119b)의 재료와 상이한 재료로 만들어질 수 있다. 예컨대, 제 1 섬유들(119a)의 재료는 제 2 섬유들(119b)의 재료보다 높은 인장 강도를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)은 복합재 프레임(110)의 두께(111b) 전체에 걸쳐 불균일하게 분포된다. 복합재 프레임(110)의 두께(111b)는, 예컨대, 도 1c에 도시된 바와 같이, Z 방향으로의 시트 두께이고, 더 정확히 말하면 동일한 방향으로의 복합재 프레임(110)의 전체 높이이다. 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)의 불균일한 분포는 제조 동안 제어될 수 있다. 예컨대, 이제, 도 4a를 참조하여 설명되는 바와 같이, 복합재 프레임(110)은 이들 플라이 중 하나 또는 그 초과의 플라이가 제 1 섬유들(119a)을 포함하고 하나 또는 그 초과의 다른 플라이들이 제 2 섬유들(119b)을 포함하도록 상이한 플라이들의 라미네이트로부터 형성될 수 있다.
도 4a는 일부 실시예들에서 복합재 프레임(110)을 형성하는데 사용될 수 있는 프레임 레이업(400)의 예를 예시한다. 프레임 레이업(400)은 이 예들에서 5 개의 플라이들(401 내지 405)을 포함한다. 그러나, 당업자는 임의의 수의 플라이들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 4a는 플라이들(401 내지 405)중 각각의 플라이가 섬유들을 포함하는 예를 예시한다. 그러나, 일부 플라이들은 다른 예에서는 섬유가 없을(fiberless) 수 있다.
도 4a에 도시된 예를 참조하면, 제 1 플라이(401)는 Y 축을 따라 연장하는 제 1 섬유들(119a)을 포함한다. 제 2 플라이(402)는 Y 축과 X 축에 대해 45° 각도로 연장하는 제 3 섬유들(119c)을 포함한다. 제 3 플라이(403)는 X 축을 따라 연장하는 제 2 섬유들(119b)을 포함한다. 제 4 플라이(404)는 Y 축과 X 축에 대해 45° 각도로 그리고 제 3 섬유들(119c)에 대해 90°로 연장하는 제 4 섬유들(119d)을 포함한다. 마지막으로, 제 5 플라이(405)는 Y 축을 따라 연장하는 제 1 섬유들(119a)을 포함한다. 상이한 배향을 갖는 섬유들이 동일한 플라이의 부품으로서 제공될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 예컨대, 제 3 섬유들(119c) 및 제 4 섬유들(119d)은 동일한 플라이의 부품들이거나, 보다 구체적으로는, 프레임 레이업에서 플라이로 사용되는 직조된 직물의 부품들일 수 있다. 형성된 복합재 프레임(110) 내의 모든 섬유들의 배향이 도 3b에 도시된다.
복합재 프레임(110)이 프레임 레이업(400)으로 형성될 때, 제 1 섬유들(119a)은 복합재 프레임(110)의 표면들에 가깝게 포지셔닝될 수 있는 한편, 제 2 섬유들(119b)은 복합재 프레임(110)의 중심에 더 가깝게 포지셔닝될 수 있다.
일부 실시예들에서, 대부분의 제 1 섬유들(119a)은 예컨대, 도 1c에 개략적으로 도시된 바와 같이 실질적으로 직선(straight)이다. 구체적으로, 제 1 섬유들(119a)은 비평면 형상(170)을 갖는 복합재 프레임(110)에도 불구하고 직선일 수 있다. 제 1 섬유들(119a)은 굽힘부들(bends)을 갖지 않는 방향으로 연장한다. 이러한 피처들은 제 1 섬유들(119a)로부터 가장 많은 하중 지지를 보장한다.
또한, 대부분의 제 1 섬유들(119a)은 예컨대, 도 1c 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이 실질적으로 복합재 프레임(110)의 전체 길이(111a)를 연장할 수 있다. 이렇게 하여, 제 1 섬유들(119a)의 이 부분은 연속 섬유들로서 지칭될 수 있다. 연속 섬유들이 일반적으로 절단된 섬유들(chopped fibers), 필러 입자들(filler particles)과 같은 불연속적인 예들보다 양호한 하중 지지를 제공한다는 것에 주목해야 한다.
제 1 섬유들(119a) 중 일부는 예컨대, 도 1c 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이 복합재 프레임(110)의 다양한 개구들에 의해 차단될 수 있다. 예컨대, 주축(101) 다음에 포지셔닝된 제 1 섬유들(119a)은 시트들을 부착하기 위해 사용되는 개구들(102)에 의해 차단될 수 있다. 제 1 플랜지 단부(115a) 및 제 2 플랜지 단부(115b) 다음에 포지셔닝된 제 1 섬유들(119a)은 예컨대, 복합재 프레임(110)을 플로어 빔들(162)에 부착하기 위해 사용될 수 있는 저부 개구들(107)에 의해 차단될 수 있다. 섬유의 불연속성들은 보강 컴포넌트들에 의해 완화될 수 있다. 예컨대, 도 5b는 개구(102) 둘레에 포지셔닝된 보강 컴포넌트(120)를 예시한다. 도 5b는 또한 저부 개구들(107a 및 107b) 둘레에 각각 포지셔닝된 보강 컴포넌트들(125a 및 125b)을 예시한다.
제 2 섬유들(119b)은 주축(101)에 대해 수직인 평면들(103) 내에서 만곡될 수 있다. 제 2 섬유들(119b)의 부분(119b')은 예컨대, 도 3b에 도시된 바와 같이 복합재 프레임(110)의 제 1 플랜지 단부(115a)와 제 2 플랜지 단부(115b) 사이를 연속적으로 연장할 수 있다. 이 부분(119b')은 복합재 프레임(110)의 임의의 개구들에 의해 차단되지 않을 수 있다. 다른 부분(119b'')은 예컨대, 도 3b에 도시된 바와 같이 개구들(102), 저부 개구들(107) 또는 양자 모두에 의해 차단될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 예컨대, 도 3b에 도시된 바와 같이 제 1 섬유들(119a)에 대해 그리고 제 2 섬유들(119b)에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 배치되는 제 3 섬유들(119c)을 더 포함한다. 복합재 프레임(110) 내의 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도는 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도보다 작다. 예컨대, 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도 대 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다. 또한, 복합재 프레임(110) 내의 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도는 복합재 프레임(110) 내의 제 2 섬유들(119b)의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다. 예컨대, 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도 대 제 2 섬유들(119b)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 제 1 섬유들(119a)에 대해 그리고 제 2 섬유들(119b)에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 배치되고 그리고 일부 경우들에서, 제 3 섬유들(119c)에 대해 수직인 제 4 섬유들(119d)을 더 포함한다. 예컨대, 제 4 섬유들(119d) 및 제 3 섬유들(119c)은 복합재 프레임(110)을 형성하기 위해 사용되는 동일한 플라이의 부품들일 수 있으며, 또는 보다 구체적으로는, 동일한 직조된 직물의 부품들일 수 있다. 복합재 프레임(110) 내의 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도는 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도보다 작을 수 있다. 예컨대, 제 1 섬유들(119a)의 평균 섬유 밀도 대 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다. 또한, 복합재 프레임(110) 내의 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도는 제 2 섬유들(119b)의 평균 섬유 밀도보다 클 수 있다. 예컨대, 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도 대 제 2 섬유들(119b)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다. 마지막으로, 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도는 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도와 실질적으로 동일할 수 있다. 예컨대, 제 4 섬유들(119d)의 평균 섬유 밀도 대 제 3 섬유들(119c)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 0.1 내지 10, 또는, 보다 구체적으로는, 약 0.5 내지 2일 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 각각의 유형의 섬유들에 대한 평균 섬유 밀도는 이 방향으로 예상되는 하중들에 기초하여 선택될 수 있다. 제 3 섬유들(119c) 및 제 4 섬유들(119d)은 또한 복합재 프레임 내에서 가교 결합(cross-link)을 형성하고 박리(delamination) 및 다른 부정적인 효과들을 방지하는데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이 저부 서포트 플랜지(114), 최상부 부분(116) 및 저부 서포트 플랜지(114)와 최상부 부분(116) 사이로 연장하는 레그 부분(118)을 포함한다. 저부 서포트 플랜지(114)는 최상부 부분(116)에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 최상부 부분(116)과 레그 부분(118) 사이의 각도(117)는 약 110°와 같이 100° 내지 120°이다. 이 각도는 복합재 프레임(110)이 이들 하중들을 시트(164)로부터 항공기 서포트 빔(162)으로 전달할 때 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)에 대한 상이한 하중들의 배향을 결정한다. 섬유 배향, 소망하는 배향을 갖는 플라이들의 수 및 시트 트랙 웹(web)의 각도는 복합재 프레임(110)을 통해 하중 경로들(load paths)을 생성하고 복합재 프레임(110) 내의 하중들을 반응시키기 위한 수단을 제공한다. 일부 실시예들에서, 저부 서포트 플랜지(114), 최상부 부분(116) 및 레그 부분(118)은 제 2 섬유들(119b)의 일부가, 예컨대, 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 저부 서포트 플랜지(114), 최상부 부분(116) 및 레그 부분(118) 사이를 연속적으로 연장하도록 모놀리식(monolithic)이다. 이와 동시에, 저부 서포트 플랜지(114) 내에서 연장하는 제 1 섬유들(119a)의 일부는 최상부 부분(116) 또는 레그 부분(118) 내에서 연장하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 최상부 부분(116) 내에서 연장하는 제 1 섬유들(119a)의 일부는 저부 서포트 플랜지(114) 또는 레그 부분(118) 내에서 연장하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 시트 트랙(100)은 복합재 프레임(110) 및 보강 컴포넌트(120) 양자 모두를 통해 연장하는 개구들(102)을 포함한다. 구체적으로, 복합재 프레임(110)은 프레임 개구들(112)을 가지는 한편, 보강 컴포넌트(120)는 예컨대, 도 5a에 도시된 바와 같이, 프레임 개구들(112)과 정렬될 수 있고 그리고 집합적으로 시트 트랙(100)의 개구들(102)을 형성하는 보강 컴포넌트 개구들(122)을 갖는다. 개구들(102)은, 도 3b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 복합재 프레임(110)의 제 1 섬유들(119a)의 일부 및 제 2 섬유들(119b)의 일부를 차단할 수 있다. 개구들(102)은 시트 트랙(100)의 주축(101)을 따라 일렬로(in a row) 배열될 수 있다.
일부 실시예들에서, 시트 트랙(100)은 복합재 프레임(110)에 부착된 복합재 플로어 서포트들(130)을 포함한다. 보강 컴포넌트(120)가 사용될 때, 복합재 플로어 서포트들(130)은, 예컨대 도 1c에 도시된 바와 같이, 보강 컴포넌트(120)의 대향 측면들 상에 포지셔닝될 수 있다. 복합재 플로어 서포트들(130)은, 예컨대, 도 3c 및 도 3d에 개략적으로 도시된 바와 같이, 주축(101)에 대해 평행하게 연장하는 제 1 섬유들(139a)을 포함할 수 있다. 도 1c, 도 3c 및 도 5a 내지 도 5d는 모놀리식 구조로서 복합재 플로어 서포트들(130)을 도시하지만, 복합재 플로어 서포트들(130)은 다수의 컴포넌트들, 예컨대, 섬유들(139a 및 139b) 및 다른 컴포넌트들을 갖는다는 것에 주목해야 한다. 또한, 복합재 플로어 서포트들(130)은 도 1e 및 도 4b에 개략적으로 도시되고 그리고 이들 2 개의 도면들을 참조하여 하기에 설명되는 바와 같이 레이업을 라미네이팅(laminating)함으로써 형성될 수 있다.
복합재 플로어 서포트들(130)은 또한 주축(101)에 대해 실질적으로 수직인 평면들(103) 내에서 연장하는 제 2 섬유들(139b)을 포함할 수 있다. 복합재 플로어 서포트들(130)의 제 1 섬유들(139a) 및 제 2 섬유들(139b)은 복합재 프레임(110)의 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)과 혼동되어서는 안된다. 복합재 플로어 서포트들(130) 및 복합재 프레임(110)은 상이한 기능들을 가지며 상이한 하중들을 겪는다. 그 결과, 복합재 플로어 서포트들(130) 및 복합재 프레임(110)은 상이한 섬유 배향 또는, 보다 일반적으로, 섬유 특성들(fiber characteristics)을 가질 수 있다. 도 1e는, 일부 실시예들에 따라, 상이한 플라이들(422 내지 428) 및 이들 플라이들 내의 섬유들(139a 내지 139b)을 도시하는 복합재 플로어 서포트 부분(182)의 개략적인 단면도이다. 플로어 서포트 부분(182)은 파선 원(dashed-line circle)을 사용하여 도 1d에서 개략적으로 식별된다. 당업자는, 플라이들의 수 및 이러한 플라이들의 배향 그리고 그 결과 이들 플라이에서의 섬유들의 배향이 상이할 수 있고, 복합재 플로어 서포트들(130)에 적용될 예상되는 하중들에 의존할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 복합재 플로어 서포트들(130)에서 섬유들의 배향이 복합재 프레임(110)에서의 배향과 상이할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
일부 실시예들에서, 주축(101)에 대해 평행한 방향으로의 복합재 플로어 서포트들(130)의 인장 강도는 주축(101)에 대해 실질적으로 수직인 평면들(103) 내의 방향으로의 복합재 플로어 서포트들(130)의 인장 강도보다 작다. 복합재 플로어 서포트들(130)의 제 1 섬유들(139a)의 평균 섬유 밀도는 복합재 플로어 서포트들(130)의 제 2 섬유들(139b)의 평균 섬유 밀도보다 작을 수 있다. 예컨대, 제 2 섬유들(139b)의 평균 섬유 밀도 대 제 1 섬유들(139a)의 평균 섬유 밀도의 비는 약 2 내지 20, 또는, 보다 구체적으로는, 약 3 내지 10일 수 있다. 복합재 플로어 서포트들(130)에서의 섬유 배향들의 예가 도 3d 및 도 4b에 제시된다. 구체적으로, 도 4b는 복합재 플로어 서포트들(130)을 제작하는데 사용될 수 있는 레이업(420)의 예이다. 레이업(420)은 섬유들(139b)을 포함하는 제 1 플라이(422), 섬유들(139c)을 포함하는 제 2 플라이(424), 섬유들(139a)을 포함하는 제 3 플라이(426) 및 섬유들(139b)을 또한 포함하는 제 4 플라이(428)를 포함하는 것으로 도시된다. 주축(101)은 서로에 대해 그리고 시트 트랙(100)의 다른 컴포넌트들에 대해 레이업(420)에서의 섬유들(139a 내지 139b)의 배향을 반영하도록 참조로 도시된다. 예컨대, 섬유들(139a)은 0° 배향을 가질 수 있는 반면, 섬유들(139b)은 90° 배향을 가질 수 있다. 섬유들(139c)은 +/- 45° 배향을 갖는 메시의 일부일 수 있다. 이들 배향들은 또한 도 3d를 참조하여 상기 설명되고 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 플로어 서포트들(130)의 최상부 표면들은 예컨대 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 보강 컴포넌트(120)의 최상부 표면과 동일 평면 상에 있다. 보강 컴포넌트(120)는 또한 플로어 보드들과 중첩되며(overlap) 서포트를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 보강 컴포넌트(120)는 예컨대 도 5c에 도시된 바와 같이 별도의 복합재 플로어 서포트들(130)을 대체한다. 이들 실시예들에서, 보강 컴포넌트(120)의 부분들은 복합재 플로어 서포트들(130a 및 130b)로서 기능할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 플로어 서포트들(130)은 접착제(104)를 사용하여 복합재 프레임(110)에 부착된다. 다른 부착 방법들이 접착제에 부가하여 또는 접착제 대신에 사용될 수 있다. 예컨대, 복합재 플로어 서포트들(130)은 예컨대 도 5a에 개략적으로 도시된 바와 같이 스티칭(105)을 사용하여 복합재 프레임(110)에 추가로 부착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 보강 컴포넌트(120)는 접착제(104)를 사용하여 복합재 프레임(110)에 부착된다. 보강 컴포넌트(120)는 비복합재(non-composite) 컴포넌트일 수 있다. 예컨대, 보강 컴포넌트(120)는 알루미늄 또는 티타늄과 같은 금속을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 플로어 빔들에 의해 직접 지지되지 않는다. 그 대신에, 시트 트랙(100)은 예컨대, 도 5d에 도시된 바와 같이 복합재 프레임(110)에 부착된 복합재 레그들(140a 및 140b)을 가질 수 있다. 이들 실시예들에서, 복합재 레그들(140a, 140b)은 복합재 프레임(110)의 일부가 아니고 복합재 프레임(110)에 부착된다. 또한, 복합재 플로어 서포트들(130b)은 복합재 레그들(140b)에 부착될 수 있다. 복합재 프레임(110)은 복합재 플로어 서포트들(130b)과 복합재 레그들(140b)의 쌍들 사이에서 브리지(bridge)로서 동작할 수 있다.
시트 트랙들 형성의 예들
도 6a는 일부 실시예들에 따라, 시트 트랙(100)을 형성하는 방법(600)에 대응하는 프로세스 플로우차트이다. 방법(600)은 동작(610) 동안 복합재 프레임(110)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 복합재 프레임(110)의 다양한 예들이 도 1c, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상기 설명된다. 도 1c, 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 5a 내지 도 5d는 모놀리식 구조로서 복합재 프레임(110)을 도시하지만, 복합재 프레임(110)은 섬유들(119a 및 119b) 및 수지 매트릭스(113)를 갖는 다층 라미네이트라는 것에 주목해야 한다. 또한, 복합재 프레임(110)은 도 1d 및 도 4a에 개략적으로 도시되고 이들 2 개의 도면들을 참조하여 설명된 바와 같이 라미네이팅된 레이업(layup)으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합재 프레임(110)은 예컨대 도 3a에 도시된 바와 같이 비평면 형상(170)을 갖는다. 이렇게 하여, 복합재 프레임(110)의 Z 방향으로의 높이(111c)는 동일한 방향으로의 시트 두께(111b)보다 크다. 상기 설명된 바와 같이, 복합재 프레임(110)은 수지 매트릭스(113)에 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)을 포함할 수 있다. 제 1 섬유들(119a)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 평행하게 연장할 수 있다. 제 2 섬유들(119b)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 수직인 평면들(103) 내에서 연장할 수 있다. 주축(101)의 방향으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도는 주축(101)에 대해 수직인 평면들(103) 내에서 임의의 방향으로의 복합재 프레임(110)의 인장 강도보다 클 수 있다.
동작(610) 동안 복합재 프레임(110)을 형성하는 것은 선택적 동작(612) 동안 프레임 레이업(400)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 프레임 레이업(400)은 예컨대 도 4a에 개략적으로 도시되고 이 도면을 참조하여 상기에 설명된 바와 같이 다수의 플라이들(401 내지 405)을 사용할 수 있다. 다수의 플라이들(401 내지 405) 중 하나는 제 1 섬유들(119a)을 포함할 수 있는 한편, 이들 플라이들(401 내지 405) 중 다른 하나는 제 2 섬유들(119b)을 포함할 수 있다. 플라이들(401 내지 405) 내의 섬유들의 배향 및 레이업에서의 플라이들(401 내지 405)의 어레인지먼트는 결과적인 복합재 프레임(110)에서의 섬유들의 분포를 제어하는데 사용될 수 있다. 이후, 프레임 레이업(400)은 선택적 동작(614) 동안 경화될 수 있다. 도 7은 복합재 프레임(110)을 형성하기 위해 프레임 레이업을 경화시키는데 사용될 수 있는 몰드(700)를 예시한다. 이 동작은 또한 복합재 플로어 서포트들(130)을 경화시키고 보강 컴포넌트(120)를 복합재 프레임에 접착시키는 것을 포함할 수 있다.
방법(600)은 또한 선택적 동작(620) 동안 보강 컴포넌트(120)를 복합재 프레임(110)에 부착시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 동작은 선택적 동작(622) 동안 보강 컴포넌트(120)와 복합재 프레임(110) 사이에 접착제(104)를 도포하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 동작(620)은 선택적 동작(624) 동안 보강 컴포넌트(120)와 복합재 프레임(110) 사이의 접착제(104)를 경화시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접착제(104)는 동작(614) 동안 복합재 프레임(110)을 경화시키는 것과 동시에 경화될 수 있다. 이 프로세스는 공동 경화(co-curing)로 지칭될 수 있다. 환언하면, 동작(624)은 상기 설명된 동작(614)의 일부일 수 있다.
방법(600)은 동작(630) 동안 복합재 프레임(110)을 통해 프레임 개구들(112)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 복합재 프레임(110)의 복수의 프레임 개구들(112)은 선택적 동작(620) 동안 복합재 프레임(110)에 보강 컴포넌트(120)를 부착한 이후에 형성될 수 있다. 예컨대, 보강 컴포넌트 개구들(122)은 복수 개의 프레임 개구들(112)을 형성하면서 앤빌들(anvils)로서 사용될 수 있다. 대안으로, 보강 컴포넌트 개구들(122) 및 프레임 개구들(112)은 동일한 동작으로 형성될 수 있다. 예컨대, 프레임 개구들(112) 개방은 동작들(630 및 640)의 순서에 의해 도 6a에 도시된 바와 같이 복합재 프레임(110)에 보강 컴포넌트(120)를 부착하는 것 이전에 형성될 수 있다.
도 6b는 일부 실시예들에 따른, 시트 트랙(100)을 형성하는 다른 방법(650)에 해당하는 프로세스 플로우차트이다. 방법(650)은 동작(651) 동안 제 1 섬유들(119a)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이를 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다. 이 동작 후에, 제 1 섬유들(119a)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 0° 배향을 가질 수 있다. 구체적으로, 하나 또는 그 초과의 플라이들은 복합재 프레임(110) 내의 제 1 섬유들(119a)의 0° 배향을 보장하도록 정렬될 수 있다. 이 배향은 방법(650)의 나중 동작들 동안 그리고 계속해서 시트 트랙(100)의 동작 동안에 보존될 수 있다. 도 4a를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 제 1 섬유들(119a)은 제 1 플라이(401) 및 제 5 플라이(405)와 같은 다수의 플라이들에 제공될 수 있다. 이 플라이들은 서로에 대해 그리고 예컨대 다른 플라이들에 대해 정렬될 수 있다.
일부 실시예들에서, 동작(651)은 또한 제 2 섬유들(119b)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들을 정렬하는 것을 포함할 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 제 2 섬유들(119b)은 시트 트랙(100)의 주축(101)에 대해 90° 배향을 가질 수 있다. 제 2 섬유들(119b)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들은 예컨대 플라이 어레인지먼트들의 상이한 예들을 도시하는 도 1d 및 도 4a에 도시된 바와 같이 제 1 섬유들(119a)을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들과 상이할 수 있다. 이러한 경우들에서, 제 1 섬유들(119a)의 배향은 제 2 섬유들(119b)의 배향과 독립적으로 수행될 수 있다. 대안으로, 제 1 섬유들(119a) 및 제 2 섬유들(119b)은 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(652) 동안 복합재 프레임(110)의 코너 반경(302)을 사이징하는 단계(sizing)를 포함할 수 있다. 코너 반경(302)은, 예컨대, 복합재 프레임(110)의 응력 집중(stress concentration) 영역들을 감소시키기 위해 사이징될 수 있다. 복합재 프레임(110)의 코너 반경(302)은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 버클링(buckling), 박리(delamination), 섬유 불연속(fiber discontinuity) 및 다른 부정적인 효과를 방지하기 위해 복합재 구조들에 대해 더 큰 반경들이 요망되는 반면, 복합체 프레임(110)의 코너 반경(302)은 조밀도(compactness) 그리고, 그 결과, 복합재 프레임(110)의 경량(light weight)을 보장하기 위해 약 0.5 인치 또는 그 미만으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(654) 동안 복합재 프레임(110)의 평면 최상부 부분(116)으로부터 복합재 프레임(110)의 레그 부분(118)으로 천이하는 단계를 더 포함한다. 이러한 천이는 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이 제 1 반경(302)에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동작(654)은 또한, 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이 복합재 프레임(110)의 레그 부분(118)으로부터 제 2 반경(304)을 가지고 복합재 프레임(110)의 저부 서포트 부분(114)으로 천이하는 것을 포함할 수 있다. 제 1 반경(302)은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 제 2 반경(303)은 적어도 약 0.25 인치, 이를테면 약 0.5 인치일 수 있다. 상기 주목된 바와 같이, 버클링, 박리, 섬유 불연속 및 다른 부정적인 효과들을 방지하기 위해 복합재 구조들에 대해 더 큰 반경이 요망되는 반면, 복합재 프레임(110)의 제 1 반경(302) 및/또는 제 2 반경은 조밀도, 그리고, 그 결과, 복합재 프레임(110)의 경량을 보장하기 위해 약 0.5 인치 또는 그 미만으로 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(656) 동안 복합재 프레임(110)의 최상부 평면 부분(116)에 대해 복합재 프레임(110)의 레그 부분(118)을 각지게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 동작은 제 2 섬유들(119b) 중 더 많은 섬유들을, 하중을 따라, 또는 보다 구체적으로는, 예상되는 하중, 특히, 최대로 예상되는 하중의 방향을 따라 배치하기 위해 수행될 수 있다. 예컨대, 시트 트랙(100)은 예컨대, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 축 방향으로 가장 많은 하중을 지지하고, 그 다음에, 수직 방향으로의 하중 그리고 일부 측면 하중을 지지하도록 설계될 수 있다. 수직 하중과 측면 하중의 조합은 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이, 레그 부분(118)과 최상부 평면 부분(116) 사이의 각도(117)를 결정하는데 사용될 수 있다. 각도(117)는 약 100° 내지 120°, 이를테면 약 110°일 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(657) 동안 복합재 프레임(110) 위에 보강 컴포넌트(120)를 로케이팅시키는 단계를 더 포함한다. 또한, 이 동작은 2 개의 복합재 플로어 서포트들(130) 사이에 보강 컴포넌트(120)를 로케이팅시키는 것을 포함할 수 있다. 플로어 서포트들(130)은 시트(164) 상의 하중과 상이할 수 있는 하중을 플로어로부터 지탱(carry)하도록 사용될 수 있다. 보강 컴포넌트(120) 및 복합재 프레임(110)의 배향들의 다양한 예들이 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상기 설명된다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(658) 동안 복합재 플로어 서포트(130)를 복합재 프레임(110)으로부터 캔틸레버링하는 단계를 더 포함한다. 플로어 서포트(130)는 본 개시에 설명된 하나 또는 그 초과의 기술에 의해 복합재 프레임(110)에 부착될 수 있다. 또한, 복합재 프레임(110)의 일부는 플로어 서포트(130)로서 동작할 수 있다. 환언하면, 복합재 프레임(110) 및 플로어 서포트(130)는 규정된 인터페이스(defined interface)가 없는 모놀리식 구조일 수 있다. 예컨대, 복합재 프레임(110) 및 플로어 서포트(130)는 복합재 플라이들의 동일한 레이업으로부터 형성될 수 있다. 또한, 도 5c에 도시된 바와 같이, 복합재 플로어 서포트(130)는 보강 컴포넌트(120)에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(659a) 동안 복합재 플로어 서포트(130)를 복합재 프레임(110)에 접합하는 단계를 더 포함한다. 이 접합 동작(659a)은 접착제를 경화시키는 것뿐만 아니라 복합재 플로어 서포트(130)와 복합재 프레임(100) 사이에 접착제를 도포하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 방법(650)은 동작(659b) 동안 복합재 플로어 서포트(130)를 복합재 프레임(110)에 스티칭(stitching)하는 단계를 더 포함한다. 이러한 스티칭 동작(659b)은 접합 동작(659a)에 부가하여 또는 그 대신에 수행될 수 있다.
시트 트랙들을 사용하여 다른 하중들을 지지하는 방법들의 예들
도 6c는, 일부 실시예들에 따라, 시트 트랙(100)을 사용하여 상이한 하중을 지지하는 방법(660)에 대응하는 프로세스 플로우차트이다. 방법(600)은 시트(164)로부터 시트 트랙(100)의 보강 컴포넌트(120) 및 복합재 프레임(110)으로 하중을 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 보강 컴포넌트(120) 및 복합재 프레임(110)은 이러한 하중 분배 동작(662) 동안 함께 커플링될 수 있다. 하중은 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 표준 동작, 예컨대, 승객들의 중량을 지지하는 것 그리고 비표준 동작, 예컨대, 비상 착륙을 포함할 수 있는, 시트(164)의 다양한 동작들 동안 생성될 수 있다. 하중은 상이한 동작들 동안 상이할 수 있다. 또한, 시트 트랙(100)의 다양한 예들이 상기 설명되어 있다. 예컨대, 보강 컴포넌트(120)는 금속을 포함할 수 있다. 복합재 프레임(110)은 제 1 섬유들(119a) 및 제 1 섬유들(119a)과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들(119b)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 동작(662) 동안 하중을 분배하는 것은, 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이, 하위 동작(sub-operation)(664) 동안 보강 컴포넌트(120)로부터복합재 프레임(110)의 평면 최상부 부분(116), 복합재 프레임(110)의 레그 부분(118), 및 복합재 프레임(110)의 저부 서포트 부분(114)을 통해 하중을 전달하는 것을 포함한다. 하중은 예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이 저부 서포트 부분(114)에 연결된 항공기 서포트 빔(162)으로 전달된다. 이러한 동작은 시트(164)로부터 시트 트랙(100)의 보강 컴포넌트(120) 그리고 복합재 프레임(110)으로 하중을 분배하는 것의 일부일 수 있다.
일부 실시예들에서, 방법(660)은 동작(666) 동안 시트(164)로부터 복합재 프레임(110)을 통해 항공기 서포트 빔(162)으로 하중을 유동시키는 단계를 더 포함한다.
시트 트랙들의 설치 방법들의 예들
도 6d는, 일부 실시예들에 따라 항공기 서포트 빔(162)에 시트 트랙(100)을 설치하는 방법(670)에 대응하는 프로세스 플로우차트이다. 방법(670)은 동작(671) 동안 시트(164)를 보강 컴포넌트(120) 및 복합재 프레임(110)에 체결하는 단계를 포함한다. 보강 컴포넌트(120)는 금속을 포함한다. 복합재 프레임(110)은 제 1 섬유들(119a) 및 제 1 섬유들(119a)과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들(119b)을 포함한다. 동작(671)은 예컨대, 도 6d의 블록(672)에 의해 도시되는 바와 같이 보강 컴포넌트(120)와 패스너 압축력을 반응시키는 것을 포함할 수 있다.
방법(670)은 또한 동작(674) 동안 항공기 서포트 빔(162)에 복합재 프레임(110)을 체결하는 단계를 포함할 수 있다. 보강 컴포넌트(120)는 상기 설명된 바와 같이 복합재 프레임(110)에 커플링된다. 항공기 서포트 빔(162)에 체결된 복합재 프레임(110)의 일예가 도 1b에 도시되고 상기 설명되어 있다.
보강 컴포넌트(120)는 복합재 프레임(110)의 평면 최상부 부분(116)에 커플링될 수 있는 반면, 항공기 서포트 빔(162)은 복합재 프레임(110)의 저부 서포트 부분(114)에 체결될 수 있다. 평면 최상부 부분(116) 및 저부 서포트 부분(114)은 복합재 프레임(110)의 레그 부분(118)에 의해 연결될 수 있다. 평면 최상부 부분(116)과 레그 부분(118) 사이의 천이의 제 1 반경(302)은 상기 설명된 바와 같이 적어도 약 0.25 인치, 또는 보다 구체적으로는, 약 0.5 인치일 수 있다. 레그 부분(118)과 저부 서포트 부분(114) 사이의 천이의 제 2 반경(304)은 적어도 약 0.25 인치, 또는 보다 구체적으로는, 약 0.5 인치일 수 있다. 레그 부분(118)은, 복합재 프레임(110)의 제 2 섬유들(119b) 중 더 많은 섬유들이 임의의 다른 방향으로 보다 시트(164)로부터 항공기 서포트 빔(162)으로 전달되는 하중을 따라 연장하도록 최상부 평면 부분(116)에 대해 각질 수 있다. 레그 부분(118)과 최상부 평면 부분(116) 사이의 각도(117)는 약 100° 내지 120°, 또는 보다 구체적으로는, 약 110°일 수 있다.
항공기 및 항공기 제작 그리고 동작 방법들의 예들
예시된 실시예들은 복합재 시트 트랙들의 신규한 양태들 및 이러한 시트 트랙들의 제작 방법들을 제공한다. 실시예들은 예컨대 항공우주 산업(aerospace industry)을 포함하는 광범위한 잠재적 적용들에서 적용가능한 용도들을 발견한다. 개시된 방법은 이상적으로는, 시트 트랙들이 상당한 하중들을 받는 여객기들(passenger aircrafts)에서 사용되는 시트 트랙에 대해 적합하다.
본 개시의 예들은, 도 8에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(1100) 및 도 9에 도시된 바와 같은 항공기(1102)의 맥락에서 설명될 수 있다. 사전 제작(pre-production)중, 방법(1100)은 블록(1104)에 의해 반영된 바와 같이 항공기(1102)의 사양 및 설계를 포함할 수 있다. 또한, 방법(1100)은 블록(1106)에 의해 반영된 바와 같이 재료 조달을 포함할 수 있다. 생산 중에, 블록(1108)에 의해 반영되는 바와 같이 항공기(1102)의 컴포넌트 및 서브조립체 제조뿐만 아니라 블록(1110)에 의해 반영되는 바와 같이 항공기(1102)의 시스템 통합이 발생할 수 있다. 복합재 시트 트랙들은 이들 단계들, 예컨대, 항공기(1102)의 사양 및 설계(블록(1104)), 항공기(1102)의 재료 조달(블록(1106)), 컴포넌트 및 서브조립체 제조(블록(1108)) 및 시스템 통합(블록(1110)) 중 어느 하나의 단계 동안 형성되고 사용될 수 있다. 이후, 항공기(1102)는, 운항(in service)(블록(1114))되도록 인증 및 납품(블록(1112))을 거칠 수 있다. 운항 동안, 항공기(1102)는 일상적인 유지보수 및 서비스(블록(1116))가 예정될 수 있다. 일상적인 유지보수 및 서비스는, 항공기(1102)의 하나 또는 그 초과의 시스템들의 수정, 재구성, 수리 등을 포함할 수 있다.
방법(1100)의 프로세스들 각각은 시스템 통합자(system integrator), 제 3 자, 및/또는 조작자(operator)(예컨대, 고객)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 이 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요 시스템 하청업체(subcontractor)들을 포함할 수 있고; 제 3 자는, 제한 없이, 임의의 수의 판매사(vendor)들, 하청업체(subcontractor)들 및 공급업체(supplier)들을 포함할 수 있고; 조작자는 항공사, 리스 회사, 군수 기업, 서비스 단체 등일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 방법(1100)에 의해 제조된 항공기(1102)는 복수 개의 하이 레벨 시스템들(1120) 및 인테리어(1122)를 갖는 기체(1118)를 포함할 수 있다. 하이 레벨 시스템들(1120)들의 예들은 추진 시스템(1124), 전기 시스템(1126), 유압 시스템(1128) 및 환경 시스템(1130) 중 하나 또는 그 초과의 시스템을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시되어 있지만, 본원에 개시된 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업 분야들에 적용될 수 있다. 이에 따라, 항공기(1102) 이외에, 본원에서 개시된 원리들은 다른 운송수단들(other vehicles), 예컨대, 육상 운송수단들, 해상 운송수단들, 스페이스 운송수단들 등에 적용할 수 있다.
본원에 도시되거나 또는 설명된 장치(들) 및 방법(들)은, 방법(1100)의 단계들 중 어느 하나 또는 그 초과의 단계들 중에 채용될 수 있다. 예컨대, 컴포넌트 및 서브조립체 제조(블록(1108))에 대응하는 컴포넌트들 또는 서브조립체들은 항공기(1102)가 운항중일 때(블록(1114)) 생산된 컴포넌트들 또는 서브조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 장치(들), 방법(들) 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 초과의 예들이 예컨대, 항공기(1102)의 조립을 실질적으로 촉진시키거나 항공기(1102)의 비용을 감소시킴으로써, 제조 단계들(블록(1108) 및 블록(1110)) 동안 활용될 수 있다. 유사하게, 장치 또는 방법 실현들 또는 이들의 조합중 하나 또는 그 초과의 예들은, 항공기(1102)가 운항중일 때(블록(1114)) 그리고/또는 유지보수 및 서비스(블록(1116)) 동안, 예컨대 그리고 제한 없이 활용될 수 있다.
결론
본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 상이한 예들이 다양한 컴포넌트들, 피처들 및 기능들을 포함한다. 본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 다양한 예들이 임의의 조합으로 본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 다른 예들 중 임의의 예들의 컴포넌트들, 피처들 및 기능들 중 어느 하나를 포함할 수 있고, 그리고 이러한 가능성들 모두는 본 개시의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도되는 것이 이해되어야 한다.
본원에 제시된 예들의 많은 수정들은, 본 개시가 전술한 설명들 및 관련된 도면들에 제시된 교시들의 이익을 가진다는 것을 당업자에게 생각나게할 것이다.
이에 따라, 요약하면, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 다음이 제공된다:
A1. 시트 트랙으로서, 수지 매트릭스에 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들을 포함하는 복합재 프레임―제 1 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장하며, 제 2 섬유들은 시트 트랙의 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장함―; 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 임의의 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도보다 큰 주축 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도; 및 복합재 프레임에 부착된 보강 컴포넌트를 포함하는, 시트 트랙.
A2. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 큰 것이 제공된다.
A3. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도 대 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도의 비가 약 2 내지 20인 것이 제공된다.
A4. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들의 평균 직경이 제 2 섬유들의 평균 직경보다 큰 것이 제공된다.
A5. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들이 제 2 섬유들과 상이한 재료로 형성되는 것이 제공된다.
A6. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들이 복합재 프레임의 두께 전체에 걸쳐 불균일하게 분포되는 것이 제공된다.
A7. 항목 A6의 시트 트랙으로서, 또한, 2 세트의 각각에 동일한 수의 섬유들을 갖는 2 세트의 제 2 섬유들 사이에서 복합재 프레임의 두께를 따라 제 1 섬유들이 배치되는 것이 제공된다.
A8. 항목 A6의 시트 트랙으로서, 또한, 2 세트의 각각에 동일한 수의 섬유들을 갖는 2 세트의 제 1 섬유들 사이에서 복합재 프레임의 두께를 따라 제 2 섬유들이 배치되는 것이 제공된다.
A9. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들의 대부분이 실질적으로 직선인 것이 제공된다.
A10. 항목 A9의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들의 대부분이 실질적으로 복합재 프레임의 전체 길이를 연장하는 것이 제공된다.
A11. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 2 섬유들은 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 만곡되는 것이 제공된다.
A12. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 제 2 섬유들의 일부는 복합재 프레임의 제 1 플랜지 단부와 제 2 플랜지 단부 사이를 연속적으로 연장하는 것이 제공된다.
A13. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임은 제 1 섬유들에 대해 그리고 제 2 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 배치된 제 3 섬유들을 더 포함하는 것이 제공된다.
A14. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작은 것이 제공된다.
A15. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 큰 것이 제공된다.
A16. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 제 3 섬유들 모두가 복합재 프레임의 두께를 따라 제 1 섬유들의 적어도 일부와 제 2 섬유들의 적어도 일부 사이에 포지셔닝되는 것이 제공된다.
A17. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임은 제 1 섬유들에 대해 그리고 제 2 섬유들에 대해 약 30° 내지 60°의 각도로 그리고 제 3 섬유들에 대해 수직으로 배치된 제 4 섬유들을 더 포함하는 것이 제공된다.
A18. 항목 A17의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작은 것이 제공된다.
A19. 항목 A17의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 큰 것이 제공된다.
A20. 항목 A17의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 내의 제 4 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 프레임 내의 제 3 섬유들의 평균 섬유 밀도와 실질적으로 동일한 것이 제공된다.
A21. 항목 A17의 시트 트랙으로서, 또한, 제 3 섬유들 및 제 4 섬유들은 직조된 직물(woven fabric)의 부품들인 것이 제공된다.
A22. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들의 모두가 제 3 섬유들과 제 4 섬유들 사이에 배치되는 것이 제공된다.
A23. 항목 A22의 시트 트랙으로서, 또한, 제 1 섬유들, 제 3 섬유들 및 제 4 섬유들 모두가 2 세트들의 각각에서 동일한 개수의 섬유들을 갖는 2 세트들의 제 2 섬유들 사이에 배치되는 것이 제공된다.
A24. 항목 A13의 시트 트랙으로서, 또한, 제 2 섬유들의 모두가 제 3 섬유들과 제 4 섬유들 사이에 배치되는 것이 제공된다.
A25. 항목 A24의 시트 트랙으로서, 또한, 제 2 섬유들, 제 3 섬유들 및 제 4 섬유들 모두가 2 세트들의 각각에서 동일한 개수의 섬유들을 갖는 2 세트들의 제 1 섬유들 사이에 배치되는 것이 제공된다.
A26. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임은 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분, 및 저부 서포트 플랜지와 최상부 부분 사이로 연장하는 레그 부분을 포함하며, 저부 서포트 플랜지는 보강 컴포넌트에 연결되는 최상부 부분에 대해 실질적으로 평행한 것이 제공된다.
A27. 항목 A26의 시트 트랙으로서, 또한, 최상부 부분과 레그 부분 사이의 각도가 100° 내지 120° 인 것이 제공된다.
A28. 항목 A26의 시트 트랙으로서, 또한, 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분 및 레그 부분은 제 2 섬유들의 일부가 저부 서포트 플랜지, 최상부 부분 및 레그 부분 사이를 연속적으로 연장하도록 모놀리식(monolithic)인 것이 제공된다.
A29. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 프레임 및 보강 컴포넌트는 복합재 프레임 및 보강 컴포넌트 양자 모두를 통해 연장하고 복합재 프레임의 제 1 섬유들의 일부 및 제 2 섬유들의 일부를 차단하는 복수의 개구들을 포함하는 것이 제공된다.
A30. 항목 A29의 시트 트랙으로서, 또한, 다수의 개구들은 시트 트랙의 주축을 따라 일렬로(in a row) 배열되는 것이 제공된다.
A31. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 보강 컴포넌트의 대향 측면 상의 복합재 프레임에 부착된 복합재 플로어 서포트들을 더 포함하는 것이 제공된다.
A32. 항목 A31의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들은 주축에 대해 평행하게 연장하는 제 1 섬유들을 포함하고, 주축에 대해 실질적으로 수직인 평면들 내에서 연장하는 제 2 섬유들을 포함하는 것이 제공된다.
A33. 항목 A32의 시트 트랙으로서, 또한, 주축에 대해 평행한 방향으로의 복합재 플로어 서포트들의 인장 강도가 주축에 대해 실질적으로 수직인 평면들 내에서의 방향으로의 복합재 플로어 서포트들의 인장 강도보다 작은 것이 제공된다.
A34. 항목 A32의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도가 복합재 플로어 서포트들의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 작은 것이 제공된다.
A35. 항목 A32의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들의 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도 대 복합재 플로어 서포트들의 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도의 비가 약 2 내지 20인 것이 제공된다.
A36. 항목 A31의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들의 최상부 표면들은 보강 컴포넌트의 최상부 표면과 동일 평면 상에(coplanar with) 있는 것이 제공된다.
A37. 항목 A31의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들은 접착제를 사용하여 복합재 프레임에 부착되는 것이 제공된다.
A38. 항목 A37의 시트 트랙으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트들은 스티칭(stitching)을 사용하여 복합재 프레임에 추가로 부착되는 것이 제공된다.
A39. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 보강 컴포넌트가 플로어 서포트들로서 동작 가능한 것이 제공된다.
A40. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 보강 컴포넌트는 접착제를 사용하여 복합재 프레임에 부착되는 것이 제공된다.
A41. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 보강 컴포넌트가 비복합재 컴포넌트(non-composite component)인 것이 제공된다.
A42. 항목 A1의 시트 트랙으로서, 또한, 보강 컴포넌트가 금속을 포함하는 것이 제공된다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 다음이 제공된다:
B43. 시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법에 있어서, 이 방법은, 시트로부터 하중을 시트 트랙의 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임으로 분배하는 단계를 포함하며, 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임은 함께 결합되는, 시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
B44. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 보강 컴포넌트는 금속을 포함하는 것이 제공된다.
B45. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임은 제 1 섬유들 및 제 1 섬유들과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들을 포함하는 것이 제공된다.
B46. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 시트로부터 복합재 프레임을 통해 항공기 서포트 빔으로 하중을 유동시키는 단계를 더 포함하는 것이 제공된다.
B47. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 응력 집중 영역들을 감소시키기 위해 복합재 프레임의 코너 반경을 사이징하는 단계(sizing)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B48. 항목 B47의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 코너 반경은 약 0.5 인치인 것이 제공된다.
B49. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 패스너 압축력을 보강 컴포넌트와 반응시키는 단계(reacting)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B50. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 평면 최상부 부분으로부터 제 1 반경을 가지고 복합재 프레임의 레그 부분으로 천이하는 단계(transitioning) 및 복합재 프레임의 레그 부분으로부터 제 2 반경을 가지고 복합재 프레임의 저부 서포트 부분으로 천이하는 단계를 더 포함하는 것이 제공된다.
B51. 항목 B50의 방법으로서, 또한, 제 1 반경은 적어도 약 0.25 인치인 것이 제공된다.
B52. 항목 B50의 방법으로서, 또한, 제 2 반경은 적어도 약 0.25 인치인 것이 제공된다.
B53. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 하중을 따라 제 2 섬유들 중 더 많은 섬유들을 배치시키기 위해 복합재 프레임의 최상부 평면 부분에 대해 복합재 프레임의 레그 부분을 각지게 하는 단계(angling)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B54. 항목 B53의 방법으로서, 또한, 레그 부분과 최상부 평면 부분 사이의 각도가 약 100° 내지 120° 인 것이 제공된다.
B55. 항목 B53의 방법으로서, 또한, 레그 부분과 최상부 평면 부분 사이의 각도가 약 110° 인 것이 제공된다.
B56. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 보강 컴포넌트를 복합재 프레임 위에 그리고 2 개의 복합재 플로어 서포트들 사이에 로케이팅시키는 단계(locating)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B57. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 시트들을 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임에 체결하는 단계(fastening)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B58. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 보강 컴포넌트로부터의 하중을 복합재 프레임의 평면 최상부 부분, 복합재 프레임의 레그 부분 및 복합재 프레임의 저부 서포트 부분을 통해 저부 서포트 부분에 연결된 항공기 서포트 빔에 전달하는 단계(conveying)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B59. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 시트 트랙의 주축에 대해 0° 배향을 갖는 제 1 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들을 정렬시키는 단계(aligning)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B60. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 시트 트랙의 주축에 대해 90° 배향을 갖는 제 2 섬유들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 플라이들을 정렬시키는 단계(aligning)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B61. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임으로부터 복합재 플로어 서포트를 캔틸레버링하는 단계(cantilevering)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B62. 항목 B43의 방법으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트를 복합재 프레임에 접합하는 단계(bonding)를 더 포함하는 것이 제공된다.
B63. 항목 B62의 방법으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트를 복합재 프레임에 접합하는 단계는 복합재 플로어 서포트와 복합재 프레임 사이에 접착제를 도포하고 접착제를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것이 제공된다.
B64. 항목 B56의 방법으로서, 또한, 복합재 플로어 서포트를 복합재 프레임에 스티칭하는 단계(stitching)를 더 포함하는 것이 제공된다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 다음이 제공된다:
C65. 시트를 항공기 서포트 빔에 부착하는 방법으로서, 이 방법은, 시트를 보강 컴포넌트와 복합재 프레임에 체결하는 단계, 복합재 프레임에 커플링된 보강 컴포넌트; 및 복합재 프레임을 항공기 서포트 빔에 체결하는 단계를 포함하는, 시트를 항공기 서포트 빔에 부착하는 방법.
C66. 항목 C65의 방법으로서, 또한, 보강 컴포넌트가 금속을 포함하는 것이 제공된다.
C67. 항목 C65의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임이 제 1 섬유들 및 제 1 섬유들과 상이한 방향을 갖는 제 2 섬유들을 포함하는 것이 제공된다.
C68. 항목 C65의 방법으로서, 또한, 보강 컴포넌트는 복합재 프레임의 평면 최상부 부분에 커플링되고, 항공기 서포트 빔은 복합재 프레임의 저부 서포트 부분에 체결되고, 평면 최상부 부분 및 저부 서포트 부분은 복합재 프레임의 레그 부분에 의해 연결되는 것이 제공된다.
C69. 항목 C68의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 평면 최상부 부분과 복합재 프레임의 레그 부분 사이의 천이의 제 1 반경은 적어도 약 0.25 인치인 것이 제공된다.
C70. 항목 C68의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 레그 부분과 복합재 프레임의 저부 서포트 부분 사이의 천이의 제 2 반경은 적어도 약 0.25 인치인 것이 제공된다.
C71. 항목 C65의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 제 2 섬유들 중 더 많은 섬유들이 임의의 다른 방향으로 보다 시트로부터 항공기 서포트 빔으로 전달된 하중을 따라 연장하도록 복합재 프레임의 레그 부분이 복합재 프레임의 최상부 평면 부분에 대해 각을 이루는 것이 제공된다.
C72. 항목 C71의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 레그 부분과 복합재 프레임의 최상부 평면 부분 사이의 각도가 약 100° 내지 120° 인 것이 제공된다.
C73. 항목 C71의 방법으로서, 또한, 복합재 프레임의 레그 부분과 복합재 프레임의 최상부 평면 부분 사이의 각도가 약 110° 인 것이 제공된다.
따라서, 본 개시는 예시된 특정예들에 제한되지 않고, 그리고 수정들과 다른 예들이 첨부된 청구범위들의 범위에 포함되는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 게다가, 전술한 설명 및 관련된 도면들이 엘리먼트들 및/또는 기능들의 소정의 예시적 조합들의 맥락에서 본 개시의 예들을 설명하지만, 엘리먼트들 및/또는 기능들의 상이한 조합들이 첨부된 청구항들의 범주로부터 벗어나지 않고 대안의 구현들에 의해서 제공될 수 있음이 이해되어야 한다. 이에 따라, 첨부된 청구범위들에서 삽입어구로 제시된 도면 부호들(parenthetical reference numerals)은 단지 예시적 목적들을 위해 제시되며 본 개시에 제공된 특정 예들로 청구된 요지의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.

Claims (28)

  1. 시트 트랙(seat track)으로서,
    수지 매트릭스(resin matrix)에 제 1 섬유들 및 제 2 섬유들을 포함하는 복합재 프레임(composite frame)―상기 제 1 섬유들은 상기 시트 트랙의 주축에 대해 평행하게 연장하며, 상기 제 2 섬유들은 상기 시트 트랙의 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 연장함―;
    상기 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 임의의 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도(tensile strength)보다 큰 주축 방향으로의 복합재 프레임의 인장 강도; 및
    상기 복합재 프레임에 부착된 보강 컴포넌트(reinforcement component)를 포함하는,
    시트 트랙.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임 내의 상기 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도는 상기 복합재 프레임 내의 상기 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도보다 큰,
    시트 트랙.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들의 평균 섬유 밀도 대 상기 제 2 섬유들의 평균 섬유 밀도의 비는 2 내지 20인,
    시트 트랙.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들의 평균 직경은 상기 제 2 섬유들의 평균 직경보다 큰,
    시트 트랙.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들은 상기 제 2 섬유들과 상이한 재료로 형성되는,
    시트 트랙.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들 및 상기 제 2 섬유들은 상기 복합재 프레임의 두께 전체에 걸쳐 불균일하게 분포되는,
    시트 트랙.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들의 50 % 이상은 직선인,
    시트 트랙.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 섬유들은 상기 주축에 대해 수직인 평면들 내에서 만곡되는,
    시트 트랙.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임은 상기 제 1 섬유들에 대해 그리고 상기 제 2 섬유들에 대해 30° 내지 60°의 각도로 배치된 제 3 섬유들을 더 포함하는,
    시트 트랙.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임은 상기 제 1 섬유들에 대해 그리고 상기 제 2 섬유들에 대해 30° 내지 60°의 각도로 그리고 상기 제 3 섬유들에 대해 수직으로 배치된 제 4 섬유들을 더 포함하는,
    시트 트랙.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들의 모두는 상기 제 3 섬유들과 상기 제 4 섬유들 사이에 배치되는,
    시트 트랙.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 섬유들, 상기 제 3 섬유들 및 상기 제 4 섬유들 모두는 2 세트들의 제 2 섬유들 사이에 배치되며, 상기 2 세트들의 제 2 섬유들은 2 세트들의 각각에서 동일한 개수의 섬유들을 갖는,
    시트 트랙.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임은 저부 서포트 플랜지(bottom support flange), 최상부 부분(top portion), 및 상기 저부 서포트 플랜지와 상기 최상부 부분 사이로 연장하는 레그 부분(leg portion)을 포함하며, 상기 저부 서포트 플랜지는 상기 보강 컴포넌트에 연결되는 최상부 부분에 대해 평행한,
    시트 트랙.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저부 서포트 플랜지, 상기 최상부 부분 및 상기 레그 부분은 상기 제 2 섬유들의 일부가 상기 저부 서포트 플랜지, 상기 최상부 부분 및 상기 레그 부분 사이를 연속적으로 연장하도록 모놀리식(monolithic)인,
    시트 트랙.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임 및 상기 보강 컴포넌트는, 상기 복합재 프레임 및 상기 보강 컴포넌트 양자 모두를 통해 연장하고 상기 복합재 프레임의 제 1 섬유들의 일부 및 제 2 섬유들의 일부를 차단하는 복수의 개구들을 포함하는,
    시트 트랙.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 개구들은 상기 시트 트랙의 주축을 따라 일렬로(in a row) 배열되는,
    시트 트랙.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 컴포넌트의 대향 측면들 상의 복합재 프레임에 부착된 복합재 플로어 서포트들을 더 포함하는,
    시트 트랙.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강 컴포넌트는 플로어 서포트들로서 동작 가능한,
    시트 트랙.
  19. 시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법으로서,
    상기 시트로부터 상기 시트 트랙의 보강 컴포넌트 및 복합재 프레임으로 하중을 분배하는 단계를 포함하며,
    상기 보강 컴포넌트 및 상기 복합재 프레임은 함께 커플링되는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 시트로부터 상기 복합재 프레임을 통해 항공기 서포트 빔으로 하중을 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    응력 집중(stress concentration) 영역들을 감소시키기 위해 상기 복합재 프레임의 코너 반경(corner radius)을 사이징하는 단계(sizing)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    패스너 압축력(fastener compressive force)을 상기 보강 컴포넌트와 반응시키는 단계(reacting)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임을, 상기 복합재 프레임의 평면 최상부 부분으로부터 상기 복합재 프레임의 레그 부분으로 제 1 반경을 갖도록 천이하고(transitioning), 상기 복합재 프레임의 레그 부분으로부터 상기 복합재 프레임의 저부 서포트 부분으로 제 2 반경을 갖도록 천이하는 단계를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    제 2 섬유들을 상기 하중을 따라 배치시키기 위해 상기 복합재 프레임의 최상부 평면 부분에 대해 상기 복합재 프레임의 레그 부분을 각지게 하는 단계(angling)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 컴포넌트를 상기 복합재 프레임 위에 그리고 2 개의 복합재 플로어 서포트들 사이에 로케이팅시키는 단계(locating)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 보강 컴포넌트로부터 상기 복합재 프레임의 평면 최상부 부분, 상기 복합재 프레임의 레그 부분 및 상기 복합재 프레임의 저부 서포트 부분을 통해 상기 저부 서포트 부분에 연결된 항공기 서포트 빔(aircraft support beam)에 상기 하중을 전달하는 단계(conveying)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  27. 제 19 항에 있어서,
    상기 복합재 프레임으로부터 복합재 플로어 서포트를 캔틸레버링하는 단계(cantilevering)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
  28. 제 19 항에 있어서,
    복합재 플로어 서포트를 상기 복합재 프레임에 접합하는 단계(bonding)를 더 포함하는,
    시트 트랙을 사용하여 시트를 지지하는 방법.
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