KR20140003999A - 복합 동체 섹션들을 띠형 창영역부들을 따라 결합한 동체 및 이의 제작방법 - Google Patents
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Abstract
길이방향 띠형 창영역부를 가진 동체는 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 포함하는 복합 외부 스킨을 갖는다. 스킨은 띠형 창영역부에 위치되는 적어도 하나의 창 개구부를 포함한다. 상부 및 하부 스킨 섹션은 띠형 창영역부에 위치된 길이방향 이음 조인트부에 의해 함께 결합된다.
Description
본 발명은 일반적으로 항공기 동체와 같은 통형 구조물에 관한 것으로, 더 상세하게는 복합 동체 스킨 섹션들을 띠형 창영역부를 따라 결합하는 데에 사용되는 이음 조인트부에 관한 것이다.
항공기 동체는 원주형의 즉 통형의 프레임들과 길이방향 스트링거들로 형성된 내부 뼈대에 부착되는 외부 복합 스킨을 가진 하나 이상의 통형 조립체들을 포함할 수 있다. 하나의 설계방법에서, 통형 조립체는 항공기에 무게를 추가할 수 있는 스킨에서의 이음부들에 대한 필요성을 회피하는 일체형(one-piece) 외부 복합 스킨을 갖는다. 일체형의 통형 조립체들은 생산 흐름 시간(production flow time)에 추가될 수 있는 많은 제작 빌드 및 조립 작업들이 연속적으로 또는 순차적으로 수행되는 것을 필요로 한다. 생산 흐름 시간은 통형 조립체의 복수의 패널 섹션들을 동시에 만들고 그리고나서 이것들을 조립식 동체를 형성토록 서로 이음에 따라 줄어들 수 있다. 그러나, 상대적으로 많은 수의 패널 섹션들의 사용은 조립 노동력 및/또는 재료 비용을 증가시킬 수 있다. 또한, 많은 수의 패널 섹션들을 결합하는 데에 필요한 이음부들이 항공기의 무게를 상당히 증가시킬 수 있다.
복합 동체 스킨들은 창들이 위치된 동체의 측면들 상에서 띠형 창영역부들에 층형 패드들(ply pad-ups)을 갖는다. 이러한 스킨 패드들은 창들을 강화하고 그리고/또는 창 프레임들을 설치하기 위한 베이스를 제공토록 스킨의 치수(gauge)를 증가시킨다. 패널의 길이방향 이음부들은 전통적으로 띠형 창영역부들의 바깥쪽에서 스킨의 더 얇은 영역들에 위치된다.
따라서, 동체의 섹션들이 동시에 제작되는 것을 가능케 함에 따라 생산 흐름을 향상시키는 복합 동체를 제작하는 방법에 대한 필요성이 있다. 또한, 2개의 통형 절반부들을 사용하여 전체 통형 섹션을 제작함에 따라 서로 이어질 필요가 있는 동체 패널들의 수를 감소시키는 복합 동체를 제작하는 방법에 대한 필요성이 있다. 또한, 이음부들의 수 및 이와 관련된 스킨의 무게를 감소시키는 복합 동체 및 이에 관한 제작 방법에 대한 필요성이 있다.
개시된 실시예들은 2개의 절반부 통형 섹션들을 동시에 제작하는 것을 가능케 하고 이것들을 동체의 띠형 창영역부들 안쪽에 위치된 2개의 길이방향 이음 조인트부들로 함께 결합함에 따라 생산 흐름 시간을 향상시키는 복합 스킨을 가진 동체를 제작하는 방법을 제공한다. 단지 2개의 이음 조인트부들에 대한 필요성은 조립 시간과 노동력을 감소시킬 수 있는 한편, 이음부로 인한 항공기 무게에서의 어떠한 증가를 회피하거나 적어도 최소화시킬 수 있다. 띠형 창영역부들에서의 스킨 패드들은 창들을 강화하고 길이방향 이음 조인트부들에 요구되는 스킨 하중을 지지하도록 충분한 강도 및 강성을 제공하는 2중의 기능을 제공한다. 일 실시예에서, 길이방향 이음 조인트부들은 인접한 스킨들의 에지들을 서로 접착함에 따라 형성되고, 한편 다른 실시예들에서는, 이음 조인트부는 기계적인 체결 기술들을 이용하여 구현된다.
개시된 일 실시예에 따르면, 동체는 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 포함하는 복합 스킨, 복합 스킨에서 적어도 하나의 창 개구부를 포함하도록 복합 스킨에 형성된 띠형 창영역부, 및 상부 및 하부 스킨 섹션을 함께 결합하도록 띠형 창영역부를 따라 형성된 길이방향 이음 조인트부를 포함한다. 상부 및 하부 스킨 섹션들은 이음 조인트부에서 함께 접착될 수 있다. 상부 및 하부 스킨 섹션들은 이음 조인트부를 따라 함께 결합되는 겹쳐지는 테이퍼진 에지들을 가질 수 있다. 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부를 따라 접착면들을 각각 형성하는 층 단차들을 가진 적층형 섬유 강화 수지층들을 포함한다. 이음 조인트부는 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 접착되는 복합 이음 스트랩을 포함할 수 있다. 복합 스킨은 띠형 창영역부 안쪽에서 증가된 두께를 갖고, 이음 조인트부는 스킨의 증가된 두께 내에 위치된다. 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 제1 이음 플레이트를 적어도 포함할 수 있다. 상부 및 하부 스킨 섹션은 내면들과 외면들을 포함하고, 제1 이음 플레이트는 기계적인 파스너들에 의해 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되어, 제1 이음 플레이트는 동체의 내부에 위치되고 상부 및 하부 스킨 섹션의 내면들과 결합한다. 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 제2 이음 플레이트를 포함할 수 있다. 제1 이음 플레이트는 내부 이음 플레이트이고 제2 이음 플레이트는 외부 이음 플레이트이다. 상부 및 하부 스킨 섹션은 상부 및 하부 스킨에서 길이방향으로 연장형성된 홈을 형성하는 계단형 에지들을 각각 포함하고, 제2 이음 플레이트가 이러한 홈의 내부에 위치된다. 또한, 이음 조인트부는 창 개구부를 실질적으로 둘러싸고 상부 및 하부 스킨 섹션들에 부착되는 창 프레임을 포함할 수 있다. 띠형 창영역부를 따라 길이방향으로 연장형성되고 상부 및 하부 스킨 섹션에 기계적으로 체결되는 이음 플레이트부들이 창 프레임에 포함될 수 있다.
개시된 다른 실시예에 따르면, 동체 통형 조립체는 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 각기 포함하는 상부 및 하부 동체 통형 절반부와, 상부 및 하부 동체 통형 절반부의 대향하는 측면들 상에서 각기 복합 스킨에 형성되는 띠형 창영역부들을 포함한다. 복합 스킨은 띠형 창영역부들 안쪽에서 증가된 두께를 갖는다. 동체 통형 조립체는 띠형 창영역부들을 따라 동체 스킨에 형성된 창 개구부들, 및 띠형 창영역부들을 따라 길이방향으로 연장형성된 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이의 이음 조인트부들을 더 포함한다. 상부 및 하부 스킨 섹션은 겹쳐지는 테이퍼진 에지들을 포함할 수 있고, 각각의 이음 조인트부는 겹쳐지는 테이퍼진 에지들 사이에 접착제 접착부를 포함한다. 다른 구현례들에서, 겹쳐지는 에지들은 함께 경화된다. 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부들을 따라 테이퍼진 에지들을 포함하고, 이음 조인트부들은 각각 상부 및 하부 스킨 섹션의 테이퍼진 에지들에 접착되는 테이퍼진 이음 스트랩을 포함할 수 있다. 각각의 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션의 양쪽 측면들에 각기 체결되는 제1 및 제2 이음 플레이트들을 포함할 수 있다. 각각의 이음 조인트부는 창 개구부를 둘러싸도록 연장형성되고 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 창 프레임을 포함할 수 있되, 창 프레임은 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 겹쳐져 부착되는 이음 플레이트부들을 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 길이방향의 띠형 창영역부들을 따라 위치된 창들을 가진 동체 통형 조립체를 만드는 방법이 제공된다. 본 방법은 상부 복합 스킨을 가진 상부 통형 절반부를 제작하는 단계, 하부 복합 스킨을 가진 하부 통형 절반부를 제작하는 단계, 및 띠형 창영역부들을 따라 상부 스킨과 하부 스킨을 서로 잇는 단계를 포함하여 상부 통형 절반부와 하부 통형 절반부를 결합하는 단계를 포함한다. 본 방법은 띠형 창영역부를 따라 상부 및 하부 스킨에 층형 패드들을 형성하는 단계, 및 패드들 내에서 상부 및 하부 스킨에 창 개구부들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 단계는 섬유 강화 수지층들을 적층함에 따라 각각의 상부 및 하부 스킨을 제작하는 단계, 및 띠형 창영역부들 영역에서 적층된 층들의 두께를 증가시키는 단계를 포함한다. 상부 스킨과 하부 스킨을 서로 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들을 겹치는 단계, 및 겹쳐진 에지들을 서로 접착적으로 함께 경화시키거나 접착하는 단계를 포함할 수 있다. 상부 스킨과 하부 스킨을 서로 잇는 단계는 이음 스트랩을 겹쳐진 에지들에 결합하는 단계를 포함할 수 있다. 상부 스킨과 하부 스킨을 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨을 외부 이음 플레이트와 내부 이음 플레이트 사이에 체결하는 단계를 포함할 수 있다. 상부 스킨과 하부 스킨을 잇는 단계는 창 프레임을 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 길이방향의 띠형 창영역부들을 따라 위치된 창들을 구비한 동체 통을 만드는 방법이 제공된다. 본 방법은 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 제작하는 단계와 띠형 창영역부들을 따라 동체 스킨의 두께를 증가시키도록 상부 및 하부 스킨 섹션의 에지들을 따라 패드들을 형성하는 단계를 포함하는 적층형 복합 동체 스킨을 제작하는 단계를 포함한다. 본 방법은 패드들 내에서 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이에 길이방향의 이음 조인트부들을 형성하는 단계를 포함하는 상부 복합 스킨 섹션과 하부 복합 스킨 섹션을 함께 조립하는 단계, 및 패드들 내에서 동체 스킨에 창 절개부들을 형성하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 동체 통형 조립체를 만드는 방법이 제공된다. 본 방법은 상부 복합 스킨을 가진 상부 통형 절반부를 제작하는 단계와, 하부 복합 스킨을 가진 하부 통형 절반부를 제작하는 단계와, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 함께 위치시키는(co-locating) 단계를 포함하는 각각의 상부 및 하부 통형 절반부를 이음 조립체 고정장치에 배치하는 단계와, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 서로 잇는 단계를 포함한다. 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 에지들을 서로 접착적으로 접착함에 따라 수행될 수 있고, 또는 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨들을 함께 경화시킴에 따라 수행될 수도 있다. 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 상부 스킨과 하부 스킨 사이에 이음 플레이트들을 체결함에 따라 수행될 수도 있다. 에지들을 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들을 겹쳐 결합하는 단계를 포함한다. 본 방법은 각각의 상부 및 하부 스킨에 창 절개부들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있되, 상부 스킨과 하부 스킨을 서로 잇는 단계는 창 절개부들에 창 프레임들을 배치하는 단계와 각각의 창 프레임을 각각의 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함한다. 상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들에 길이방향 홈을 형성하는 단계를 포함하고, 에지들을 서로 잇는 단계는 이음 플레이트를 홈에 배치하는 단계와 이음 플레이트를 각각의 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 포함하는 복합 스킨, 복합 스킨에 형성되는 것으로 복합 스킨에서 적어도 하나의 창 개구부를 포함하는 띠형 창영역부, 및 띠형 창영역부를 따라 형성되는 것으로 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션을 함께 결합하는 길이방향 이음 조인트부를 포함하는 동체가 제공된다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이에 접착제 접착부를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부를 따라 접착면들을 각각 형성하는 층 단차들을 가진 적층형 수지층들을 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부를 따라 함께 결합되는 겹쳐지는 테이퍼진 에지들을 갖는다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 접착되는 복합 이음 스트랩을 포함한다. 바람직하게는, 복합 스킨은 띠형 창영역부 안쪽에서 증가된 두께 영역을 포함하고, 이음 조인트부는 스킨의 증가된 두께 영역 내에 위치된다. 바람직하게는, 창은 스킨의 증가된 두께 영역 내에 위치된다. 바람직하게는, 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 통형 절반부이다. 바람직하게는, 길이방향으로 연장형성된 제1 및 제2 스트링거가 복합 스킨에 부착되되, 이음 조인트부 및 창이 제1 스트링거와 제2 스트링거 사이에 위치된다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 높이를 갖고, 창은 이음 조이트부의 높이보다 더 큰 높이를 갖는다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 제1 이음 플레이트를 적어도 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨 섹션은 내면들과 외면들을 포함하고, 제1 이음 플레이트는 기계적인 파스너들에 의해 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는데, 이때 제1 이음 플레이트는 동체의 내부에 위치되어 상부 및 하부 스킨 섹션의 내면들을 결합한다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 제2 이음 플레이트를 포함하는데, 제1 이음 플레이트는 내부 이음 플레이트이고 제2 이음 플레이트는 외부 이음 플레이트이다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨 섹션은 상부 및 하부 스킨에 길이방향으로 연장형성된 홈을 형성하는 계단형 에지들을 각각 포함하고, 제2 이음 플레이트는 홈 내부에 위치된다. 바람직하게는, 이음 조인트부는 창 개구부를 실질적으로 둘러싸고 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 창 프레임을 포함하고, 창 프레임은 띠형 창영역부를 따라 길이방향으로 연장형성되고 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 이음 플레이트부들을 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨 섹션은 조인트선을 따라 길이방향으로 연장형성된 인접한 내면들을 포함하며, 이음 플레이트부들은 인접한 내면들에 부착되고 조인트선에 걸쳐 위치된다(span). 바람직하게는, 띠형 창영역부는 길이방향 중심선을 포함하고, 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 통형 절반부이며, 그리고 이음 조인트부는 통형 절반부들을 띠형 창영역부의 중심선을 따라 결합한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 동체 스킨을 형성하는 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 각기 포함하는 상부 및 하부 동체 통형 절반부, 상부 및 하부 동체 통형 절반부의 각각의 측면 상에서 복합 스킨에 형성된 띠형 창영역부들, 띠형 창영역부들 안쪽에서 증가된 두께를 가진 복합 스킨, 각각의 띠형 창영역부를 따라 동체 스킨에 형성된 창 개구부들, 및 띠형 창영역부들을 따라 길이방향으로 연장형성된 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이의 이음 조인트부들을 포함하는 동체 통형 조립체가 제공된다. 바람직하게는, 상부 및 하부 복합 스킨 섹션은 겹쳐지는 테이퍼진 에지들을 포함하고, 각각의 이음 조인트부는 겹쳐지는 테이퍼진 에지들 사이에 접착부를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 겹쳐지는 테이퍼진 에지는 접착면들을 형성하는 섬유 강화형 복합 수지층 계단들을 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 복합 스킨 섹션은 이음 조인트부들을 따라 테이퍼진 에지들을 포함하고, 각각의 이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션의 테이퍼진 에지들에 접착되는 테이퍼진 이음 스트랩을 포함한다. 바람직하게는, 각각의 이음 조인트부는 상부 및 하부 복합 스킨 섹션의 내면들 및 외면들에 각기 체결되는 제1 및 제2 이음 플레이트를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 이음 조인트부는 창 개구부들을 둘러싸도록 연장형성되고 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 창 프레임들을 포함하는데, 이때 각각의 창 프레임은 각각의 상부 및 하부 복합 스킨 섹션에 겹쳐져 부착되는 길이방향으로 연장형성된 이음 플레이트부들을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 복합 스킨을 가진 상부 통형 절반부를 제작하는 단계, 하부 복합 스킨을 가진 하부 통형 절반부를 제작하는 단계, 및 띠형 창영역부들을 따라 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 것을 포함하는 상부 통형 절반부와 하부 통형 절반부를 결합하는 단계를 포함하는, 길이방향 띠형 창영역부들을 따라 위치된 창들을 가진 동체 통형 조립체를 만드는 방법이 제공된다. 바람직하게는, 본 방법은 띠형 창영역부들을 따라 상부 및 하부 복합 스킨에 층형 패드들을 형성하는 단계, 및 층형 패드들 내에서 상부 및 하부 복합 스킨에 창 개구부들을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 방법은 섬유 강화 수지층들을 적층함에 따라 각각의 상부 및 하부 복합 스킨을 제작하는 단계, 및 띠형 창영역부들 영역에서 적층된 층들의 두께를 증가시키는 단계를 포함하되, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 단계가 적층된 층들의 증가된 두께를 가진 영역 내에서 수행된다. 바람직하게는, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 처리 단계는 상부 및 하부 복합 스킨의 에지들을 겹치는 단계와 겹쳐진 에지들을 서로 접착적으로 접착하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 처리 단계는 상부 및 하부 복합 스킨의 에지들을 합치는 단계와 상부 및 하부 복합 스킨을 함께 경화시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 처리 단계는 상부 및 하부 복합 스킨의 인접한 에지들에 복합 이음 스트랩을 접착하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 처리 단계는 외부 이음 플레이트와 내부 이음 플레이트 사이에 상부 및 하부 복합 스킨을 체결하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 단계는 상부 및 하부 복합 스킨에서 외부 길이방향 홈들을 형성하는 단계를 포함하고, 외부 이음 플레이트와 내부 이음 플레이트 사이에 상부 및 하부 스킨을 체결하는 단계는 홈들 내부에 외부 이음 플레이트를 위치시키는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 본 방법은 복수의 창 프레임들을 제작하는 단계를 더 포함하되, 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 잇는 단계는 창 프레임들을 각각의 상부 및 하부 복합 스킨에 체결함에 따라 상부 복합 스킨과 하부 복합 스킨을 서로 기계적으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 및 하부 복합 스킨 섹션을 제작하는 것과 띠형 창영역부들을 따라 동체 스킨의 두께를 증가시키도록 상부 및 하부 스킨 섹션의 에지들을 따라 층형 패드들을 형성하는 것을 포함하는 적층형 복합 동체 스킨을 제작하는 단계, 및 층형 패드들 내에서 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이에 길이방향 이음 조인트부들을 형성하는 것을 포함하는 상부 복합 스킨 섹션과 하부 복합 스킨 섹션을 함께 조립하는 단계를 포함하는, 길이방향 띠형 창영역부들을 따라 위치된 창들을 가진 동체 통을 만드는 방법이 제공된다. 바람직하게는, 본 방법은 층형 패드들 내에서 동체 스킨에 창 절개부들을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게는, 창 절개부들은 상부 및 하부 스킨 섹션이 함께 조립되기 전에 상부 및 하부 스킨 섹션에 형성된다. 바람직하게는, 이음 조인트부들을 형성하는 처리 단계는 창 프레임들을 창 절개부들에 설치하는 단계와 창 프레임들을 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 길이방향 이음 조인트부들을 형성하는 처리 단계는 접착하거나 함께 경화시킴에 따라 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션을 결합하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 길이방향 이음 조인트부들을 형성하는 처리 단계는 이음 플레이트들을 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 복합 스킨을 가진 상부 통형 절반부를 제작하는 단계, 하부 복합 스킨을 가진 하부 통형 절반부를 제작하는 단계, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 함께 위치시키는 것을 포함하는 각각의 상부 및 하부 통형 절반부를 이음 조립체 고정장치에 배치하는 단계, 및 상부 및 하부 스킨의 에지들을 서로 잇는 단계를 포함하는, 동체 통형 조립체를 만드는 방법이 제공된다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 처리 단계는 에지들을 서로 접착적으로 접착함에 따라 수행된다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 처리 단계는 상부 및 하부 스킨을 함께 경화함에 따라 수행된다. 바람직하게는, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 처리 단계는 상부 스킨과 하부 스킨 사이에 이음 플레이트들을 체결함에 따라 수행된다. 바람직하게는, 에지들을 잇는 처리 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들을 겹치고 결합하는 단계는 포함한다. 바람직하게는, 본 방법은 각각의 상부 및 하부 스킨에 창 절개부들을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상부 스킨과 하부 스킨을 서로 잇는 단계는 창 프레임들을 창 절개부들에 배치하는 단계와 각각의 창 프레임을 각각의 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 처리 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들에 길이방향 홈을 형성하는 단계를 포함하고, 에지들을 서로 잇는 단계는 이음 플레이트를 홈에 배치하는 단계와 이음 플레이트를 각각의 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함한다.
특징들, 기능들, 및 이점들은 본 발명의 다양한 실시예들에서 독립적으로 달성될 수 있거나 더 상세한 내용들이 다음의 설명과 도면들을 참조하여 알게 될 수 있는 또 다른 실시예들에서 조합될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 복합 동체 섹션들을 띠형 창영역부들을 따라 결합한 동체 및 이의 제작방법에 의하면, 단지 2개의 이음 조인트부들에 대한 필요성은 조립 시간과 노동력을 감소시킬 수 있는 한편, 이음부로 인한 항공기 무게에서의 어떠한 증가를 회피하거나 적어도 최소화시킬 수 있다.
바람직한 실시예들의 특징으로 생각되는 새로운 특성들이 첨부된 청구항들에서 설명된다. 한편, 바람직한 사용 모드, 다른 목적들 및 이점들 뿐만 아니라 바람직한 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 첨부된 도면들과 함께 읽으면서 참조함에 따라 가장 잘 이해될 것이다:
도 1은 항공기 생산 및 서비스 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 항공기를 나타내는 블록도이다.
도 3은 함께 결합될 2개의 절반부인 동체의 통형 섹션들을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3과 유사하되, 길이방향 이음 조인트부들에 의해 함께 결합된 2개의 절반부인 통형 섹션들을 나타내는 도면이다.
도 5는 접착된 조인트부에 대한 도 4에서 도 5로 지시된 방향에서의 내부도이다.
도 6은 도 5에서 라인 6-6을 따라 취해진 단면도로서, 이때 창 프레임들과 프레임 섹션들은 일 형태의 접착된 이음 조인트부에 대하여 명료성을 위해 도시되어 있지 않다.
도 6a는 도 6에서 도 6a로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6에서 도 6b로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 6c는 도 6b에서 도 6c로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6과 유사하되, 접착된 이음 조인트부의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 7a는 도 7에서 도 7a로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 형태의 기계적인 이음 조인트부에 의해 함께 결합된 통형 섹션들을 나타내는 동체의 외측도이다.
도 9는 프레임 이음부들의 설치 전 일 형태의 기계적인 이음부에 의해 함께 결합된 섹션들을 나타내는 도 8에 도시된 동체의 내측도이다.
도 9a는 도 9에서 라인 9A-9A를 따라 취해진 단면도이다.
도 9b는 도 9a에서 도 9b로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 9c는 도 9a에서 도 9c로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 9d는 도 9a에서 도 9d로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9와 유사하되, 프레임 이음부들이 설치된 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 통형 섹션들이 다른 형태의 기계적인 이음 조인트부를 이용하여 함께 결합된 동체의 외측을 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 동체의 내측을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11에서 도 13으로 나타내진 방향에서의 등각도이다.
도 14는 도 12에서 라인 14-14를 따라 취해진 단면도이다.
도 15는 일 형태의 접착된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 다른 형태의 접착된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 17은 일 형태의 기계적으로 체결된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 다른 형태의 기계적으로 체결된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1은 항공기 생산 및 서비스 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 항공기를 나타내는 블록도이다.
도 3은 함께 결합될 2개의 절반부인 동체의 통형 섹션들을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3과 유사하되, 길이방향 이음 조인트부들에 의해 함께 결합된 2개의 절반부인 통형 섹션들을 나타내는 도면이다.
도 5는 접착된 조인트부에 대한 도 4에서 도 5로 지시된 방향에서의 내부도이다.
도 6은 도 5에서 라인 6-6을 따라 취해진 단면도로서, 이때 창 프레임들과 프레임 섹션들은 일 형태의 접착된 이음 조인트부에 대하여 명료성을 위해 도시되어 있지 않다.
도 6a는 도 6에서 도 6a로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6에서 도 6b로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 6c는 도 6b에서 도 6c로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6과 유사하되, 접착된 이음 조인트부의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 7a는 도 7에서 도 7a로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 형태의 기계적인 이음 조인트부에 의해 함께 결합된 통형 섹션들을 나타내는 동체의 외측도이다.
도 9는 프레임 이음부들의 설치 전 일 형태의 기계적인 이음부에 의해 함께 결합된 섹션들을 나타내는 도 8에 도시된 동체의 내측도이다.
도 9a는 도 9에서 라인 9A-9A를 따라 취해진 단면도이다.
도 9b는 도 9a에서 도 9b로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 9c는 도 9a에서 도 9c로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 9d는 도 9a에서 도 9d로 지시된 영역을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9와 유사하되, 프레임 이음부들이 설치된 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 통형 섹션들이 다른 형태의 기계적인 이음 조인트부를 이용하여 함께 결합된 동체의 외측을 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 동체의 내측을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 11에서 도 13으로 나타내진 방향에서의 등각도이다.
도 14는 도 12에서 라인 14-14를 따라 취해진 단면도이다.
도 15는 일 형태의 접착된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 다른 형태의 접착된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 17은 일 형태의 기계적으로 체결된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 다른 형태의 기계적으로 체결된 이음 조인트부를 이용하여 동체 통형 조립체를 제작하는 방법을 나타내는 순서도이다.
개시되어 있는 실시예들은 조립식의 동체 섹션들이 길이방향 이음 조인트부들(splice joints)에 의해 함께 결합되는 복합 외부 스킨을 가진 항공기 동체와 같은 통형 구조물의 제작에 관한 것이다. 한편, 실시예들은 항공우주 산업 외의 다른 분야들에서도 적용될 수 있다. 이제, 도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들은 도 1에 도시된 바와 같은 항공기 제작 및 서비스 방법(20)과 도 2에 도시된 바와 같은 항공기(22)의 분야에서 사용될 수 있다. 사전 제작 동안, 예시적인 방법(20)은 항공기(22)의 명세(specification) 및 설계(24)와 재료 조달(procurement)(26)을 포함할 수 있다. 제작 동안, 구성요소 및 하위조립체 제작(28)과 항공기(22)의 시스템 통합(integration)(30)이 일어난다. 이후, 항공기(22)는 서비스(34)에 배치되기 위하여 인증(certification) 및 인도(delivery)(32)를 거칠 수 있다. 고객에 의해 서비스되는 동안, 항공기(22)는 정해놓은 유지 및 보수(maintenance and service)(36)를 받도록 예정되는데, 이것은 수정(modification), 재구성(reconfiguration), 재생(refurbishment) 등을 포함할 수도 있다.
방법(20)의 각각의 공정은 시스템 통합자(integrator), 제3자, 및/또는 운영자(예를 들어, 고객)에 의해 실행되거나 수행될 수 있다. 이러한 설명을 위해, 시스템 통합자는 제한없이 어떠한 수의 항공기 제작자들 및 주 시스템 하청업자들을 포함할 수 있고; 제3자는 제한없이 어떠한 수의 판매자들, 하청업자들, 및 공급업자들을 포함할 수 있으며; 그리고 운영자는 항공사, 리스 회사, 군사 독립체, 서비스 조직 등일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 방법(20)에 의해 생산된 항공기(22)는 복수의 시스템들(40)과 내부(42)를 구비한 기체(38)를 포함할 수 있다. 높은 레벨의 시스템들(40)의 예들은 하나 이상의 추진 시스템(60), 전기 시스템(62), 유압 시스템(64), 및 환경 시스템(66)을 포함한다. 어떠한 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 기체(38)는 동체(fuselage)(44)와, 날개들(46)과 수평 및 수직 안전판(stabilizers)(47)을 포함한다. 동체(44)는 각각이 상부 통형(barrel) 섹션(48)과 하부 통형 센션(50)을 포함하는 하나 이상의 통형 조립체들(45)을 포함할 수 있다. 각각의 통형 섹션(48, 50)은 통형 조립체(45)의 절반부를 형성하거나, 나뉘어진 상부 및 하부 섹션을 형성할 수 있다. 통형 섹션들(48, 50)은 통형 조립체(45)의 복합 외부 스킨(73)을 형성토록 2개의 길이방향 이음 조인트부(56)에 의해 함께 결합되는 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54)을 각기 포함한다. 이음 조인트부들(56)은 하나 이상의 창들(미도시)이 위치될 수 있는 동체(44)의 띠형 창영역부들(window belts)(58) 안쪽에 위치된다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 개시되어 있는 이음 조인트부들(56)은 띠형 창영역부들(58)에서 창들을 보강하기 위하여 사용되는 스킨 층형 패드들 안쪽에 위치되어, 항공기(22)의 무게를 줄이고 제작 효율을 향상시킨다.
여기에서 구체화된 시스템들과 방법들은 생산 및 서비스 방법(20)의 어떠한 하나 이상의 단계들 동안에 이용될 수 있다. 예를 들어, 제작 공정(28)에 해당하는 구성요소들 또는 하위조립체들은 항공기(22)가 서비스에 있는 동안에 생산된 구성요소들 또는 하위조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들을 조합한 것은 제작 단계들(28, 30) 동안에 예를 들어 항공기(22)의 조립을 상당히 촉진시키거나 이의 비용을 감소시킴에 따라 이용될 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 이들을 조합한 것은 항공기(22)가 서비스에 있는 동안에 예를 들어 유지 및 보수(36)에 이용될 수 있되, 이에 한정되는 것은 아니다.
이제, 도 3 및 4를 참조하면, 동체 통형 조립체(45)는 대체적으로 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)을 포함하는데, 이것들은 여기에서 상부 및 하부 통형 절반부들 또는 통형 절반부 섹션들(48, 50)로 종종 언급될 수도 있다. 상부 및 하부 통형 절반부 섹션(48, 50)은 통형 조립체(45)의 반대되는 좌측면과 우측면 상에서 길이방향으로 연장형성된 한 쌍의 이음 조인트부들(56)에 의해 함께 결합된다. 각각의 이음 조인트부(56)는 하나 이상의 창들(70)이 위치될 수 있는 띠형 창영역부(58)의 영역 안쪽에 위치되고, 동체 통형 조립체(45)의 외부 스킨(73)은 증가된 두께로 패드가 적층되어 있다.
도시된 예에서, 이음 조인트부(56)의 중심선(56a)은 창들(70)의 열의 대략 중간을 지나간다. 동체 통형 조립체(45)가 일반적으로 원형의 단면 형태를 가진 것으로 도시되어 있지만, 다른 단면 형태들도 가능하다. 또한, 통형 섹션들(48, 50)은 2-부품의 통형 조립체(45)를 형성하는 대략 절반의 섹션들이지만, 상부 및 하부 통형 절반부(48, 50)가 각각 2개 이상의 섹션들로 형성될 수 있다는 것을 주의해야 한다. 한편, 단지 2개의 섹션들 또는 절반부들(48, 50)을 이용하는 도시된 통형 조립체(45)는, 적용들에 대한 최적의 배열을 대표할 수 있는 것으로, 이때 섹션들 사이의 조인부들의 수를 최소화하는 것이 바람직하고, 그리고/또는 통형 섹션들(48, 50)이 동시에(concurrently) 제작되는 것을 가능케 함에 따라 생산 흐름을 향상시킬 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 각각의 이음 조인트부(56)는 띠형 창영역부(58)를 따르는 상부 통형 절반부(48)와 하부 통형 절반부 섹션(50) 사이의 어떠한 적절한 형태의 조인트부일 수 있다. 따라서, 여기에서 사용되는 바와 같이, "이음 조인트부"는 넓은 범위의 조인트부 구성들을 포함토록 의도된 것으로, 이것은 테이퍼진 겹 조인트부들(tapered lap joints), 계단형(step) 겹 조인트부, 핑거(finger) 조인트부 및 상부와 하부의 통형 절반부 섹션(48, 50)을 함께 결합토록 개개의 이음 구성요소들을 이용하는 조인트부들을 포함하되, 이에 한정되는 것은 아니다.
통형 절반부 섹션(48, 50)은 상부 및 하부 외부 복합 스킨 섹션(52, 54)을 각자 포함하는데, 이러한 스킨 섹션들은 섬유 강화 수지의 적층된 층들로 각각 구성되고 통형 조립체(45)의 외부 스킨(73)을 집합적으로 형성한다. 스킨 섹션들(52)의 두께 또는 치수(gauge)(미도시)는 창 절개부들(70a)을 강화하기 위하여 띠형 창영역부(58)의 영역에서 더 크게 형성된다. 이러한 띠형 창영역부들(58) 영역에서의 증가된 스킨 두께는, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에서의 층형 패드들에 의해 달성되는 것으로, 이음 조인트부들(56)이 필요 하중들을 지지하는 것을 가능케 하고, 이에 따라 이음 조인트부(56)를 위한 추가 패드들에 대한 필요성을 제거한다. 스킨 섹션들(52, 54)은 체결, 접착 또는 다른 기술들을 이용하여 스킨 섹션들(52, 54)에 부착되는 길이방향으로 이격된 원주방향 또는 통형의 프레임들(74)과 길이방향으로 연장형성된 원주방향으로 이격된 스트링거들(stringers)(72)을 포함하는 내부 뼈대(framework)에 부착된다. 횡방향으로 연장형성된 복수의 가로보들(floor beams)(76)은 프레임들(74)에 고정되고 프레임들(74)에 연결된 지지대들(stanchions)(78)에 의해 부분적으로 지지된다. 다른 내부 뼈대 구성들도 가능하다.
이제, 도 5를 참조하면, 각각의 창(70)은 파스너들(fasteners)과 같은 어떠한 적절한 수단에 의해 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 부착되는 강화용 창 프레임(80)으로 둘러싸인 창 절개부(70a)를 포함한다. 각각의 창(70)은 2개의 인접한 스트링거들(72) 사이와 프레임 이음부들(84)에 의해 프레임들(74)에 부착된 2개의 인접한 프레임 이음 세그먼트들(82) 사이에 위치된다. 상부 스킨 섹션(52)와 하부 스킨 섹션(54) 사이의 이음 조인트부(56)가 스트링거들(72) 사이에서 연장형성된 띠형 창영역부(58)의 안쪽에 위치된 것을 볼 수 있다. 스트링거들(72)의 중심선들은 도면부호 72a로 표시되어 있다. 이음 조인트부(56)는 띠형 창영역부(58)의 전체 높이만큼 연장형성될 수도 있고 또는 그렇지 않을 수도 있다. 도시된 예에서, 이음 조인트부(56)의 중심선(56a)은 띠형 창영역부(58)의 중심선과 실질적으로 일치하고, 한편 다른 실시예들에서는, 이러한 2개의 중심선들은 서로로부터 약간 오프셋될 수도 있다.
도 6 및 6a를 참조하면, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)은 인접한 스트링거들(72) 사이에서 연장형성된 띠형 창영역부(58) 안쪽에 층형 패드들(75)을 포함하도록 각각 맞추어 제작되는 것으로, 이에 따라 띠형 창영역부(58) 위아래의 스킨 두께 "t1"보다 띠형 창영역부(58) 안쪽에서 더 큰 스킨 두께 또는 치수 "t"를 형성하게 된다. 패드들(75)은 본질적으로 스트링거들(72) 사이의 띠형 창영역부(58)의 전체 높이만큼 연장형성된다. 이음 조인트부(56)는 창 절개부들(70a)을 강화하기 위하여 사용되는 패드들(75) 내에 위치되고, 이에 따라 창 절개부들(70a)을 강화하는 데에 필요한 증가된 스킨 두께 "t"를 이용하여 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션(54) 사이에서 하중을 지지하게 된다. 즉, 개시된 실시예들은 이음 조인트부(56)를 띠형 창영역부(58) 안쪽에 위치시킴에 따라 띠형 창영역부(58) 안쪽에 있는 창 절개부들(70a)을 강화하는 데에 필요한 패드들의 존재 및 위치를 이용하고, 이에 따라 이음 조인트부(56)를 위한 별도의 패드에 대한 필요성을 제거한다. 이러한 예에서, 이음 조인트부(56)는 접착된 테이퍼진 겹 조인트부이되, 앞서 언급된 바와 같이, 다른 조인트부 구성들도 가능하다.
도 6b 및 6c는 도 6에 도시된 접착된 이음 조인트부(56)를 나타내는 추가 상세도이다. 접착된 이음 조인트부(56)는 스킨 섹션들(52, 54)의 에지들(52a, 54a)을 겹침에 따라 형성된다. 도 6c에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 각각의 스킨 섹션(52, 54)은 복수의 섬유 강화 수지층들(resin plies)(86)을 포함하고, 테이퍼진 에지들(52a, 54a)은 계단형 겹 조인트부 구성을 형성하는 복수의 정합형 층형 계단들(88)을 포함한다. 각각의 층형 계단(88)은 층 단차들(drop-offs)에 의해 형성된 하나 이상의 층들(86)을 포함할 수 있다. 이음 조인트부(56) 영역 안쪽에서의 스킨 섹션들(52, 54)의 두께 "t"는, 스킨 층들(86)(도 6c 참조)의 두께와 수에 의해 결정되고, 스킨(73)과 이음 조인트부(56)가 띠형 창영역부(58) 영역에서 모든 필요 하중을 지지할 수 있도록 선택된다. 각각의 층형 계단(88)은 접착면(90)을 형성한다. 에지들(52a, 52b)의 층 단차 또는 테이퍼비(taper ratio)는 특정 적용에 적합하도록 선택될 수 있고, 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이에 하중을 지지하는 접착된 조인트부를 형성하는 데에 이용가능한 접착면(90)의 전체 양을 적어도 부분적으로 결정할 수 있다. 일반적으로, 테이퍼비는 띠형 창영역부(58) 안쪽에서 이음 조인트부(56)에 충분한 강도를 제공하여 창 절개부들(70a)을 적절히 강화하고 스킨 섹션들(52, 54) 사이에서 하중을 적절히 전달하는 영역이 충분한 접착면들(90)을 형성하도록 선택될 수 있다.
이제, 접착된 이음 조인트부(56)의 다른 실시예를 도시하고 있는 도 7 및 7a에 대하여 참조가 이루어진다. 이러한 예에서, 스킨 섹션들(52, 54)의 에지들(52a, 54a)은 대향하여 테이퍼지게 형성되고, 스킨 섹션들(52, 54)의 층들과 유사하게 적절한 섬유 강화 수지의 복수의 층들(94)(도 7a 참조)로 구성될 수 있는 양쪽으로(double) 테이퍼진 이음 스트랩(strap)(92)에 접착된다. 도 7a에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 스킨 섹션들(52, 54)의 외부 에지들(52a, 54a)의 하나 이상의 층들(96)은 일반적으로 조인트부(56)의 중심선(56a) 영역에서 서로 마주하고 맞닿아 이음 스트랩(92) 위에 위치되는 버트(butt) 조인트부(97)를 형성할 수 있다. 한편, 다른 실시예들에서는, 층들(96)이 서로 맞닿지 않을 수 있는 것으로, 오히려 외부 에지들(52a, 54a)에서 층들(96) 사이에 약간의 갭(gap)(미도시)이 있을 수 있다. 도 5 내지 7a에 도시된 실시예들의 경우에, 창 프레임들(80) 및 프레임 이음부들(82)을 상부 및 하부 스킨(52, 54)에 부착하는 데에 사용되는 기계적인 파스너들(87)(도 5 참조)은 적층형(laminate) 스킨 섹션들(52, 54)에서 일어나는 어떠한 이음부 분리의 전파를 느리게 하거나 정지시키는 기능을 할 수 있고, 한편으로는 여분의 하중 경로들을 제공하기도 한다. 이음 스트랩(92)이 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)과 계단형 겹 조인트부들 또는 핑거 조인트부들을 형성하는 것들을 포함하되 이에 한정되지 않는 접착된 이음 스트랩을 이용한 다른 접착된 조인트부 구성들이 가능하다.
상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이의 이음 조인트부(56)가 접착에 의해 형성되는 상기에서 설명된 방법에 대한 대안으로서, 기계적인 체결 방법이 이음 조인트부(56)를 형성하는 데에 대신 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 8 내지 10을 참조하면, 띠형 창영역부(58) 안쪽에 위치된 길이방향의 이음 조인트부(56)는 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54)을 결합하기 위하여 적합한 기계적인 파스너들(87)을 사용하다. 도 8에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 이음 조인트부(56)의 중심선(56a)은 띠형 창영역부(58) 안쪽에서 창 절개부들(70a)의 중심을 실질적으로 지나간다. 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)은 조인트선(85)을 형성한다. 약간의 갭(미도시)이 조인트선(85)에서 스킨 섹션들(52, 54) 사이에 존재할 수 있다. 아래에서 명백해지는 바와 같이, 적층형 스킨 섹션들(52, 54)은, 도 5 내지 7과 관련하여 앞서 설명된 실시예들과 유사하게, 창 절개부들(70a)을 강화하기 위하여 띠형 창영역부(58)의 안쪽에 추가의 층들로 패드가 적층된다.
특히, 도 9, 9a, 9b, 9c 및 9d를 참조하면, 창 프레임들(80)은 금속 또는 복합물과 같은 적절한 경질의 재료로 형성된다. 각각의 창 프레임(80)은 창 절개부(70a)를 둘러싸고 강화하는 프레임부(80a) 및 프레임부(80a)와 일체로 형성된 길이방향의 이음 플레이트부들(80b)을 포함한다. 이음 플레이트부들(80b)은 중심선(56a)과 실질적으로 나란하게 정렬되고 상부 스킨(52)과 하부 스킨(54) 사이의 조인트선(85)을 덮는다. 실제로, 창 프레임들(80)은 조인트선(85)을 따라 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이에 하나의 시어(shear) 조인트부를 형성하는 일련의 내부 이음 플레이트들(93)을 프레임 베이들(bays)(65) 안쪽에 형성한다. 도 9a, 9b, 9c 및 9d에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)은 인접한 스트링거들(72) 사이에서 연장형성된 띠형 창영역부(58)의 안쪽에 층형 패드들(75)을 포함토록 각각 제작되어, 이에 따라 띠형 창영역부(58) 위아래에서의 스킨 두께 "t1"보다 띠형 창영역부(58) 안쪽에서 더 큰 스킨 두께 또는 치수 "t"를 형성하게 된다. 패드들(75)은 본질적으로 스트링거들(72) 사이에서 띠형 창영역부(58)의 전체 높이만큼 연장형성된다. 이음 프레이트부들(80b)를 포함하여 창 프레임들(80)에 의해 형성된 이음 조인트부(56)는 패드들(75)을 포함하는 부분 내에 위치되고, 이에 따라 창들(70)을 강화하기 위하여 필요한 증가된 스긴 두께 "t"를 이용하여 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이에서 하중을 전달하게 된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 적절한 파스너들(87)이 이음 플레이트부들(80b)을 포함하여 창 프레임들(80)을 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 부착한다.
특히, 도 9를 참조하면, 창 프레임들(80)의 창 프레임 이음 연장부들(80b)은 인접한 창 프레임들 사이에 갭들(105)을 형성토록 약간 떨어져 위치될 수 있다. 또한, 갭(95)이 상부 및 하부 통형 섹션들(48, 50)의 프레임들(74) 사이에 존재한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 통형 섹션들(48, 50)의 프레임들(74)을 서로 연결하기 위하여, 프레임 이음부들(98)이 갭들(95, 105)(도 9 참조)을 덮도록 프레임들(74) 사이에 설치되어 이들에 부착된다. 또한, 프레임 이음부들(98)은 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 체결된다.
도 11 내지 14는 도 8 내지 10에 도시된 하나의 시어 이음 조인트부에서 존재할 수 있는 어떠한 중심 편심들 및/또는 굽힘 모멘트들을 감소시킬 수 있는 기계적인 체결을 이용한 이음 조인트부(56)의 다른 실시예를 나타낸다. 앞선 예들의 경우에서와 같이, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)은 창 절개부 및 이음 조인트부의 강화를 위해 띠형 창영역부(58) 영역에서 증가된 두께를 가진다.
특히, 도 13 및 14를 참조하면, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)의 인접한 에지들은 띠형 창영역부(58)를 따라 외부 홈들(102, 104)을 형성토록 계단형으로 형성된다. 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)의 에지들은, 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이의 조인트선(106)을 따라, 이들 사이에 약간의 갭을 가지도록, 서로 근접하여 나란하게 정렬된다. 외부 이음 플레이트(100)가 상부 및 하부 스킨 섹션들(52, 54)의 테이퍼진 홈들(102, 104)의 내부에 위치된다. 외부 이음 플레이트(100)의 외면(114)(도 14 참조)은 스킨의 외부 성형선(outer mold line, OML)(112)과 대체적으로 동일한 평면으로 형성될 수 있다. 외부 이음 플레이트(100)는 상부 및 하부 스킨 섹션들(52, 54)의 조인트선(106) 위에 위치된다. 이음 조인트부(56)는 스킨 섹션들(52, 54)의 내부 성형선(inner mold line, IML)(115)에 대하여 동일한 평면으로 놓이고 조인트선(106) 위에 위치되는 복수의 내부 이음 플레이트들(108)을 더 포함한다. 따라서, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)은 외부 이음 플레이트(100) 및 내부 이음 플레이트들(108)과 대면하여 접촉하고 이들 사이에 캡처되어(capture), 상부 스킨 섹션(52)과 하부 스킨 섹션(54) 사이에 2중의 시어 조인트부를 형성한다. 적절한 파스너들(110)이 외부 및 내부 이음 플레이트들(100, 108)을 서로 그리고 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 체결한다. 홈들(102, 105) 안쪽에서 외부 이음 플레이트(108)와 스킨 섹션들(52, 54) 사이에 존재할 수 있는 어떠한 갭들(107)(도 14 참조)은 적용을 위해 적절한 공기 충전제(aero filler)(미도시)로 채워질 수 있다.
이제, 도 5, 6 및 6a와 관련하여 상기에서 설명된 접착 기술을 사용하여, 도 3 및 4에 도시된 타입의 동체 통형 조립체(45)를 제작하는 방법의 단계들을 대략적으로 나타내는 도 15에 대하여 참조가 이루어진다. 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 띠형 창영역부들에서 길이방향 이음 조인트부들에 의해 결합되도록 스킨 섹션들(52, 54)의 에지들에 패드를 적층시키는 것을 포함하는 단계들(116, 118)에서 동시에 제작된다. 단계(116)의 일부분으로서, 상부 스킨 섹션(52)과 스트링거들(72)이 단계(120)에서 조립된다. 단계(122)에서, 조립된 상부 스킨 섹션(52)과 스트링거들(72)은 오토클레이브(autoclave) 바깥에서의 경화가 가능할 수 있음에도 불구하고 오토클레이브 경화와 같은 종래의 기술들을 사용하여 함께 경화된다(co-cured). 기계적인 파스너들의 사용을 포함하여, 상부 스킨 섹션(52)과 스트링거들(72)을 조립하기 위한 다른 기술들도 가능하다. 단계(124)에서, 프레임들(74) 및 다른 기계적으로 체결된 구성요소들 예를 들어 절개부 강화 플레이트들(미도시)은 기계적인 파스너들 또는 다른 적절한 수단을 사용하여 상부 스킨 섹션(52)과 스트링거들(72)의 조립체에 부착된다.
하부 통형 섹션(50)은 상기에서 설명된 단계(116)와 유사한 방식으로 단계(118)에서 조립된다. 단계(126)에서 하부 스킨 섹션(54)과 이와 관련된 스트링거들(72)이 조립되고, 단계(128)에서 조립된 하부 스킨 섹션(54)과 스트링거들(72)이 함께 경화된다. 그리고나서, 단계(130)에서, 프레임들(74) 및 어떠한 다른 기계적으로 체결된 구성요소들 예를 들어 스킨 절개부 강화 부품들은 파스너들 또는 다른 적절한 수단을 사용하여 하부 스킨 섹션(54)와 스트링거들(72)의 조립체에 부착된다. 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)이 조립되어 경화되고, 그리고나서, 단계(132)에서 적절한 접착제가 이음 조인트부(56)의 정합면들(mating surfaces)에 도포된다. 구체적으로, 접착제가 이음 조인트부(56)의 테이퍼진 에지들(52a, 54a)의 대향하는 접착면들(90)(도 6c 참조)에 도포될 수 있다. 단계(134)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 적절한 조립체 고정장치에 위치되는데, 이러한 고정장치에서 테이퍼진 스킨 에지들이 도 6에 도시된 바와 같이 겹쳐진 관계로 서로 나란하게 정렬된다. 이때, 조인트 표면들에의 접착제의 도포를 포함한 단계(132)는 상부 및 하부 통형 절반부가 단계(134)에서 이음 조립체 고정장치에 위치된 후에 수행될 수 있다는 것을 주의해야 한다.
단계(136)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 제한되지 않는 예로서 접착제가 경화되어 띠형 창영역부(58) 안쪽에서 통형 섹션들을 서로 접착하는 오토클레이브 내부에서 수행될 수 있는 부차적인 접착 작업에서 함께 결합된다. 또한, 접착제의 오토클레이브 바깥에서의 경화가 가능할 수도 있다. 단계(138)에서, 창 개구부들(70a)이 창 프레임들(80)의 설치 준비로 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 절개되어 형성될 수 있다. 그리고나서, 단계(140)에서, 프레임 이음 세그먼트들 및 프레임 이음부들(82, 84)이 상부 및 하부 통형 섹션의 프레임 섹션들(74)을 연결하기 위하여 설치된다.
도 16은 도 7 및 7a와 관련하여 앞서 설명된 접착된 이음 스트랩(92)을 이용한 이음 조인트부(56)를 사용하여 통형 조립체(45)를 제작하는 방법의 전체 단계들을 나타낸다. 상부 및 하부 통형 조립체(48, 50)는 도 15와 관련하여 앞서 설명된 방법과 유사하게 도면부호 116 및 118로 나타내져 있는 단계들의 순서로 조립된다. 단계(142)에서 이음 스트랩(92)이 제작되고, 단계(144)에서 적절한 접착제가 이음 스트랩(92)을 포함하여 이음 조인트부 표면들에 도포된다. 단계(146)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 조립체 고정장치에 배치되고, 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)의 에지들은 이음 스트랩(92)의 에지들과 함께 위치된다. 단계(148)에서, 통형 섹션들(48, 50)은 접착제와 함께 미가공의(green) 이음 스트랩(92)이 오토클레이브 외의 경화가 가능할 수 있음에도 불구하고 예를 들어 오토클레이브 안에서 경화되는 부차적인 접착 작업에서 이음 스트랩(92)을 사용하여 함께 결합된다. 단계(150)에서 창 절개 개구부들(70a)이 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 형성될 수 있고, 그 다음 단계(152)에서 프레임 이음 세그먼트들(82) 및 프레임 이음부들(84)이 프레임 섹션들(74)을 연결토록 설치되며 창 프레임들이 설치된다.
도 17은 통형 조립체(45)를 제작하는 방법의 단계들을 대략적으로 도시한 것으로, 여기서 이음 조인트부(56)는 기계적인 파스너들 및 도 8 내지 10과 관련하여 앞서 설명된 이음 플레이트부들(80b)을 가진 내부 창 프레임들(80)을 사용하여 형성된다. 이러한 실시예에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 도 15 및 16에 도시된 것들과 유사하게 단계들(116, 118)에서 동시에 조립된다. 단계(154)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)의 에지들이 서로에 대하여 함께 위치되는 적절한 이음 조립체 고정장치에 배치된다. 단계(156)에서, 이음 플레이트부들(80b)을 가진 창 프레임들(80)이 제작된다. 단계(158)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)이 도 8 내지 10에 도시된 바와 같이 함께 결합된다. 단계(160)에서, 창 개구부들(70a)이 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)에 절개되어 형성될 수 있다. 또는, 창 개구부들(70a)은 통형 섹션들(48, 50)이 이음 조립체 고정장치에 놓이기 전에 이것들의 각각의 측면을 잘라냄에 따라 단계(154) 전에 형성될 수도 있다. 마지막으로, 단계(162)에서, 프레임 섹션들(74)을 연결하는 프레임 이음부들(98)이 설치된다.
도 18은 외부 및 내부 이음 플레이트(100, 108)를 이용하는 도 11 내지 14와 관련하여 앞서 설명된 타입의 기계적인 이음 조인트부(56)를 사용하여 통형 조립체(45)를 제작하는 방법의 전체 단계들을 나타낸다. 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)은 상기에서 설명된 방법들에서와 같이 단계들(116, 118)에서 조립된다. 단계(164)에서, 상부 및 하부 통형 섹션(48, 50)이 조립체 고정장치에 배치되고 상부 및 하부 스킨 섹션(52, 54)의 테이퍼진 에지들이 함께 위치된다. 단계(166)에서 외부 이음 플레이트(10)가 제작되고, 단계(168)에서 내부 이음 플레이트들(108)이 제작된다. 단계(170)에서, 외부 및 내부 이음 플레이트(108, 100)가 스킨 섹션들(52, 54)을 결합하도록 사용된다. 단계(172)에서, 창 개구부들(70a)이 상부 및 하부 스킨(52, 54)에 절개되어 형성될 수 있다. 또는, 창 개구부들(70a)은 통형 섹션들(48, 50)이 조립체 고정장치에 놓이기 전에 이것들의 각각의 측면을 잘라냄에 따라 단계(164) 전에 형성될 수도 있다. 마지막으로, 단계(174)에서, 프레임 섹션들(74)을 연결하는 프레임 이음부들(98)이 설치된다.
다양한 바람직한 실시예들의 상세한 설명은 도해 및 기술을 위해 제공된 것으로, 완전하다거나 실시예들을 개시된 형태로 한정하는 것으로 의도된 것은 아니다. 많은 수정례들과 변형례들이 당해 기술분야에서의 통상의 기술을 가진 자들에게 명백할 것이다. 또한, 여러 바람직한 실시예들은 그 밖의 바람직한 실시예들과 비교시 다른 이점들을 제공할 수 있다. 선정된 실시예(들)은 실시예들의 원리들과 실제 적용을 가장 잘 설명하기 위하여 그리고 당해 기술분야에서의 통상의 기술을 가진 자들이 고려된 특정 사용에 적합한 다양한 변형례들을 가진 다양한 실시예들에 대하여 본 발명을 이해하는 것을 가능케 하기 위하여 선택되고 설명된 것이다.
45 ... 동체 통형 조립체 48, 50 ... 통형 절반부 섹션
52, 54 ... 스킨 섹션 56 ... 이음 조인트부
58 ... 띠형 창영역부 70 ... 창
72 ... 스트링거 73 ... 외부 스킨
74 ... 프레임
52, 54 ... 스킨 섹션 56 ... 이음 조인트부
58 ... 띠형 창영역부 70 ... 창
72 ... 스트링거 73 ... 외부 스킨
74 ... 프레임
Claims (15)
- 상부 및 하부 복합 스킨 섹션(52, 54)을 포함하는 복합 스킨;
복합 스킨에서 적어도 하나의 창 개구부를 포함하도록 복합 스킨에 형성된 띠형 창영역부(58); 및
상부 및 하부 스킨 섹션을 함께 결합하도록 띠형 창영역부를 따라 형성된 길이방향 이음 조인트부(56)를 포함하는 동체. - 제1항에 있어서, 이음 조인트부(56)는 상부 스킨 섹션과 하부 스킨 섹션 사이에 접착제 접착부를 포함하고, 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부를 따라 접착면들을 각각 형성하는 층 단차들을 가진 적층형 수지층들을 포함하는 동체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 및 하부 스킨 섹션은 이음 조인트부를 따라 함께 결합되는 겹쳐지는 테이퍼진 에지들을 가진 동체.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이음 조인트부는 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션에 접착되는 복합 이음 스트랩을 포함하는 동체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
복합 스킨은 띠형 창영역부 안쪽에서 증가된 두께 영역을 포함하고,
이음 조인트부는 스킨의 증가된 두께 영역 안쪽에 위치되며, 창은 스킨의 증가된 두께 영역 안쪽에 위치되는 동체. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 통형 절반부로 형성된 동체.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
복합 스킨에 부착되는 길이방향으로 연장형성된 제1 및 제2 스트링거들을 더 포함하되, 이음 조인트부 및 창이 제1 스트링거와 제2 스트링거 사이에 위치되는 동체. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
이음 조인트부는 높이를 갖고,
창은 이음 조인트부의 높이보다 더 큰 높이를 갖는 동체. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
이음 조인트부는 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 제1 이음 플레이트를 적어도 포함하되,
상부 및 하부 스킨 섹션은 내면들과 외면들을 포함하고,
동체의 내부에 위치되어 상부 및 하부 스킨 섹션의 내면들과 결합하는 제1 이음 플레이트는 기계적인 파스너들에 의해 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 동체. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
이음 조인트부는 창 개구부를 실질적으로 둘러싸고 상부 및 하부 스킨 섹션에 부착되는 창 프레임을 포함하고,
창 프레임은 띠형 창영역부를 따라 길이방향으로 연장형성되고 상부 및 하부 스킨 섹션에 체결되는 이음 플레이트부들을 포함하며,
상부 및 하부 스킨 섹션은 조인트선을 따라 길이방향으로 연장형성된 인접한 내면들을 포함하고,
이음 플레이트부들은 인접한 내면들에 부착되고 조인트선에 걸쳐 위치되는 동체. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
띠형 창영역부는 길이방향 중심선을 포함하고,
각각의 상부 및 하부 스킨 섹션은 통형 절반부이며,
이음 조인트부는 통형 절반부들을 띠형 창영역부의 중심선을 따라 결합하는 동체. - 상부 복합 스킨을 가진 상부 통형 절반부를 제작하는 단계;
하부 복합 스킨을 가진 하부 통형 절반부를 제작하는 단계;
상부 및 하부 스킨의 에지들을 함께 위치시키는 단계를 포함하여, 각각의 상부 및 하부 통형 절반부를 이음 조립체 고정장치에 배치하는 단계; 및
상부 및 하부 스킨의 에지들을 서로 잇는 단계를 포함하는 동체 통형 조립체를 만드는 방법. - 제12항에 있어서, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 에지들을 서로 접착적으로 접착함에 따라 수행되는 동체 통형 조립체를 만드는 방법.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨을 함께 경화시킴에 따라 수행되는 동체 통형 조립체를 만드는 방법.
- 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상부 및 하부 스킨의 에지들을 잇는 단계는 상부 스킨과 하부 스킨 사이에 이음 플레이트들을 체결함에 따라 수행되고, 에지들을 잇는 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들을 겹쳐 결합하는 단계를 포함하며,
상부 및 하부 통형 절반부를 제작하는 단계는 상부 및 하부 스킨의 에지들에 길이방향 홈을 형성하는 단계를 포함하고,
에지들을 서로 잇는 단계는 이음 플레이트를 홈에 배치하는 단계와 이음 플레이트를 각각의 상부 및 하부 스킨에 체결하는 단계를 포함하는 동체 통형 조립체를 만드는 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant |