KR20140027316A

KR20140027316A - 복합재 스트링거를 위한 고용량의 뜯김 성질을 위한 적층 누들

Info

Publication number: KR20140027316A
Application number: KR1020137031106A
Authority: KR
Inventors: 말무르간 카마라지; 도날드 파울 마테존
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2014-03-06
Also published as: CA2834751A1; AU2016266006A1; RU2569515C2; US8943697B2; AU2016265995A1; EP3363622A3; US8776375B2; CN103547438B; US20120291285A1; EP2709829A1; AU2012256385A1; CA2834721A1; RU2016138852A3; RU2602100C2; US20140248462A1; KR20140028005A; JP5865999B2; CA2955325C; RU2715525C2; WO2012158217A1

Abstract

길다란 복합재 부재(302), 채널(332), 및 다수의 복합재 구조물(304)을 포함하는 장치가 개시되어 있다. 상기 길다란 복합재 부재(302)는 구조물에 부착되기 위한 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 있고, 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장한다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널 내에 놓여지게 되고 상기 길다란 복합재 부재의 측면을 구조물에 부착시킨다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량을 증가시키도록 되어 있다.

Description

복합재 스트링거를 위한 고용량의 뜯김 성질을 위한 적층 누들{STACKED NOODLE FOR HIGH CAPACITY PULL OFF FOR A COMPOSITE STRINGER}

본 발명은 일반적으로 항공기에 대한 것으로, 특히, 항공기 구조물에 대한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 항공기용 스트링거(stringer)와, 다른 구조 설계에 대한 것이다.

항공기는 점점 더 많은 비중으로 복합재를 사용하여 설계되고 제작된다. 어떤 항공기는 주요 구조물의 50% 이상이 복합재 재료로 만들어진다. 복합재 재료는 항공기의 중량을 감소시키기 위하여 항공기에 사용될 수 있다. 이렇게 감소된 중량은 수송 능력을 증가시키고 연료 효율을 향상시킨다. 더욱이, 복합재 재료는 항공기에서 다양한 구조물에 대하여 더 긴 서비스 수명을 제공할 수 있다.

복합재 재료는 2 이상의 비동질성 성분을 결합하여 형성된 견고하고 경량의 재료가 될 수 있다. 예를 들어, 복합재 재료는 섬유재(fibers)나 수지(resins)를 포함할 수 있다. 섬유재와 수지는 경화된 복합재 재료를 형성하기 위하여 결합될 수 있다.

추가로, 복합재 재료를 사용함으로써, 항공기의 부분은 더 큰 구조와 단면으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 항공기에서 동체는, 항공기의 동체를 형성하기 위하여 함께 결합되는 원통형 단면들로 형성된다. 다른 예로서는, 아무런 제한이나 한정되지 않고, 안정화장치를 형성하기 위하여 결합된 안정화 단면 또는 날개를 형성하기 위하여 결합된 날개 단면을 포함할 수 있다.

복합재 재료로부터 제작될 수 있는 구성 요소의 예로서 스트링거(stringer)가 있다. 스트링거는 길다란 부재이고, 패널과 같은 다른 구조물에 부착될 수 있도록 되어 있다. 예를 들어, 스트링거는 항공기용 스킨 패널(skin panel)에 부착될 수 있다. 상기 스킨 패널은 항공기에서 날개나 동체 또는 다른 구성 요소에 사용될 수 있다. 상기 스트링거는 또한 하중을 이동하거나 전달한다. 예를 들어, 스트링거는 스킨 패널로부터 다른 구조물로 하중을 전달할 수 있다. 이러한 다른 구조물은, 예를 들어, 프레임이나 리브(rib)가 될 수 있다.

정해진 중량을 갖고 성능 특성을 갖는 스트링거를 디자인하는 것은 쉽지 않은 일이다. 예를 들어, 정해진 성능 특성을 갖는 스트링거는 더욱 복잡하고, 또는 원하는 것보다 더 무거울 수도 있다. 증가된 복잡성을 인해, 스트링거를 제조하는 시간과 비용 또는 증가된다. 만약 스티링거가 정해진 무게를 갖는다면, 성능 특성은, 단일 스트링거가 정해진 곳에 추가의 스트링거가 요구될 수도 있다. 따라서, 위에서 설명된 적어도 일부의 주제와 마찬가지로 다른 주제를 고려하는 방법과 장치를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명은 항공기 구조물에 대한 것으로, 특히, 향상된 항공기용 스트링거(stringer)와, 다른 구조 설계에 대한 것이다.

하나의 바람직한 실시예에서, 장치는 길다란 복합재 부재, 채널 및 다수의 복합재 구조물을 포함한다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하기 위해 형성된 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 측면상에 있고, 상기 길다란 복합재 부재의 길이룰 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 위치되도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물은, 이 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량을 증가시키도록 되어 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 항공기용 구조적 시스템은 복합재 부재와 충전부 구조물을 포함한다. 상기 복합재 구조물은 베이스 섹션과 수직 섹션을 구비하되, 상기 수직 섹션은 T자 형상을 형성하기 위하여 상기 베이스 섹션에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 베이스 섹션으로부터 연장된다. 상기 수직 섹션은 이 수직 섹션의 제1 위치와 수직 섹션의 제2 위치에서 상기 베이스 섹션과 만난다. 상기 제1 위치는 제1 만곡 형상부를 가지고, 상기 제2 위치는 제2 만곡 형상부를 가진다. 상기 제1 만곡 형상부와 상기 제2 만곡 형상부는 동일한 반경을 갖는다. 상기 제1 위치와 제2 위치 사이에 채널이 형성되어 있고 상기 채널은 상기 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 복합재 구조물은 제1 영의 계수(Young's Moduls)를 갖는다. 상기 충전부 구조물은 상기 채널의 형상과 일치하는 다수의 복합재 구조물을 포함한다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 제1 영의 계수로부터 정해진 범위 내에 있는 제2 영의 계수를 갖는다. 상기 다수의 복합재 구조물 속의 복합재 구조물은 상기 베이스 섹션으로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량을 증가시키도록 선택된 다른 방향을 가지는 층을 포함한다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 길다란 복합재 부재에 대하여 뜯김 또는 당겨냄 성질의 용량을 증가시키기 위한 방법이 제공된다. 항공기가 작동할 때, 항공기가 작동하는 동안 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 부착된 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내도록 하는 힘이 발생된다. 상기 구조물에 부착된 상기 복합재 부재의 측면에서 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 채널이 연장된다. 상기 채널에 있는 다수의 복합재 구조물을 사용하여, 상기 길다란 복합재 부재를 상기 구조물로부터 당겨내는 힘에 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재의 능력 또는 용량이 증가되도록 선택된 다른 방향을 가지는 층을 포함한다.

앞에서 설명된 본 발명의 특징, 기능 및 장점은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있거나, 첨부된 도면과 이하의 설명을 참조로 하여 더욱 자세히 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따라, 항공기용 스트링거(stringer)와, 다른 구조 설계가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예의 신규한 특징적인 구조는 첨부된 청구범위에 기술되어 있다. 그러나, 바람직한 실시예는, 바람직한 사용예, 추가의 목적 및 장점과 함께 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 자세한 설명을 기준으로 하여 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 항공기 제조와 서비스 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 실행될 수 있는 항공기를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누들(noodle)을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합재 층에 대한 특성값의 표를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합재 층에 대한 특성값의 표를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 날개에서의 구조적 시스템을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 날개에서의 구조적 시스템을 나타낸다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템을 형성하기 위한 다른 단계들 동안의 구조적 시스템을 나타낸다.
도 15 내지 도 17은 패널을 나타내는데, 이로부터 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 누들을 위한 복합재 구조물이 형성된다.
도 18은 본 발명에 따른 블록 다이아그램 형태의 충전부 구조물을 나타낸다.
도 19은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 사시도를 나타낸다.
도 20은 패널을 나타내는데, 이로부터 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 누들을 위한 복합재 구조물이 형성된다.
도 21은 발명의 바람직한 실시예에 따른 누들을 위한 층을 나타낸다.
도 22는 본 발명에 따른 블록 다이아그램 형태의 충전부 구조물을 나타낸다.
도 23은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 정면도를 나타낸다.
도 24a와 도 24b는 본 발명에 따른 누들에 사용될 복합재 층을 위한 폭과 방향각의 표를 나타낸다.
도 25a와 도 25b는 본 발명에 따른 누들에 사용될 복합재 층을 위한 폭과 방향각의 다른 표를 나타낸다.
도 26은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 길다란 복합재 부재에 대하여 뜯김 용량(pull-off capacity)를 향상하기 위한 공정의 흐름도를 나타낸다.
도 27는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템을 형성하기 위한 공정의 흐름도를 나타낸다.
도 28은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충전부 구조물을 형성하기 위한 공정의 흐름도를 나타낸다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가, 도 1에 보인 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(100)과 관련하여, 도 2에 보인 바와 같은 항공기(200)와 관련하여 자세히 설명할 것이다. 먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 항공기 제조 및 서비스 방법을 나타낸다. 예비 생산 중에는, 예시적인 방법(100)은 항공기(200)의 시방서와 디자인(102) 및 재료 준비(104)를 포함한다.

생산 중에는, 항공기(200)의 구성요소와 조립체 생산(106) 및 시스템 통합(108)이 이루어진다. 그 이후에, 상기 항공기(200)는 운항 서비스(112)에 놓이기 위하여 증명과 인도(110)를 거치게 된다. 고객에 의하여 운항 서비스(112) 동안에, 상기 항공기(200)는 일반적인 유지와 정비 서비스(114)를 받도록 계획된다. 유지와 정비 서비스에는 조정, 개조, 변경 및 다른 적절한 서비스가 포함된다.

상기 방법(100)의 각각의 공정은 시스템 통합자, 제3자, 및/또는 오퍼레이터(예컨대, 고객)에 의하여 수행된다. 이러한 설명을 위하여, 시스템 통합자는 수의 제한없이 항공기 제조자와 대형 시스템 하도급업자를 포함하고; 제3자는 숫자의 제한없이 판매업자, 하도급업자 및 공급자를 포함하고; 오퍼레이터는 항공사, 대여업자(leasing company), 군부대, 서비스 단체 및 다른 적절한 오퍼레이터를 포함한다.

이제 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 실행될 수 있는 항공기가 나타내어져 있다. 이 예에서, 항공기(200)는 도 1의 항공기 제조와 서비스 방법(100)에 의하여 생산되고, 다수의 시스템(204)과 인테리어(206)를 갖춘 비행기 본체(202)를 구비한다. 고도의 시스템(204)의 예로서는 하나 이상의 추진 시스템(208), 전기 시스템(210), 유압 시스템(212) 및 환경 시스템(214)이 포함된다. 다른 적절한 시스템도 다수 포함될 수 있다. 항공기를 예시로 설명하였으나, 본 발명의 원칙은 자동차 산업과 같은 다른 산업에도 적용될 수 있다.

여기에서 예시한 장치와 방법은 항공기 제조 및 서비스 방법(100)의 적어도 하나의 단계 동안에 채용될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, "적어도 하나의"라는 용어는, 아이템 리스트와 같이 사용될 때, 리스트의 아이템의 하나 이상의 다른 조합이 사용될 수 있고, 리스트에 있는 아이템의 단 하나만이 필요할 수도 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, "아이템 A, 아이템 B 및 아이템 C 중의 적어도 하나"는 예를 들어, 어떠한 제한없이, 아이템 A, 또는 아이템 A와 아이템 B를 포함한다. 이 예는 또한 아이템 A, 아이템 B 및 아이템 C, 또는 아이템 B와 아이템 C를 포함한다.

하나의 실시예에서, 도 1에서의 구성요소와 조립체 생산(106)에서 생산된 구성요소와 소조립체는, 항공기(200)가 도 1에서 운항 서비스(112) 중에 있는 동안, 생산된 구성요소와 소조립체와 유사한 방식으로 제작되거나 생산될 수 있다. 다른 예에서, 많은 수의 장치 실시예, 방법 실시예 또는 이들의 결합이, 예를 들어, 도 1에서의 구성요소와 소조립체 제조(106)와 시스템 통합(108) 동안에 사용될 수 있다. 아이템을 지칭할 때, 복수는 하나 이상의 아이템을 의미한다. 예를 들어, 복수의 장치 실시예는 하나 이상의 장치의 실시예가 된다. 복수의 장치 실시예, 방법 실시예 또는 이들의 결합이, 항공기(200)가 서비스 중에, 또는 도 1에서의 유지와 정비 서비스(114)에도 사용될 수 있다. 다수의 다른 바람직한 실시예를 사용하는 것은 실질적으로 항공기(200)의 조립을 촉진하고 또는 항공기의 비용을 감소시키게 된다.

다른 바람직한 실시예는 많은 다른 고려 사항을 인식하고 포함한다. 예를 들어, 다른 바람직한 실시예는 스트링거의 현재의 설계가 누들로 지칭되는 복합재 재료의 사용을 채용하는 것을 인식하고 고려하고 있다. 누들은 스트링거 또는 다른 형태의 길다란 부재의 길이를 따라 연장되는 영역 또는 채널에 놓일 수 있는 복합재 재료이다.

다른 바람직한 실시예는 현재, 이러한 누들이 스트링거의 제조를 용이하도록 설계되는 것을 인식하고 고려하고 있다. 다른 바람직한 실시예는 누들에 관한 다른 특징이나 계수(parameters)가, 스트링거의 나머지에서의 특징이나 계수를, 의도하는 이런 형태의 목적과 일치시키지 않는 것을 인식하고 고려하고 있다.

다른 바람직한 실시예는, 스트링거에서 이러한 형태의 누들 설계가, 스킨 패널로부터 스트링거를 떼어내는 데 필요한 힘의 양과 같은 원하는 성능 특성을 감소시키는 것을 인식하고 고려하고 있다.

따라서, 상기 다른 바람직한 실시예는, 스트링거가 부착될 다른 구조물로부터 스트링거를 끌어내는 힘을 견디기 위한 더 큰 능력을 갖는 스트링거를 위한 방법과 장치를 제공한다. 다른 바람직한 실시예는, 바람직한 실시예가 누들(noodle)이 있는 베이스를 갖는 어떠한 형태의 길다란 부재에도 적용될 수 있다는 것을 인정하고 고려한다.

하나의 바람직한 실시예에서, 장치는 길다란 복합재 부재, 채널, 및 다수의 복합재 구조물을 포함한다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하도록 되어 있는 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 놓이고 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 놓이도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 끌어내는 힘을 견디기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량 또는 능력을 증가시키도록 되어 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 장치는 길다란 복합재 부재, 채널, 및 다수의 복합재 구조물을 포함한다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하도록 되어 있는 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 놓이고 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 놓이도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 끌어내는 힘을 견디기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량 또는 능력을 증가시키도록 하기 위하여 상기 구조물의 표면에 실질적으로 수직으로 배치된 층을 구비한다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 장치는 길다란 복합재 부재, 채널, 및 다수의 복합재 구조물을 포함한다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하도록 되어 있는 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 놓이고 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 놓이도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물 중의 하나의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 끌어내는 힘을 견디기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량 또는 능력을 증가시키도록 선택된 다른 방향을 갖는 층을 구비한다.

이제 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템이 도시되어 있다. 도시된 실시예에서는, 구조적 시스템(300)이 블록 다이아그램으로 도시되어 있다. 구조적 시스템(300)은 이 실시예에서는 비행기(301)에 위치된다. 도시된 바와 같이, 구조적 시스템(300)은 길다란 복합재 부재(302), 다수의 복합재 구조물(304), 및 구조물(306)을 포함한다.

여기 도시된 실시예에서, 길다란 복합재 부재(302)는 복합재 재료(314)의 층(312)으로 형성된다. 예를 들어, 복합재 재료(314)의 층(312)은 적층되고 길다란 복합재 부재(302)를 위한 형상(316)으로 형상화된다. 상기 형상(316)은 도시된 실시예에서는 T-형상(317)으로 될 수 있다.

도시된 바와 같이, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 T-형상(317)은 상기 길다란 복합재 부재(302)의 제1 섹션(320) 및 제2 섹션(322)에 의하여 형성된다. 여기에 도시된 실시예에서, 상기 제1 섹션(320)은 베이스 섹션으로 지칭될 수 있고, 상기 제2 섹션(322)은 수직 섹션으로 지칭될 수 있다. 상기 제1 섹션(320)과 제2 섹션(322)은 이 실시예에서 동일 구조물의 부분이 될 수 있다. 물론, 다른 실시예에서는, 상기 제1 섹션(320)과 제2 섹션(322)은 다른 구조물로부터 형성될 수도 있다.

상기 제2 섹션(322)은 상기 길다란 복합재 부재(302)을 위한 T-형상(317)을 형성하기 위하여 상기 제1 섹션(320)에 대하여 실질적으로 수직으로 위치된다. 특히, 상기 제2 섹션(322)은, 상기 제1 섹션(320)에 대하여 실질적으로 수직인 방향으로 상기 제1 섹션(320)으로부터 연장되는 상기 길다란 복합재 부재(302)의 부분이다.

여기에 도시된 실시예에서, 상기 제1 섹션(320)는 실질적으로 평면이다. 추가로, 상기 제1 섹션(320)는 비연속 부분이다. 특히, 상기 제1 섹션(320)은 상기 제2 섹션(322)이 상기 제1 섹션(320)을 만나는 곳에서 비연속이다.

상기 제2 섹션(322)은, 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 상기 제1 섹션(320)을 만난다. 상기 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)는 제1 반경(326)을 갖는 제1 만곡 형상부(324)를 갖는다. 상기 제2 섹션(322)의 제2 위치(323)는 제2 반경(330)을 갖는 제2 만곡 형상부(328)를 갖는다.

상기 제1 반경(326)은 실질적으로 상기 제1 만곡 형상부(324)에 실질적으로 꼭맞는 원에 대한 반경이다. 상기 제2 반경(330)은 실질적으로 상기 제2 만곡 형상부(328)에 실질적으로 꼭맞는 원에 대한 반경이다. 이러한 실시예에서, 상기 제1 반경(326)은 상기 제2 반경(330)과 실질적으로 같다.

상기 제1 섹션(320)과 제2 섹션(322)은 서로에 대하여 채널(332)을 형성하도록 위치된다. 특히, 상기 채널(332)은 상기 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)와 제2 위치(323) 사이에 형성된다. 상기 제1 위치(321)를 위한 제1 만곡 형상부(324)의 상기 제1 반경(326) 및 상기 제2 위치(323)를 위한 제2 만곡 형상부(328)의 상기 제2 반경(330)은 상기 채널(332)의 형상(333)을 결정한다.

도시된 이러한 실시예에서, 상기 채널(332)은 상기 길다란 복합재 부재(302)의 제1 측면(334)에서 형성된다. 상기 채널(332)은 이 실시예에서 상기 길다란 복합재 부재(302)의 길이를 따라 연장된다. 상기 길다란 복합재 부재(302)는 또한 상기 제1 측면(334)의 반대쪽에 제2 측면(331)을 구비한다.

예를 들어, 상기 제1 측면(334)은 상기 제1 섹션(320)과 제2 섹션(322) 모두에 대한 베이스 측면이 될 수 있다. 상기 제1 측면(334)은 상기 구조물(306)에 부착되도록 되어 있다. 상기 구조물(306)은, 예를 들어, 어떤 제한없이, 스킨 패널(skin panel), 스파(spar), 베이스 차아지(base charge), 베이스 플레이트, 및/또는 다른 적절한 형태의 구조물이 될 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 길다란 복합재 부재(302)의 제1 섹션(320)의 제1 측면(334)은 실질적으로 평면이다. 상기 구조물(306)은 상기 제1 섹션(320)의 제1 측면(334)에 부착되어 상기 구조물(306)의 표면(337)이 이 실시예에서의 제1 섹션(320)의 제1 측면(334)에 직접 접촉하도록 한다.

이 실시예에서, 상기 구조물(306)과 같은 제1 요소는, 많은 다른 방법으로, 상기 길다란 복합재 부재(302)와 같은 제2 요소에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 요소는 본드접착, 경화, 고착, 접착, 결합, 및/또는 부착하거나 적절한 다른 방식에 의하여 서로에 대해 제2 요소에 부착될 수 있다.

제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 제2 섹션(322)의 제1 측면(334)은 상기 채널(332)의 제1 벽(338)과 제2 벽(340)을 형성한다. 이런 식으로, 제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 상기 제2 섹션(322)의 제1 측면(334)은, 상기 구조물(306)이 상기 길다란 복합재 부재(302)에 부착될 때, 상기 구조물(306)의 표면(337)에 직접 접촉하지 않는다. 추가로, 상기 길다란 복합재 부재(302)에 부착될 때, 상기 구조물(306)의 표면(337)은 제3 벽(341)을 형성한다.

다수의 복합재 구조물(304)이 상기 채널(332)에 위치될 수 있다. 다수의 복합재 구조물(304)은 복합재 재료(348)의 층(346)으로 구성된다. 예시된 바와 같이, 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 채널(332)의 형상(333)에 실질적으로 일치하는 형상(350)을 갖는다. 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 채널(332)을 위한 충전부 구조물(336)을 형성한다. 상기 충전부 구조물(336)은 이 실시예에서는 누들로 지칭된다. 상기 다수의 복합재 구조물(304)의 각각은 상기 충전부 구조물(336)의 세그먼트(segment)이다.

예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은 베이스 세그먼트, 상부 세그먼트 및 상기 베이스 세그먼트와 상부 세그먼트의 사이에 있는 중간 세그먼트의 세트를 포함한다. 여기에서 사용되는 것처럼, "아이템의 세트"는 0 또는 그 이상의 아이템을 의미한다. 예를 들어, 중간 세그먼트의 세트는 비어 있는 세트 또는 아무 것도 없는 세트가 될 수 있다.

예시된 실시예에서, 다수의 복합재 구조물(304)은 길다란 복합재 부재(302)를 위하여 다수의 제2 특징부(354, characteristics)와 실질적으로 일치하는 다수의 제1 특징부(352)를 구비한다. 상기 다수의 제1 특징부(352)와 다수의 제2 특징부(354)는, 예를 들어, 어떠한 제한없이, 하나 이상의 열팽창 계수, 영의 계수(Young's modulus)와 적절한 다른 특성을 포함할 수 있다.

예시된 실시예와 같이, 상기 다수의 복합재 구조물(304)를 위한 층(346)은 배열구조(351)를 가질 수 있다. 상기 층(346)을 위한 배열구조(351)는, 상기 다수의 복합재 구조물(304)을 위한 다수의 제1 특징부(352)가 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 다수의 제2 특징부에 실질적으로 일치하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 배열구조(351)를 구비하여, 상기 다수의 복합재 구조물(304)를 위한 영의 계수에 대한 값은, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 영의 계수에 대한 값으로부터 정해진 범위 내에 있다.

추가로, 상기 다수의 복합재 구조물(304)을 위한 층은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 층(312)을 위한 제2 배열(355)과 실적으로 동일한 제1 배열(353)을 갖는다.상기 다수의 복합재 구조물(304)의 층(346)을 위한 제1 배열(353)은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통하는 축(357)에 대한 층(346)의 배열이다. 특히, 상기 층(346)을 위한 제1 배열(353)은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통하는 축(357)에 대한 층(346)에서 섬유의 배열이다.

하나의 실시예로서, 상기 제1 배열(353)은 상기 축(357)에 대하여 약 0도로 배열된 약 50%의 층(346)과, 상기 축(357)에 대하여 약 45도로 배열된 약 40%의 층(346) 및 상기 축(357)에 대하여 약 90도로 배열된 약 10%의 층(346)을 포함한다. 도시된 이 실시예에서, 상기 길다란 복합재 부재(302)의 층(312)을 위한 상기 제2 배열(355)은 상기 제1 배열(353)과 실질적으로 동일하게 배열된 층(312)과 실질적으로 동일한 비율을 갖는다.

상기 다수의 복합재 구조물(304)은 구조물(306)을 상기 길다란 복합재 부재(302)에 부착하도록 형성된다. 더욱 구체적으로는, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 구조물(306)의 표면(337)의 부분을, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 제1 측면(334)의 부분에 부착시킨다.

다수의 제1 특징부(352)와 다수의 제2 특징부(354)가 실질적으로 일치할 때, 상기 힘(358)을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량 내지 능력이 증가한다. 압력이 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 작용할 때, 상기 힘(358)은 생성된다. 예를 들어, 항공기(301)가 작동하고 있을 때, 압력이 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 작용한다.

하나의 실시예로서, 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)이 항공기(301)의 동체의 일부분일 때, 항공기(301)의 승객실에 대한 가압화는 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 압력을 작용하도록 하게 된다. 다른 실시예로서, 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)이 항공기(301)의 날개의 일부분일 때, 항공기(301) 날개에 있는 연로 탱크에서 연료의 운동에 대한 반응에서 압력이 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 작용할 수 있다.

상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 작용하는 압력은 이러한 실시예에서는 상기 구조물(306)의 표면(337)에 실질적으로 수직인 방향이 될 수 있다. 이 압력이 상기 힘(358)을 생성하게 된다. 상기 구조물(306)이 제1 측면(334)에서 상기 길다란 복합재 부재(302)에 부착되어 있을 때, 상기 힘(358)은 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 어떠한 힘이라도 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 힘(358)은, 상기 길다란 복합재 부재(302)가 상기 구조물(306)에 부착되어 있는 곳에서 인장하중을 생성하는 어떠한 힘이라도 포함한다.

상기 힘(358)은 이러한 실시예에서 상기 구조물(306)의 표면(337)에 실질적으로 수직이 될 수 있다. 추가로, 상기 힘(358)은 상기 길다란 복합재 부재(302)의 제1 섹션(320)의 제1 측면(334)에 실질적으로 수직이 될 수 있다.

도 3에 도시된 구조적 시스템(300)의 예는 바람직한 실시예가 실행될 수 있는 방식에 대한 물리적 또는 건축적 제한을 가하고자 하는 것이 아니다. 예시된 구성요소에 대신하여 및/또는 추가하여 다른 요소들이 사용될 수 있다. 일부 구성요소는 필요하지 않을 수도 있다. 또한, 일부 기능적 요소들을 예시하기 위하여 블록들이 제공된다. 하나 이상의 이러한 블록은 바람직한 실시예에서 실행될 때 다른 블록들에 결합되거나 분리될 수 있다.

예를 들어, 어떤 실시예에서는, 하나 이상의 구조물이 제1 측면(334)에서 길다란 복합재 부재(302)에 부착될 수 있다. 하나의 실시예로서, 제2 구조물(360)은 상기 구조물(306)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 구조물(306)이 베이스 차아지(base charge)의 형태를 가질 때, 상기 제2 구조물(360)은 상기 베이스 차아지에 부착되는 스킨 패널이 될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 상기 베이스 차아지는 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 제2 배열(355)과 동일한 배열을 가질 수 있다.

다른 실시예로서, 제3 구조물(362)이 상기 길다란 복합재 부재(302)의 제2 섹션(322)의 제2 측면(331)에 부착될 수 있다. 상기 제3 구조물(362)은, 예를 들어, 리브, 스파(spar) 또는 다른 적절한 형태의 구조물이 될 수 있다.

여전히 다른 실시예에서, 구조적 시스템(300)은 상기 구조물(306)에 부착된 상기 길다란 복합재 부재(302)를 대체하여 또는 이에 더하여 하나 이상의 복합재 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 다수의 스트링거가 구조적 시스템(300)을 형성하기 위하여 스킨 패널 형태로 상기 구조물(306)에 부착될 수 있다.

어떤 경우에는, 구조적 시스템(300)은 항공기(301)보다는 플래폼에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 구조적 시스템(300)은 이동 플래폼, 고정 플래폼, 지반에 기초한 구조물, 수중에 기초한 구조물, 공중에 기초한 구조물, 항공기, 선박, 탱크, 개인 수송기, 기차, 항공 우주선, 우주 기지, 인공위성, 잠수함, 자동차, 발전소, 다리, 댐, 제조 설비, 및 건축물 중의 적어도 하나로부터 선택한 플래폼에 위치될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 구조적 시스템의 사시도가 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 구조적 시스템(400)은 도 3에서 구조적 시스템(300)을 위한 실시예이다. 도 4 및 도 5, 도 6, 및 도 9 내지 도 17에 보인 다른 구성요소들은 도 3에 보인 요소들과 결합될 수 있고, 도 3의 요소들과 같이 사용될 수 있고, 또는 그 둘의 결합이 될 수 있다. 추가로, 도 4에서 일부 구성요소들은 도 3에서의 블록 형태로 보인 요소들이 어떻게 물리적인 구조물로 실행될 수 있는지에 대한 실시예가 될 수 있다.

도시된 바와 같이, 구조적 시스템(400)은 스트링거(402), 베이스 차아지(404), 스킨(407), 및 누들(406)을 구비한다. 상기 스트링거(402)는 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)에 대한 실행예이다. 베이스 차아지(404)는 도 3에서 구조물(306)에 대한 실행예이고, 누들(406)은 도 3에서 충전부 구조물(336)에 대한 실행예이다.

도시된 이 실시예에서, 상기 스트링거(402)는 블레이드 스트링거이다. 상기 스트링거(402)는 제1 측면(403)과 제2 측면(405)를 갖는다. 추가로, 상기 스트링거(402)는 제1 섹션(408)과 제2 섹션(410)을 갖는다. 상기 제1 섹션(408)과 제2 섹션(410)은 이 실시예에서 동일한 구조물의 부분이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 섹션(408)은 불연속 부분이다.

상기 제2 섹션(410)은 상기 제1 섹션(408)에 대하여, 상기 제2 섹션(410)이 화살표(411) 방향으로 상기 제1 섹션(408)으로부터 연장되어 나가도록 위치된다. 상기 화살표(411)는 상기 제1 섹션(408)에 실질적으로 수직인 방향이다.

도시된 실시예에서, 상기 제2 섹션(410)은 제2 섹션(410)의 제1 위치(414)에서 제1 섹션(408)의 제1 부분(412)을 만나고, 제1 섹션(408)의 제2 위치(418)에서 제1 섹션(408)의 제2 부분(416)을 만난다. 상기 제1 위치(414)는 제1 만곡 형상부(422)를 갖는다. 상기 제2 위치(418)는 제2 만곡 형상부(424)를 갖는다.

도시된 실시예에서, 상기 베이스 차아지(404)는 스트링거(402)의 제1 측면(403)에 부착된다. 특히, 상기 베이스 차아지(404)의 제1 표면(426)은 상기 제1 섹션(408)의 제1 측면(403)에 접촉한다. 스킨(407)은 상기 베이스 차아지(404)의 제2 표면(427)에 부착된다. 설명된 바와 같이, 상기 제1 표면(426)은 상기 제2 섹션(410)의 제1 측면(403)과 접촉하지 않는다.

상기 제2 섹션(410)의 제1 위치(414)와 제2 위치(418) 사이에서 상기 스트링거(402)의 제1 측면(403)에 채널(428)이 형성된다. 상기 제1 위치(414)에서 제1 측면(403)은 상기 채널(428)을 위한 제1 벽(415)을 형성하고, 상기 제2 위치(418)에서 제1 측면(403)은 채널(428)을 위한 제2 벽(417)을 형성한다. 추가로, 상기 베이스 차아지(404)의 제1 표면(426)은 상기 채널(428)을 위한 제3 벽(419)을 형성한다. 이러한 방식으로 상기 채널(428)은 이 실시예에서 원뿔인 형상을 갖는다.

누들(406)은 상기 채널(428) 안에 위치된다. 상기 누들은 다수의 복합재 구조물(431)을 포함한다. 상기 다수의 복합재 구조물(431)은 도 3에서 다수의 복합재 구조물(304)을 실행하기 위한 하나의 실시예이다. 상기 다수의 복합재 구조물(431)은 복합재 층(432)으로 구성된다. 상기 복합재 층(432)은 복합재 재료의 층으로 이루어진다.

상기 복합재 층(432)의 구조는 상기 누들(406)의 형상(433)이 상기 채널(428)의 형상(430)과 실질적으로 일치하도록 선택된다. 추가로, 상기 누들(406)로, 상기 베이스 차아지(404) 및 /또는 스킨(407)으로부터 상기 스트링거(406)를 당겨내는 힘을 견뎌내는 스트링거(402)에 대한 용량은, 누들(406)이 없을 때나 다른 형태의 누들이 존재할 때와 비교하여 증가된다. 이러한 힘은 도면에서 화살표(411) 방향이다.

도시되고 설명된 바와 같이, 상기 누들(406)을 위한 복합재 층(432)은 상기 제1 측면(403)과 상기 베이스 차아지(404)의 제1 표면(426)에 실질적으로 수직으로 적층된다. 추가로, 각각의 복합재 층(432)은 스트링거(402)를 통해 축(438)에 대하여 특별한 각도를 갖고 배치될 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구조적 시스템의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 도 4로부터의 구조적 시스템(400)의 단면도가 도 4에서 선 5-5를 따라 취하여 도시되어 있다. 스트링거(402)의 제2 섹션(410)이 스트링거(402)의 제1 섹션(408)에 대하여 실질적으로 수직으로 위치된다.

이 실시예에서 도시된 바와 같이, 제1 만곡 형상부(422)는 제1 반경(500)을 갖는다. 추가로, 제2 만곡 형상부(424)는 제2 반경(502)을 갖는다. 상기 제1 반경(500)은 상기 제1 만곡 형상부(422)를 형성하는 제1 위치(414)에서 제1 측면(403)의 부분으로부터 지점(504)까지 거리이다. 비슷하게, 상기 제2 반경(502)은 상기 제2 만곡 형상부(424)를 형성하는 제2 위치(418)에서 제1 측면(403)의 부분으로부터 지점(506)까지 거리이다.

상기 제1 만곡 형상부(422)는 도 3에서 제1 만곡 형상부(324)에 대한 하나의 실행예이다. 상기 제2 만곡 형상부(424)는 도 3에서 제2 만곡 형상부(328)에 대한 하나의 실행예이다. 도시된 이 실시예에서, 상기 제1 만곡 형상부(422)와 상기 제2 만곡 형상부(424)의 각각은 원의 부분을 형성한다. 물론, 다른 실시예에서는, 상기 제1 만곡 형상부(422)와 상기 제2 만곡 형상부(424)의 각각은, 예를 들어, 계란형의 부분, 아아크, 타원형의 부분 또는 다른 적절한 형태의 만곡 형상부와 같은 다른 적절한 형상을 가질 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누들이 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 도 4 및 도 5로부터의 누들(406)이 보다 자세히 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 누들(406)은 복합재 층(432)을 포함하는 다수의 복합재 구조물(431)을 위한 구조(601)를 갖는다. 특히, 상기 다수의 복합재 구조물(431)은 복합재 구조물(602), 복합재 구조물(604) 및 복합재 구조물(606)을 구비한다.

상기 복합재 구조물(602)은 도 4에서 채널(428)의 제3 벽(419)과 제1 벽(415)과 제2 벽(417)을 접촉하도록 되어 있다. 상기 복합재 구조물(606)은 도 4에서 채널(408)의 제1벽(415)과 제2 벽(417)의 뾰족한 부분에 접촉하도록 되어 있다. 상기 복합재 구조물(604)은 상기 복합재 구조물(602)와 복합재 구조물(606) 사이에 위치한다. 이러한 복합재 구조물들은 도 4에서 채널(428)의 형상(430)과 실질적으로 일치하는 누들(406)을 위한 형상(433)을 형성한다.

상기 복합재 구조물(602), 복합재 구조물(604) 및 복합재 구조물(606)은 또한 세그먼트로 지칭될 수도 있다. 예를 들어, 상기 복합재 구조물(602)은 베이스 세그먼트가 될 수 있고, 상기 복합재 구조물(606)은 상부 세그먼트가 될 수 있고, 상기 복합재 구조물(604)은 상기 베이스 세그먼트와 상부 세그먼트 사이의 중간 세그먼트가 될 수 있다.

도시된 이 실시예에서, 상기 복합재 구조물(602)은 복합재 층(608)으로부터 형성되고, 상기 복합재 구조물(604)은 복합재 층(610)으로부터 형성되고, 상기 복합재 구조물(606)은 복합재 층(612)으로부터 형성된다.

상기 누들(406)을 위한 구조(601)는 상기 누들(406)의 형상(433)이 도 4와 도 5에서의 채널(428)의 형상(430)과 실질적으로 일치하도록 선택된다. 도시된 바와 같이, 상기 복합재 구조물(602)의 베이스(614)는 길이(616)를 갖는다. 상기 복합재 구조물(604)의 베이스(618)는 길이(620)를 갖고, 상기 복합재 구조물(606)의 베이스(622)는 길이(624)를 갖는다.

추가로, 상기 복합재 구조물(602)은 높이(626)를 갖는다. 상기 복합재 구조물(604)은 높이(628)를 갖고, 상기 복합재 구조물(606)은 높이(630)를 갖는다. 추가로, 상기 복합재 구조물(602)은 베이스(614)에서 각도(632)를 갖는다. 상기 복합재 구조물(604)은 베이스(618)에서 각도(634)를 갖는다. 상기 복합재 구조물(606)은 베이스(622)에서 각도(636)를 갖는다.

이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 복합재 층을 위한 특성치에 대한 수치가 표로 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 표(700)는 도 6에 있는 상기 누들(406)에서 복합재 구조물(602)을 위한 복합재 층(608)을 위한 특성치의 수치를 제공한다.

도시된 바와 같이, 표(700)는 충(702), 재료(704), 각도(706), 및 두께(708)를 포함한다. 상기 층(702)은 복합재 층(608) 내에서 특별한 층을 나타낸다. 상기 복합재 층(608)을 위한 도시된 이 실시예에서, 상기 복합재 층(608)은 약 20층의 복합재 재료를 포함한다.

추가로, 상기 재료(704)는, 층이 형성되는 재료의 특별한 형태를 나타낸다. 여기 도시된 실시예에서, 모든 복합재 층(608)은 동일한 형태의 재료로 이루어진다. 상기 각도(706)는 도 4에서 스트링거(402)를 통하는 축(438)에 대하여 층이 배치되는 각도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 다른 층이 상기 축(438)에 대하여 다른 각도로 배치될 수 있다. 상기 두께(708)는 층의 두께를 나타낸다. 여기 도시된 실시예에서, 모든 복합재 층(608)은 실질적으로 동일한 두께를 갖는다.

도 6에서 상기 복합재 구조물(604)을 위한 상기 복합재 층(610)은 상기 복합재 층(608)과 실질적으로 동일한 특성치를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복합재 층(610)은 또한 실질적으로 동일한 재료로 구성되고 실질적으로 동일한 두께를 갖는 약 20 개의 층을 가질 수 있다. 추가로, 상기 복합재 층(610)에서 상기 다른 층은 도 4에서 축(438)에 대하여 상기 복합재 층(608)과 실질적으로 동일한 각도를 가지도록 배치된다.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 복합재 층을 위한 특성치에 대한 수치가 표로 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 표(800)는 도 6에 있는 상기 누들(406)에서 복합재 구조물(606)을 위한 복합재 층(612)을 위한 특성치의 수치를 제공한다.

도 7의 표(700)과 비슷하게, 표(800)는 충(802), 재료(804), 각도(806), 및 두께(808)를 포함한다. 도 4에서 제1 만곡된 형상부(422)와 제2 만곡된 형상부(424)의 각각에 기술된 층을 위한 특성치의 각각의 실시예는 도 7에 기술된 층을 위한 특성치의 각각과 결합될 수 있다.

이제 도 9를 참조하면, 날개에서의 구조적 시스템이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 구조적 시스템(900)은 도 3에 보인 항공기(301)와 같은 항공기의 날개(901) 내부에 위치한다.

상기 구조적 시스템(900)은 스킨 패널(904)에 부착된 스트링거(902)를 구비한다. 상기 스트링거(902)는, 도시된 이 실시예에서, 모자형 스크링거(hat stringer)이다. 도시된 이 실시예에서, 도 3에 있는 충전부 구조물(336)과 같은 충전부 구조물(이 도면에는 도시 안됨)은 각각의 스트링거(902)의 적어도 일부를 베이스 차아지(이 도면에는 도시 안됨)에 부착할 수 있다. 스트링거(902)를 위한 상기 베이스 차아지(도시 안됨)는 스트링거(902)를 상기 스킨 패널(904)에 연결한다.

추가로, 도시된 바와 같이, 리브(906)가 스트링거(902)와 스킨 패널(906)에 부착되어 있다. 상기 리브(906)는 도시된 이 실시예에서는 쉬어 타이드 리브(shear tied rib)이다. 상기 충전부 구조물(도시 안됨)은 상기 스킨 패널(904)로부터 화살표(908) 방향으로 스트링거(902)나 리브(906)를 당겨내는 힘을 견디기 위한 스트링거(902)의 용량 또는 능력을 증가시킨다.

이제 도 10을 참조하면, 날개에서의 구조적 시스템이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도시된 이 실시예에서, 상기 구조적 시스템(1000)은 도 3에 보인 항공기(301)와 같은 항공기의 날개(1001) 내부에 위치한다.

상기 구조적 시스템(1000)은 스킨 패널(1004)에 부착된 스트링거(1002)를 구비한다. 상기 스트링거(1002)는 이 실시예에서는 모자형 스트링거이다.

도 3에 있는 충전부 구조물(336)과 같은 충전부 구조물(도시 안됨)을 사용하면, 상기 스킨 패널(1004)로부터 화살표(1008) 방향으로 스트링거(1002)를 당겨내는 힘을 견디기 위한 스트링거(1002)의 용량 또는 능력을 증가시킨다. 이런 힘을 견뎌내기 위한 증가된 용량은 리브(1006)를 스킨 패널(1004)에 부착되지 않고도 스트링거(1002)에 부착될 수 있도록 한다.

이제 도 11 내지 도 14를 참조하면, 구조적 시스템을 형성하는 다른 단계들이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 이들 도면들은 도 3의 구조적 시스템과 같은 구조적 시스템을 형성하는 실시예를 제공한다.

도 11을 참조하면, 복합재 층(1100)이 적층된다. 상기 복합재 층(1100)은 도 3에서의 복합재 재료(314)의 층(312)을 위한 실행예이다. 상기 복합재 층(1100)은 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위한 형상(316)과 같은 길다란 복합재 부재를 위한 형상을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

도 12에서는, 가열부재(1200)가 이 실시예서는 가열 블랭킷이다. 추가로, 단열부재(1202)가 상기 가열부재(1200) 상부에 놓여진다. 상기 단열부재(1202)는 이 실시예에서 단열 블랭킷이다. 복합재 층(1100) 위의 가열부재(1200)와 단열부재(1202)로 복합재 층(1100)이 가열된다. 하나의 실시예에서, 스트링거를 위한 형상을 형성하기 위하여 복합재 층(1100)을 형상화하기 위하여 복합재 층(1100)은 43.3℃까지 가열된다.

이제 도 13을 참조하면, 상기 복합재 층(1100)은 형상(1300)을 형성하기 위하여 가열되었다. 상기 형상(1300)을 가진 상기 복합재 층(1100)은 스트링거(1302)를 형성한다. 도시된 이 실시예에서, 채널(1304)이 스트링거(1302)에 형성된다.

도 14에서는, 누들(1400)이 채널(1304)에 위치된다. 누들(1400)은, 예컨대 도 6에서의 누들(406)을 사용하여 실행될 수 있다. 베이스 차아지(도시 안됨)가 상기 누들(1400)과 스트링거(1302) 위에 놓일 수 있다. 그 다음 스킨 패널(도시 안됨)이 상기 베이스 차아지 위에 놓일 수 있다. 상기 스트링거(1302), 누들(1400), 베이스 차이지 및 스킨 패널은 그 다음 함께 경화된다. 상기 경화는 이들 다른 요소들을 함께 가열함으로써 실행된다. 예를 들어, 이들 다른 요소들은 오븐, 고온가압기나 요소를 가열하도록 된 적절한 다른 장치에서 경화될 수 있다.

어떤 경우에는, 상기 요소들은 백 안에 놓일 수 있다. 그 다음, 상기 요소들의 조립체로부터 구조적 시스템을 형성하기 위하여 압력과 열을 생성하기 위하여 상기 백에 진공이 인가되는 동안 이들 요소들은 가열될 수 있다.

이제 도 15 내지 도 17을 참조하면, 누들을 위한 복합재 구조물이 형성될 패널의 실시예가 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 이들 복합재 구조물은 도 6에서의 누들(406)과 같은 다수의 누들을 형성하기 위하여 절단된다.

도 15를 참조하면, 패널(1500)이 복합재 층으로 구성된다. 상기 패널(1500)은 높이(1501)를 갖는다. 복합재 구조물(1502, 1504, 1506)을 형성하기 위하여 상기 패널(1500)에 절단이 가해진다. 이들 복합재 구조물은 실질적으로 동일한 형상과 크기를 갖는다. 도 6에서의 복합재 구조물(602)은 상기 복합재 구조물(1502, 1504, 1506)이 형성되는 방식과 비슷한 방식으로 형성될 수 있다. 물론, 추가의 복합재 구조물이 상기 패널(1500)로부터 절단될 수 있다.

도 16에서는, 패널(1600)이 복합재 층으로 구성된다. 상기 패널(1600)은 높이(1601)를 갖는다. 복합재 구조물(1602, 1604, 1606)을 형성하기 위하여 상기 패널(1600)에 절단이 가해진다. 이들 복합재 구조물은 실질적으로 동일한 형상과 크기를 갖는다. 도 6에서의 복합재 구조물(604)은 상기 복합재 구조물(1602, 1604, 1606)이 형성되는 방식과 비슷한 방식으로 형성될 수 있다.

추가로, 도 17에서는, 패널(1700)이 복합재 층으로 구성된다. 상기 패널(1700)은 높이(1701)를 갖는다. 복합재 구조물(1702, 1704)을 형성하기 위하여 상기 패널(1700)에 절단이 가해진다. 이들 복합재 구조물은 실질적으로 동일한 형상과 크기를 갖는다. 도 6에서의 복합재 구조물(606)은 상기 복합재 구조물(1702, 1704)이 형성되는 방식과 비슷한 방식으로 형성될 수 있다.

도 15, 도 16 및 도 17에서 형성된 상기 복합재 구조물은 누들을 형성하기 위하여 서로의 위에 적층될 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 복합재 구조물(1502)은, 누들을 형성하기 위하여 복합재 구조물(1702) 위에 적층될 수 있는 복합재 구조물(1602) 위에 적층될 수 있다. 이들 복합재 구조물은, 길다란 복합재 부재에서 특별한 채널과 실질적으로 일치하는 형상을 갖는 누들을 형성하기 위하여 적층된다.

다른 실시예로서, 상기 복합재 구조물(1504)은, 다른 누들을 형성하기 위하여 복합재 구조물(1704) 위에 적층될 수 있는 복합재 구조물(1604) 위에 적층될 수 있다. 이 누들은 상기 복합재 구조물(1502, 1602, 1702)를 적층함으로써 형성된 누들과 실질적으로 동일한 크기와 형상을 갖는다.

다른 실시예에서, 누들을 위한 다른 복합재 구조물을 형성하기 위하여, 일정 부분(1706)과 같은 패널(1700)의 다른 부분에 다른 절단이 가해질 수 있다. 하나의 실시예로서, 복합재 구조물(1708)을 형성하기 위하여 상기 패널(1700)에 절단이 가해질 수 있다. 상기 복합재 구조물(1708)은 상기 복합재 구조물(1502, 1602, 1702)과 같은 동일한 누들에 또는 다른 누들에 사용될 수 있다.

이제 도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 블록 다이아그램 형태의 충전부 구조물이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 다수의 복합재 구조물(304)에 대한 하나의 실행예가 된다.

도시된 이 실시예에서, 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 충전부 구조물(336)과 다른 도 3에서의 채널(332)을 위한 충전부 구조물(1802)을 형성한다. 상기 충전부 구조물(1802)는 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)의 채널(332)을 위한 누들의 다른 실시예이다.

특히, 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)에 상기 구조물(306)을 부착하기 위하여 상기 길다란 복합재 구조물(302)의 채널(332) 안으로 위치될 수 있다. 더욱 특별하게는, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 상기 길다란 복합재 구조물(302)을 위하여 상기 구조물(306)의 표면의 일부를 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 상기 제1 측면(334)의 부분에 부착시킨다.

이 실시예에서 도시된 바와 같이, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 복합재 재료(1806)의 층(1804)으로 구성된다. 이 실시예에서, 상기 복합재 재료(1806)의 상기 층(1804)은 형상(1808)과 방향(1810)을 갖는다. 상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 상기 형상(1808)과 방향(1810)은 도 3에서의 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량을 증가시킬 수 있도록 배치된다.

하나의 실시예로서, 상기 복합재 재료(1806)의 층(1804)의 방향(1810)은 수직 방향이다. 다시 말하면, 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량을 증가시킬 수 있도록 상기 복합재 재료(1806)의 층(1804)은 상기 구조물(306)의 표면(337)에 실질적으로 수직으로 향한다.

이 실시예에서, 상기 구조물(306)의 표면(337)에 실질적으로 수직으로 향하는 상기 층(1804)은, 상기 층(1804)이 상기 구조물(306)의 표면(337)에 대하여 약 90도의 각도로 향한다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 상기 층(1804)은 실질적으로 수평인 구조물(306)의 표면(337)에 대하여 실질적으로 수직으로 향한다.

추가로, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 채널(332)의 형상(333)과 실질적으로 일치한다. 다시 말하면, 상기 복합재 재료(1806)의 층(1804)은 도 3에서의 채널(332)의 형상(333)에 실질적으로 일치하는 형상(1808)으로 형성된다.

상기 다수의 복합재 구조물(304)의 각각은 충전부 구조물(1802)의 세그먼트(segment)가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 서로 부착되었을 때 상기 충전부 구조물(1802)을 형성하는 다수의 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 제1 세그먼트(베이스 세그먼트), 제2 세그먼트(상부 세그먼트), 및 이들 베이스 세그먼트와 상부 세그먼트 사이에 위치하는 한 세트의 중간 세그먼트를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 어떤 "아이템의 세트"는 0 또는 하나 이상의 아이템을 의미한다. 예를 들어, 중간 세그먼트의 세트는 빈 세트 또는 없는 세트일 수도 있다.

하나의 실시예로서, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 제1 세그먼트(1812)와 제2 세그먼트(1814)를 포함할 수 있다. 상기 제1 세그먼트(1812)는 제1 형상(1816)을 가질 수 있고, 상기 제2 세그먼트(1814)는 제2 형상(1818)을 가질 수 있다. 이들 실시예에서, 상기 제1 형상(1816)은 상기 제2 형상(1818)에 실질적으로 대칭일 수 있다. 상기 제1 세그먼트(1812)와 제2 세그먼트(1814)가 도 3에서의 구조물(306)의 표면(337)에 부착하도록 함께 놓였을 때, 상기 제1 세그먼트(1812)를 위한 상기 제1 형상(1816)과 상기 제2 세그먼트(1814)를 위한 제2 형상(1818)은 상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 형상(1808)을 형성할 수 있다.

이들 실시예에서, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위한 다수의 제2 특징부(354)와 실질적으로 매치되는 다수의 제1 특징부(1819)를 구비한다. 상기 다수의 제1 특징부(1819)는 다수의 제2 특징부(354)와 실질적으로 동일한 특징부를 구비한다. 예를 들어, 상기 다수의 제1 특징부(1819)는, 어떠한 제한없이, 열팽창 계수, 영의 모듈러스(Young's Modulus), 및 다른 적절한 특성값 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

하나의 실시예로서, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 상기 층(1804)은 구조(1820)를 가질 수 있다. 상기 층(1804)을 위한 구조(1820)는 상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 상기 다수의 제1 특징부(1819)가 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위한 상기 다수의 제2 특징부(354)와 실질적으로 매치하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 구조(1820)를 갖고, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 영의 계수에 대한 값은 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위한 영의 계수에 대한 값으로부터 정해진 범위 내에 있다.

상기 다수의 복합재 구조물(1800)을 위한 상기 다수의 제1 특징부(1819)와 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위한 상기 다수의 제2 특징부(354)가 실질적으로 매치될 때, 상기 힘(358)을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량(356) 또는 능력은 증가한다. 상기 힘(358)은, 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 압력이 작용할 때 발생한다. 예를 들어, 상기 항공기(301)가 작동할 때, 압력이 상기 길다란 복합재 부재(302)와 상기 구조물(306)에 작용하게 된다.

특히, 상기 복합재 재료(1806)의 층(1804)이 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)의 표면(337)에 실질적으로 수직으로 배치될 때, 상기 길다란 복합재 부재(302)의 표면(337)에 실질적으로 평행하게 형성된 충전부 구조물(1802)에서의 불일치의 수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기 층(1804)의 박리 및/또는 상기 길다란 복합재 부재(302)의 표면(337)에 실질적으로 평행한 다른 불일치의 성장을 실질적으로 붙잡을 수 있다.

도 18에 보인 상기 다수의 복합재 구조물(1800)의 예는, 도시된 실시예가 실행되는 방식으로 물리적 또는 구조적인 한정을 가하려는 의도가 아니다. 도시된 구성요소들에 대신하여 및/또는 추가로 다른 구성요소가 사용될 수도 있다. 어떤 구성요소는 불필요할 수도 있다. 또한, 일부 기능적 구성요소를 나타내기 위하여 블록으로 표시하였다. 하나 이상의 이런 블록은, 실시예로 실행될 때, 다른 블록과 결합하거나 다른 블록으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서는, 상기 다수의 복합재 구조물(1800)은 제1 세그먼트(1812)와 제2 세그먼트(1814)에 추가로 세그먼트를 구비할 수 있다.

이제 도 19를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 사시도가 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 구조적 시스템(1900)이, 도 18에 보인 상기 다수의 복합재 구조물(1800)를 사용하여 도 3에서 블록 형태로 보인 구조적 시스템(300)에 대한 하나의 실행예이다. 특히, 상기 구조적 시스템(1900)은 스트링거(1902), 베이스 차아지(1904), 스킨(1907) 및 누들(1906)을 구비한다. 상기 스트링거(1902)는 도 3에 보인 길다란 복합재 부재(302)에 대한 하나의 실행예이다. 상기 베이스 차아지(1904)는 도 3에서 블록 형태로 보인 구조물(306)에 대한 하나의 실행예이고, 상기 누들(1906)은 도 18에서 보인 충전부 구조물(1802)에 대한 하나의 실행예이다.

여기 도시된 실시예에서, 상기 스트링거(1902)는 블레이드 스트링거이다. 상기 스트링거(1902)는 제1 측면(1903)과 제2 측면(1905)를 구비한다. 추가로 상기 스트링거(1902)는 제1 섹션(1908)과 제2 섹션(1910)을 구비한다. 상기 제1 섹션(1908)과 제2 섹션(1910)은 이 실시예에서 동일 구조물의 일부이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 섹샨(1908)은 비연속 섹션이다.

상기 제2 섹션(1910)은, 상기 제2 섹션(1910)이 화살표(1911) 방향으로 상기 제1 섹션(1908)으로부터 뻗어 나가도록 상기 제1 섹션(1908)에 대하여 위치된다. 상기 화살표(1911)는 상기 제1 섹션(1908)과 실질적으로 수직인 방향을 갖는다.

도시된 이 실시예에서, 상기 제2 섹션(1910)은 제2 섹션(1910)의 제1 위치(1914)에서 상기 제1 섹션(1908)의 제1 부분(1912)을 만나고, 제2 섹션(1910)의 제2 위치(1918)에서 상기 제1 섹션(1908)의 제2 부분(1916)을 만난다. 상기 제1 위치(1914)는 제1 만곡 형상부(1922)를 갖는다. 상기 제2 위치(1918)는 제2 만곡 형상부(1924)를 갖는다.

여기 도시된 실시예에서, 상기 베이스 차아지(1904)는 상기 스트링거(1902)의 제1 측면(1903)에 부착된다. 특히, 상기 베이스 차아지(1904)의 제1 표면(1926)은 상기 제1 섹션(1908)의 제1 측면(1903)과 접촉한다. 상기 스킨(1907)은 상기 베이스 차아지(1904)의 제2 표면(1927)에 부착된다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 표면(1926)은 상기 제2 섹션(1910)의 제1 측면(1903)과 접촉하지 않는다.

상기 누들(1906)은 상기 채널(1928)에 위치된다. 상기 누들(1906)은 다수의 복합재 구조물(1931)을 포함한다. 상기 다수의 복합재 구조물(1931)은 도 18에서 블록 형태로 보인 상기 다수의 복합재 구조물(1800)의 하나의 실행예이다. 상기 다수의 복합재 구조물(1931)은 복합재 층(1932)으로 구성된다. 상기 복합재 층(1932)은 도 18에서 블록 형태로 보인 상기 복합재 재료(1806)의 층(1804)과 같은 복합재 재료의 층들이다.

상기 복합재 층(1932)의 구조는 상기 누들(1906)의 형상(1933)이 상기 채널(1928)의 형상(1930)과 실질적으로 일치하도록 선택된다. 추가로, 상기 누들(1906)로 인해, 상기 누들(1906)이 없거나 다른 형태의 누들이 있을 때와 비교할 때, 상기 베이스 차이지(1904) 및/또는 스킨(1907)으로부터 상기 스트링거(1902를 당겨내는 힘을 견디는 스트링거(1902)의 능력이나 용량이 증가된다. 이런 힘은 화살표(1911) 방향이다.

도시된 바와 같이, 상기 누들(1906)을 위한 상기 복합재 층(1932)은 상기 제1 섹션(1908)의 제1 측면(1903)과 상기 베이스 차아지(1904)의 제1 표면(1926)에 실질적으로 수직으로 배치된다. 다시 말하면, 상기 복합재 층(1932)은 상기 베이스 차아지(1904)의 제1 표면(1926)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된다. 더욱 특별하기로는, 상기 복합재 층(1932)은 여기 도시된 실시예에서는 화살표(1911) 방향이다.

추가로, 도시된 실시예에서, 접착제 및/또는 다른 적절한 형태의 재료가, 상기 제1 위치(1914)와 제2 위치(1918)에서 상기 누들(1906)과 상기 스트링거(1902)의 제1 측면(1903) 사이의 어떤 틈이나 공간을 충전하는 데 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 채널(1928)의 상기 틈이나 공간은 상기 스트링거(1902), 베이스 차아지(1904) 및 누들(1906)이 서로 부착될 때 존재하지 않게 된다.

이제 도 20을 참조하면, 본 발명에 따른 누들을 위한 복합재 구조물이 형성되는 패널이 도시되어 있다. 이러한 복합재 구조물은 도 18에서 블록 형태로 보인 다수의 복합재 구조물(1800)과 같은, 다수의 복합재 구조물을 형성하기 위하여 절단될 수 있다. 특히, 이런 복합재 구조물은 도 19에서 누들(1906)과 같은 누들을 형성하기 위하여 절단될 수 있다.

도시된 바와 같이, 패널(2000)과 패널(2002)은 복합재 층으로 구성된다. 절단선(2004)는 복합재 구조물(2006)을 형성하기 위하여 패널(2000)로 만들어진다. 이런 복합재 구조물은 실질적으로 동일한 형상과 크기를 갖는다. 상기 패널(2000)과 패널(2002)의 나머지 부분은 실행방법에 따라 다른 복합재 구조물을 형성하는 데 사용될 수 있다.

이제 도 21을 참조하면, 도 21은 발명의 바람직한 실시예에 따른 누들을 위한 층을 나타낸다. 이 실시예에서, 도 20으로 부터 복합재 구조물(2006)과 복합재 구조물(2010)은 형상 (2102)을 갖는 라미네이트층(2100)을 형성하기 위하여 서로 부착될 수 있다. 특히, 상기 복합재 구조물(2006)과 복합재 구조물(2010)은 형상(2102)을 갖는 라미네이트층(2100)을 형성하기 위하여 회전된다. 상기 라미네이트층(2100)은 스트링거 형태의 길다란 복합재 부재를 위한 누들을 형성하기 위하여 사용될 수 있다.

상기 라미네이트층(2100)을 위한 형상(2102)은, 최종적인 누들이 위치하게 될 채널을 위한 형상보다 더 클 수 있다. 특히, 상기 라미네이트층(2100)을 위한 형상(2102)은, 경화 후에, 상기 라미네이트층(2100)이 상기 스트링거의 채널의 형상과 실질적으로 일치하는 최종 형상을 가질 수 있도록 형상화된다. 상기 라미네이트층(2100)은 스트링거를 위한 누들을 형성하기 위하여 열 및/또는 압력을 가함으로써 경화될 수 있다.

물론, 다른 실시예에서는, 상기 형상(2102)을 갖는 상기 라미네이트층(2100)은 패널의 표면에 대하여 약 45도로 그리고 두 개의 절단선 사이의 각도를 약 90도로 하여 두 개의 절단선을 형성함으로써 단일 패널로부터 형성될 수 있다.

이제 도 22를 참조하면, 도 22는 본 발명에 따른 블록 다이아그램 형태의 충전부 구조물을 나타낸다. 도시된 이 실시예에서, 다수의 복합재 구조물(2200)은 도 3에서 블록 형태로 보인 다수의 복합재 구조물(304)에 대한 하나의 실시예이다.

도시된 이 실시예에서, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)을 위한 충전부 구조물(2202)를 형성한다. 상기 충전부 구조물(2202)은 도 3에서 블록 형태로 보인 길다란 복합재 부재(302)의 채널(332)을 위한 누들의 다른 실시예이다.

특히, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은, 구조물(306)을 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)에 부착하기 위하여 상기 길다란 복합재 부재(302)의 채널(332)에 배치될 수 있다. 더욱 특별하게는, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은, 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위하여 상기 구조물(306)의 표면(337)의 일부를 상기 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)와 제2 위치(323)에서 상기 제1 측면(334)의 일부에 부착한다.

이 실시예에서 도시된 바와 같이, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 복합재 재료(2206)의 층(2204)으로 구성된다. 도시된 이 실시예에서, 상기 복합재 재료(2206)의 층(2204)은 형상(2208)을 갖는다. 상기 다수의 복합재 구조물(2200)을 위한 상기 형상(2208)은 도 3에서 블록 형태로 보인 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견디기 위한 길다란 복합재 부재(302)의 능력 또는 용량을 증가시키도록 구성된다. 특히, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)의 형상(333)과 실질적으로 일치하는 형상(2208)을 갖는다. 다시 말하면, 복합재 재료(2206)의 층(2204)은 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)의 형상(333)과 실질적으로 일치하는 형상(2208)을 갖고 형성된다.

도시된 이 실시예에서, 각각의 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 충전부 구조물(2202)의 세그먼트일 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 함께 부착되었을 때 충전부 구조물(2202)을 형성하는 다수의 세그먼트를 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 복합재 재료(2206)의 층(2204)을 포함하는 세그먼트(2212)만을 포함할 수 있다.

세그먼트(2212)에서 복합재 재료(2206)의 층(2204)은 도 3에서 블록 형태로 보인 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 대하여 다른 방향(2210)을 갖는다. 상기 다수의 복합재 구조물(2200)에서 상기 복합재 재료(2206)의 층(2204)의 방향(2210)은, 도 3에서 블록 형태로 보인 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 능력 또는 용량(356)을 증가시키도록 선택될 수 있다.

예를 들어, 상기 층(2204)은 구조(2214)를 가지고 적층될 수 있다. 상기 층(2204)을 위한 상기 구조(2214)는 층(2204)의 그룹들(2216)을 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 대로, 층의 그룹은 2 이상의 층이다. 하나의 실시예로서, 상기 층(2204)은 상기 그룹들(2216)에서 각 그룹이 2 개의 층을 포함하는 층(2204)의 그룹들(2216)로 형성될 수 있다. 이들 2 개의 층은 서로 다른 방향(2210)을 가질 수 있다.

그룹(2218)은 그룹들(2216) 중의 하나의 예이다. 하나의 실시예에서, 그룹(2218)은 제1층(2220)과 제2층(2222)을 포함한다. 상기 제2층(2222)은 상기 제1층(2220)의 상부에 적층될 수 있다. 상기 제1층(2220)은 도 3에서 블록 형태로 보인 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 대하여 약 0도의 각도로 배치되는 섬유를 포함할 수 있다. 추가로 상기 제2층(2222)은 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 90도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치된 섬유를 포함할 수 있다.

상기 층(2204)을 위한 구조(2214)에서, 그룹들(2216)에서 모든 그룹들은 상기 그룹(2218)을 위한 제1층(2220)과 제2층(2222)과 실질적으로 같은 방식으로 배열된 2개의 층을 가질 수 있다. 특히, 상기 그룹들(2216)에서 제2층(2222)을 위한 섬유가 다른 그룹으로 배치되는 각도는 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 90도 사이에서 교대로 선택될 수 있다. 다시 말하면, 상기 그룹들(2216)에서 인접한 그룹들은 상기 축(357)에 대하여 동일한 각도를 갖는 섬유를 가진 제2층(2222)을 갖지 않을 수 있다.

다른 실시예에서는, 그룹(2218)은 제1층(2220)과 제2층(2222)에 추가하여 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 그룹(2218)은 또한 제3층(2224)과 제4층(2226)을 포함할 수 있다. 상기 제2층(2222)은 상기 제1층(2220) 위에 적층될 수 있다. 상기 제3층(2224)은 상기 제2층(2222) 위에 적층될 수 있다. 상기 제4층(2226)은 상기 제3층(2224) 위에 적층될 수 있다.

상기 그룹(2218)은 4개의 층을 포함할 수 있고, 제1층(2220)과 제4층(2226)은 도 3에서 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 대하여 약 0도의 각도로 설치된 섬유를 포함할 수 있다. 상기 제2층(2222)과 제3층(2224)은 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 90도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치된 섬유를 포함할 수 있다. 이런 식으로, 상기 제2층(2222)과 제3층(2224)은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 대하여 약 0도의 각도로 설치된 섬유를 갖는 상기 제1층(2220)과 제4층(2226) 사이에 '샌드위치'로 배치될 수 있다.

다른 실시예에서는, 상기 그룹(2218)은 3개의 층을 구비할 수 있다. 이들 3개의 층은, 예를 들어, 제1층(2220), 제2층(2222) 및 제3층(2224)을 구비한다. 이 실시예에서, 상기 제1층(2220)은 도 3에서 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 대하여 약 0도의 각도로 설치된 섬유를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 제2층(2222)과 제3층(2224)의 각각은 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 90도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치된 섬유를 포함할 수 있다.

이런 식으로, 상기 그룹(2218)은, 이 실시예에서 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배열된 섬유를 가지는 어떠한 층도 구비하지 않을 수 있다. 물론, 다른 실시예에서는, 상기 그룹(2218)은 2개의 층, 3개의 층 또는 다른 수의 층을 구비할 수 있는데, 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유를 갖는 층은 존재하지 않는다. 상기 그룹(2218)에서 각각의 층은 상기 축(357)에 대하여 약 0도의 각도나, 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 50도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치된 섬유를 포함할 수 있다.

상기 그룹들(2216)이 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유를 갖는 층을 갖지 않는 이런 형태의 구조(2214)로, 도 3에서 블록 형태로 보인 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견디기 위한 길다란 복합재 부재(302)의 능력 또는 용량(356)이 바람직한 용량까지 증가될 수 있다. 추가로, 이런 형태의 구조(2214)는 상기 다수의 복합재 구조물(2200)에 대한 바람직한 열팽창을 제공할 수 있다.

추가적으로, 상기 층(2204)을 위한 방향(2210)이 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유를 갖는 층을 구비하지 않을 때, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)의 제조는 용이해질 수 있다. 특히, 방향을 형성하는 데 있어서 상기 층의 강성이 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유를 갖는 층의 강성에 비하여 감소될 수 있기 때문에, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)이 더욱 쉽게 형성될 수 있다. 특히, 상기 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유로 구성된 층은, 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축(357)에 대하여 약 50도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치된 섬유로 구성된 층에 비교해 볼 때, 상기 축(357)에 수직인 방향으로 증가된 강성을 가질 수 있다.

추가로, 상기 그룹들(2216)에서 각각의 그룹이 각각의 그룹에서 동일한 층을 가질 때, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)의 제조는 용이해질 수 있고, 다른 구조를 갖는 그룹들(2216)에서의 그룹들에 비교하여 볼 때 바람직한 수준의 정확도를 갖고 실행될 수 있다. 다시 말하면, 선택된 공차 밖의 그룹에서의 층에 대한 방향을 갖는 그룹들(2216) 속에 있는 그룹을 가질 가능성이 줄어들게 된다.

상기 층(2204)의 그룹들(2216)은 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)의 형상(333)보다 더 큰 형상을 갖는 층상(laminate)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 층상을 형성하기 위하여 적층되는 그룹들(2216)에서 다른 그룹을 위한 층(2204)은, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 통과하는 축(357)에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 채널(332)의 형상(333)보다 더 넓어질 수 있다. 충전부 구조물(2202)을 형성하기 위해 상기 층상을 경화시킨 후에, 상기 충전부 구조물(2202)이 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)의 형상(333)과 실질적으로 일치하는 형상(2208)을 가지도록 상기 층상을 위한 상기 형상이 형성될 수 있다.

추가로, 여기 도시된 실시예에서, 상기 층(2204)은 실행예에 따라 다른 폭을 가질 수 있다. 하나의 실시예로서, 상기 층(2204)은 상기 충전부 구조물(2202)의 베이스로부터 상기 충전부 구조물(2202)의 상부로 가면서 값이 줄어드는 폭을 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 충전부 구조물(2202)이 도 3에서의 채널(332)에 놓여질 때 상기 구조물(306)에 더 가까운 상기 층(2204)이 상기 구조물(306)로부터 더 멀어지는 층(2204)에 비교하여 더 넓어진다.

이런 식으로, 상기 층(2204)은 도 3에서 블록 형태로 보인 채널(332)의 형상(333)과 유사한 형상(2208)을 형성하는 폭을 가질 수 있다. 특히, 상기 충전부 구조물(2202)을 형성하기 위하여 상기 층(2204)을 경화하기 전에 상기 층(2204)의 폭이 상기 채널(332)의 형상(333)보다 더 넓어지도록 이들 폭이 선택될 수 있다. 결과적으로, 경화하기 전에, 상기 층(2204)은 상기 채널(332)의 형상(333)의 크기 보다 약간 더 큰 크기를 갖는 형상(2208)을 가질 수 있다. 상기 층(2204)이 상기 충전부 구조물(2202)을 형성하기 위하여 경화되어야 할 때, 상기 충전부 구조물(2202)의 형상(2208)이 상기 채널(333)의 형상(333)에 실질적으로 일치하는 크기를 갖도록, 상기 층(2204)의 폭이 감소될 수 있다.

이러한 실시예에서, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위하여 다수의 제2 특징부(354, characteristics)와 실질적으로 일치하는 다수의 제1 특징부(2228)를 구비한다. 상기 다수의 제1 특징부(2228)는 상기 다수의 제2 특징부(354)와 실질적으로 동일한 특징을 구비한다. 상기 다수의 제1 특징부(2228)는, 예를 들어, 어떠한 제한없이, 하나 이상의 열팽창 계수, 영의 계수(Young's modulus)와 적절한 다른 특성을 포함할 수 있다.

이 실시예에서, 상기 층(2204)의 그룹들(2216)을 위한 구조(2214)는, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)을 위한 상기 다수의 제1 특징부(2228)가 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 다수의 제2 특징부(354, characteristics)와 실질적으로 일치하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 구조(2214)로, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)을 위한 영의 계수의 값은 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 영의 계수값으로부터 정해진 범위 내에 있다.

상기 다수의 복합재 구조물(2200)을 위한 상기 다수의 제1 특징부(2228)와 도 3에서 블록 형태로 보인 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 다수의 제2 특징부(354)가 실질적으로 일치할 때, 상기 힘(358)에 대하여 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량(356)은 증가된다.

도 22에서 상기 다수의 복합재 구조물(2200)를 도시한 것은 도시된 실시예가 실행되는 방식으로 물리적 또는 구조적 제한을 가하려는 의도는 아님을 밝혀둔다. 도시되거나 설명된 것에 추가로 또는 대체하여 다른 구성요소가 사용될 수도 있다. 어떤 구성요소는 생략될 수 있다. 또한, 블록은 어떤 기능적인 구성요소를 설명하기 위하여 제공된 것이다. 이들 블록의 하나 이상은 설명된 실시예로서 실행될 때 다른 블록과 결합되거나 다른 블록으로 분할될 수도 있다.

예를 들어, 어떤 실시예에서는, 설명된 것보다 적거나 많은 층이 그룹(2218)에 존재할 수도 있다. 추가로, 다른 실시예에서는, 상기 구조(2214)는 세그먼트(2212)에 추가로 또는 대체하여 세그먼트를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물(2200)은 상기 충전부 구조물(2202)을 위한 3 개의 세그먼트 형태를 취하는 3개의 복합재 구조물을 구비할 수 있다.

이제 도 23을 참조하면, 도 23은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조적 시스템의 정면도를 나타낸다. 이 실시예에서는, 구조적 시스템(2300)은 도 22에서 다수의 복합재 구조물(2200)을 이용하여 도 3에서의 구조적 시스템(300)을 위한 하나의 실행예이다. 특히, 상기 구조적 시스템(2300)은 스트링거(2302), 베이스 차아지(2304), 스킨(2307) 및 누들(2306)을 구비한다. 상기 스트링거(2302)는 도 3에서 블록 형태로 보인 길다란 복합재 부재(302)를 위한 하나의 실행예이다. 상기 베이스 차아지(2304)는 도 3에서의 구조물(306)을 위한 하나의 실행예이고, 상기 누들(2306)은 도 22에서 충전부 구조물(2202)을 위한 하나의 실행예이다.

이 실시예에서, 상기 스트링거(2302)는 블레이드 스트링거이다. 상기 스트링거(2302)는 제1 측면(2303)과 제2 측면(2305)를 갖는다. 추가로 상기 스트링거(2302)는 제1 섹션(2308)과 제2 섹션(2310)을 갖는다. 상기 제1 섹션(2308)과 제2 섹션(2310)은 이 실시예에서는 동일한 구조물의 부분이다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 섹션(2308)은 비연속 섹션이다.

상기 제2 섹션(2310)이 화살표(2311) 방향으로 상기 제1 섹션(2308)으로부터 연장되도록, 상기 제2 섹션(2310)이 상기 제1 섹션(2308)에 대하여 위치된다. 상기 화살표(2311)는 상기 제1 섹션(2308)에 실질적으로 수직인 방향을 갖는다.

도시된 실시예에서, 상기 제2 섹션(2310)은 제2 섹션(2310)의 제1 위치(2314)에서 상기 제1 섹션(2308)의 제1 부분(2312)를 만나고, 제2 섹션(2310)의 제2 위치(2318)에서 상기 제1 섹션(2308)의 제2 부분(2316)을 만난다. 상기 제2 섹션(2310)의 제1 위치(2314)는 제1 만곡 형상부(2322)를 갖는다. 상기 제2 섹션(2310)의 제2 위치(2318)는 제2 만곡 형상부(2324)를 갖는다.

도시된 이 실시예에서, 상기 베이스 차아지(2304)는 상기 스트링거(2302)의 제1 측면(2303)에 부착된다. 특히, 상기 베이스 차아지(2304)의 제1 표면(2326)은 상기 제1 섹션(2308)의 제1 측면(2303)에 접촉한다. 상기 스킨(2307)은 상기 베이스 차아지(2304)의 제2 표면(2327)에 부착된다. 도시된 바와 같이, 사기 제1 표면(2326)은 상기 제2 섹션(2310)의 제1 측면(2303)과 접촉하지 않게 된다.

상기 누들(2306)은 채널(2328)에 삽입될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 누들(2306)은 복합재 구조물(2331)을 포함한다. 상기 복합재 구조물(2331)은 도 22에서의 다수의 복합재 구조물(2200)에 대한 하나의 실행예이다. 상기 복합재 구조물(2331)은 도시된 이 실시예에서는 하나의 세그먼트 형태를 취한다. 상기 복합재 구조물(2331)은 복합재 층(2332)으로 구성된다. 상기 복합재 층(2332)은 도 22에서의 복합재 재료(2206)의 층(2204)과 같은 복합재 재료의 층이다.

도시된 바와 같이, 상기 복합재 층(2332)은 채널(2328)의 형상(2330)보다 더 넓은 폭(2334)을 가질 수도 있다. 그러나, 상기 복합재 층(2332)이 상기 채널(2328)의 형상(2330)의 크기와 실질적으로 일치하는 크기를 갖는 형상(2333)을 형성하기 위하여 수축될 수 있도록, 상기 폭(2334)이 선택될 수 있다. 특히, 상기 누들(2306)의 형상(233)이 상기 누들(2306)이 경화된 후에 상기 채널(2308)의 형상(2330)과 실질적으로 일치하도록, 상기 복합재 층(2332)의 구조가 선택된다.

추가로, 상기 누들(2306)을 구비하여, 이러한 누들(2306)이 없거나 다른 형태의 누들이 있는 경우와 비교할 때, 상기 베이스 차아지(2304) 및/또는 상기 스킨(2307)으로부터 상기 스트링거(2302)를 댕겨내는 힘에 견디는 상기 스트링거(2302)의 용량이 증가된다. 상기 힘은 화살표(2311) 방향이다

도시된 실시예에서, 상기 누들(2306)을 위한 복합재 층(2332)은 상기 스트링거(2302)를 통과하는 축(도시 안됨)에 대하여 다른 방향을 가질 수 있다. 이 축(도시 안됨)은 상기 화살표(2311)에 실질적으로 수직으로 종이를 관통하게 된다. 이 실시예에서, 상기 복합재 층(2332)은 층들을 구비한다.

추가적으로, 이 실시예에서, 접착제 및/또는 다른 적절한 형태의 재료가, 상기 제1 위치(2314)와 제2 위치(2318)에서 상기 누들(2306)과 상기 스트링거(2302)의 제1 측면(2303) 사이에 틈새나 공간을 충전하기 위하여 사용될 수 있다. 이런 식으로, 상기 스트링거(2302), 베이스 차아지(2304) 및 누들(2306)이 함께 부착될 때, 상기 채널(2328)의 상기 틈새나 공간이 메워지게 된다.

이제 도 24a와 도 24b를 참조하면, 도 24a와 도 24b는 본 발명에 따른 누들에 사용될 복합재 층을 위한 폭과 방향각의 표를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 표(2400)는 복합재 층(2402), 방향각(2404), 및 폭(2406)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 복합재 층(2402)은 도 23에서 상기 누들(2302) 내의 복합재 층(2332)에서 다른 복합재 층을 나타낸다. 상기 방향각(2304)은, 상기 복합재 층(2332)에서 상기 다른 복합재 층을 위한 섬유가 상기 스트링거(2302)를 통과하는 축(도 23에는 도시 안됨)과 함께 정렬되는 각도를 나타낸다. 추가로, 상기 폭(2406)은 도 23에서 상기 복합재 층(2332)에서 상기 다른 복합재 층을 위한 폭(2334)에서의 다른 폭을 나타낸다.

이제 도 25a와 도 25b를 참조하면, 도 25a와 도 25b는 본 발명에 따른 누들에 사용될 복합재 층을 위한 폭과 방향각의 다른 표를 나타낸다. 도시된 실시예에서, 표(2500)는 복합재 층(2502), 방향각(2504), 및 폭(2506)을 포함한다.

도시된 바와 같이, 상기 복합재 층(2502)은 도 23에서 상기 누들(2302) 내의 복합재 층(2332)에서 다른 복합재 층을 나타낸다. 상기 방향각(2504)은, 상기 복합재 층(2332)에서 상기 다른 복합재 층을 위한 섬유가 상기 스트링거(2302)를 통과하는 축(도 23에는 도시 안됨)과 함께 정렬되는 각도를 나타낸다. 추가로, 상기 폭(2506)은 도 23에서 상기 복합재 층(2332)에서 상기 다른 복합재 층을 위한 폭(2334)에서의 다른 폭을 나타낸다.

이제 도 26을 참조하면, 길다란 복합재 부재를 위한 당겨냄 용량을 증가시키기 위한 공정의 플로우 차트가 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 26에 도시된 공정은 도 3에서의 길다란 복합재 부재(302)를 위해 당겨냄 용량을 증가시키기 위하여 실행될 수 있다.

상기 공정은 항공기를 작동시킴으로써 시작된다(작동 단계(2600))). 특히, 작동 단계(2600)에서, 상기 공정은 상기 길다란 복합재 부재와, 이 복합재 부재의 측면에 부착된 구조물에 압력을 작용한다. 상기 길다란 복합재 부재는, 예를 들어, 스트링거가 될 수 있다. 상기 구조물은, 예를 들어, 스킨 패널이 될 수 있다.

항공기의 작동에 반응하여, 상기 공정은 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내도록 하는 힘을 발생하고(작동 단계(2602)), 그 후에 상기 공정이 종료된다. 상기 힘은 구조물의 표면에 실질적으로 직각인 방향으로 작용한다. 이 실시예에서, 상기 구조물에 부착된 상기 길다란 복합재 부재의 측면에서 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 채널이 연장된다.

다수의 복합재 구조물이 상기 구조물에 상기 길다란 복합재 부재의 측면의 부분을 부착하도록 되어 있어서, 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재의 용량이 증가될 수 있게 한다. 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재의 용량은 상기 길다란 복합재 부재에 대한 당겨냄 용량이다.

이 실시예에서, 상기 길다란 복합재 부재의 측면의 부분을 상기 구조물에 부착하는 상기 다수의 복합재 구조물은 다수의 다른 구조로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 다수의 복합재 구조물은, 도 3에서의 다수의 복합재 구조물(304)를 위한 구조(351), 도 18에서의 다수의 복합재 구조물(1800)를 위한 구조(1820) 또는 도 22에서의 다수의 복합재 구조물(2200)를 위한 구조(2214)를 가질 수 있다.

이제 도 27를 참조하면, 구조적 시스템을 형성하기 위한 공정의 플로우 차트가 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 27에 도시된 상기 공정은 도 3에서의 구조적 시스템(300)을 형성하기 위하여 실행될 수 있다.

상기 공정은 길다란 복합재 부재를 위한 층들을 적층함으로써 시작된다(작동 단계(2700)). 이들 층은, 예를 들어, 복합재 재료의 층이다. 상기 길다란 복합재 부재는, 예를 들어, 스트링거, 스티프너, 또는 다른 적절한 형태의 길다란 복합재 부재가 될 수 있다.

그 다음, 상기 공정은, 구조물에 부착하도록 된 측면을 구비한 상기 길다란 복합재 부재를 위한 형상을 형성하기 위하여 층들을 형상화한다(작동 단계(2702)). 작동 단계(2702)는, 예를 들어, 상기 길다란 복합재 부재를 위한 형상을 형성하기 위하여 상기 층을 가열함으로써 실행될 수 있다. 상기 구조물은, 예를 들어, 스킨 패널, 베이스 차아지, 및/또는 실질적으로 평면을 갖는 다른 구조물이 될 수 있다. 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장되는 채널이 상기 구조물에 부착하기 위한 측면에 존재한다.

그 이후에, 상기 공정은 상기 채널에 다수의 복합재 구조물을 위치시킨다(작동 단계(2704)). 작동 단계(2704)에서, 상기 다수의 복합재 구조물은, 도 3에서의 다수의 복합재 구조물(304)를 위한 구조(351), 도 18에서의 다수의 복합재 구조물(1800)를 위한 구조(1820) 또는 도 22에서의 다수의 복합재 구조물(2200)를 위한 구조(2214)를 가질 수 있다.

상기 다수의 복합재 구조물은 이 구조물에 상기 길다란 복합재 부재의 측면의 부분을 부착시키도록 된 충전부 구조물을 형성한다. 상기 다수의 복합재 구조물은 이 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재의 용량을 증가시킨다.

그 다음, 상기 공정은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 대하여 상기 구조물을 위치시킨다 (작동 단계(2706)). 예를 들어, 상기 작동 단계(2706)에서, 상기 구조물은 상기 길다란 복합재 부재 위에 위치되어, 상기 구조물의 표면이 직접 상기 길다란 복합재 부재의 적어도 일부에 접촉하도록 한다. 그 다음, 상기 공정은 구조적 시스템을 형성하기 위하여 상기 채널과 구조물에 있는 다수의 복합재 구조물과 함께 상기 길다란 복합재 부재를 위한 형상에서 층을 경화시키고 상기 공정은 그 후에 종료된다 (작동 단계(2708)).

이제 도 28을 참조하면, 충전부 구조물을 형성하기 위한 공정의 플로우 차트가 본 발명이 바람직한 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 28에 도시된 상기 공정은 도 3에서의 충전부 구조물(336)을 형성하기 위하여 실행될 수 있다.

길다란 복합재 부재에서 채널의 부분에 위치시키기 위한 복합재 구조물을 형성하기 위하여 복합재 층을 적층한다 (작동 단계(2800)). 상기 복합재 구조물은 충전부 구조물에 대하여 상기 길다란 복합재 부재의 채널에 위치될 수 있도록 한다. 그 다음, 상기 복합재 구조물을 위한 복합재 층은 패널을 형성하기 위하여 밀착된다(작동 단계(2802)). 이 밀착은 상기 패널을 형성하기 위하여 상기 복합재 층에 압력을 작용함으로써 실행된다. 상기 패널은 상기 복합재 구조물에 대한 바람직한 높이와 실질적으로 동일한 높이를 갖는다.

그 이후에, 상기 공정은 상기 복합재 구조물을 형성하기 위하여 패널에 절단이 가해진다 (작동 단계(2804)). 이 작동 단계(2804)에서는, 채널의 상응하는 부분과 실질적으로 일치하는 크기와 형성을 갖는 복합재 구조물을 형성하기 위하여 선택된 각도로 절단이 이루어진다.

그 다음, 상기 공정은, 상기 충전부 구조물에 필요한 다수의 복합재 구조물을 형성하기 위해 추가의 복합재 구조물이 필요한지를 결정한다 (작동 단계(2806)). 추가의 복합재 구조물이 필요하지 않는 경우, 상기 공정은 상기 충전부 구조물을 위해 하나 이상의 복합재 구조물이 형성되었는지 결정한다 (작동 단계(2808)).

상기 충전부 구조물을 위해 하나 이상의 복합재 구조물이 형성되지 않았다면, 상기 공정은 종료된다. 하나 이상의 복합재 구조물이 형성되었다면, 상기 공정은 복합재 구조물을 서로에게 부착하고(작동 단계(2810)), 상기 공정은 그 후에 종료된다. 작동 단계(2810)에서, 상기 복합재 구조물은 적층되는 형태로, 나란하게, 및/또는 다른 적절한 형태로 서로에게 부착될 수 있어서, 상기 복합재 구조물에 대한 전체 길이는 상기 길다란 복합재 부재의 채널의 형상과 실질적으로 일치한다.

다시 작동 단계(2806)를 참조하면, 상기 충전부 구조물을 위해 복합재 구조물이 필요하면, 상기 공정은 새로운 복합재 구조물을 형성하기 위하여 위에 설명된 작동 단계(2800)로 되돌아 간다.

실시예의 다른 도면에서 플로우 차트와 블록 다이아그램은 바람직한 실시예에서의 장치와 방법에 대한 어떤 가능한 실행에 대한 구조, 기능 및 작용을 나타낸다. 이와 관련하여, 플로우 차트나 블록 다이아그램에서 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 기능 및/또는 작동이나 단계의 일부를 나타낼 수 있다.

바람직한 실시예의 다른 실행예에서, 상기 블록에 표시된 기능은 도면에 쓰인 순서와 달리 실행된다. 예를 들어, 어떤 경우에는, 관련된 기능에 따라, 연속해서 보인 2 개의 블록이 실질적으로 동시에 실행될 수도 있고, 또는 대로는 역순으로 실행될 수도 있다. 또한, 다른 블록들이 플로우 차트나 블록 다이아그램에 도시된 블록에 추가될 수도 있다.

다른 바람직한 실시예는, 상기 스트링거가 부착된 다른 구조물로부터 상기 스트링거를 당겨내는 힘을 견디기 위한 능력 또는 용량이 증가된 스트링거를 제공한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 구조적 시스템은 길다란 복합재 부재, 다수의 복합재 구조물, 및 구조물을 포함한다. 상기 길다란 복합재 부재는 상기 구조물에 부착하도록 된 측면과, 길다란 복합재 부재의 측면에 있는 채널을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 배치되도록 된다. 추가로, 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물에 상기 길다란 복합재 부재의 측면의 일부를 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 당겨내는 힘을 견뎌내기 위한 상기 길다란 복합재 부재의 능력 또는 용량을 증가시키도록 되어 있다.

다른 실시예에서, 길다란 복합재 부재, 채널, 및 다수의 복합재 구조물을 포함하는 장치가 개시된다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하도록 되어 있는 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 놓이고 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 놓이도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 끌어내는 힘을 견디기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량 또는 능력을 증가시키도록 되어 있다.

또 다른 실시예에서, 길다란 복합재 부재, 채널, 및 다수의 복합재 구조물을 포함하는 장치가 개시된다. 상기 길다란 복합재 부재는 구조물에 부착하도록 되어 있는 측면을 구비한다. 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재의 측면에 놓이고 상기 길다란 복합재 부재의 길이를 따라 연장된다. 상기 다수의 복합재 구조물은 상기 채널에 놓이도록 되어 있고 상기 길다란 복합재 부재의 측면 부분을 상기 구조물에 부착하도록 되어 있다.

이 실시예에서, 상기 다수의 복합재 구조물 중의 하나의 복합재 구조물은 상기 구조물로부터 상기 길다란 복합재 부재를 끌어내는 힘을 견디기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량 또는 능력을 증가시키도록 선택된 다른 방향을 갖는 층을 구비한다. 상기 복합재 구조물은 상기 복합재 구조물을 형성하기 위하여 적층된 층의 그룹들을 포함할 수 있다.

하나의 특정한 실시예로서, 상기 층의 그룹들 중의 하나의 그룹은 제1층과 제2층을 구비하는데, 상기 제1층의 제1 섬유는 상기 길다란 복합재 부재를 관통하는 축에 대하여 약 0도의 각도로 배치되고, 상기 제2층의 제2 섬유는 상기 길다란 복합재 부재를 관통하는 상기 축에 대하여 약 45도와 상기 축에 대하여 약 90도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치되어 있다.

다른 특정한 실시예로서, 상기 층의 그룹들 중의 하나의 그룹에서 각각의 층은, 상기 길다란 복합재 부재를 관통하는 축에 대하여 약 0도의 각도로 배치되거나, 상기 길다란 복합재 부재를 관통하는 상기 축에 대하여 약 45도와 상기 축에 대하여 약 50도 사이의 범위로부터 선택된 각도로 배치된 섬유를 포함할 수 있다. 이 특정한 실시예에서, 상기 층의 그룹들 중의 하나의 그룹은 상기 길다란 복합재 부재를 관통하는 상기 축에 대하여 약 90도로 배치된 섬유를 갖는 층을 구비하지 않을 수도 있다.

이러한 방식으로, 다른 바람직한 실시예는, 항공기의 날개에 사용되기 위한 쉬어 타이 리브(shear-tied ribs)와 비교해볼 때 증가된 중간 리브의 수를 가능하게 한다. 상기 중간 리브는 쉬어 타이 리브와 비교해볼 때 감소된 중량을 갖는다. 상기 스트링거가 부착되는 스킨 패널로부터 상기 스킨 패널을 당겨내는 힘을 견뎌내는 능력이나 용량이 증가된 스트링거를 사용하여, 상기 중간 리브가, 날개의 중량을 감소시키기 위하여 날개에 쉬어 타이 리브 대신에 또는 추가하여 사용될 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 대한 설명은 예시와 설명을 위한 목적으로 제시된 것이지, 개시된 형태의 실시예로 한정하려는 의도가 아님을 밝혀둔다. 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게는 다양한 변형이나 개량이 자명할 것이다. 추가로 다른 바람직한 실시예는 또다른 바람직한 실시예와 비교하여 다른 장점을 제공할 수 있을 것이다. 선택된 실시예는 실시예의 원리, 실제적인 적용을 최적으로 설명하기 위하여, 그리고 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 실시예에 대한 발명을 이해할 수 있게 하기 위하여 설명되고 선택되었다.

400: 구조적 시스템 402: 스트링거
403, 405: 측면 404: 베이스 차아지
406: 누들 407: 스킨
415, 417, 419: 벽 422, 424: 만곡 형상부
428: 채널 500, 502: 반경
1800: 충전부 구조물 1806: 복합재 재료
1902: 스트링거 1904: 베이스 차아지
2002: 패널 2004: 절단선

Claims

구조물(306)의 표면(337)에 부착하기 위해 형성된 측면을 구비하는 길다란 복합재 부재(302);
상기 길다란 복합재 부재(302)의 길이를 따라 연장되는 측면에 형성된 채널(332); 및
상기 채널(332)에 위치되도록 되어 있고, 상기 길다란 복합재 부재(302)의 측면 부분을 상기 구조물(306)에 부착하도록 되어 있는 다수의 복합재 구조물(304);을 포함하여 이루어지고, 상기 다수의 복합재 구조물(304)의 하나의 복합재 구조물(306)은, 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견뎌내기 위하여 상기 길다란 복합재 부재의 용량(356)을 증가시키기 위하여 선택된 다른 방향(2210)을 갖는 층(2204)을 포함하도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 채널(332)의 형상(316)과 실질적으로 일치하는 형상(316)을 갖도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은:
제1 복합재 구조물; 및
제2 복합재 구조물을 포함하되, 상가 제1 복합재 구조물은 상기 제2 복합재 구조물에 대한 제2 형상(1818)에 대칭인 제1 형상(1816)을 갖도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 다수의 제2 특징부(354)에 실질적으로 일치하는 다수의 제1 특징부(352)를 구비하여 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 능력 또는 용량(356)이 증가될 수 있게 되어 있는 장치.
제4항에 있어서, 상기 다수의 제1 특징부(352)와 다수의 제2 특징부(354)는 적어도 하나의 열팽창 계수와 영의 계수를 포함하도록 되어 있는 장치.
제5항에 있어서, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 위한 제2 영의 계수값으로부터 정해진 범위 내에 있는 상기 다수의 복합재 구조물(304)을 위한 제1 영의 계수의 값을 결정하는 구조(351)를 갖는 층(2204)을 포함하도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 복합재 구조물(306)은 상기 복합재 구조물(306)을 형성하도록 적층되는 층(2204)의 그룹들(2214)을 포함하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 층(2204)의 그룹들(2214) 내의 하나의 그룹(2218)은 제1층(2220)과 제2층(2222)을 구비하되, 상기 제1층(2220)의 제1 섬유는 상기 길다란 복합재 부재(302)를 관통하는 축(357)에 대하여 약 0도의 각도로 배치되고, 상기 제2층(2222)의 제2 섬유는 상기 길다란 복합재 부재(302)를 관통하는 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 상기 축에 대하여 약 90도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치되어 있는 장치.
제7항에 있어서, 상기 층(2204)의 그룹들(2214) 내의 하나의 그룹(2218)은 적어도 2개의 층을 구비하되, 상기 층(2204)의 그룹들(2214) 내의 상기 그룹(2218)은, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 관통하는 축(357)에 대하여 약 0도의 제1 각도와, 상기 길다란 복합재 부재(302)를 관통하는 상기 축(357)에 대하여 약 45도와 약 50도 사이의 범위의 제2 각도 중의 어느 하나로부터 선택된 각도로 배치되어 있는 섬유를 구비하도록 된 장치.
제7항에 있어서, 상기 층(2204)의 그룹들(2214) 내의 하나의 그룹(2218) 내의 하나의 층은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 관통하는 축(357)에 대하여 약 90도의 각도로 배치된 섬유를 갖지 않도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 길다란 복합재 부재(302)는,
제1 섹션(320);과
상기 제1 섹션(320)에 실질적으로 수직으로 위치된 제2 섹션(322)을 구비하고, 상기 제2 섹션(322)은, 제1 반경(326)을 갖는 제1 만곡 형상부(324)를 갖는 상기 제2 섹션(322)의 제1 위치(321)에서, 그리고 제2 반경(330)을 갖는 제2 만곡 형상부(328)를 갖는 상기 제2 섹션(322)의 제2 위치(323)에서 제1 섹션(320)을 만나고, 상기 제1 반경(326)과 제2 반경(330)은 실질적으로 서로 동일하고, 상기 제1 섹션(320)과 상기 제2 섹션(322)은 서로에 대하여 상기 제1 위치(321)와 제2 위치(323) 사이에 채널(332)을 형성하도록 되어 있는 장치.
제1항에 있어서, 상기 길다란 복합재 부재(302)는 스트링거와 스티프너 중의 어느 하나로부터 선택되는 장치.
제1항에 있어서, 상기 구조물(306)은 스킨과, 스파, 리브 및 베이스 차아지 중의 어느 하나로부터 선택되는 장치.
제1항에 있어서, 상기 길다란 복합재 부재(302)는 스트링거이고, 상기 스트링거의 측면은 제1 측면(334)이고, 상기 구조물(306)은 상기 스트링거의 측면은 제1 측면(334)에 부착된 스킨 패널이고, 리브가 상기 제1 측면(334)에 실질적으로 반대쪽에 있는 상기 스트링거의 제2 측면(331) 부착되어 있는 장치.
베이스 섹션과 수직 섹션을 포함하되, 상기 수직 섹션은 T-형상(317)을 형성하기 위하여 상기 베이스 섹션에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 베이스 섹션으로부터 연장하게 되어 있고, 상기 수직 섹션은 이 수직 섹션의 제1 위치(321)에서 그리고 상기 수직 섹션의 제2 위치에서 상기 베이스 섹션을 만나게 되어 있고, 상기 제1 위치(321)는 제1 만곡 형상부(324)를 갖고 상기 제2 위치(323)는 제2 만곡 형상부(328)를 가지며, 상기 제1 만곡 형상부(324)와 제2 만곡 형상부(328)는 실질적으로 동일한 반경을 갖고, 상기 제1 위치(321)와 상기 제2 위치(323) 사이에 채널(332)이 형성되어 있는 길다란 복합재 부재(302)를 포함하되 상기 채널은 상기 길다란 복합재 부재(302)를 따라 연장되고, 상기 길다란 복합재 부재(302)는 제1 영의 계수를 갖고;
상기 채널(332)의 형상(316)과 실질적으로 일치하도록 된 다수의 복합재 구조물(304)을 포함하는 충전부 구조물(336)을 더 포함하고, 상기 다수의 복합재 구조물(304)은 상기 제1 영의 계수로부터 정해진 범위 내에 있는 제2 영의 계수를 갖고, 상기 다수의 복합재 구조물(304)의 하나의 복합재 구조물(306)은 상기 베이스 섹션으로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘(358)을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 용량(356)을 증가시키도록 선택된 다른 방향(2210)을 갖는 층(2204)을 포함하도록 되어 있는, 항공기(301)를 포함하는 구조적 시스템(300).
제15항에 있어서, 상기 길다란 복합재 부재(302)는 제1 열팽창 계수를 갖고 상기 충전부 구조물(336)은 상기 제1 열팽창 계수와 실질적으로 동일한 제2 열팽창 계수를 갖는, 항공기(301)를 포함하는 구조적 시스템(300).
항공기(301)를 작동하는 단계; 및
상기 항공기(301)를 작동하는 동안, 길다란 복합재 부재(302)의 측면에 부착된 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘을 발생하는 단계;를 포함하고,
상기 구조물(306)과 다수의 복합재 구조물(304)에 부착된 상기 길다란 복합재 부재(302)의 측면에서 상기 길다란 복합재 부재(302)의 길이를 따라 채널(332)이 연장되고, 상기 다수의 복합재 구조물 중의 하나의 구조물(306)이 이 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘을 견디기 위한 상기 길다란 복합재 부재(302)의 능력 또는 용량(356)이 증가될 수 있게 선택된 다른 방향(2210)을 갖는 층(2204)을 포함하도록 되어 있는, 길다란 복합재 부재에 대하여 당겨냄을 견디는 용량(356)을 증가시키기 위한 방법.
제17항에 있어서, 상기 항공기(301)를 작동하는 단계는, 압력이 상기 길다란 복합재 부재(302)와, 이 길다란 복합재 부재(302)의 측면에 부착된 상기 구조물(306)에 작용하도록 항공기(301)를 작동하는 단계를 포함하고, 상기 압력은 힘을 발생하도록 하는, 길다란 복합재 부재에 대하여 당겨냄을 견디는 용량(356)을 증가시키기 위한 방법.
제18항에 있어서, 상기 힘(358)은 상기 구조물(306)의 표면에 실질적으로 수직인 방향으로 발생하도록 하는, 길다란 복합재 부재에 대하여 당겨냄을 견디는 용량(356)을 증가시키기 위한 방법.
제17항에 있어서, 상기 항공기(301)의 작동에 반응하여, 길다란 복합재 부재(302)의 측면에 부착된 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘을 발생하는 단계는,
상기 길다란 복합재 부재(302)가 상기 구조물(306)에 부착되어 있는 위치에서 인장 하중이 발생하도록, 상기 항공기(301)를 작동하는 동안, 상기 구조물(306)로부터 상기 길다란 복합재 부재(302)를 당겨내는 힘을 발생하는 단계를 포함하는, 길다란 복합재 부재에 대하여 당겨냄을 견디는 용량(356)을 증가시키기 위한 방법.