KR20100045451A

KR20100045451A - 합성패널 보강재

Info

Publication number: KR20100045451A
Application number: KR1020107002130A
Authority: KR
Inventors: 존 플루드
Original assignee: 에어버스 유케이 리미티드
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-05-03
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: EP2170699B1; US20100170985A1; CN101795938A; EP2170699A2; ATE544671T1; JP5234296B2; CN101795938B; RU2010102979A; WO2009004362A3; US8864074B2; EP2439137A2; BRPI0813006A2; KR101545896B1; GB0712553D0; RU2492107C2; JP2010531775A; CA2691172A1; WO2009004362A2

Abstract

항공우주 구조물에서 사용되는 복수 층의 합성 L자 형상 보강재(2)는 풋(6) 및 상기 풋 가장자리로부터 연장되는 웹(8)을 포함한다. 풋의 제1 면(10)은 보강되기 위해 구조물에 접하도록 형상을 취한다. 또한, 상기 풋은 상기 제1 면의 반대측에 제2 면을 구비한다. 상기 웹(8)은 각각 제1,3 면들(10)(14)과 동일하게 합성소재의 동일층에 제3 면(14)과 제4 면(16)을 구비한다. 보강재의 형상은 그 길이를 따라 다양할 수 있어서, 제1 면(10)은 제2 면(12)으로 옮겨지고, 제4 면(16)은 제3 면(14)으로 이동된다. 풋 단부 가장자리로부터 보강재 웹의 단부 가장자리까지의 전개너비(DW)는 보강재의 길이를 따른 모든 단면들에 있어서 일정한다. 보강재를 만드는 동안, 보강재 변화들의 형상에서의 일부분에서 합성소재 층들이 바람직하지 않게 주름지거나, 압박되거나 또는 신장되는 것과 같이 발생하는 위험은 상기 배치들을 통해 감소될 수 있다.

Description

합성패널 보강재{Composite panel stiffener}

본 발명은 항공우주 적용에 있어서의 이용을 위한 합성소재 구조물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 그러나 오직 그에 관한 것만은 아니고, 합성보강재 형성에서 합성패널 보강재에 관한 것이다. 또한 본 발명은 예를 들어 적정하게 프로그램된 컴퓨터의 이용과 함께, 상기 보강재의 디자이닝(designing) 방법 및 제조방법에 관한 것이다.

보강재들은 보강부재들로서 이용된다. 보강재들 이용의 예들은 에어포일 박스(aerofoil box), 기체(fuselage) 부분 또는 유사구조물의 표면 또는 커버를 보강하는 것을 포함한다. 보강재들은 T형상, L형상 또는 다른 적정한 형상들에서의 단면을 포함할 수 있다. 전형적으로, 보강재는 보강되기 위해 구조물의 표면에 접하도록 적합한 형상을 가진 풋과, 보강재의 보강을 높이기 위해 구조물의 표면으로부터 떨어지며 풋으로부터 돌출된 웹을 구비하며, 상기 웹은 보강재의 날개와 동일하게 때때로 언급된다.

보강되기 위해 구조물 표면의 두께 또는 형상은 다양할 수 있으며, 이에 의해 보강재와 인접한 구조물의 외면에서 국소 특징들을 만든다. 이에 따라, 보강재의 형상에서 대응되는 변화는 필요할 수 있다. 그러나, 보강재의 형상에서 국소 변화들은 합성보강재들을 만들 때 제조상의 문제점들을 내놓을 수 있다. 예를 들어, 항공기 윙패널의 특정위치 내구력 또는 단단함을 증가시키기 위해 여분의 단단함 또는 힘이 요구되는 특정위치 패널의 두께를 변화하는 것은 일반적이다. 이것은 보강재의 외부 표면에서의 패널의 외형에서 패드를 올리도록 한다. 이에 따라, 패널의 두께는 결합된 보강재의 길이를 따라 방향을 올리면서 국소 두꺼운 부분으로 상방 경사지고, 그리고 나서 얇은 부분으로 하방 경사진다. 패널에서의 두께변화를 수용하도록, 결합된 보강재의 풋은 대응적으로 상방 경사지고 하방 경사지는 것이 필요하다. 그러므로, 보강재의 형상은 단면의 형상에서, 길이를 따른 거리의 기능으로서, 국소 변화들을 포함한다.

보강재의 바람직한 형상은 패널을 보강할 때의 이용을 위해, 복잡할 수 있고 선형적으로 대칭적인 형상로부터 벗어날 수 있다. 복잡한 형상를 가진 합성보강재들을 제조하는 것은 어려울 수 있다. 만약 보강재 단면형상에서 국소 변화들이 요구된다면, 단점들은 제조과정에서 나올 수 있다. 상기 단점들은, 국소 형상의 시야에서 너무 많은 소재들이 있는 위치들에서 압축되거나 접혀진, 섬유소재의 층들로부터 보통 생긴다. 단점들은, 국소 형상의 시야에서 너무 적은 소재들이 있는 위치들에서 신장 및/또는 하중 받은 섬유소재의 층들로부터 또한 생긴다. 이것은 마지막 생산물에서, 전형적으로 길이방향 주름의 형성으로, 주름을 많이 만들 수 있다. 합성소재의 상기 부분들에서 단점(너무 적은 소재 또는 너무 많은 소재)의 상기 타입들은 바람직하지 않은 약점을 만들고, 또는 내부의 응력들이 특정위치로 한정되도록 한다. 상기 단점들은, 내구력을 줄이는 단점들을 극복하기 위하여, 상기 부분들에서 여분의 소재들을 더함으로 인하여 만들어지는 적정한 가장자리에 전형적으로 허용된다. 상기 발생된 구성요소의 내구력은 위험하지 않을 수 있는 반면에, 이러한 기술은 무게손실 및 과도한 구조물의 부피가 생기게 한다.

본 발명은 상기 문제점들을 경감시키도록 한다. 대안으로 또는 이에 더하여, 본 발명은 합성보강재의 개선된 형상 및/또는 상기 합성보강재의 디자인 및/또는 제조의 개선된 방법을 제공한다.

본 발명은 제1 측면에 따라, 항공우주 구조물에서 사용되는 보강재(stringer)로서,

상기 보강재는 복수의 층들을 포함하는 합성소재로 제조되고,

상기 보강재는 풋(foot)과 풋의 가장자리로부터 연장되는 웹(web)을 구비하여, 길이방향을 따라 일반적으로 L형상의 횡단면을 가지며,

상기 보강재는,

보강되기 위해 구조물에 접하도록 형성된 상기 풋의 제1 면,

상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 풋의 제2 면,

상기 제1 면과 동일하게 상기 합성소재의 동일층에 위치하는 상기 웹의 내부 또는 상부의 제3 면, 및

상기 제2 면과 동일하게 상기 보강재에서 같은 방향에 위치하는 상기 웹의 제4 면을 한정하며,

상기 보강재의 형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 보강재의 길이를 따라 결정된 방향에서 거리가 증가되고, 상기 제4 면이 상기 제3 면 방향으로 이동되는 것과 동일하게, 상기 제1 면이 상기 제2 면 방향으로 이동되는 보강재를 제공한다.

이에 따라, 본 발명의 제1 측면의 실시예에 따른 보강재는, 하부 윙패널의 상부 상에서 이용되기 위해, 웹이 외측 변화(제4 면으로부터 제3 면까지의 방향으로 이동)하는 동안 상방 변화(제1 면으로부터 제2 면까지의 방향으로 이동)하는 풋을 구비할 수 있다. 풋 상에서 변화를 웹 상에서 대응되는 변화와 매칭하는 것은, 국소 주름생성, 국소 하중압박 및/또는 국소 신장의 위험을 감소시키는 하나의 방법으로, 보강재를 제조하는 동안, 보강재를 형성하는 합성소재의 층들이 적층되는 것을 허용하며, 이는 풋 형상에서의 변화들(예를 들어 단순한 선형 형상으로부터 벗어남)이, 반대로 단점들이 생길 수 있는데, 웹의 형상면에서의 변화들에 의해 상쇄되기 때문이다.

본 발명은 제2 측면에 따라, 항공우주 구조물에서 사용되는 보강재로서,

상기 보강재는 다양한 층들을 포함하는 합성소재로 제조되고,

상기 보강재는 풋과 상기 풋으로부터 연장되는 웹을 구비하며,

상기 보강재는,

보강되기 위해 구조물에 접하도록 형성된 상기 풋의 제1 면,

상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 풋의 제2 면,

제1 면과 동일하게 상기 합성소재에서 동일층에 위치하는 상기 웹의 제3 면, 및

상기 보강재의 상기 단면형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 가로부의 단면이 제1 및 제2 추상 참조선들을 가로지르는 지점들 사이의 거리가, 상기 보강재의 모든 상기 단면들에 대해서 상기 길이의 상기 최소한 한 부분을 따라 실질적으로 일정하며,

상기 거리는 상기 단면에서 상기 보강재의 표면을 따라 측정되고, 각 단면은 상기 보강재의 국소 세로방향과 평행인 법선을 가진 하나의 평면 위에 형성되고, 상기 제1 추상선은 제1 면에 위치되면서 상기 풋이 상기 웹으로부터 연장되는 방향에 대해 수직인 보강재를 제공한다.

이에 따라, 하부 윙패널의 상부 상에서 이용되기 위해 본 발명의 제2 측면의 예에 따른 보강재는, 날개길이측 방향(즉, 시위의 반대방향)으로 연장되며, 일정하게 전개된 횡너비(시위방향으로)를 가질 수 있다. 이 예의 내용에서의 전개된 횡너비는 보강재 풋의 단부에서의 일지점으로부터 보강재 웹의 단부에서의 일지점까지 제1,3 면들을 따라 시위방향으로의 거리다. 상기 일정한 전개너비를 구비함으로써 보강재를 형성하는 합성소재의 층들이 국소 주름생성 또는 합성소재의 섬유들의 묶임 및/또는 국소 신장의 위험을 감소시키는 하나의 방법으로, 보강재를 제조하는 동안, 적층되는 것을 허용한다.

일정한 시위너비를 구비하기 위해 보강재를 디자인하는 것은, 본 발명의 제1 측면에 대해 서술된 바와 동일하게 풋 상의 변화를 웹 상의 변화와 매칭함으로써 이루어진다. 대안으로서 또는 이에 더하여, 일정한 시위너비를 구비하기 위해 보강재를 디자인하는 것은 웹과 풋 사이에, 풋이 보강재의 길이를 따라 상하방 변화하는 것과 동일하게 크기면에서 변화하는, 홈/만곡부를 만듦으로써 이루어진다. 상기 기술은 도면들을 참고하여 후술되고, 본 출원과 동일자에 출원한 "연장합성구조물 부재들의 개선들"이 제목인 출원인의 UK 특허 동시계속출원에서 또한 서술되고 청구된다. 상기 적용의 내용들은 참조문헌에 의해 여기에 모두 포함된다. 본 출원의 청구항들은 상기 특허 출원에 개시된 특징들 중 어떤 것도 포함할 수 있다. 상세하게, 상기 특허출원의 청구항들은 보강재 웹과 풋 사이에, 풋이 보강재의 길이를 따라 상하방 변화하는 것과 동일하게 크기면에서 변화하는, 홈/만곡부와 같은 특징의 도입와 관련되는 특징들을 포함하도록 정정될 수 있다. 본 발명의 보강재는 상시 관련된 특허출원에서의 서술되거나 청구된 연장구조물 부재의 특징들에 대해 또한 한정될 수 있다.

본 발명의 보강재는 항공기에서 구조물의 부분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 보강재는 항공기의 패널 상에 장착될 수 있다.

본 발명은 외피에 장착된 다수의 보강재들에 의해 구조물 내로부터 보강되는 외피(skin)에 의해 한정되는 외면과, 여기에서 설명되고 청구된 본 발명의 어떤 측면에 따른 보강재가 각각 있는 다수의 보강재들을 포함하는 항공우주구조물(예를 들어 기체(fuselage), 에어포일 박스(aerofoil box), 또는 그것들의 부분)을 제공한다.

본 발명은 또한 외피에 장착된 다수의 보강재들에 의해 구조물 내로부터 보강되는 외피(skin)에 의해 한정되는 외면과, 여기에서 설명되고 청구된 본 발명의 어떤 측면에 따른 보강재가 각각 있는 다수의 보강재들을 포함하는 항공기를 제공한다.

본 발명은 여기에서 서술되고 청구된 본 발명의 어떤 측면에 따른 보강재로서,

상기 풋을 상기 보강재의 길이를 따라 변화되는 기준면으로부터 분리하고, 상기 보강재 모델의 상기 풋의 바람직한 형상을 한정하는 제1 데이터를 제공하는 단계,

상기 기준면으로부터 상기 풋을 분리하는 제1 데이터로부터 결정되는 영역들에서, 상기 웹의 형상의 국소 변화들을 발생시키는 것을 포함하여 상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 한정하는 제2 데이터를 발생시키는 단계, 및

풋과 웹을 포함하는 보강재 모델을 만들도록 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 이용하는 단계를 포함하는 합성보강재의 디자인 모델 제조방법을 더 제공한다.

제1 데이터는 보강재에 의해 보강되도록 구조물 모델을 한정하는 데이터 모음의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 그러므로, 보강재 모델 풋의 바람직한 형상은 상기 데이터 모음으로부터 간접적으로 이끌어 낼 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 웹의 형상에서의 특정위치 변화들은 보강재 모델에 다른 층으로 된 합성소재에 의해 제조된 보강재에서 발생되는 단점들의 위험을 줄이도록 유리하게 만들어진다. 예를 들어 웹의 형상은 풋의 형상에서의 변화들을 상쇄 또는 보상하도록 변화들을 포함할 수 있다. 대안으로서, 또는 이에 더하여, 웹의 형상은, 풋 표면의 제1 데이텀 라인으로부터 웹 표면의 제2 데이텀 라인까지 보강재 모델의 표면을 따라 측정된 것과 동일하게, 거리에서의 어떤 변화도 줄이도록 디자인 될 수 있다. 예를 들어, 제1 데이텀 라인은 보강재 모델 풋 표면에 놓일 수 있고, 상기 라인은 그 길이를 따른 모든 지점들에서, 풋이 보강재의 웹으로부터 연장되는 방향에 대해 수직이 되도록 형성된다. 제2 데이텀 라인은 웹 표면에 놓일 수 있고, 상기 표면은 제1 데이텀 라인이 놓이는 풋 표면과 동일하게 보강재의 동일 측에 위치하며, 상기 제2 데이텀 라인은 길이를 따라 모든 지점에서 웹이 보강재 모델 풋으로부터 연장되는 방향에 대해 수직이 되도록 형성된다.

바람직하게, 디자인 방법은 예를 들어 적정하게 프로그램된 컴퓨터를 이용하여 전기적으로 수행된다. 상기 보강재 모델이 만들어지자마자, 보강재는 그렇게 만들어진 모델에 따라 제조될 수 있다. 보강재 모델의 디자인은 상기 제조방법의 이용을 위해 다른 나라로 수출되는 보강재 모델을 나타내는 전기적인 데이터에 의해 하나의 나라에서 수행될 수 있다.

본 발명은 보강재 제조방법에 있어서, 상기 방법은

여기에 서술되거나 청구된 발명의 어떤 측면에 따른 디자인 방법에 의해 만들어진 보강재 모델에 의한 외형을 구비하는 몰드 툴(mould tool)을 제공하는 단계,

상기 몰드 툴 상에 합성소재의 층들을 적층하는 단계, 및

상기 합성소재의 층들을 경화(curing)하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면들에 포함될 수 있는, 본 발명의 일측면에 따라 서술된 특징들은 물론 이해될 것이다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 본 발명의 보강재에 대해 서술된 어떤 특징들도 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 또한 본 발명의 제1 측면에 따른 보강재는 본 발명의 제2 측면에 따른 보강재에 대해 서술된 어떤 특징들도 포함할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다.

풋 상에서 변화를 웹 상에서 대응되는 변화와 매칭하는 것은, 국소 주름생성, 국소 하중압박 및/또는 국소 신장의 위험을 감소시키는 하나의 방법으로, 보강재를 제조하는 동안, 보강재를 형성하는 합성소재의 층들이 적층되는 것을 허용하며, 이는 풋 형상에서의 변화들(예를 들어 단순한 선형 형상으로부터 벗어남)이, 반대로 단점들이 생길 수 있는데, 웹의 형상면에서의 변화들에 의해 상쇄되기 때문이다.

본 발명의 실시예들은 수반되는 개념도들에 대한 예에 의해 설명될 것이다.
도 1a는 상기 도면에 도시된 일부분으로서 윙패널이 장착된 본 발명의 제1 실시예에 따른 L자 형상의 보강재를 나타낸 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 상기 보강재와 윙패널의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 1c는 도 1b의 A-A면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 1d는 도 1c의 B-B선에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 1e는 도 1c의 C-C면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 1f는 도 1c의 D-D면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 1g는 도 1e 및 1f에 도시된 상기 보강재의 단면들이 상기 단면들의 상대적인 치수들과 형상들의 준비된 비교를 제공하도록 다른 것들 위에 덧씌워진 것을 나타낸 합성도이다.
도 2a는 상기 도면에 도시된 일부분으로서 윙패널이 장착된 본 발명의 제2 실시예에 따른 Y자 형상의 보강재를 나타낸 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 상기 보강재 및 윙패널의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 2c는 도 2b의 평면 F-F면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 2d는 도 2c의 G-G선에 따는 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 2e는 도 2c의 H-H면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 2f는 도 2c의 J-J면에 따른 상기 보강재 및 윙패널을 나타낸 부분도이다.
도 2g는 도 2e의 상기 보강재를 치수들의 다양한 지시선과 함께 나타낸 단면도이다.
도 3은 제3 실시예에 따른 보강재를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 4b는 제4 실시예에 따른 보강재를 나타낸 도면이다.
도 5a 및 5b는 제2 실시예에 따른 보강재를 나타낸 도면이다.
도 6a 및 6b는 제5 실시예에 따른 보강재를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보강재를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 디자인 방법을 설명하는 블럭 다이어그램이다.

도 1a는 윙패널(wing panel)(4)이 장착된 보강재(stringer)(2)와 도 1a에 도시된 윙패널(4)의 일부분을 나타낸 도면이다. 보강재(2)는 윙패널(4)을 보강하기 위해 이용된다. 보강재(2)와 윙패널(4)은 소재의 다양한 층을 포함한 합성소재에 의해 제조된다. 제1 실시예에서의 보강재(2)는 일반적으로 단면이 L자 형상이며, 상기 L자 형상은 상면에 장착되고 평행하게 놓인 풋(foot)(6), 상기 윙패널(4), 및 상기 풋(6)의 일측 가장자리로부터 수직으로 연장된 웹(web)(8)에 의해 한정된다.(상기 웹은 풋으로부터 연장될 수 있는 것으로도 이해된다.) 상기 보강재(2)의 합성소재의 층들(도면에 개별적으로 도시되지 않음)은 또한 일반적으로 단면 즉, 부피측면에서의 다음의 보강재의 단면 외형은 L자 형상이다.

그러므로, 상기 보강재(2)는 윙패널(4)에 접한 풋의 하측에 제1 면(10)을 구비한다. 제1 면(10)의 반대 측에 풋(6)의 제2 면(12)이 위치한다. 풋의 제1 면(10)은 웹의 제3 면(14)과 만나며, 상기 제1,3 면들은 보강재(2)의 동일 측에 위치하고 또한 결과적으로 서로 동일하게 합성소재 형상의 동일층에 위치한다. 제3 면(14)의 반대 측에 제4 면(16)이 위치한다. 결과적으로 제4 면(16)은 웹에 위치하고 제2 면(12)와 동일하게 보강재의 동일 측에 위치하며, 또한 제2 면(12)와 동일하게 합성소재 구조물에서 동일층에 위치한다.

도 1a에 도시된 윙패널(4)의 가장자리(18)로부터 도시된 윙패널(4)의 두께는, 보강재의 길이(L)를 따라 변화된다. 이에 따라, 윙패널(4)은 부분(4b)과 같은 인접한 부분들보다 두꺼운 부분(4a)과 같은 부분들을 포함한다. 하나가 화살표(L)에 의해 가리켜지는 방향으로 보강재의 길이를 따라 이동되고, 윙패널(4)의 두께는 부분(4c)를 지나 얇은부분(4d)으로부터 두꺼운부분(4a)으로 상방경사지고, 그런 다음 부분(4e)를 지나 얇은부분(4b)으로 하방경사진다. 보강재의 풋(6)은 이와 마찬가지로 상방경사지고 하방경사져서 보강재의 제1 면(10)(윙패널(4)과 접한 표면)은 윙패널(4)의 상면(도 1a에 도시)을 따른다.

도 1b, 1c, 및 1d는 상기 부분들(4d, 4a, 및 4a)에 위치되는 보강재(2)와 윙패널(4)의 상기 부분들을 나타내고, 보강재의 형상이 윙패널(2a)의 얇은부분(4d)으로부터 패널의 두꺼운부분(4a)까지의 변화들 사이에 길이를 따라 어떻게 변화되는지를 설명한다. 도 1d는 도 1c의 B-B선에 의해 표시된 수평평면에 의해 얻어진 보강재(2)와 윙패널(4)의 단면을 나타낸다. 보강재의 길이를 따라(방향 L) 거리가 증가되면서 부분(4c)에 의해 표시된 경사변화의 위치에서, 제1 면(10)이 화살표(T)에 의해 도 1c에 표시된 방향으로 이동되는 것은 도 1c에 나타난다. 상기 방향(T)은 보강재의 길이(L)를 가로지르고, 보강재 풋의 제1 면(10)으로부터 제2 면(12)으로 향하는 방향이다. 풋(6)의 제1 면(10)이 보강재를 따라 길이(L)가 증가되면서 상기 방향(T)으로 이동되고, 웹(8)의 제4 면(16)이 화살표(W)에 의해 도 1d에 표시되는 방향으로 이동되는 것은 도 1d에 나타난다. 상기 방향(W)은 또한 보강재의 길이(L)를 가로지르고, 보강재(2)의 제4 면(16)으로부터 제3 면(14)으로의 방향이다. 풋(6)과 웹(8)의 부분에서 보강재의 두께는 보강재의 길이를 따라 실질적으로 일정하다. 결과적으로, 제1,4 면들(10)(16)의 움직임을 각각 따르는 제2,3 면들(12)(14)에서 제2 면(12)은 길이(L)가 증가함에 따라 상기 방향(T)로 또한 이동하고 제3 면(14)은 상기 방향(W)으로 또한 이동한다.

윙패널(4)의 두꺼운부분(4a)에 접하는 부분으로부터 하방경사진 부분(4e)으로 보강재(2)의 길이(L)를 따라 더 이동할 때, 윙패널의 두께는 줄어든다. 보강재(2)를 따라 길이(L)가 증가함에 따라 윙패널의 두께가 감소함으로써, 제3,4 면들(14)(16)이 상기 방향(W)의 반대방향으로 이동하는 것과 동일하게, 풋(6)의 제1,2 면들(10)(12)은 상기 방향(T)의 반대방향으로 이동한다.

도 1e와 1f는 도 1c의 C-C 및 D-D라인들에 의해 표시된 수직평면들을 따라 얻어진 보강재(2)와 윙패널(4)의 단면들을 보여준다. 도 1e 및 1f는, 두 개의 추상 참조선들 사이에 측정된 것과 동일하게, 보강재의 전개너비(의미는 후술에서 더욱 상세하게 설명됨)가 보강재를 따라 실질적으로 일정한 것을 나타낸다. 상기 일정하게 전개너비를 구비함으로써, 보강재(2)의 단면형상에서 변화됨에도 불구하고, 보강재(2)를 형상화하는 합성소재의 층들을 적층할 때 반대로 결과지어질 수 있는 위험예들을 위해 단점들을 감소시키도록 한다. 지금부터, 상기 전개너비에 의해 표시된 치수들은 도 1c 내지 1f를 참조하여 설명될 것이다.

도 1c 및 1d는 일반적으로 수반되는 라인들과 함께, 항상 보강재의 길이(L)와 정확하게 평행이 되지는 않는 제1 추상 참조선(20) 및 제2 추상 참조선(22)을 보여준다. 상기 제1 추상선(20)은 보강재(2)의 제1 면(10) 상에 놓이고, 길이를 따라 모든 위치에서 풋(6)이 웹(8)으로부터 연장된 방향과 수직이 되도록 구성된다.(이러한 실시예에서, 이 방향은 도 1c에 도시된 방향(T)과 평행임) 보강재(2)가 일반적으로 직선축을 따라 놓인 길이(L)를 구비하는 경우에서, 제1 추상선(20)은 보강재의 길이(L)와 평행한 평면에 놓이고, 상기 평면은 풋이 웹으로부터 연장되는 방향에 있는 법선축을 구비하며, 상기 방향은 도 1d에 도시된 방향(W)와 평형이다.(제1 면(10)은 제2 면(12) 뒤에 위치함에 따라 시야로부터 보이지 않는 것으로 이해된다.) 제2 추상선(22)은 제3 면(14) 상에 놓이고, 상기 라인(22)은 길이를 따라 모든 위치에서 웹(8)이 풋(6)으로부터 연장된 방향과 수직이 되도록 구성된다.(이러한 실시예에서, 이 방향은 도 1d에 도시된 방향(W)과 평행임). 보강재(2)가 일반적으로 직선축을 따라 놓인 길이(L)를 구비하는 경우에서, 제2 추상선(22)은 보강재의 길이(L)와 평행한 평면에 놓이고, 상기 평면은 풋이 웹으로부터 연장되는 방향에 있는 법선축을 구비하며, 상기 방향은 도 1c에 도시된 방향(T)와 평형이다.(제3 면(14)은 제4 면(16) 뒤에 위치함에 따라 시야로부터 보이지 않는 것으로 이해된다.) 명확하게, 도 1c 및 1d로부터, 제1,3 면들(10)(14)이 수반됨에 의해, 제1 및 제2 추상선들(20)(22)은 각각 경사교차부분(4c)을 수용하도록 각이 형성된 부위들을 포함한다.

도 1e에 의해 서술되는 단면은 전개너비의 면적, 즉 제1,2 추상선들(20) 사이의 길이를 보여준다. 이러한 면적은 제1 추상선(20)(도 1e에 미도시)과 동일 위치에 있는 제1 단부(24a)와 제2 추상선(22)(도 1e에 미도시)과 동일 위치에 있는 제2 단부(24b)를 구비하는 양방향 화살표(24)에 의해 표시된다. 이와 마찬가지로, D-D구역에서 보강재의 단면을 보여주는 도 1f은, 설명된 상기 단면에서 제1 추상선(20)(도 1f에 미도시)의 위치(26a)로부터 제2 추상선(22)(도 1f에 미도시)의 위치(26b)까지의 거리를 보여주는 양방향 화살표(26)를 포함한다. 도 1e 및 도 1f의 양방향 화살표들(24)(26)에 의해 표시되는 전개너비들은 실질적으로 동일하다.(즉, 허용범위 내에서 동일) 이를 이루기 위해, 제1 면(10)이 상기 방향(T)으로 이동되는 것만큼은 상기 방향(W)에서의 제4 면(16)의 이동에 의해 상쇄된다. 결과적으로, 도 1a를 참조하면, 보강재(2)의 풋(6)은 부분(4d)으로부터 부분(4a)으로 부분(4c)를 거쳐 이동되도록 상방으로 변화되도록 형성되며(joggles up), 보강재(2)의 웹(8)은 외측으로 변화되도록 형성된다(도 1a에 도시된 것과 동일하게 좌측으로).

도 1g는, 도 1e에 도시된 보강재의 단면(2e)과 도 1f에 도시된 보강재의 단면(2f)을 합성도면과 같이 보여준다. 각 단면의 제1 추상선(20)의 수평위치는 점선(20')에 의해 도 1g에 도시된다. 각 단면의 제2 추상선(22)의 수직위치는 도 1g의 점선(22)에 의해 지시된다. C-C평면에서의 보강재 단면(2e)에서 양방향 화살표(24)에 의해 표시된 거리는 D-D평면에서의 보강재 단면(2f)(도 1f에 도시된 부위)에서 양방향 화살표(26)에 의해 표시된 거리와 동일하다. 이러한 경우에서, 각 보강재 단면의 웹(8)의 위치들 사이의 수평 상쇄(Z)는 추상 기준면(28) 위의 풋 높이의 위치들 사이의 수직 상쇄(Y)와 동일하다.

도 2a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보강재(102)의 사시도를 나타낸다. 보강재(102)는 일반적으로 Y자 형상의 단면을 구비한다. 단면의 Y자 형상은 역으로 됨으로써(도 2a에 도시된 배치에서) Y자 형상의 암(arm)들의 부분들이 윙패널(104)에 접하고, 이에 의해 보강재(102)의 피트(106)(feet)를 한정한다. 상기 Y자 형상의 줄기(stalk)는 보강재(102)의 웹(108) 부분(때때로 또한 블레이드(blade)로 일컬어지는)을 한정한다. 도 2b는 도 2a의 화살표(E)에 의해 지시된 부분들에서의 보강재(102)와 윙패널(104)의 부분을 보여준다. 제1 실시예와 유사한 방법으로, 윙패널(104)는 길이방향(L)에서 다른 두께들의 연속적인 부분들을 포함한다. 결과적으로 패널은 상방경사부분(부분 104b)을 거쳐 두꺼운부분(부분 104c)으로 안내하는 얇은부분(부분 104a)을 구비한다.

제1 실시예와 유사한 방법으로, 제2 실시예의 보강재(102)의 풋(106)은 제1,2,3 및 4 면들(110)(112)(114)(116)이 형성된다. 각 측에서(도 1에 도시된 것과 동일하게 좌측 및 우측), 일측당 하나의 풋(106)이 있고, 보강재(102)는 윙패널(104)와 접하는 풋(106)의 하면에 제1 면(110)(보강재의 외부면에)을 구비한다. 제1 면(110) 반대편에, 제2 면(112)(또한 보강재의 외부면에)이 풋(106) 상에 위치한다. 웹의 상부는 내부에 제1 면(110)과 동일하게 합성소재 구조물 내에서 동일층에 위치하는 제3 면(114)이 형성된다. 제4 면(116)(보강재의 외부면에) 또한 제2 면(112)과 동일하게 합성소재 구조물 내에 동일층에 위치한다. 결과적으로, 제4 면(116)은 제2 면(112)와 동일하게 웹 상과 보강재의 동일측 상에 위치한다. 제2추상선(제1 실시예를 참조하여 상기와 같이 이와 마찬가지로 형성되는 제1,2 추상선들)과 동일위치에 위치되는 제3 면(114) 상의 지점에 제1 추상선과 동위위치에 위치되는 제1 면(110) 상의 지점으로부터, 보강재의 주어진 단면을 위해 전개너비는, 보강재의 모든 가로지르는 단면을 위해 실질적으로 일정하다.

이러한 제2 실시예에서, 보강재의 풋이 상하로 변화되면서 형성되는 것과 동일하게, 보강재의 웹이 좌우측으로 변화되면서 형성되고, 이에 반해 보강재(102)의 풋(106)과 웹(108) 사이에서 너비(보강재를 가로질러 측정되는 것과 같은)가 풋(106)의 높이에 따라 추상 기준면(128)으로부터 변화되는 홈(107)이 내측으로 형성됨으로써, 상기 전개너비는 일정하게 유지되지 않는다. 풋(106)과 웹(108)을 연결하는 홈부위(107)는 제5,6 면들(130)(132)을 한정하는데, 제5 면(130)은 제1,3 면들(110)(114) 사이에 위치되어 연결하고, 제6 면(132)은 제2,4 면들(112)(116) 사이에 위치되어 연결한다. 이러한 실시예에서의 홈(107)은 풋(106)으로부터 약 45도의 각으로, 웹(108)으로부터 약 45도의 각으로 연장되며, 이때 웹(108)은 풋(106)에 대해 수직이다. 풋과 홈 사이 및 홈과 웹 사이의 상기 각은 본 발명의 다른 실시예들과 물론 다를 수도 있다. 그러므로, 제5,6 면들(130)(132)은 제1,2,3 및 4 면들(110)(112)(114)(116) 평행하지 않는다. 홈부위(107)는 웹(108) 부분이 형성되는 것이 고려될 수 있다.

도 2c 및 2d는 각각 F-F평면(도 2a에 도시) 및 G-G평면(도 2c에 도시)을 따른 보강재(102)의 단면을 보여준다. 홈부위(107)는 도 2c 및 2d에서 좌측으로부터 우측으로 이어짐에 따라 보여질 수 있는데(다음의 화살표(L)에 의해), 추상기준면 위의 보강재(102) 풋(106)의 높이가 커질수록 작아진다. 그러므로, 홈부위(107)는 풋(106)이 상방으로 이동될수록 더 작아진다.(도 2c의 화살표 T). 도 2c 및 2d는 또한 측정된 보강재 단면의 전개너비 사이의 제1,2 추상선들(120)(122)의 위치들을 보여준다.

도 2e 및 2f는 도 2c의 H-H선 및 J-J선에 의해 표시된 평면들로 얻어진 단면들을 보여준다. 이러한 단면들은 제1,2 추상선들 사이의 전개너비(DW)가 한 단면으로부터 다음 단면으로 남는 것을 설명한다. 이것은 보강재(102)의 풋(106)이 상방 이동되는 것과 동일하게 홈부위(107)가 짧아짐에 따라 이루어진다. 제1 실시예에서의 보강재와 비교하여, 보강재(102) 웹(108)의 수평위치(도 2e 및 2f에 도시)는 보강재의 증가된 길이(L)와 함께 변하지 않는다. 결과적으로, 보강재(102)의 일측의 풋(106) 및 웹(108)은 보강재의 타측의 풋(106) 및 웹(108)과 대칭될 수 있으며, 보강재의 중심선을 따라 좌측 또는 우측으로 변화되지 않고 진행되는 웹(108)과 함께 도 2d에 도시될 수 있다.

도 2g는 가로지르는 단면들에서의 두 개의 추상선들 사이에 일정하게 전개너비를 유지하기 위하여 요구되는 홈의 너비의 계산방법을 보여준다. 홈이 없는 보강재의 전개너비(DW₁)는 홈을 포함하고 전개너비(DW₂)를 구비하는 보강재(102)의 단면 옆에 보여진다. 제1 추상선의 수평위치는 상기 점선(120)에 의해 도 2g에서 보여지고, 제2 추상선의 수직위치는 상기 점선(122)에 의해 보여진다. 보강재(102)의 웹(108)은 거리(Z)에 의해 모서리가 깍이지 않은 선(DW₁)으로부터 상쇄된다. 풋(106) 하측의 제1 면(110)은 수직거리(Y)에 의해 모서리가 깍이지 않은 선(DW₁)으로부터 분리된다. 홈(107)은 θ각도로 풋(106)으로부터 연장되고, 제1 면(110) 상측으로 수직거리(X)에서 끝난다. 원하는 상쇄(Y)(Z)가 주어지면, 어떤 간격으로 홈이 시작되고 멈춰줘야하는지에 대하여 아는 것은 필요하고, 이것은 하기 공식에 의해 계산될 수 있다(제1 실시예에서 웹이 풋에 수직인 것으로 간주됨):

θ=45°경우에, 이 공식을 단순화하면,

본 발명의 (제2) 실시예에서, 수평상쇄(Z)는 일정하고 제로(zero)로 결정될 수 있음으로써 보강재(102)의 웹(108)은 좌측 또는 우측으로 변화하지 않는다. 결과적으로 상기 공식은 X=1.707Y로 더욱 단순화된다. 물론, 유사한 공식은, 90°각에서 풋이 웹으로부터 연장되지 않는 위치들(코너 반지름들과 경계들 및 다른 특정 위치의 특징들을 무시할 때)을 포함하는, 다른 외형들을 위해 계산되도록 쉽게 이끌어내질 수 있다.

두 개의 추상선들 사이의 상기 거리의 전개너비(DW)는, 다른 형상의 특징들이 들어감에 의해 보강재의 길이를 따라 어떤 단면에서도 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 보강재의 풋과 웹 사이의 연결에서 홈을 제공하는 대신에, 예를 들어 굴곡된 표면에 의해 원활한 변화가 대신하여 제공될 수 있다, 도 3은 대안기술이 활용될 수 있는 방법인 본 발명의 제3 실시예를 나타낸다. 다시, 추상의 전개너비(DW₁)는 보강재(202)의 풋(206)이 그 가장 높은 위치에 위치되는 지점에서 마련된다. 전개너비(DW₁)는 단면에서 보강재의 표면을 따라 다시 측정되고, 이에 따라 보강재의 제1,3 및 5 면들을 지난다.(제1,3 및 5 면들은 제2 실시예와 관련하여 상술한 바와 같이 보강재의 동일표면들에 위치함) 그럼으로써, 제1 면(210)은 풋(206)의 하측면에 위치되고, 제3 면(214)은 웹(208) 내에 위치되고, 제5 면(230)은 제1 및 3 면들을 연결한다. 이러한 제3 실시예에서, 제5 면은 굴곡부 일정한 반지름을 구비하는 부드러운 커브(curve)에 의해 한정된다. 추상의 전개너비(DW₁)에 대응되는 제5 면의 굴곡부의 반지름은 R₁이다. 일정한 전개너비를 유지하기 위해, 제5 면의 굴곡부의 반지름은 풋(206) 위치의 수직방향으로의 상쇄들을 수용하도록 및/또는 웹(208) 위치의 수평방향으로의 상쇄들을 수용하도록 변화될 수 있으며, 그런 상쇄들은 상기 거리들(Y)(Z)에 의해 각각 도 3에 도시된다. 주어진 상쇄들(Y)(Z)를 위해 및 일정한 전개너비(DW = DW₁ = DW₂)를 유지하기 위해, 반지름(R₂)에 의해 한정된 보강재(202)의 제5 면(230)의 굴곡부 반지름은 하기 공식을 만족해야 한다:

도 4a 및 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 보강재(302)를 도시한다. 도 4a는 일측으로부터의 보강재(302)를 보여주고 도 4b는 반대측으로부터의 보강재를 보여준다. 보강재(302)는 일반적으로 뒤집어진 Y 형상에서 단면을 구비하고, 상기 보강재는 피트(feet)부위들(306)과 웹부위(308)을 포함한다. 각 풋부위(306)는 만곡부(307)를 지나 웹부(308)에 연결된다. 만곡부(307)는 굴곡부의 반지름과, 윙패널(304)의 두께에서의 변화들을 수용하도록 보강재의 피트(306)이 상하방 변화된 것과 같이 보강재의 길이를 따라 변화하는 너비를 구비한다. 보강재의 웹(308)은 상측으로부터 보일 때 실질적으로 직선을 따르고 이에 따라 가로지르는 변화들을 포함하지 않는다. 결과적으로 만곡부(307)의 굴곡부 반지름은 상기 공식을 만족시킨다:

,

추상기준면 상측의 보강재의 풋의 수직대체의 측정치를 나타내고 R₁은 이미 결정된 상수이다.

도 5a 및 5b는 제2 실시예에 따른 보강재의 반대측 단부들을 보여주고, 도 4a 내지 7b에 의해 도시된 보강재들 사이의 비교를 돕기 위해 포함된다.

도 6a 및 6b는 제1,2 실시예들 둘로부터의 컨셉들(concepts)을 이용함으로써, 제5 실시예에 따른 보강재(402)를 보여준다. 이에 따라, 도 6a를 참조하면, 보강재의 좌측부(402L)는, 윙패널 내 두께에서의 변화를 수용하기 위해 보강재의 풋(406)이 상하방 변화되는 것과 같이 좌우로 변화되는 웹을 구비하는, L자 형상에 의해 한정된다. 이로써, 보강재의 좌측부(402L)는 본 발명의 제1 실시예에서의 L자 형상의 보강재와 유사하다. 보강재의 우측부(402R)(도 6a의 우측위에 도시)는 모서리가 깍인 부위를 포함한다.(우측부(402R)가 좌측에서 보이는 반대측으로부터 보강재가 보일 때, 도 6b에서 쉽게 잘 보임) 모서리가 깍인 부위의 너비는, 윙패널 두께가 변화되는 것과 같이 풋의 상하방 변화를 따라 변화하고, 또한 보강재의 좌측부(402L)의 웹의 변화를 수용하도록 변화한다. 이에 따라, 보강재의 우측부(402L)는 본 발명의 제2 실시예의 보강재의 반과 유사하고, 즉 그은 보강재의 형상에서 변화들을 수용하도록 모서리가 깍인 부위를 포함하며, 실질적으로 일정하게 전개너비를 유지하는 반면에 그은 많은 층의 합성 보강재를 제조할 때 단점들이 감소된 이익들을 제공한다. 제5 실시예의 보강재는, 좌우측 변화들을 포함하는 제2 실시예에서의 보강재(도 6a 및 6b에 도시된 형상)와 다르다는 것은 공고될 것이다.

도 7a 및 7b는 제1 실시예에 따른 보강재의 반대측 단부를 개략적으로 보여주고, 도 4a 내지 7b에 의해 도시된 보강재들의 사이의 비교를 돕기 위해 포함된다.

보강재의 컴퓨터 모델을 디자인 방법에 관한 제6 실시예를 설명하기로 하는데, 상기 컴퓨터 모델은 합성소재로부터 보강재를 제조하기 위해 연속적으로 이용된다. 도 8은 제6 실시예에 따른 방법을 컴퓨터(502)가 수행하도록 하는 소프트웨어(504)로 프로그램되는 컴퓨터(502)를 개략적으로 설명하는 블록 다이어그램을 보여준다.

윙패널 모델(508)의 형상를 한정하는 제1 데이터세트(506)가 제공된다. 윙패널 모델(508)은 윙패널(508)의 상면(510)(도 8에 도시)의 형상를 한정하는 데이터를 포함한다. 제작되는 가로부 모델은 디자인되어 그 하면이 윙패널의 상면(510)에 접하도록 한다. 이에 따라, 데이터(506)는 참조평면(512)으로부터 윙패널(508)의 상기 표면(510)의 분리를 한정한다. 상기 분리는 도 8의 화살표(V)에 의해 지시되는 방향으로 이루어진다. 만들어지는 보강재 모델은 윙패널(508)의 표면(510)에 대응되는 형상를 구비하는 풋과 상기 풋으로부터 연장되는 웹을 포함한다.

제6 실시예의 방법은 컴퓨트(502)가 입력데이터(506)를 수신하는 단계를 포함한다. 이러한 데이터(506)는, 기준면(512) 풋의 분리에 대한 정보를 제공하는, 보강재 모델의 풋의 바람직한 형상를 효과적으로 한정하며, 상기 분리는 보강재의 길이를 따라 변화한다(상기 보강재의 길이는 도 8에서 화살표(L)에 의해 보임). 컴퓨터(502)에 프로그램된 소프트웨어(504)는 보강재 모델(512)의 형상를 한정하는 출력데이터(514)를 만들도록 입력데이터(506)를 진행시키는 모듈을 포함한다. 소프트웨어(504) 제어하의 컴퓨터(502)는 보강재 풋의 형상와 보강재 모델(512) 웹의 형상를 만든다. 보강재 모델(512) 웹의 형상은, 보강재 모델 풋의 형상에서 국소 변화들의 기능으로서, 컴퓨터에 의해 제조된다. 보강재 모델 웹의 형상에서의 방법은 본 발명의 상기 실시예들 또는 그 변화들에 따라 만들어질 수 있다. 예를 들어, 웹은 보강재의 너비를 가로질러 좌우측으로 변화될 수 있다(도 8에서의 양방향 화살표(W)에 의해 도시). 대안으로 또는 이에 더하여, 홈 또는 반지름은 제2,3 실시예에 따라 웹(같은 부분들에서 풋의 너비를 가능한한 줄이는)에서 소개될 수 있다. 보강재 모델 웹의 형상에서 그런 국소 변화들은 보강재 모델을 따라 층으로 된 합성소재에 의해 제조되는 보강재에서 발생되는 단점들의 위험을 감소시킨다. 그리고 나서, 보강재 모델(512)의 형상를 표시하는 데이터를 포함하는 데이터(514)는 컴퓨터(504)로부터 출력된다.

그러므로, 웹이 풋의 가장자리로부터 어떤 변화(joggle)없이 수직으로 단순히 연장되는 보강재의 표준형상과의 비교에서, 반지름 또는 다른 특징은 단면상에서 웹의 일지점으로부터 보강재의 표면을 가로질러 보강재 풋의 일지점까지 연장되는 선의 전개너비에 영향을 주고, 상기 방법은 보강재 풋의 형상에서의 변화들을 상쇄하기 위해 보강재 웹의 형상에서의 변화들을 효과적으로 만든다. 예를 들어, 보강재 모델 웹의 형상은 보강재의 길이를 따라 풋 표면상의 제1 데이텀 라인으로부터 보강재의 길이를 따라 웹 표면상의 제2 데이텀 라인까지 보강재 모델 표면을 따라 측정된 거리에서의 어떤 변화도 감소시키기 위한 방법을 만들 수 있다(예를 들어 제2 실시예의 보강재에서 도 2c 및 2d에 도시된 추상선들(120)(122)을 봐라). 바람직하게, 보강재 모델의 웹은 만들어짐으로써 상기 제1 데이텀 라인과 상기 제2 데이텀 라인 사이에 측정된 거리에서의 변화가 없다(보강재의 길이를 따라 측정된 것과 같이 보강재 모델의 각 단면을 위해 상기 거리는 실질적으로 일정함). 상기 방법에서 보강재 모델의 형상를 조작 및/또는 디자인하는 것은, 합성 보강재를 합성소재의 층들로 제작하기 위해, 평평한 형상로부터 미리 한정된 동일하지 않은 형태로, 그러나 소재의 층들에서 이에 따라 생산된 보강재에서의 위험 또는 단점들을 이끌 수 있는 섬유들의 묶음 또는 신장이 없이 변화해야 한다.

보강재 모델(512)이 만들어지자마자, 컴퓨터에 의한 테스트들 및 모델링은, 영업용 항공기의 윙박스(wing box) 또는 유사한 형상에서의 보강재와 같은 보강재의 기능을 수행하기 위한 여러 가지의 표준 필요에 따르는 것을 검사하기 위해, 보강재 모델의 강도 및 다른 기계적 특징들을 평가하도록 수행될 수 있다. 그리고 나서, 보강재 모델 데이터(514)는 보강재의 제작방법에서 이용될 수 있다. 보강재는 그 기술분야에서 잘 알려진 표준 기술들을 따라 제조될 수 있다. 예를 들어, 핫 드레이프 포밍(hot drape forming) 기술들은 몰드 툴(mould tool)에서의 합성소재 층들을 조립하는데 이용될 수 있으며, 상기 툴은 이전에 만들어진 보강재 모델(512)의 형상에 따른 외형을 가진다. 몰드 툴 상에 조립된 합성소재의 층들은 당해 기술분야에서 알려진 기술들에 따른 고압 경화기에서 경화된다.

본 발명은 각각의 실시예들에 대해 도시되고 설명되어 왔지만, 본 발명이 여기에 특별히 설명된 것이 아닌 많은 다른 다양성에 적합한 것은, 당해 기술분야에서의 일반적인 기술에 의해 이해될 것이다. 단지 예에 의해, 가능한 다양성들은 설명될 것이다.

상기 실시예들은 윙패널에 장차된 보강재의 형상 및 형상에 관한 것이다. 본 발명의 상기 실시예들은 항공기의 형상에서 보강재에 의해 보강된 항공기의 패널 또는 표면부위가 있는 다른 부분들에 적용될 수 있음은 물론 이해될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들을 위한 적용예들은 항공우주분야에서 널리 활용될 수 있고, 합성보강재가 변화하는 두께의 패널을 요구하는 어떤 예들도 포함할 수 있다.

도면들에 도시된 보강재의 웹은 실질적으로 평평한 면에 놓인 단부면(도면들에 도시된 웹의 상부)을 구비한다. 합성보강재는 경화된 후 작동될 수 있음으로써, 보강재 웹의 상부는 실질적인 직선을 따르지 않는다. 예를 들어 웹은 항공기의 다른 구성요소들을 수용하기 위해 하나 또는 그 이상의 오려내기들(cut-outs)을 포함할 수 있다. 이와 마찬가지로, 보강재의 풋은 실질적으로 평평한 면에 놓인 단부면(예를 들어 도 2b에 도시된 먼 우측으로의 보강재의 가장자리)을 구비하는 것을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 풋은 항공기의 다른 구성요소들을 수용하기 위해 하나 또는 그 이상의 오려내기들 또는 보강재가 접한 패널에서 형상에서의 변화들을 포함할 수 있다.

보강재는 실질적으로 직선을 따라 길게 연장되도록 도면들에 도시된다. 항공기의 윙패널들 및 다른 에어포일(aerofoil) 표면들은 전형적으로 굴곡지고 평평하지 않다. 보강재는 일반적인 일방향으로 연장되는 형상을 가지기 쉬우나, 수반되는 도면들에 의해 개략적으로 도시된 예시적인 보강재들의 직선 형상로부터 벗어난다. 보강재의 표면을 따라 경사진 변화들은, 합성소재들이 더해진 작동 단계들을 수행하지 않고 경사지는 뚜렷한 변화들을 가지도록 하는 것이 어려운 것과 같이, 점진적으로 있을 것이며, 이것은 당해 기술분야에서의 당업자들에 의해 또한 이해될 것이다. 제1 및 2 추상 참조선들, 예를 들어 라인들(20)(22)은 측지선들(geodesic lines)의 형성시키는 과정에서 위치될 수 있다. 제1,3 면들을 가로질러 측정된 제1 및 2 추상 참조선들 사이의 측지적인 분리는 보강재의 길이의 적어도 일부를 위해 일정할 수 있다(이에 더하여 또는 대신에, 참조선들 사이의 거리는 단면 내에서 측정된 것과 같이 보강재의 연속적인 단면들에서 일정함).

보강재의 부분들(sections)은 상기 실시예들의 하나 또는 그 이상에 따른 것에 있는 것이 본 발명의 범위 내에 있고, 보강재의 다른 부분들은 상기 실시예에들의 어떤 것을 따르지 않는다.

위의 설명에서, 알려진 바와 같이 언급된 정수들 또는 구성요소들, 명백하거나 미리 알 수 있는 동등물들은, 여기에서 개별적으로 제시된 것과 같이 포함될 수 있다. 참조부호는, 상기 동등물들을 포함하기 위해 해석되는 본 발명의 사실범위를 결정하기 위하여, 청구항들을 따라 만들어져야 한다. 바람직하게, 유리하게, 편리하게 등으로 기술된 본 발명에서의 정수들 또는 구성요소들은 선택적이고, 독립항들의 범위를 한정시키지 않는 것은 독자에 의해 또한 이해될 수 있다.

2 : 보강재 4 : 윙패널(wing panel)
6: 풋(foot) 8 : 웹(web)
10 : 제1 면 12 : 제2 면
14 : 제3 면 16 : 제4 면

Claims

항공우주 구조물에서 사용되는 보강재(stringer)로서,
상기 보강재는 복수의 층들을 포함하는 합성소재로 제조되고,
상기 보강재는 풋(foot)과 풋의 가장자리로부터 연장되는 웹(web)을 구비하여, 길이방향을 따라 일반적으로 L형상의 횡단면을 가지며,
상기 보강재는,
보강되기 위해 구조물에 접하도록 형성된 상기 풋의 제1 면,
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 풋의 제2 면,
상기 제1 면과 동일하게 상기 합성소재의 동일층에 위치하는 상기 웹의 내부 또는 상부의 제3 면, 및
상기 제2 면과 동일하게 상기 보강재에서 같은 방향에 위치하는 상기 웹의 제4 면을 한정하며,
상기 보강재의 형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 보강재의 길이를 따라 결정된 방향에서 거리가 증가되고, 상기 제4 면이 상기 제3 면으로 이동되는 것과 동일하게, 상기 제1 면이 상기 제2 면으로 이동되며,
이에 의해, 상기 보강재를 제조하는 동안에, 상기 보강재의 형상이 그 길이를 따라 거리가 증가되어 변화되는 부위에서, 바람직하지 않게 발생되는 합성소재층들의 증가, 압박, 또는 신장의 위험을 감소시키는 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항에 있어서,
상기 보강재의 형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 제3 면이 상기 결정된 방향으로 제3 면으로부터 제4 면으로 이동됨에 따라, 상기 제2 면이 상기 방향으로 거리가 증가되어 상기 제2 면으로부터 상기 제1 면으로 이동하는 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보강재의 상기 단면형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 가로부의 단면이 제1 및 제2 추상 참조선들을 가로지르는 지점들 사이의 거리가, 상기 보강재의 모든 상기 단면들에 대해서 상기 길이의 상기 최소한 한 부분을 따라 실질적으로 일정하며,
상기 거리는 상기 단면에서 상기 보강재의 표면을 따라 측정되고, 각 단면은 상기 보강재의 국소 길이방향과 평행인 법선을 가진 평면 위에 형성되고, 상기 제1 추상선은 제1 면에 위치되면서 상기 풋이 상기 웹으로부터 연장되는 방향에 대해 수직이며, 상기 제2 추상선은 상기 제3 면에 위치되면서 상기 웹이 상기 풋으로부터 연장되는 방향에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 보강재.
항공우주 구조물에서 사용되는 보강재로서,
상기 보강재는 다양한 층들을 포함하는 합성소재로 제조되고,
상기 보강재는 풋과 상기 풋으로부터 연장되는 웹을 구비하며,
상기 보강재는,
보강되기 위해 구조물에 접하도록 형성된 상기 풋의 제1 면,
상기 제1 면의 반대편에 위치하는 상기 풋의 제2 면,
제1 면과 동일하게 상기 합성소재에서 동일층에 위치하는 상기 웹의 제3 면, 및
상기 제2 면과 동일하게 상기 보강재에서 같은 방향에 위치하는 상기 웹의 제4 면을 한정하며,
상기 보강재의 상기 단면형상은 그 길이의 적어도 일부를 따라 변화되어, 상기 가로부의 단면이 제1 및 제2 추상 참조선들을 가로지르는 지점들 사이의 거리가, 상기 보강재의 모든 상기 단면들에 대해서 상기 길이의 상기 최소한 한 부분을 따라 실질적으로 일정하며,
상기 거리는 상기 단면에서 상기 보강재의 표면을 따라 측정되고, 각 단면은 상기 보강재의 국소 세로방향과 평행인 법선을 가진 하나의 평면 위에 형성되고, 상기 제1 추상선은 제1 면에 위치되면서 상기 풋이 상기 웹으로부터 연장되는 방향에 대해 수직인 것을 특징으로 하는 보강재.
제4항에 있어서,
상기 보강재는 일반적으로 T자 형태의 단면형상을 가진 것을 특징으로 하는 보강재.
제4항에 있어서,
상기 보강재는 일반적으로 Y자 형태의 단면형상을 가진 것을 특징으로 하는 보강재.
제4항에 있어서,
상기 보강재는 일반적으로 L자 형태의 단면형상을 가진 것을 특징으로 하는 보강재.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강재의 상기 웹은, 상기 보강재 상기 길이의 상기 적어도 일부를 따라 실질적으로 상기 동일평면에 배치된 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강재 길이의 상기 적어도 일부은 상기 보강재 길이의 대부분을 나타낸 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강재 길이의 상기 적어도 일부를 따라, 상기 보강재의 풋의 두께는 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보강재 길이의 상기 적어도 일부를 따라, 상기 보강재의 웹의 두께는 실질적으로 일정한 것을 특징으로 하는 보강재.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
항곡우주구조물은, 장착된 다수의 상기 보강재들에 의해 상기 구조물 내부로부터 보강되는 표면을 한정하는 외부면을 특징으로 하는 보강재.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
항공기는, 장착된 다수의 상기 보강재들에 의해 상기 항공기 내부로부터 보강되는 표면을 한정하는 외부면을 특징으로 하는 보강재.
합성보강재용 디자인 모델 제조방법으로서, 상기 보강재는 풋과 웹을 구비하고,
상기 풋을 상기 보강재의 길이를 따라 변화되는 기준면으로부터 분리하고, 상기 보강재 모델의 상기 풋의 바람직한 형상을 한정하는 제1 데이터를 제공하는 단계,
상기 기준면으로부터 상기 풋을 분리하는 제1 데이터로부터 결정되는 영역들에서, 상기 웹의 형상의 국소 변화들을 발생시키는 것을 포함하여 상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 한정하는 제2 데이터를 발생시키는 단계, 및
풋과 웹을 포함하는 보강재 모델을 만들도록 상기 제1 데이터 및 제2 데이터를 이용하는 단계를 포함하며,
상기 보강재 모델에 따라 층을 이룬 합성소재에 의해 제조된 보강재에서 발생되는 단점들의 위험을 줄이도록 생성되는 상기 웹의 형상에서, 상기 국지적 변화하는 것을 특징으로 하는 합성보강재용 디자인 모델 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 풋의 형상에서 변화들을 상쇄하도록 상기 웹 내에서 형상 변화를 생성함으로써, 상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 한정하는 상기 제2 데이터를 발생시키는 상기 단계 동안에, 상기 보강재 모델에 따라 층을 이룬 합성 소재로부터 제조된 보강재에서 발생되는 단점들의 상기 위험은 감소되는 것을 특징으로 하는 합성 보강재용 디자인 모델 제조방법.
제15항에 있어서,
상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 생성하는 제2 데이터를 발생시키는 상기 단계 동안에, 상기 풋 내의 변화(joggle)를 확인하는 단계 및 상기 웹 내에서 대응되는 변화를 삽입하는 단계가 구성되는 것을 특징으로 하는 합성 보강재용 디자인 모델 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 보강재 길이를 따라 진행되는 상기 풋의 제1 데이텀(datum) 라인으로부터 상기 보강재의 길이를 따라 또한 진행되는 상기 웹 표면의 제2 데이텀 라인까지, 상기 보강재 모델의 표면을 따라 측정된 것과 동일하게 거리상의 변화를 줄이도록, 상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 한정하는 제2 데이터를 발생시키는 상기 단계 동안에, 상기 웹의 형상를 만듦으로써, 상기 보강재 모델에 따라 층을 이룬 합성소재에 의해 제조된 보강재에서 발생하는 단점들의 위험을 줄이는 것을 특징으로 하는 합성 보강재용 디자인 모델 제조방법.
제17항에 있어서,
상기 보강재 모델의 상기 웹의 형상을 한정하는 제2 데이터를 발생시키는 상기 단계가 실행되어, 상기 제1 데이텀 라인으로부터 상기 제2 데이텀 라인까지 상기 보강재 모델의 표면을 따라 측정된 것과 동일하게 거리상의 변화가 실질적으로 없는 것을 특징으로 하는 합성 보강재용 디자인 모델 제조방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법에 의해 만들어진 보강재 모델에 의한 외형을 구비하는 몰드 툴(mould tool)을 제공하는 단계,
상기 몰드 툴 상에 합성소재의 층들을 적층하는 단계, 및
상기 합성소재의 층들을 경화(curing)하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 보강재용 디자인 모델 제조방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법이 실행되도록 프로그램된 컴퓨터.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법이 실행되도록 프로그램된 컴퓨터를 생산하며, 보강재의 상기 웹의 형상을 한정하는 데이터를 만들도록 바람직한 상기 보강재 모델의 풋 형상을 한정하는 상기 데이터를 진행하는 모듈(module)을 포함하는 소프트웨어.