[发明专利]干式预成型坯、复合材料构成的环状构造体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在环状心轴的外周配置的中空环状的干式预成型坯(dry preform)、由使用其的复合材料构成的环状构造体及其制造方法。

背景技术

例如，航空器的环状框架那样的环状构造体要求有高强度且轻量，因此，有时由在强化纤维中含浸树脂而成的复合材料形成。但是，环状框架通常是コ字型或T字型等具有折曲部的异形截面，由复合材料形成这样的异形截面的环状框架并不容易。

例如专利文献1公开了一种使用由织物(编织物)构成的干式预成型坯而形成截面L字形状的环状构造体的方法。具体地说，首先如图14所示，形成由在长度方向配向的纤维(中央线)105b及相对于长度方向以±α的织造角度配向的纤维(织造线)105a构成的、呈3轴构造的纤维组织的长板状干式预成型坯105。如图15所示，将该长板状的干式预成型坯105在短边方向中间部折曲，形成由平板部121及垂直部122构成的截面L字形状，并以垂直部122为内侧的方式使其变形为圆弧状。然后，如图16所示，通过连结多个圆弧状的干式预成型坯105，形成截面L字形状的环状的干式预成型坯102。

但是，图14所示的由织物构成的干式预成型坯由于织造线105a皱缩为波状，所以与直线状的强化纤维相比，纤维方向的强度变低。另外，为了使织造线105a和中央线105b皱缩，中央线105b需要隔开间隙排列，因此，中央线105b的密度下降，长度方向的强度降低，并且树脂侵入中央线105b间的间隙而导致重量增加。进而，通过连结多个圆弧状的干式预成型坯105而构成环状的干式预成型坯102，从而强化纤维在环方向上不连续，因此导致环方向的强度下降。

另一方面，在专利文献2中公开了一种由使强化纤维沿规定方向配向的多个纤维层构成的环状构造体。具体地说，如图17所示，将具有第一纤维方向(+45°)的纤维层210、具有第二纤维方向(-45°)的纤维层211、具有第三纤维方向(0°)的追加层212层叠起来而形成片状的纤维层叠物209，将该纤维层叠物209折曲而形成截面L字形状的坯料，使该截面L字形的坯料向环方向弯曲，由此形成环状构造体。如此，通过将纤维在一定的方向上拉齐而构成纤维层，从而各纤维变成直线状，因此，与纤维皱缩的织物相比，纤维方向的强度提高。另外，由于没必要使纤维皱缩，所以无间隙地铺满纤维而可提高密度，因此，环状构造体的强度进一步提高，且减少进入纤维间的树脂，实现环状构造体的轻量化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2006-69166号公报

专利文献2：JP特开2008-543670号公报

但是，通过上述专利文献2的方法制造的环状构造体的设计的自由度低。即，为了使平板部(基底部分)在一平面内向环方向弯曲，无法配置第三纤维方向(环方向)的纤维，因此需要仅由第一及第二纤维方向(±45°)的纤维层构成，从而存在平板部的环方向的强度不足的顾虑。另外，层叠将纤维拉齐而成的纤维层的片状的纤维层叠物209(参照图17)与由织物构成的干式预成型坯105(参照图14)相比，纤维的配向自由度低，因此，难以变形为希望的形状。尤其，在环状构造体的截面形状在环方向的一部分不同的情况下，使片状的纤维层叠物209变形为所述形状非常困难。进而，例如在作为航空器的主体的环状框架使用的大径(例如直径5m以上)的环状构造体的情况下，如上述那样使片状的纤维层叠物209弯曲而形成环状构造体的作业并不容易。例如，虽然若将多个圆弧状的段连结起来形成则作业容易，但在该情况下，与上述同样导致环方向的强度下降。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高强度且轻量的、形成容易、设计的自由度高的中空环状的干式预成型坯及由使用其的复合材料构成的环状构造体。

为解决所述问题而提出的本发明，是一种在环状的心轴的外周层叠多个强化纤维层而成的中空环状的干式预成型坯，其特征在于，

心轴是之后从干式预成型坯被分离的部分，

所述干式预成型坯具有第一强化纤维层，该第一强化纤维层是由呈螺旋状卷绕(捲回する)在心轴的外周、在环方向上至少一周是无接缝连续、且在与环方向交叉的方向上被拉齐的强化纤维构成的。