| JP54143475 | MANUFACTURE OF BATHTUB |
| JP3265734 | MOLDING OF FIBER REINFORCED PLASTIC AND MOLDED PRODUCT |
| WO/2011/029275 | COMPOSITE MATERIAL MOULD HAVING IMPROVED MOULD SURFACE |
MARTÍNEZ FERNÁNDEZ, Loreto (Avda. Machupichu, 11 - esc. H 3º A, Madrid, E-28043, ES)
DE LA CRUZ GARCÍA, Oscar (C/ Cabo San Vicente nº 16, 3º D esc. Izd, Alcorcón Madrid, E-28924, ES)
DE JULIÁN AGUADO, Antonio (C/ Austral nº 19, Madrid, E-28971, ES)
MARTÍNEZ FERNÁNDEZ, Loreto (Avda. Machupichu, 11 - esc. H 3º A, Madrid, E-28043, ES)
DE LA CRUZ GARCÍA, Oscar (C/ Cabo San Vicente nº 16, 3º D esc. Izd, Alcorcón Madrid, E-28924, ES)
| REIVINDICACIONES 1 . - Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T con un alma (33) y unas alas superior e inferior (35, 37), utilizada como pieza intermedia de unión de dos componentes estructurales (1 1 , 1 1 ') con forma de cajón, comprendiendo revestimientos superiores (15, 15') y revestimientos inferiores (17, 17'), efectuándose dicha unión entre los revestimientos superiores e inferiores (15, 15'; 17, 17') de dichos componentes (1 1 , 1 1 ') y las alas superior e inferior (35, 37) de dicha pieza (31 ), estando realizados tanto dicha pieza (31 ) como dichos cajones (1 1 , 1 1 ') en material compuesto, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: - a) proporcionar dos preformas (41 , 41 ') en forma de C, configuradas de manera que sus almas (43, 43') sean paralelas entre sí y sus alas superiores e inferiores (55, 55'; 57, 57') sean sensiblemente paralelas a las zonas finales de dichos revestimientos (15, 15'; 17', 15'); - b) proporcionar dos preformas planas (45, 47) de refuerzo de las alas (35, 37); - c) conformar y curar la pieza (31 ) a partir de dichas preformas (41 , 41 ', 45, 47) mediante un procedimiento RTM. 2. - Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según la reivindicación 1 , caracterizado porque dichas preformas planas (45, 47) se disponen en una zona central de las alas (35, 37) de la pieza (31 ) sin extenderse en toda su anchura. 3. - Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según la reivindicación 2, caracterizado porque dichas preformas planas (45, 47) comprenden al menos dos segmentos (61 , 63; 71 , 73) de distinto espesor, teniendo los segmentos de mayor espesor (63, 73) menor anchura que los segmentos de menor espesor (61 , 71 ). 4.- Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas preformas planas (45, 47) comprenden zonas locales de refuerzo en uno de sus extremos. 5 5.- Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos (15, 17; 15', 17') de dichos cajones (1 1 , 1 1 ') no son paralelas entre sí. 0 6.- Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos (15, 17; 15', 17') de dichos cajones (1 1 , 1 1 ') son paralelas entre sí. 5 7.- Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según la reivindicación 6, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos superiores (15, 15') y los revestimientos inferiores (17, 17') de dichos cajones (1 1 , 1 1 ') no están alineados entre sí. 0 8.- Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizado porque dichos cajones (1 1 , 1 1 ') son cajones multi-costilla. 9. - Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T 5 según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7, caracterizado porque dichos cajones (1 1 , 1 1 ') son cajones multi-larguero. 10. - Procedimiento de fabricación de una pieza (31 ) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, caracterizado porque dichos o cajones (1 1 , 1 1 ') son los cajones laterales de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave. 11. - Disposición de unión de dos componentes estructurales (11, 11') con forma de cajón comprendiendo un revestimiento superior (15, 15'), un revestimiento inferior (17, 17'), utilizando una pieza intermedia de unión (31) con forma de doble T y efectuándose la unión entre los revestimientos (15, 15'; 17, 17') de dichos componentes (11, 11') y las alas superior e inferior (33, 35) de dicha pieza (31) mediante remaches, estando realizados tanto dicha pieza (31) como dichos componentes (11, 11') en material compuesto, caracterizado porque dicha pieza (31) se fabrica según el procedimiento objeto de alguna de las reivindicaciones 1-10. 12. - Disposición de unión según la reivindicación 11, caracterizada porque se utilizan al menos dos filas de remaches (81) en cada zona de distinto espesor de las alas superior e inferior (33, 35) de la pieza (31 ). |
La presente invención se refiere a una disposición de unión de dos cajones de material compuesto con una pieza intermedia y al procedimiento de fabricación de dicha pieza intermedia y en particular a una disposición de unión de los cajones laterales de un estabilizador horizontal de una aeronave con una pieza intermedia en forma de doble T.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la actualidad y particularmente en la industria aeronáutica se utilizan de forma masiva materiales compuestos de matriz orgánica y fibras continuas principalmente basadas en resinas epoxídicas y fibras de carbono en una gran diversidad de elementos estructurales.
Las estructuras aeronáuticas exigen, como es bien conocido, la integración de diversos elementos estructurales. Por ejemplo, los fuselajes requieren la integración del revestimientos con diversos elementos estructurales tales como vigas, cuadernas o larguerillos. A diferencia de lo que sucedía cuando se utilizaban materiales metálicos en los que prácticamente solo existía la opción de uniones mecánicas para la integración de los diversos elementos estructurales de un determinado componente, los materiales compuestos permiten que esa integración pueda realizarse también mediante uniones químicas.
En ciertas estructuras aeronáuticas, la unión de dos componentes debe hacerse de manera que se produzca una transmisión eficiente de la carga entre ambos componentes lo que requiere habitualmente la utilización de piezas intermedias. Eso sucede particularmente en el caso de la unión de los cajones laterales de un estabilizador horizontal de una aeronave puesto que el estabilizador horizontal de cola debe comportarse como una unidad estructural. Se trata por otra parte de una unión sometida tanto a las cargas aerodinámicas como a las cargas derivadas del mecanismo utilizado para el trimado del estabilizador horizontal.
Al tratarse de una unión problemática se conocen distintas propuestas tanto de uniones a cortadura como de uniones a tracción y utilizando piezas intermedias de materiales metálicos, compuestos o mixtos.
En una de esas propuestas, descrita en US 2009159742, se utiliza una pieza intermedia en material compuesto con forma de doble T.
La utilización de piezas intermedias en forma de doble T descritas en ese documento puede ser problemática para ciertas configuraciones de cajones laterales y la presente invención está orientada a la solución de esos problemas.
SUMARIO DE LA INVENCION
Es un objeto de la presente invención proporcionar una disposición de unión entre dos cajones de torsión, tales como los cajones laterales de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave, mediante una pieza intermedia en forma de doble T que facilite el montaje de las piezas para la realización de dicha unión.
Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento de fabricación de dicha pieza intermedia que permita que tenga una configuración óptima para su función como pieza intermedia de unión de dichos cajones laterales.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un procedimiento de fabricación de una pieza con forma de doble T con un alma y unas alas superior e inferior utilizada como pieza intermedia de unión de dos componentes estructurales con forma de cajón, comprendiendo revestimientos superiores e inferiores, efectuándose dicha unión entre los revestimientos superiores e inferiores de dichos componentes y las alas superior e inferior de dicha pieza, estando realizados tanto dicha pieza como dichos cajones en material compuesto, que comprende los siguientes pasos:
- a) Proporcionar dos preformas en forma de C, configuradas de manera que sus almas sean paralelas entre sí y sus alas superiores e inferiores sean sensiblemente paralelas a las zonas finales de dichos revestimientos.
- b) Proporcionar dos preformas planas de refuerzo de las alas.
- c) Conformar y curar la pieza a partir de dichas preformas mediante un procedimiento RTM.
En realizaciones preferentes, dichas preformas planas se disponen en una zona central de las alas de la pieza intermedia en forma de doble T sin extenderse en toda su anchura con dos o más segmentos escalonados hacia su eje longitudinal. Se consigue con ello un procedimiento eficaz para la fabricación de una pieza intermedia en forma de doble T que facilita la transferencia gradual de cargas entre los cajones.
En otras realizaciones preferentes, dichas preformas planas comprenden zonas locales de refuerzo en uno de sus extremos. Se consigue con ello un procedimiento eficaz para la fabricación una pieza intermedia en forma de doble T configurada de manera apropiada para la recepción de cargas locales tales como las cargas derivadas de mecanismos de trimado del estabilizador horizontal de cola.
En otras realizaciones preferentes, las piezas intermedias de unión se aplican a cajones con o sin diedro y a cajones multi-costilla o multi-larguero. Se consigue con ello un procedimiento eficaz aplicable para la fabricación una pieza intermedia en forma de doble T configurada de manera apropiada para los tipos básicos de cajones laterales de estabilizadores horizontales de cola de aeronaves.
En un segundo aspecto, los objetos mencionados se consiguen proporcionando una disposición de unión de dos componentes estructurales con forma de cajón comprendiendo un revestimiento superior, un revestimiento inferior, utilizando una pieza intermedia de unión con forma de doble T y efectuándose la unión entre los revestimientos de dichos componentes y las alas superior e inferior de dicha pieza mediante remaches, estando realizados tanto dicha pieza como dichos componentes en material compuesto, en el que dicha pieza se fabrica según el procedimiento mencionado.
En una realización preferente, en dicha disposición de unión se utilizan al menos dos filas de remaches en cada zona de distinto espesor de las alas superior e inferior de la pieza. Se consigue con ello una disposición de unión muy eficaz para la transferencia de cargas entre los cajones.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa del objeto de la invención en relación a las figuras adjuntas.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una disposición de unión de dos cajones laterales de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de T conocida en la técnica.
La Figura 2 muestra una pieza intermedia en forma de T según la presente invención y la Figura 3 las preformas utilizadas en el procedimiento de de fabricación de esa pieza intermedia según la presente invención.
La Figura 4 muestra una vista en sección transversal de una disposición de unión de dos cajones laterales con diedro de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de T según la presente invención.
La Figura 5 muestra una vista en sección transversal de una disposición de unión de dos cajones laterales sin diedro de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de T según la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Describiremos seguidamente realizaciones de la invención para el caso de una disposición de unión de dos cajones laterales 1 1 , 1 1 ' de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de doble T. Tanto los cajones laterales 1 1 , 1 1 ' como la pieza intermedia están realizadas con un material compuesto de fibra de carbono reforzada con plástico (CFRP).
En el caso de la disposición de unión descrita en US 2009159742 puede verse, siguiendo la Figura 1 , que está basada en el solape de las alas 25, 27 de la pieza 21 en forma de doble T con las zonas finales de los revestimientos 15, 17; 15', 17' de los cajones laterales 1 1 , 1 1 ', para facilitar una unión remachada entre ellas. Por otra parte, esa disposición de unión permite que el montaje de la estructura se lleve a cabo posicionando en su sitio los cajones laterales 1 1 , 1 1 ' e introduciendo posteriormente entre ellos la pieza 21 .
Esa disposición de junta requiere un aplanado de las zonas finales de los revestimientos 15, 17; 15', 17' para que se asienten en las alas planas 25, 27 de la pieza.
Según una realización preferente de la presente invención la disposición de junta de dos cajones laterales 1 1 , 1 1 ' de un estabilizador de cola de una aeronave con una pieza intermedia 31 en forma de doble T, con un alma 33 y dos alas 35, 37 según se muestra en la Figura 2, se basa en la fabricación de la pieza mediante un procedimiento RTM ("Resin Transfer Moulding"), es decir un proceso de moldeo cerrado, con inyección de resina utilizando las preformas mostradas en la Figura 3: dos preformas 41 , 41 ' con forma de C, con almas 43, 43' y alas 55, 57; 55', 57' y dos preformas planas 45, 47 (como bien comprenderá el experto en la materia el término "planas" no debe entenderse en su sentido rigurosamente geométrico).
Como se ilustra en las Figuras 4 y 5, la pieza intermedia 31 fabricada según dicho procedimiento, utilizando moldes apropiados, para, respectivamente, unos cajones 1 1 , 1 1 ' con y sin diedro, tiene unas alas 35, 37 resultantes de la unión de las alas 55, 55'; 57, 57' de las preformas en C con las preformas planas 45, 47 que están configuradas específicamente, por un lado, para adaptarse a la configuración particular de los extremos de los cajones 1 1 , 1 1 ' y, por otro lado, para facilitar una transferencia gradual de la carga en la unión.
La mencionada adaptabilidad de la pieza 31 a la configuración de los extremos de los cajones 1 1 , 1 1 ' permite que la presente invención sea aplicable a cajones con o sin diedro así como a cajones multi-costilla o multi-larguero.
Por su parte, y en referencia en particular a las Figuras 3 y 4, puede verse que las preformas 45, 47 pueden configurarse con segmentos de distinto espesor tanto longitudinal como transversalmente.
Así puede verse, en la Figura 3 que la preforma superior 45 comprende un segmento base 61 sobre el que se sitúa el segmento 63 que se extiende longitudinalmente sobre toda el ala superior pero que tiene una menor anchura que el segmento 61 , sobre el que, a su vez, se sitúan segmentos 65 y 67 en uno de sus extremos. Con esa configuración se facilita, por un lado, la transferencia gradual de cargas entre los cajones 1 1 , 1 1 ' gracias al escalonamiento de los segmentos 61 , 63 y, por otro, se proporciona un refuerzo local con los segmentos 65, 67 que pueda resultar necesario.
En la Figura 4 la preforma superior 45 comprende un segmento base 61 que no se extiende sobre la totalidad del ala superior de la pieza 31 -lo que supone que las primeras filas de remaches se apliquen a la unión de los revestimientos 15, 15' y las zonas procedentes de las 55, 55' de las preformas en C- y sobre él se extienden escalonadamente segmentos 63, 65 y 67 de anchura decreciente. Con esa configuración escalonada se facilita la transferencia gradual de cargas entre los cajones 1 1 , 1 1 ' a través de la pieza 31 . En la Figura 4 se muestra una realización preferente con dos filas de remaches 81 en cada zona de diferente espesor.
Entre otras, la presente invención tiene las siguiente ventajas:
- Se reduce considerablemente el numero de piezas que intervienen en la unión de cajones 1 1 , 1 1 '.
- Las caras interiores 55, 55'; 57, 57' de la pieza intermedia 31 en contacto con los revestimientos 15, 15', 17, 17' de los cajones laterales tienen, utilizando un útil apropiado, un acabado óptimo, que facilita el cumplimiento de los requerimientos de tolerancias de fabricación y montaje, que se realiza mediante el desplazamiento de la pieza intermedia 31 , una vez que los cajones laterales 1 1 , 1 1 ' están posicionados en su sitio, sin ningún movimiento posterior de los cajones 1 1 , 1 1 '.
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.