DOMÍNGUEZ ESCAURIAZA, Félix (C/ María de Guevara 36, Galapagar, Madrid, E-28260, ES)
HERNANDO SEBASTIÁN, Esperanza (Glorieta del Universo 9, 1ºB Valdemoro, Madrid, E-28340, ES)
FUNDACIÓN PARA LA INVESTIGACIÓN, DESARROLLO Y APLICACIÓN DE MATERIALES COMPUESTOS (FIDAMC) (Calle Cid, nº 4, Madrid, E-28001, ES)
FERNÁNDEZ SÁNCHEZ, Francisco José (C/ Comunidad de Valencia 9, 2º A Las Rozas, Madrid, E-28231, ES)
DOMÍNGUEZ ESCAURIAZA, Félix (C/ María de Guevara 36, Galapagar, Madrid, E-28260, ES)
HERNANDO SEBASTIÁN, Esperanza (Glorieta del Universo 9, 1ºB Valdemoro, Madrid, E-28340, ES)
| REIVINDICACIONES 1 .- Componente (9) de un cajón de torsión (1 , 3) de una superficie sustentadora de una aeronave para Ia recepción y distribución de una carga local, comprendiendo el cajón de torsión (1 , 3) al menos dos largueros anterior y posterior (1 1 , 13), dos revestimientos superior e inferior (19, 21 ) con larguerillos de refuerzo (25), caracterizado porque está realizado en material compuesto como una pieza unitaria y porque su configuración comprende: - Un alma (31 ) sustancialmente plano con una primera parte en forma de orejeta (33) y una segunda parte en forma de alma de costilla (35); - Dos alas (39) para unir el alma (31 ) con las almas de cada uno de los extremos del larguero anterior o posterior (1 1 , 13) al que se conecta el componente (9); - Alas (43) de unión a los revestimientos superior e inferior (19, 21 ); - Vanos (45) en las zonas de intersección con cordones del larguero posterior o anterior (1 1 , 13) al que se conecta el componente (9) y con los larguerillos de refuerzo (25). 2.- Componente (9) de un cajón de torsión (1 , 3) de una superficie sustentadora de una aeronave según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque dichas alas (43) de unión a los revestimientos superior e inferior (19, 21 ) se extienden en sentidos opuestos en relación al plano del alma (31 ) para cada uno de los revestimientos superior e inferior (19, 21 ). 3.- Componente de un cajón de torsión (1 , 3) de una superficie sustentadora de una aeronave según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque dichas alas (43) de unión a los revestimientos superior e inferior (19, 21 ) se extienden a ambos lados del plano del alma (31 ) para cada uno de los revestimientos superior e inferior (19, 21 ). 4.- Componente (9) de un cajón de torsión (3) de una superficie sustentadora de una aeronave según cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, caracterizado porque dicho cajón de torsión (3) es un cajón multilarguero y porque el alma de costilla (35) se extiende entre el larguero anterior o posterior (11 , 13) al que se conecta el componente (9) y el larguero intermedio (15) más próximo a él. 5.- Componente (9) de un cajón de torsión (1 ) de una superficie sustentadora de una aeronave según cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, caracterizado porque dicho cajón de torsión (1 ) es un cajón multicostilla y porque el alma de costilla (35) se extiende entre los dos largueros anterior y posterior (11 , 13). 6.- Procedimiento de montaje del componente (9) objeto de Ia reivindicación 2 en un cajón de torsión (3) multilarguero, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a) Proporcionar el cajón de torsión (3) premontado con los dos revestimientos (19, 21 ); b) Proporcionar un componente (9) según Ia reivindicación 2; c) Introducir dicho componente (9) en el cajón de torsión (3) rotado un ángulo predeterminado; d) Desplazar dicho componente (9) hasta el lugar previsto para su ubicación y rotarlo hasta que queda posicionado correctamente; e) Acoplar el componente (9) con los extremos del larguero anterior o posterior (11 , 13) al que se conecta; f) Unir el componente (9) a los dos revestimientos (19, 21 ) y a los extremos del larguero anterior o posterior (11 , 13) al que se conecta. 7.- Procedimiento de montaje del componente (9) objeto de Ia reivindicación 3 en un cajón de torsión (3) multilarguero, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a) Proporcionar el cajón de torsión (3) premontado con los dos revestimientos (19, 21 ); b) Proporcionar un componente (9) según Ia reivindicación 3; c) Introducir dicho componente (9) en el cajón de torsión (3) en posición vertical; d) Desplazar dicho componente (9) hasta el lugar previsto para su ubicación; e) Acoplar el componente (9) con los extremos del larguero anterior o posterior (11 , 13) al que se conecta; f) Unir el componente (9) a los dos revestimientos (19, 21 ) y a los extremos del larguero anterior o posterior (11 , 13) al que se conecta. |
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un componente de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave para Ia recepción y distribución de una carga local.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Tradicionalmente las superficies sustentadoras de estructuras aeronáuticas se componen en su parte resistente y de paso de carga por un cajón de torsión.
Una de las configuraciones conocidas es Ia configuración multicostilla según Ia cual el cajón está formado por dos largueros, cerrado por revestimientos y reforzado frente a las cargas de torsión por costillas uniformemente distribuidas.
Otra de las configuraciones conocidas es Ia configuración multilarguero según Ia cual el cajón está formado por dos largueros, cerrado por revestimientos y reforzado frente a las cargas de torsión por largueros interiores uniformemente distribuidos.
Normalmente las concentraciones locales de carga en los cajones de torsión, provenientes de estructuras ligadas a ellos, tales como pilones, superficies de control ó apoyos en el fuselaje, se introducen en Ia estructura del cajón a través de un herraje (normalmente formado por varias piezas) que transmite Ia carga a un contraherraje (una costilla en el caso de cajón multicostilla) que a su vez Ia distribuye al resto de Ia estructura del cajón.
Esta forma de introducir las cargas requiere un gran número de piezas que además no suele ser fácil unir entre sí, requiriendo al mismo tiempo una gran cantidad de bulones que deben de tener unos pares de apriete precisos y unas tolerancias muy reducidas, Io que lleva a consumir mucho trabajo de montaje e invertir mucho tiempo en el mismo.
En un mercado cada vez más competitivo, resulta una necesidad producir estructuras con el menor coste posible y en el menor tiempo posible. En este marco, sería deseable Ia reducción del número de piezas del conjunto del herraje y el contraherraje mencionados y Ia simplificación de su proceso de montaje.
La presente invención está orientada a Ia satisfacción de esa demanda.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Un objeto de Ia presente invención es proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave para Ia recepción y distribución de una carga local realizado como una pieza unitaria. Otro objeto de Ia presente invención es proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave para Ia recepción y distribución de una carga local con el menor peso posible.
Otro objeto de Ia presente invención es proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave para Ia recepción y distribución de una carga local que pueda montarse fácilmente.
Otro objeto de Ia presente invención es proporcionar procedimientos eficaces de montaje de dicho componente.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un componente de un cajón de torsión -(que comprende al menos dos largueros anterior y posterior, dos revestimientos superior e inferior con larguerillos de refuerzo)- que está realizado en material compuesto como una pieza unitaria y cuya configuración comprende:
- Un alma sustancialmente plano con una primera parte en forma de orejeta y una segunda parte en forma de alma de costilla. - Dos alas para unir el alma con las almas de cada uno de los extremos del larguero anterior o posterior al que se conecta el componente. - Alas de unión a los revestimientos superior e inferior.
- Vanos en las zonas de intersección con los cordones del larguero anterior o posterior al que se conecta el componente y con los larguerillos de refuerzo. En una realización preferente de dicho componente las alas de unión a los revestimientos superior e inferior se extienden en sentidos opuestos en relación al plano del alma para cada uno de los revestimientos superior e inferior. Se consigue con ello un componente con perfil transversal en forma de Z que facilita su montaje en determinadas configuraciones del cajón. En otra realización preferente de dicho componente las alas de unión a los revestimientos superior e inferior se extienden a ambos lados del plano del alma para cada uno de los revestimientos superior e inferior. Se consigue con ello un componente con perfil transversal en forma de doble T que transmite Ia carga muy eficazmente al cajón de torsión. En un segundo aspecto, se proporciona un procedimiento de montaje del componente mencionado en un cajón multilarguero que comprende los siguientes pasos:
- Proporcionar el cajón de torsión premontado con los dos revestimientos.
- Proporcionar un componente con Ia configuración mencionada de un perfil en forma de Z.
- Introducir dicho componente en el cajón rotado un ángulo predeterminado.
- Desplazar dicho componente hasta el lugar previsto para su ubicación y rotarlo hasta que queda posicionado correctamente. - Acoplar el componente con los extremos del larguero anterior o posterior al que se conecta.
- Unir el componente a los dos revestimientos y a los extremos del larguero anterior o posterior al que se conecta.
En un tercer aspecto, se proporciona un procedimiento de montaje del componente mencionado en un cajón multilarguero que comprende los siguientes pasos: - A -
- Proporcionar el cajón de torsión premontado con los dos revestimientos.
- Proporcionar un componente con Ia configuración mencionada de un perfil en forma de doble T.
- Introducir dicho componente en el cajón en posición vertical - Desplazar dicho componente hasta el lugar previsto para su ubicación y posicionarlo correctamente.
- Acoplar el componente con los extremos del larguero anterior o posterior al que se conecta.
- Unir el componente a los dos revestimientos y a los extremos del larguero anterior o posterior al que se conecta.
Otras características y ventajas de Ia presente invención se desprenderán de Ia descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa del objeto de Ia invención en relación a las figuras adjuntas.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 a muestra una vista en perspectiva de un cajón de torsión de configuración multicostilla conocida y Ia Figura 1 b muestra una vista en sección transversal por el plano A-A de Ia Figura 1 a. La Figura 2 muestra una vista parcial en perspectiva de un cajón de torsión multicostilla conocido con un conjunto herraje-contraherraje en un punto de introducción de carga al cajón.
Las Figuras 3a y 3b muestran vistas en sección transversal de conjuntos herraje-contraherrajes conocidos para Ia introducción de cargas a un cajón de torsión multicostilla.
La Figura 4a muestra una vista en perspectiva de un cajón de torsión de configuración multilarguero conocida y Ia Figura 4b muestra una vista típica en sección transversal de ese tipo de cajones de torsión.
La Figura 5 muestra una vista en sección transversal de un conjunto herraje-contraherraje conocidos para Ia introducción de cargas a un cajón de torsión multilarguero. La Figura 6a muestra una vista esquemática en sección transversal de una unión conocida del conjunto herraje-contraherraje al cajón de torsión.
La Figura 6b muestra una vista esquemática en sección transversal de Ia unión del componente para Ia recepción y distribución de una carga local según Ia presente invención al cajón de torsión.
La Figura 7a muestra una vista en perspectiva de una realización preferente de un componente para Ia recepción y distribución de una carga local al cajón de torsión según Ia presente invención.
La Figura 7b muestra una vista esquemática en sección lateral del componente de Ia Figura 7a montado en el cajón de torsión.
La Figura 8 ilustra el proceso de montaje del componente de Ia Figura 7a en el cajón de torsión.
La Figura 9a muestra una vista en perspectiva de otra realización preferente de un componente para Ia recepción y distribución de una carga local al cajón de torsión según Ia presente invención.
La Figura 9b muestra una vista esquemática en sección lateral del componente de Ia Figura 9a montado en el cajón de torsión .
La Figura 10 ilustra el proceso de montaje del componente de Ia Figura 9a en el cajón de torsión.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En primer lugar describiremos brevemente Ia técnica conocida para Ia introducción y distribución de cargas locales a un cajón de torsión de una estructura sustentadora de una aeronave.
Un cajón de torsión de configuración multicostilla 1 como el representado en las Figuras 1 a y 1 b está estructurado en base a un larguero anterior 11 y un larguero posterior 13 (entendiendo los términos anterior y posterior en relación con Ia dirección de vuelo de Ia aeronave), dos revestimientos superior e inferior 19, 21 con una pluralidad de larguerillos de refuerzo 25 y una pluralidad de costillas transversales 27. En ese tipo de cajones de torsión 1 se incluyen herrajes 5 como el representado en Ia Figura 2 para Ia recepción de cargas locales que se distribuyen al resto del cajón a través del contraherraje 7.
En las Figuras 3a y 3b se observan dos realizaciones de esos conjuntos de herrajes 5 - contraherrajes 7, en las que los contraherrajes 7 son similares a las costillas transversales 27.
Por su parte, un cajón de torsión de configuración multilarguero 3 como el representado en las Figuras 4a y 4b está estructurado en base a un larguero anterior 11 y un larguero posterior 13 (entendiendo los términos anterior y posterior en relación con Ia dirección de vuelo de Ia aeronave), dos revestimientos superior e inferior 19, 21 con una pluralidad de larguerillos de refuerzo 25 y una pluralidad de largueros longitudinales intermedios interiores 15.
En Ia Figura 5 se observa una realización de un conjunto de herraje 5 - contraherraje 7 para Ia recepción y distribución de cargas locales en un cajón de torsión 3 multilarguero.
La Figura 6a ilustra Ia unión conocida del conjunto herraje 5 - contraherraje 7 utilizada tanto en los cajones de torsión multicostilla 1 como en los cajones de torsión multilarguero 3 empleando un angular 6 para crear las necesarias superficies planas entre los distintos elementos para posibilitar su unión mediante bulones (no representados).
Pasando a describir detalladamente Ia presente invención, hay que señalar en primer término que Ia idea básica de Ia misma es proporcionar un componente unitario 9 para Ia introducción y distribución de cargas locales a un cajón de torsión de una estructura sustentadora de una aeronave en lugar del conjunto herraje 5 - contraherraje 7 de Ia técnica anterior. Ello se representa esquemáticamente en Ia Figura 6b donde puede observarse el componente 9, hecho de una pieza, que se une al larguero posterior 13 (ó, en su caso al larguero anterior 11 ). El componente unitario 9 es pues un único elemento estructural capaz de realizar las funciones del herraje 5 y el contraherraje 7 mencionados, reduciendo así el número de piezas a fabricar, montar y ensamblar.
En Ia realización ilustrada en las Figuras 7a y 7b cabe destacar los siguientes elementos de su configuración: - Un alma 31 sustancialmente plano con una primera parte en forma de orejeta 33 para Ia recepción de Ia carga local y una segunda parte en forma de alma de costilla 35 para Ia distribución de Ia carga al resto del cajón.
- Dos alas 39 para unir el alma 31 con las almas de cada uno de los extremos del larguero posterior 13 (ó en su caso el larguero anterior 11 ). Debe observarse que el larguero posterior 13 debe cortarse en Ia ubicación prevista para el componente 9.
- Varias alas 43 de unión a los revestimientos superior 19 e inferior 21 extendidas en sentidos opuestos en relación al plano del alma 31 , de manera que el componente 9 adquiere un perfil transversal en forma de Z. - Varios vanos 45 en las zonas de intersección con los cordones del larguero posterior 13 (ó en su caso el larguero anterior 11 ) y con los larguerillos de refuerzo 25. Esos vanos 45 deben evitar cualquier interferencia entre el componente 9 y el larguero posterior 13 (ó en su caso el larguero anterior 11 ) y ó los larguerillos de refuerzo 25 tanto en su posición definitiva como durante el proceso de montaje.
Con esa configuración del componente 9 como pieza unitaria, Ia carga local se introduce en el cajón de torsión a través de Ia orejeta 33 y se extiende por el alma de costilla 35 que Ia distribuye a los revestimientos 19, 21 y al alma del larguero posterior 13 (ó en su caso del larguero anterior 11 ) a través de uniones remachadas (no representadas) en las zonas de alas 39, 43.
En Ia realización ilustrada en las Figuras 9a, 9b Ia única diferencia de su configuración con Ia realización que venimos de describir es que las alas 43 de unión a los revestimientos superior 19 e inferior 21 se extienden a ambos lados del plano del alma 31 , de manera que el componente 9 adquiere un perfil transversal en forma de doble T. En una realización preferente de Ia presente invención para un cajón de torsión multilarguero 3, el alma de costilla 35 se extiende entre el larguero anterior o posterior 11 , 13 al que se conecta el componente 9 y el larguero intermedio 15 más próximo a él. En una realización preferente de Ia presente invención para un cajón de torsión multicostilla 1 , el alma de costilla 35 se extiende entre los dos largueros anterior y posterior 11 , 13.
El proceso de fabricación recomendado para el componente 9 es RTM ("Resin Transfer Moulding") porque permite obtener Ia estructura completa de una sola pieza.
El montaje del componente 9 en un cajón de torsión multicostilla es similar al montaje de las costillas que forman parte del cajón que se lleva a cabo antes de Ia colocación de uno de los revestimientos. La instalación de ambas partes del larguero posterior 13 (ó en su caso del larguero anterior 11 ) constituye Ia última parte de instalación del componente 9 dentro del proceso de montaje del cajón.
Para un cajón multilarguero, las limitaciones de acceso al interior del cajón limitan y condicionan Ia geometría del componente 9.
En el caso de Ia configuración representada en las Figuras 7a y 7b y como se ilustra en Ia Figura 8 el componente 9 se introduce en el cajón rotado aproximadamente 40°. Dentro de Ia célula del cajón donde va a quedar ubicado, se rota hasta su posición final. Una vez colocado el componente 9, sobre él se montan las dos partes del alma del larguero posterior 13 (ó en su caso del larguero anterior 1 1 ). En el caso de Ia configuración representada en las Figuras 9a y 9b y como se ilustra en Ia Figura 10 el componente 9 se introduce en el cajón en posición vertical en Ia zona de Ia costilla de encastre (sin que esta esté montada) y se desplaza a Io largo del cajón hasta su posición final. Una vez fijado, se montan sobre él las dos partes del alma del larguero 13 (ó en su caso del larguero anterior 11 ). En Ia realización preferente que acabamos de describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Next Patent: HORIZONTAL STABILISING SURFACE OF AN AIRCRAFT