BR102014010558B1

BR102014010558B1 - Método e sistema para acabamento protetor para aerofólio e dispositivo de asa ou ponta de asa

Info

Publication number: BR102014010558B1
Application number: BR102014010558-1A
Authority: BR
Inventors: Darrell D. Campbell, Jr.
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2021-11-16
Also published as: EP2799330A2; US20140328694A1; CA2846709C; BR102014010558A2; EP2799330A3; EP3366572B1; US9845162B2; CN104129496B; CN104129496A; EP3366572A1; CA2846709A1; EP2799330B1

Abstract

método e sistema para acabamento protetor para aerofólio e dispositivo de asa ou ponta de asa. a presente descrição fornece um sistema (200), um método e um aparelho para um acabamento protetor para um aerofólio. em uma ou mais modalidades, o método descrito envolve o fornecimento de uma bainha (295), e a aplicação da bainha à superfície do aerofólio. em uma ou mais modalidades, a bainha envolve em torno da superfície do aerofólio a partir da borda dianteira (260) do aerofólio em direção à borda traseira (270) do aerofólio. em pelo menos uma modalidade, a bainha cobre aproximadamente 50 a 70% de um comprimento de cordão (297) do aerofólio. em algumas modalidades, a bainha é fabricada a partir de pelo menos um polímero, tal como um poliuretano e/ou um fluoropolímero. em uma ou mais modalidades, o aerofólio é um winglet (220, 230), uma ponta de asa reforçada, e/ou uma asa.

Description

CAMPO

[001] A presente invenção refere-se aos dispositivos de ponta deasa. Em particular, refere-se a um acabamento de proteção para dispositivos de ponta de asa.

ANTECEDENTES

[002] Bordas dianteiras de aerofólio e cones de nariz de aeronavessão suscetíveis à erosão causada pelos resíduos e/ou pelo clima. Como tal, atualmente na indústria, um filme protetor ou tampas de erosão são utilizados para proteger as bordas dianteiras de aerofólios e cones de nariz contra erosão. Por exemplo, uma fita protetora de poliuretano conhecida tem sido utilizada nas bordas dianteiras dos aerofólios para proteger as mesmas contra erosão. No entanto, a mesma é uma fita plana e não possui um formato contornado específico para o aerofólio. Pelo menos uma aeronave conhecida inclui winglets possuindo um filme protetor cobrindo a borda dianteira do winglet. As tampas contra corrosão conhecidas incluem folhas de metal contornadas mecanicamente fixadas à borda dianteira do aerofólio. Essas tampas contra erosão se estendem para trás cobrindo cerca de 10% do comprimento de cordão. Como tal, os fixadores mecânicos e a borda traseira da tampa de erosão perturbam o fluxo laminar. Tais coberturas protetoras e tampas contra erosão são fabricadas para se estender apenas para trás cobrindo cerca de 10% do comprimento de cordão para economizar no peso e no custo.

[003] Adicionalmente, o fluxo laminar através de um winglet ououtro aerofólio também é perturbado por desníveis que são formados a partir das camadas de tinta do winglet (por exemplo, pintura no winglet é realizada pela aplicação de múltiplas camadas de tinta de cor única,

[004] e os desníveis são formados entre camadas sucessivas de tinta). A interrupção do fluxo laminar pela borda traseira da cobertura protetora ou tampa contra erosão e/ou por desníveis de tinta aumenta a dragagem através do aerofólio e reduz a eficiência de combustível.

[005] Portanto, um acabamento protetor aperfeiçoado para osdispositivos de ponta de asa é necessário.

SUMÁRIO

[006] A presente descrição refere-se a um método, sistema eaparelho para um acabamento protetor para um aerofólio. O método descrito para um acabamento protetor para um aerofólio envolve o fornecimento de uma bainha. O método envolve adicionalmente a aplicação da bainha à superfície do aerofólio. Em uma ou mais modalidades, a bainha envolve em torno da superfície do aerofólio a partir da borda dianteira do aerofólio na direção da borda traseira do aerofólio. Em pelo menos uma modalidade, a bainha cobre aproximadamente 50 porcento a aproximadamente 70 porcento do comprimento de cordão do aerofólio.

[007] Em uma ou mais modalidades, a bainha é uma bainhafabricada a partir de pelo menos um polímero. Em pelo menos uma modalidade, pelo menos um polímero é um poliuretano e/ou fluoropolí- mero. Em algumas modalidades, a bainha é fabricada a partir de uma fita protetora de poliuretano fabricada por 3M™ Company.

[008] Em pelo menos uma modalidade, o aerofólio é um winglet,uma ponta de asa reforçada, e/ou uma asa. Em uma ou mais modalidades, o aerofólio é fabricado para ter uma arquitetura de fibra de carbono monocoque.

[009] Em uma ou mais modalidades, o método envolve adicionalmente a impressão de uma imagem em pelo menos um lado da bainha. Em pelo menos uma modalidade, a imagem é um slogan do cliente, tal como a marca registrada de uma aeronave.

[0010] Em pelo menos uma modalidade, a aplicação da bainha à superfície do aerofólio é alcançada por uma aderência de uma superfície adesiva da bainha à superfície do aerofólio. Em algumas modalidades, a bainha é fabricada para ser contornada correspondendo ao formato do aerofólio.

[0011] Em uma ou mais modalidades, um sistema para umacabamento de proteção para um aerofólio compreende o aerofólio, e uma bainha. Em pelo menos uma modalidade, a bainha é aplicada à superfície do aerofólio. Em uma ou mais modalidades, a bainha envolve a superfície do aerofólio a partir da borda dianteira do aerofólio na direção da borda traseira do aerofólio. Em algumas modalidades, a bainha cobre aproximadamente 50% a aproximadamente 70% do comprimento de cordão do aerofólio.

[0012] Em pelo menos uma modalidade, uma imagem é impressaem pelo menos um lado da bainha. Em algumas modalidades, a bainha é aplicada à superfície do aerofólio pela aderência de uma superfície adesiva da bainha à superfície do aerofólio.

[0013] Em uma ou mais modalidades, um aparelho para uso comum aerofólio compreende uma bainha, onde o formato da bainha é contornado de forma correspondente ao formato do aerofólio. Em pelo menos uma modalidade, o tamanho da bainha é tal que a bainha, quando envolvida na superfície do aerofólio a partir da borda dianteira do aerofólio na direção da borda traseira do aerofólio, cobre aproximadamente 50% a aproximadamente 70% do comprimento de cordão do aerofólio.

[0014] As características, as funções e as vantagens podem seralcançadas independentemente em várias modalidades da presente invenção ou podem ser combinadas em outras modalidades.

DESENHOS

[0015] Essas e outras características, aspectos e vantagens dapresente descrição se tornarão mais bem compreendidas com relação à descrição a seguir, reivindicações em anexo, e desenhos nos quais:

[0016] a FIG. 1 é uma ilustração de um desenho convencional eatual ara a proteção de aerofólio;

[0017] a FIG. 2 e uma ilustração do sistema descrito para umacabamento de proteção para um aerofólio, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente descrição;

[0018] a FIG. 3 é uma vista transversal do winglet inferior da FIG. 2,de acordo com pelo menos uma modalidade da presente descrição;

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Os métodos e os aparelho descritos aqui fornecem um sistemaoperacional para um acabamento protetor para dispositivos de ponta de asa. Especificamente, o sistema emprega uma bainha de aerofólio que envolve em torno da borda dianteira de um aerofólio, e se estende para trás a partir da borda dianteira na direção da borda traseira para cobrir aproximadamente 50% a aproximadamente 70% do comprimento de cordão do aerofólio. Como tal, a borda traseira da bainha é posicionada a jusante a partir de onde o fluxo através do aerofólio se separa. Em contraste, como mencionado previamente acima na seção de fundamentos, a proteção de borda dianteira convencional atual se estende apenas por cerca de 10% do comprimento de cordão do aerofólio de modo que a borda traseira da proteção de borda dianteira cause uma interrupção do fluxo laminar através do aerofólio.

[0020] As soluções de desenho existentes atualmente paraproteção contra erosão de borda dianteira e proteção de slogan de cliente (por exemplo, a marca registrada da companhia aérea) dos dispositivos de ponta de asa consistem de uma folha metálica discreta fixada à borda dianteira do dispositivo de ponta de asa, onde o slogan de cliente é pintado diretamente na caixa de torque e na estrutura de borda traseira. Essa arquitetura resulta em uma configuração estrutural que é maior em contagem de partes (isso é, exige múltiplas partes detalhadas e fixadores mecânicos), maiores em tempo de montagem (isso é, devido à alta contagem de partes), e maior em quantidade de ferramentas necessárias para se completar a montagem. A desvantagem mais significativa dessas soluções de desenho é a limitação de fluxo laminar natural através do dispositivo de ponta de asa que ocorre devido às juntas nas partes montadas e desníveis de tinta utilizados para o slogan de cliente.

[0021] O sistema descrito fornece um meio para proteger a bordadianteira dos dispositivos de ponta de asa enquanto aumenta o fluxo laminar natural do aerofólio de ponta de asa devido à eliminação de uma tampa contra erosão fixada discreta e junta correspondente no sentido de corrente na estrutura de asa. O sistema descrição fornecerá um sistema de acabamento protetor que protegerá a borda dianteira dos dispositivos de ponta de asa (por exemplo, winglets e/ou pontas de asa reforçada), que em algumas modalidades são de uma arquitetura de fibra de carbono monocoque. Adicionalmente, o sistema descrito eliminará as múltiplas camadas de tinta (isso é, uma camada de tinta para cada cor) que são atualmente necessárias como resultado de um slogan singular multicolorido, fornecendo, dessa forma, uma superfície suave para permitir xô laminar natural através do slogan de forma plana.

[0022] Em particular, o sistema da presente descrição utiliza fitas depoliuretano (isso é, um boot feito de pelo menos uma folha fina de fita de poliuretano) para proteção contra erosão e proteção do slogan de cliente nos dispositivos de ponta de asa. O slogan de cliente é digitalmente impresso em um adesivo com fundo de filme de fluoropolímero que cobre a superfície de forma plana interna e/ou externa do dispositivo de ponta de asa. O slogan impresso é envolvido por um boot encaixado de polímero range da borda traseira superior para a borda traseira inferior do dispositivo de ponta de asa. Esse sistema de acabamento de proteção protegerá a borda dianteira, por exemplo, de um aerofólio monocoque de carbono contra a erosão na borda dianteira além de permitir um fluxo laminar natural maior devido à eliminação de junções no sentido da abrangência no aerofólio.

[0023] Como mencionado anteriormente, o sistema descrito forneceum revestimento protetor que aumenta o fluxo laminar através de um aerofólio, tal como um winglet, e fornece proteção contra erosão para a borda dianteira. Mais especificamente, a bainha de aerofólio proposta inclui um filme contornado correspondente ao formato das bordas dianteiras de um winglet de múltiplas superfícies. O filme possui um acabamento suave para facilitar o fluxo laminar através das bordas dianteiras. Adicionalmente, a bainha se estende para trás a partir da borda dianteira na direção da borda traseira para cobrir aproximadamente 50% a aproximadamente 70% (em algumas modalidades, para cobrir aproximadamente 2/3 é preferível) do comprimento de cordão do aerofólio de winglet. Apesar de a bainha incluir mais material (isso é, resultando, dessa forma, em um peso e um custo aumentados) em comparação com as coberturas de filme conhecidas e tampas contra erosão, a borda traseira da bainha proposta é posicionada a jusante a partir do ponto onde o fluxo através do winglet separa. Como tal, a bainha não perturba o fluxo laminar através do winglet. Adicionalmente, a bainha proposta cobre a tinta no aerofólio para proteger a tinta do contato com o fluxo através do winglet. Como tal, as etapas na tinta de slogan de winglet não causam impacto ao fluxo através do winglet. A bainha pode ser formada a partir de poliuretano, fluoropolímero, ou outro polímero adequado.

[0024] Na descrição a seguir, inúmeros detalhes são apresentadosa fim de fornecer uma descrição mais profunda do sistema. Será aparente, no entanto, para os versados na técnica que o sistema descrito pode ser praticado sem esses detalhes específicos. Em outros casos, características bem conhecidas não foram descritas em detalhes de modo a não obscurecer desnecessariamente o sistema.

[0025] A FIG. 1 é uma ilustração de um desenho convencional atualilustrativo 100 para proteção de aerofólio. Nessa FIG., um winglet 110 em uma asa principal 120 de uma aeronave (não ilustrada) é apresentado. O winglet 110 pode ser fabricado a partir de vários materiais diferentes incluindo, mas não limitado à fibra de carbono e/ou alumínio (Al). O winglet 110 possui uma borda dianteira 130 e uma borda traseira 140. Adicionalmente, o winglet 110 é ilustrado como possuindo três segmentos: um primeiro segmento 150, um segundo segmento 160 e um terceiro segmento 170. Além disso, o slogan de cliente 180 (por exemplo, a marca registrada da companhia aérea) é impresso diretamente na superfície do winglet 110.

[0026] Como ilustrado nessa FIG., a borda dianteira 130 do winglet110 é coberta com uma tira fina de metal 195 que é rebitada no winglet 110. Essa tira fina de meta 195 é utilizada para proteção do winglet 110 contra erosão causada por resíduos e/ou clima. Para esse desenho, a tira de metal 195 só cobre aproximadamente 10% do comprimento de cordão 190 do winglet 110 e, como tal, causa uma interrupção do fluxo laminar através do winglet 110.

[0027] Além disso, deve-se notar que visto que o slogan de cliente180 é impresso diretamente na superfície do winglet 110, múltiplas camadas de tinta, que são necessárias para pintar as diferentes cores do slogan de cliente 180 (por exemplo, uma camada de tinta é necessária para cada cor), também causa a interrupção do fluxo laminar através do winglet 110. Adicionalmente, deve-se notar que visto que os rebites, que são utilizados para fixar a tira fina de metal 195 ao winglet 110, não são completamente nivelados com a superfície do winglet 110, os rebites também contribuem para a interrupção do fluxo laminar através do winglet 110.

[0028] A FIG. 2 é uma ilustração do sistema descrito 200 para umacabamento de proteção para um aerofólio, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente descrição. Nessa FIG., uma asa principal 210 de uma aeronave (não ilustrada) é ilustrada como possuindo dois winglets, um winglet superior 220 e um winglet inferior 230. A fim de compreender a orientação da aeronave (não ilustrada) nessa FIG., a seta 240 aponta na direção da localização do nariz da aeronave, e a seta 250 aponta para a localização da cauda da aeronave.

[0029] Para essa figura, o sistema descrito 200 é ilustrado para serempregado pelo winglet inferior 230; apesar de dever ser compreendido que o sistema 200 pode ser utilizado com qualquer aerofólio adequado, tal como um winglet, uma ponta de asa reforçada, e/ou uma asa. No entanto, deve-se notar que em várias modalidades, ambos os winglets 220, 230 ou apenas um winglet 220, 230 (especialmente para o caso de uma asa principal que emprega apenas um winglet) pode empregar esse sistema descrito 200.

[0030] O winglet inferior 230, que emprega o sistema descrito 200,é ilustrado como possuindo uma borda dianteira 260 e uma borda traseira 270. O winglet inferior 230 também possui um spar dianteiro 280, um spar intermediário 285 e um spar traseiro 290. Para o sistema descrição 200, uma bainha 296 é aplicada à superfície do winglet inferior 230. A bainha 295 é aplicada de modo que a bainha 295 envolva a superfície do winglet inferior 230 a partir da borda dianteira 260 do winglet inferior 230 na direção da borda traseira 270 do winglet inferior 230, e de modo que a bainha 295 cubra aproximadamente 50 a aproximadamente 70% do comprimento de cordão 297 do winglet inferior 230. Preferivelmente, a bainha 295 cobre aproximadamente 2/3 do comprimento de cordão 297 do winglet inferior 230.

[0031] Em uma ou mais modalidades, um lado da bainha 295 éfabricado para ter um adesivo. Para essas modalidades, o lado de adesivo da bainha 295 é colocado em contato com a superfície do winglet inferior 230 de modo que a bainha 295 tenha aderência na superfície do winglet inferior 230.

[0032] Em algumas modalidades, a bainha 295 é significativamentetransparente. Para essas modalidades, o slogan de cliente pode ser impresso no lado da bainha 295 que está em contato com a superfície do winglet inferior 230 de modo que o slogan de cliente seja mostrado através do lado oposto da bainha 295. Visto que o slogan do cliente é impresso no lado de baixo da bainha 295 e não o lado externo da bainha 295, as camadas de tinta do slogan de cliente são cobertas pela bainha 295 e, dessa forma, as camadas de tinta não causarão a interrupção do fluxo laminar através do winglet inferior 230.

[0033] Deve-se notar que em outras modalidades, o slogan decliente pode ser pintado diretamente na superfície do winglet inferior 230 e então a bainha 295 pode ser colocada em cima da superfície do winglet inferior 230, permitindo, assim, que a tinta do slogan de cliente apareça através da bainha significativamente transparente 295. Visto que o slogan de cliente é impresso no winglet inferior 230, que é coberto pela bainha 295, as camadas de tinta do slogan de cliente são cobertas pela bainha 295 e, dessa forma, as camadas de tinta não causarão a interrupção do fluxo laminar através do winglet inferior 230.

[0034] A FIG. 3 e uma vista transversal do winglet inferior 230 daFIG. 2, de acordo com pelo menos uma modalidade da presente descrição. Nessa FIG., o winglet inferior 230 é ilustrado possuindo uma borda dianteira 260 e uma borda traseira 270. O cordão 297 do winglet inferior 230 estica a partir da borda dianteira 260 para a borda traseira 270. Adicionalmente, o winglet inferior é ilustrado para conter quatro células; uma primeira célula 310, uma segunda célula 320, uma terceira célula 330, e uma quarta célula 340.

[0035] Nessa figura, a bainha 295 é ilustrada sendo aplicada àsuperfície do winglet inferior 230 de modo que a bainha 295 envolva a superfície do winglet inferior 230 a partir da borda dianteira 260 do winglet inferior 230 na direção da borda traseira 270 do winglet inferior 230, e de modo que a bainha 295 cubra aproximadamente 50 a 70%do comprimento de cordão 297 do winglet inferior 230.

[0036] Apesar de determinadas modalidades ilustrativas e métodosterem sido descritos aqui, pode ser aparente a partir da descrição a seguir pelos versados na técnica que variações e modificações de tais modalidades e métodos podem ser realizadas sem se distanciar do verdadeiro espírito e escopo da técnica descrita. Muitos outros exemplos da técnica descrita existem, cada um diferindo de outros em matéria de detalhamento apenas. De acordo, pretende-se que a técnica descrita seja limitada apenas ao ponto necessário pelas reivindicações em anexo e regras e princípios da lei aplicável.

Claims

1. Método para um acabamento protetor para um aerofólio, o método compreendendo:aplicar uma bainha (295) a uma superfície do aerofólio pelo envolvimento da bainha em torno da superfície do aerofólio a partir de uma borda dianteira (260) do aerofólio em direção de uma borda traseira (270) do aerofólio;caracterizado pelo fato de que a bainha cobre 50 a 70% de um comprimento de cordão (297) do aerofólio, eem que uma borda traseira da bainha (295) é posicionada a jusante de um ponto em que fluxo de ar sobre o aerofólio em uma direção a partir da borda dianteira (260) em direção à borda traseira (270) se separa para evitar a interrupção do fluxo de ar laminar sobre o aerofólio.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a fabricação da bainha (295) a partir de pelo menos um polímero.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a fabricação da bainha (295) a partir de uma fita protetora de poliuretano.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda fabricar o aerofólio para ter uma arquitetura de fibra de carbono monocoque.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda a impressão de uma imagem em pelo menos um lado da bainha (295).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a aplicação da bainha (295) à superfície do aerofólio é obtida por uma adesão de uma superfície adesiva da bainha (295) à superfície do aerofólio.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a fabricação da bainha (295) a ser contornada correspondendo a um formato do aerofólio.

8. Sistema (200) para um acabamento protetor para um ae- rofólio, o sistema compreendendo:o aerofólio; euma bainha (295) aplicada a uma superfície do aerofólio;em que a bainha (295) envolve a superfície do aerofólio a partir de uma borda dianteira (260) do aerofólio em direção a uma borda traseira (270) do aerofólio;caracterizado pelo fato de que a bainha (295) cobre 50 a 70% de um comprimento de cordão (297) do aerofólio; eem que uma borda traseira da bainha (295) é posicionada a jusante de um ponto em que fluxo de ar sobre o aerofólio em uma direção a partir da borda dianteira em direção à borda traseira se separa para evitar a interrupção do fluxo de ar laminar sobre o aerofólio.

9. Sistema (200), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a bainha (295) é fabricada a partir de pelo menos um polímero, particularmente em que o pelo menos um polímero é de pelo menos um dentre um poliuretano e um fluoropolímero.

10. Sistema (200), de acordo com a reivindicação 8 ou 9, ca-racterizado pelo fato de que a bainha (295) é fabricada a partir de uma fita protetora de poliuretano.

11. Sistema (200), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o aerofólio é um dentre um winglet (220, 230), uma ponta de asa reforçada, e uma asa.

12. Sistema (200), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações de 8 a 11, caracterizado pelo fato de que o aerofólio é fabricado para ter uma arquitetura de fibra de carbono monocoque.

13. Sistema (200), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que uma imagem é impressa em pelo menos um lado da bainha (295).

14. Sistema (200), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que a bainha (295) é aplicada à superfície do aerofólio por adesão de uma superfície adesiva da bainha (295) à superfície do aerofólio.

15. Sistema (200), de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 8 a 14, caracterizado pelo fato de que a bainha (295) é fabricada para ser contornada correspondendo a um formato do aerofólio.