BR102014012851A2

BR102014012851A2 - Reforçador compósito tipo chapéu

Info

Publication number: BR102014012851A2
Application number: BRBR102014012851-4A
Authority: BR
Inventors: Jason Lawrence Firko; Christopher Mazza
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-03-31
Also published as: JP2014240268A; ES2755832T3; CN107738741B; ES2665025T3; BR102014012851B8; CN104210643B; BR102014012851B1; EP2808249B1; RU2595713C2; EP2808249A1; EP3309056B1; CA2845742C; CN104210643A; AU2014201363B2; KR102140346B1; US10308343B2; KR20140141435A; CN107738741A; US20140356581A1; EP3309056A1

Abstract

Resumo patente de invenção: "reforçador compósito tipo chapéu". A presente invenção refere-se a reforçador tipo chapéu que inclui uma parte de alma, possuindo declives localmente otimizados. O reforçador tipo chapéu pode incluir uma parte de alma possuindo um declive relativamente pequeno, otimizado para lidar com uma força de cisalhamento. O reforçador tipo chapéu pode ainda incluir uma parte de alma possuindo um declive relativamente grande, otimizado para lidar com uma força de tração ou de interface. O reforçador tipo chapéu pode incluir uma tampa de chapéu possuindo larguras variáveis ao longo do comprimento do reforçador tipo chapéu. O reforçador tipo chapéu pode ainda incluir uma parte de alma de transição para transição a partir de uma parte de alma que possui um declive relativamente grande para uma parte de alma que tem um declive relativamente pequeno. Os conceitos aqui descritos permitem a geração de um reforçador tipo chapéu de uma peça, que pode ser localmente otimizado para melhorar a capacidade e a eficiência estrutural para diferentes aplicações de carregamento

Description

Relatório Descritivo da Patente de Descrição para "RE-FORÇADOR COMPÓSITO TIPO CHAPÉU".

ANTECEDENTE [001] Estruturas compósitas de aeronaves oferecem muitas vantagens para a indústria de aeronaves comerciais. As estruturas compósitas de aeronaves podem ser mais leves e / ou mais fortes que as estruturas de aeronaves construídas a partir de materiais tais como o alumínio. O revestimento compósito de aeronave pode ser projetado para ser leve e flexível. Tal como com outros projetos de aeronaves, as estruturas compósitas de aeronaves são sujeitas a várias forças durante a operação da aeronave. Os mecanismos de reforço são co-mumente utilizados em locais estratégicos, em relação às estruturas compósitas de aeronaves para absorver e distribuir estas forças operacionais, a fim de manter a integridade estrutural da aeronave. [002] Um tipo de mecanismo de reforço é um reforçador. Um re-forçador é uma tira de material que transfere forças transmitidas sobre o revestimento para a armação na parte de fuselagem da aeronave e para as nervuras, as longarinas na parte da asa da aeronave, e para as vigas em uma estrutura de anteparo. Os reforçadores podem prover rigidez à torção, rigidez à flexão e resistência à deformação nas estruturas compósitas para muitas aplicações de aeronaves. Os reforçadores podem permitir uma redução da espessura do revestimento, enquanto provendo um nível de resistência e rigidez necessário para o funcionamento seguro da aeronave. [003] Os designs de reforçadores convencionais variam de fabricante para fabricante e de aeronave para aeronave. Em uma aeronave compósita, os designs dos reforçadores podem assumir a forma de um reforçador tipo chapéu, que pode ser aberto ou fechado. Outros designs de reforçadores podem incluir, mas não estão limitados a, um reforçador em Ί", ou um reforçador em "J". A fim de manter a integri- dade estrutural da aeronave, o reforçador é tipicamente concebido para levar em conta as forças descritas acima. O design do reforçador convencional e as restrições de fabricação, muitas vezes resultam em um desempenho abaixo do ideal para algumas condições de carregamento e sobredimenção potencial para outras condições. Por exemplo, reforçadores tipo chapéu tradicionais muitas vezes têm um ângulo constante de alma do chapéu. As almas dos reforçadores tipo chapéu quase verticais são melhores para a transferência de carga de interface, mas precisam ser reforçadas por acessórios da extremidade de longarina que podem ajudar a reduzir os problemas de torção que resultam da força de retardo de cisalhamento. Um reforçador tipo chapéu com um ângulo da alma de chapéu menos íngreme iria lidar de forma mais eficiente com o retardo de cisalhamento, mas pode precisar ser reforçado em interfaces de tração com enchimentos de raio ou acessórios de ângulo. [004] É com relação a estas e outras considerações que a descrição feita aqui é apresentada.

SUMÁRIO [005] Deve ser entendido que este sumário é provido para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada, que é descrita mais detalhadamente abaixo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a limitar o âmbito de aplicação da matéria reivindicada. [006] De acordo com um aspecto da presente descrição, um reforçador tipo chapéu é provido. O reforçador tipo chapéu pode incluir uma tampa do chapéu que possui um comprimento da tampa do chapéu, uma ou mais flanges do chapéu ao longo do comprimento da tampa do chapéu, e uma alma do chapéu. A alma do chapéu pode incluir um primeiro declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu e um segundo declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu. O segundo declive pode ser maior do que o primeiro declive. [007] De acordo com outro aspecto, uma estrutura compósita é provida. A estrutura compósita pode incluir um revestimento compósito e um ou mais reforçadores tipo chapéu afixados ao revestimento compósito. O um ou mais reforçadores tipo chapéu pode incluir uma tampa de chapéu que possui um comprimento da tampa de chapéu, um ou mais flanges de chapéu ao longo do comprimento da tampa de chapéu, e uma alma do chapéu. A alma do chapéu pode incluir um primeiro declive ao longo do comprimento da tampa de chapéu e um segundo declive ao longo do comprimento da tapa do chapéu. O segundo declive pode ser maior do que o primeiro declive. [008] De acordo ainda com outro aspecto, é provido um método de formar um reforçador tipo chapéu. O método pode incluir o provimento de um mandril que possui um primeiro declive da alma de chapéu ao longo do comprimento da tampa do chapéu e um segundo declive da alma de chapéu ao longo do comprimento da tampa do chapéu. O segundo declive da alma de chapéu pode ser maior do que o primeiro declive da alma de chapéu. O método pode incluir ainda prover um material compósito, colocar o material compósito no mandril, endurecer o material compósito, e remover o material compósito para prover um reforçador tipo chapéu possuindo declives da alma de chapéu localmente otimizados. [009] As características, funcionalidades e vantagens aqui descritas podem ser conseguidas de forma independente, em diferentes modalidades da presente descrição ou podem ser combinadas em ainda outras modalidades, mais detalhes das quais podem ser vistos com referência à seguinte descrição e desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0010] A FIGURA 1 é uma vista em perspectiva de uma parte de uma estrutura compósita de fuselagem convencional. [0011] A FIGURA 2 é uma vista em corte transversal de uma es- trutura compósita de fuselagem convencional usando um reforçador tipo chapéu convencional. [0012] A FIGURA 3 é uma vista em corte transversal de uma estrutura compósita de fuselagem usando um reforçador tipo chapéu localmente otimizado, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0013] A FIGURA 4 é uma vista em perspectiva de um reforçador tipo chapéu, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0014] A FIGURA 5 é uma vista em perspectiva de um reforçador tipo chapéu alternativo, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0015] A FIGURA 6 é uma vista em perspectiva de um reforçador tipo chapéu alternativo, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0016] A FIGURA 7 é uma vista em perspectiva de um mandril que pode ser usado para formar um reforçador tipo chapéu, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0017] A FIGURA 8 é uma vista em perspectiva de um mandril com comprimentos variáveis de flange, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0018] A FIGURA 9 é uma vista em corte transversal de uma estrutura compósita de fuselagem com alturas variáveis de chapéu, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0019] A FIGURA 10 é um método exemplificativo para a formação de reforçadores compósitos tipo chapéulocalmente otimizados, de acordo com as modalidades aqui apresentadas. [0020] A FIGURA 11 é um método exemplar para a utilização de reforçadores compósitos tipo chapéulocalmente otimizados, de acordo com as modalidades aqui apresentadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0021] A descrição detalhada a seguir refere-se a um reforçador tipo chapéu, que incorpora um declive da alma de chapéu variável ao longo do comprimento da tampa do chapéu do reforçador tipo chapéu. A incorporação de um declive da alma de chapéu variável pode prover um reforçador tipo chapéu com almas de chapéu quase verticalmente inclinadas nas interfaces de tração. O declive da alma de chapéu va riável pode também prover para uma alma de chapéu mais gradualmente inclinada nas terminações, ou nos deslocamentos axiais, na extremidade do reforçador, ou na área na qual almas verticais não são necessárias. Em algumas configurações, os declives quase verticais da alma de chapéu podem reduzir o deslocamento entre a carga de interface aplicada ao flange do chapéu e ao caminho de carga provido pelas almas de chapéu para realizá-las fora da carga do avião para a estrutura circundante. A redução de deslocamento pode reduzir o raio de curvatura induzida na interface. Como resultado, o carregamento de tensão interlaminar pode ser reduzido nas interfaces de tração. [0022] As almas mais gradualmente inclinadas no deslocamento axial podem prover um caminho de carga para cisalhamento no avião, a partir da tampa do reforçador de volta para o revestimento, antes da terminação do reforçador. Ao prover um caminho de carga para o cisalhamento no avião pode-se reduzir a quantidade de retardo de cisalhamento que se acumula, possivelmente conduzindo à curvatura do raio e a tensão interlaminar falha no deslocamento axial do reforçador. A geometria do mandril pode ser variada para a fabricação de um reforçador de acordo com os vários aspectos aqui descritos. [0023] As folhas compósitas, que formam um reforçador tipo chapéu podem ser colocadas acima da mesma forma como um reforçador tipo chapéu tradicional e drapeadas para dentro da ferramenta de mandril, ensacadas e endurecidas. Os reforçadores podem então ser fixados, ligados, ou coligados a um anteparo ou revestimento. Em algumas configurações, nenhuma peça adicional pode ser necessária, possivelmente reduzindo número de peças, o tempo de montagem e esforço de análise, reduzindo ou eliminando a necessidade de anexar acessórios de deslocamentos axiais adicionais, ou acessórios de interface de tração / preenchedores de raio. [0024] Na seguinte descrição detalhada, são feitas referências aos desenhos em anexo que formam uma parte da mesma, e na qual são mostradas, a título de ilustração as modalidades específicas ou exemplos. Com referência agora aos desenhos, nos quais os mesmos números representam elementos iguais nas várias figuras, os aspectos de um reforçador tipo chapéu, que incorpora ângulos variáveis de chapéu e outros aspectos serão apresentados. [0025] Com referência agora à FIGURA 1, uma parte de uma estrutura compósita da fuselagem convencional da técnica anterior 100 é ilustrada. A estrutura da fuselagem 100 pode incluir um revestimento 102. O revestimento 102 é tipicamente uma matriz compósita formada a partir de várias camadas de folhas. As folhas podem incluir várias camadas de material que, quando endurecidas, formam o revestimento 102. Os reforçadores tipo chapéu 104 ligados ao lado de baixo do revestimento 102 proveem um suporte estrutural para o revestimento 102. A combinação do revestimento 102, construído a partir de uma matriz convencional, e os reforçadores tipo chapéu 104, os quais também podem ser construídos a partir de uma matriz compósita, pode prover a estrutura da fuselagem 100 que pode ser estruturalmente robusta ainda relativamente leve. [0026] A FIGURA 2 é uma vista em corte transversal de um reforçador tipo chapéu 104, ilustrado como o reforçador tipo chapéu 104A. O reforçador tipo chapéu 104A é formado por vários componentes que juntos atuam para prover suporte estrutural para o revestimento 102. Os componentes incluem uma tampa do chapéu 206, uma alma de chapéu 208A, 208B e flanges de chapéu 210A, 210B. Em algumas configurações, a tampa do chapéu 206 está conectada a uma armação de uma aeronave (não representada). A tampa do chapéu 206 pode prover rigidez à flexão ao reforçador 104A. As almas de chapéu 208A, 208B podem compensar a tampa do chapéu 206 do revestimento 102, aumentando as contribuições das almas de chapéu 208A, 208B à rigidez à flexão. Além disso, as almas de 208A, 208B também podem prover uma resistência ao cisalhamento fora do avião, permitindo que o reforçador tipo chapéu 104A transfira cargas para estrutura circundante. Em algumas configurações, a tampa do chapéu 206 também pode absorver no cisalhamento do avião. As almas de chapéu 208A, 208B podem prover um caminho de carga para transferir o cisalhamento no avião entre o revestimento 102 e 206 da tampa do chapéu e a tampa do chapéu 206 e o revestimento 102. [0027] Em outras configurações, a tampa do chapéu 206 pode ser ligada a outra estrutura compósita, tal como uma segunda camada do revestimento (não mostrada). Em algumas implementações, a armação pode ser furado por rato e sobre o passo de fecho do chapéu nos flanges, ou uma viga podería ser montada no outro lado do revestimento e, em seguida, ligado ao chapéu de fixação através dos flanges unidos. Em algumas implementações, a tampa do chapéu 206 pode ser fixada, no entanto, esta é normalmente evitada, pois é difícil inspecionar qualquer coisa junto com a tampa de um chapéu. [0028] A alma de chapéu 208A, 208B constitui a estrutura de apoio entre a tampa do chapéu 206 e os flanges de chapéu 210A, 210B. Os flanges do chapéu 210A, 210B ligam um lado do reforçador tipo chapéu 104A a uma parte da aeronave, tais como o revestimento 102. Os flanges do chapéu 210A, 210B podem ser integralmente formados com o revestimento 102 ou podem ser afixados ao revestimento 102 através a utilização de um adesivo 212 ou outra ligação ou tecnologia de fixação. [0029] O espaçamento Q entre as superfícies internas do flange 210A e do flange 210B em relação ao comprimento R da tampa do chapéu 206 para prover um ângulo da alma do reforçador α. O ângulo da alma do reforçador α pode influenciar a forma como as forças são transferidas do revestimento 102 para a tampa do chapéu 206, e para outras estruturas em uma aeronave para a dissipação de carga. A tampa do chapéu 206 atua como um mecanismo de transferência de força para transferir as forças da alma de chapéu 208, que por sua vez, transfere as forças do flange do chapéu 210. O reforçador tipo chapéu 104A pode ser submetido a várias forças em múltiplos vetores. [0030] Por exemplo, o reforçador tipo chapéu 104A pode ser sujeito à força de tração para C, que é a força de carga que possui uma direção indicada na FIGURA 2. Em uma configuração, um caminho de transferência desejado para a força de tração C é proveniente do re-vestimento102, por meio do reforçador tipo chapéu 104A, e através de outras várias estruturas, que termina em uma armação da aeronave. O reforçador tipo chapéu 104A também pode ser sujeito a uma força de cisalhamento S, que é uma força que corre geralmente normal à força de tração C. Esta força de cisalhamento S pode ser uma reação na tampa do chapéu 206 devido ao cisalhamento no revestimento 102 e aos flanges do chapéu 210A, 210B. Devido a esta reação, a força de cisalhamento S presente na tampa do chapéu 206 tem um vetor oposto à força de cisalhamento S presentes no revestimento 102 (demonstrado pelas duas barras através do vetor de força no revestimento 102). Este cisalhamento pode acumular-se na tampa do chapéu 206, também chamado de retardo de cisalhamento, e então reagido na extremidade do reforçador tipo chapéu 104A. Na extremidade do reforçador tipo chapéu 104a, a tampa do chapéu 206 pode ser experiência de torque, exigindo, assim, que a força de cisalhamento S total seja movida a partir da tampa do chapéu 206 de volta para o revestimento 102, causando problemas de curvatura de raio, discutidos em mais detalhes abaixo. Em uma configuração, um caminho de transferência desejado para a força de cisaihamento S pode ser a partir do revestimento 102, para dentro do flange do chapéu 210A, através da web de chapéu 208, a tampa do chapéu 206, de volta para o flange do chapéu 210B e de volta para o revestimento 102. [0031] A magnitude da força de tração C em comparação à força de cisalhamento S pode variar, dependendo da localização do reforça-dor tipo chapéu 104A na aeronave, ou da localização ao longo do comprimento de um reforçador tipo chapéu em particular, bem como a operação em particular das aeronaves, tais como quando muda de direção, aumenta a altitude ou diminui a altitude, aplicação da pressão da cabine, bem como outros fatores. O ângulo de alma α tem um impacto sobre a forma como o reforçador tipo chapéu 104A opera ao transferir as várias forças. Por exemplo, um pequeno ângulo da alma a, converte para um declive da alma chapéu relativamente grande, pode fornecer para uma melhor transferência da força de tração C, apesar de não transferir a força de cisalhamento S também. No entanto, do mesmo modo, com um ângulo de alma relativamente pequeno a, a capacidade do reforçador tipo chapéu 104A para suportar a força de cisalhamento S a um raio de 214 do reforçador tipo chapéu 104A pode ser menos do que ideal. Isto pode conduzir a falhas de tensão interla-minar no raio 214 causadas pelo raio de curvatura, resultando em um colapso estrutural do reforçador tipo chapéu 104A. [0032] Enquanto os reforçadores tipo chapéu convencionais podem usar componentes adicionais para compensar as forças que atuam sobre o reforçador tipo chapéu, várias configurações do assunto aqui descrito usam diferentes declives de alma do chapéu no reforçador tipo chapéu. Como usado aqui, o declive de alma do chapéu é o gradiente de uma linha que começa na interseção da alma do chapéu e o flange do chapéu e termina na intersecção da alma do chapéu e a tampa do chapéu. Um declive da alma do chapéu pode ser aqui des- crito em termos de um ângulo da alma do chapéu, mas pode também ser descrito em termos relativos, para outro declive de alma do chapéu. O declive da alma do chapéu em uma localização particular do reforçador tipo chapéu pode ser configurado com base nos requisitos de desempenho do reforçador tipo chapéu no local específico. Deve ser entendido que os declives, os ângulos, e as formas gerais dos re-forçadores tipo chapéu aqui descritos são apenas exemplificativos. Além disso, a presente descrição não está limitada a qualquer determinação específica de um grau de declive, uma vez que os declives são relativos na natureza. O uso dos termos "maiores" e "menores" são termos relativos. [0033] Com referência agora à FIGURA 3, uma vista transversal de um reforçador tipo chapéu ilustrativo 304 com diferentes ângulos de alma para prover diferentes declives de alma do chapéu é ilustrada. O reforçador do chapéu 304 tem um ângulo de alma α em um único local ao longo do seu comprimento e um ângulo de alma a' em outro local ao longo do seu comprimento, descrito em detalhes adicionais na FIGURA 4 a 6 abaixo. O ângulo de alma α pode prover um primeiro declive de alma do chapéu, enquanto o ângulo de alma a' pode prover um segundo declive de alma do chapéu. As implementações do assunto aqui descrito podem incluir dois ou mais declives de alma do chapéu. Tal como ilustrado na FIGURA 3, o primeiro declive de alma do chapéu é menor do que o segundo declive de alma do chapéu. Como discutido acima, um ângulo de alma relativamente grande, como o ângulo de alma a, pode transferir a força de cisalhamento S entre os flanges de chapéu 310A e 310B e a tampa do chapéu 306 através das almas do chapéu 308A e 308B melhor do que um ângulo de alma relativamente menor, tal como o ângulo de alma a'. [0034] Na parte do reforçador tipo chapéu 304 onde é desejado para dar conta da força de tração C a um grau maior do que a força de cisalhamento S, o reforçador tipo chapéu 304 tem um ângulo de alma a' que provê o segundo declive de alma do chapéu. Nesta configuração, a força de tração C pode ser eficazmente transferida dos flanges do chapéu 310A' e 310B', ilustrada em mais detalhes na FIGURA 4 abaixo, para os flanges do chapéu 308A' e 308B', que pode transferir a carga para outro componente estrutural de uma aeronave. O raio 314B pode ser mais capaz de resistir à força de tração C, porque o ângulo de alma inferior a' provoca menos momento de ser aplicado ao raio 314B, causando um aumento de curvatura do raio e da tensão interla-minar, quando comparado com o raio 314A. [0035] Na parte do reforçador tipo chapéu 304 onde é desejado para dar conta da força de cisalhamento S para um grau maior do que a força de tração C, o reforçador tipo chapéu 304 tem um ângulo de alma a, que provê um segundo declive de alma o chapéu, que pode ter um declive de alma do chapéu inferior ao declive de alma do chapéu provido pelo ângulo de alma a'. Nesta configuração, a força de cisalhamento S pode ser efetivamente transferida entre o revestimento 102 e a tampa do chapéu 306 através das almas de chapéu 308A e 308B. O raio 314A pode ser mais capaz de resistir à força de cisalhamento S do que o raio 314B porque o ângulo de alma maior a' provoca menos momento de ser aplicado ao raio 314A, e, portanto, diminui a curvatura de raio e tensão interlaminar, quando comparada com o raio 314B em uma situação de força de cisalhamento S. [0036] O reforçador tipo chapéu 304 pode ser ligado ao revestimento 102 usando meios de fixação convencionais. Por exemplo, o reforçador tipo chapéu 304 pode ser afixado ao revestimento 102 por meio do uso do adesivo 212. Outras tecnologias de fixação podem ser usadas, dependendo dos materiais utilizados para formar os vários componentes aqui descritos, incluindo fixação, ligação, coligação, co-endurecimento, solda e rebitagem. A presente memória descritiva não é limitada a qualquer tecnologia especial para a colocação do reforça-dor tipo chapéu 304 para o revestimento 102. Outros reforçadores tipo chapéu, incluindo reforçadores tipo chapéu construídos de acordo com os conceitos descritos aqui, podem ser afixados ao revestimento 102 de modo a formar uma parte de uma estrutura compósita para utilização em aeronaves. [0037] Os diferentes ângulos de alma podem igualmente prover diferentes larguras internas. Na FIGURA 3, uma primeira largura interna W corresponde ao ângulo de alma a. Também é mostrada uma segunda largura interna W' que corresponde ao ângulo de alma a'. Uma vez que vários componentes do reforçador tipo chapéu 304 são modificados, a largura interna do reforçador tipo chapéu 304 em várias posições pode variar entre a primeira largura interna W para a segunda largura interna W'. Deve ser entendido que a primeira largura interna W e a segunda largura interna W' são mostradas como sendo medidas em um local perto da base dos flanges do chapéu 310A e 310B, no entanto, a primeira largura interna W e a segunda largura interna W' podem ser medidas em várias posições ao longo do reforçador tipo chapéu. Além disso, deve ser entendido que uma largura interna do reforçador tipo chapéu 304 pode ser variada, em outras formas através de uma mudança em um ângulo de alma. [0038] A FIGURA 4 é uma ilustração de um reforçador tipo chapéu 404 que possui vários declives de alma do chapéu ao longo do comprimento do reforçador tipo chapéu 404. O reforçador tipo chapéu 404 na FIGURA 4 tem uma tampa do chapéu 406, uma alma do chapéu 408 e um flange do chapéu 410. A alma do chapéu 408 tem vários declives ao longo de um comprimento da tampa do chapéu XY do reforçador tipo chapéu 404. Os vários declives, descritos mais detalhadamente abaixo, podem ajudar ao reforçador tipo chapéu 404 a transferir de forma mais eficaz. Por exemplo, em áreas de elevada força de cisa- Ihamento S, o declive de alma do chapéu 408 pode ser relativamente pequeno, a fim de reduzir a quantidade de momento sentida no raio do reforçador tipo chapéu 404. Em outro exemplo, em áreas de elevada força de tração C, o declive de alma do chapéu 408 pode ser relativamente maior para melhor transferir a força de tração C. [0039] Um primeiro declive de alma do chapéu do reforçador tipo chapéu 404 é a área de alma 420 com os flanges de alma 310A e 310B. A área de alma 420 é ilustrada como possuindo um declive de alma do chapéu relativamente menor, semelhante ao declive de alma do chapéu provido pelo de alma ângulo α da FIGURA 3. Como descrito acima, porque o ângulo de alma provê um declive menor do que quando comparado com o ângulo de alma a', a parte do reforçador do chapéu 404 que possui esse ângulo de alma é configurado para processar a força absoluta S de forma mais eficaz do que um reforçador tipo chapéu com uma declive provido pelo ângulo de alma α'. A capacidade de lidar com a força de cisalhamento S pode ser útil em locais que são impactados por um maior grau de força de cisalhamento S em comparação com a força de tração C. Por exemplo, a parte de reforçador tipo chapéu 426 pode ser mais eficiente em uma região em que a força de cisalhamento S ser maior contribuinte de força do que a força de tração C. [0040] Em algumas localidades poderão existir locais de cargas do avião aplicadas ao reforçador tipo chapéu 404, tais como uma carga tensão / tração a uma fixação do suporte. Por exemplo, uma parte do reforçador tipo chapéu 428 pode ser uma parte da aeronave, onde uma viga está ligada, do outro lado do painel, ou um suporte está ligado, e semelhante, o qual pode provocar a aplicação de uma carga de interface discreta. Nesta configuração, a parte do reforçador tipo chapéu 428 pode ter um declive provido pelo ângulo de alma do chapéu a' com flanges do chapéu 310A' e 310B. Nesta configuração, o reforça- dor tipo chapéu 404 pode ser melhor configurado para lidar com os efeitos de força de interface C do que a força de cisalhamento S. [0041] O reforçador tipo chapéu 404 também pode ter uma área de transição, área de alma do chapéu 424, entre a área de alma do chapéu 420 e a área de alma do chapéu 422. A área de alma do chapéu 424 pode ter uma alma com uma declive de transição de diferentes graus ao longo de seu comprimento para permitir uma transição a partir do menor declive da área de alma do chapéu 420 para o maior declive da área de alma do chapéu 422. Embora a presente descrição não se limite a qualquer benefício particular, a transição entre o menor declive da área de alma do chapéu 420 para o maior declive da área de alma do chapéu 422 pode ajudar a aumentar a integridade estrutural do reforçador tipo chapéu 404, reduzindo os ângulos agudos. [0042] Por exemplo, quando fabricados com materiais compósitos, bruscas transições nos ângulos de uma superfície para outra podem levar a concentrações de tensão e estresse interlaminar, especialmente em uma curva entre duas superfícies. Ao prover a área de alma do chapéu 424 pode reduzir os efeitos da transição enquanto ainda provê a rigidez estrutural necessária para executar corretamente. Deve ser entendido que a presente descriçdescrição não é limitada a qualquer parte do reforçador tipo chapéu relativamente específica, uma vez que alguns reforçadores tipo chapéu podem ser fabricados com menos ou mais partes do reforçador tipo chapéu, ilustradas por meio de exemplo, na FIGURA 5. [0043] A FIGURA 5 é uma vista em perspectiva de um reforçador tipo chapéu 504 que possui menos declives de alma do reforçador do chapéu 404 da FIGURA 4 e uma largura constante para a tampa do chapéu 406. O reforçador tipo chapéu 504 tem a área de alma do chapéu 520A. A área de alma do chapéu 520A tem um declive relativamente pequeno, semelhante à área de alma do chapéu 420 da FIGU- RA 4. A área de alma do chapéu 520A transaciona de uma declive menor para um declive maior através da área de alma do chapéu 524A, que provê um grande declive no local 532. Assim, o declive do reforçador tipo chapéu em uma localização 532 é maior do que o declive na área de alma do chapéu 520A. O perfil do reforçador tipo chapéu 504 continua a partir da área de alma do chapéu 524A para uma área de alma do chapéu 524B, que é uma transição entre o grande declive no local 532 para a área de alma do chapéu 520B. A área de alma do chapéu 520B pode ter um declive semelhante à área web chapéu 520A. [0044] Deve ser notado que as partes de transição, tais como as áreas de alma do chapéu 524a e 524b, não podem ter uma forma particular. Por exemplo, enquanto que a área da alma de chapéu 424 da FIGURA 4 e as áreas de alma do chapéu 524A e 524B da FIGURA 5 estão representadas como possuindo uma forma geral mente côncava, outras configurações podem prover para uma forma convexa. Além disso, várias configurações podem prover um tamanho de nivelamento de chapéu variável, um exemplo do qual é ilustrado na FIGURA 6. [0045] Na FIGURA 6, um reforçador tipo chapéu 604 tem uma área de alma do chapéu 620A e * pág. 9 original, 29§ linha uma área de alma do chapéu 620B, ambos dos quais podem ter inclinações semelhantes às áreas de alma do chapéu 520A e 520B da FIGURA 5 Como em algumas configurações aqui descritas, pode ser desejável ter um reforçador tipo chapéu com um ângulo de alma otimizado para lidar com a carga de tração C em vez de a carga de cisalhamento S. Nessa configuração, o reforçador tipo chapéu 604 tem áreas de alma do chapéu 624A e 624B, que transacionam o declive das áreas de alma do chapéu 620A e 620B para o declive encontrado em um local 632, que pode ter uma declive maior do que as áreas de alma do chapéu 620A e 620B. [0046] Na FIGURA 6, as áreas de alma do chapéu 624A e 624B transacionam para o maior declive por meio de uma configuração convexa, de uma maneira diferente do que a transição côncava que pode ser encontrada nas FIG.s 4 e 5. Na configuração da FIGURA 6, a transição convexa provê uma tampa do chapéu 606 com tamanho variável ao longo de seu comprimento. Por exemplo, a tampa do chapéu 606 pode ter uma parte 634 perto da extremidade da tampa do chapéu que tem uma largura de A, enquanto que a tampa do chapéu 606 pode ter uma parte 636 perto da localização 632 que tem uma largura de A + B. Embora não limitado a qualquer benefício particular, o local 636, que possui uma largura maior do que o local 634 pode prover benefícios adicionais. Por exemplo, o local 636 pode prover uma área de superfície adicional necessária para suportar uma determinada carga. Em outro exemplo, a localização 636 pode prover uma melhor transição do reforçador tipo chapéu 604 quando otimizado para lidar com a força de cisalhamento S para o reforçador tipo chapéu 604 quando otimizado para lidar com a carga de tração C. [0047] A FIGURA 7 é uma ilustração de um mandril 700 que pode ser usado para formar um reforçador tipo chapéu, de acordo com as várias modalidades aqui descritas. O mandril 700 pode ser moldado para receber uma ou mais camadas de material compósito 702. O material compósito 702 pode ser um laminado formado a partir de vários tipos de materiais. Os conceitos aqui descritos não estão limitados a qualquer laminado particular de materiais. [0048] Tal como ilustrado na FIGURA 7, o mandril 700 tem diversos declives que, quando utilizados para formar um reforçador tipo chapéu de acordo com várias configurações aqui descritas, formam um reforçador tipo chapéu com vários declives. O mandril 700 tem uma superfície 704, que pode ser usada para formar uma parte do reforçador tipo chapéu com um declive menor, tal como a área de alma do chapéu 420 da FIGURA 4. O mandril 700 também pode ter a área de transição 706, o que aumenta o declive de um reforçador tipo chapéu a partir do declive da superfície 704 para o declive de uma área 708. O material compósito 702 pode ser colocado no mandril 700 e formado por técnicas de endurecimento convencionais. Deve ser entendido que o mandril 700 pode ser formado a partir de uma ou mais peças, ou pode ser de construção unitária, a tecnologia do qual não se limita a qualquer configuração particular. [0049] A FIGURA 8 é uma ilustração de um reforçador tipo chapéu 804 com flanges com várias larguras. Embora o objeto presentemente descrito não esteja limitado a qualquer benefício ou vantagem particular, em algumas implementações, larguras variáveis podem prover alguma funcionalidade. Por exemplo, em locais em que a força de cisalhamento S ou a força de tração C pode ser relativamente grande, um flange de chapéu maior pode prover uma área de superfície adicional, em que o reforçador do chapéu 804 pode ser ligado ao revestimento 102. [0050] Ilustrando uma modalidade exemplar, o reforçador tipo chapéu 804 tem um flange de chapéu 810 com larguras variáveis ao longo do comprimento do flange do chapéu 810. No local 840 do flange do chapéu 810, o flange do chapéu 810 tem uma largura de "H". Na localização 842 do flange do chapéu 810, o flange do chapéu 810 tem uma largura de "Η + I". Tal como ilustrado, a largura "H + I" é maior do que a largura de "H". Na localização 844, o flange do chapéu 810 tem uma largura de "H". Deve ser entendido que a presente descrição não se limita a uma ordem específica de variação da largura do flange do chapéu 810. Por exemplo, a execução ilustrada na FIGURA 8 mostra um flange do chapéu 810 possuindo um perfil de largura, em que a largura próxima das extremidades distais do reforçador tipo chapéu 804 é semelhante. Estas e outras configurações são consideradas como estando dentro do âmbito da presente descrição. [0051] A FIGURA 9 é uma vista em corte transversal de um refor-çador tipo chapéu 904 com alturas variáveis do chapéu. O reforçador tipo chapéu 904 inclui uma tampa do chapéu 906, almas do chapéu 908A e 908B, e flanges do chapéu 910A e 910B. Tal como discutido acima em relação à FIGURA 3, o declive de alma chapéu do reforçador tipo chapéu 904 pode ser alterado. Na implementação ilustrada na FIGURA 9, a altura da tampa do chapéu foi modificada para acomodar para o declive de alma do chapéu variável. Um declive de alma do chapéu provido pela tampa do chapéu 906, as almas do chapéu 908A e 908B, e os flanges do chapéu 910A e 910B proveem uma altura do chapéu de "L". Em vez de manter uma altura constante do chapéu, a altura do chapéu pode ser aumentada ou diminuída. Por exemplo, o reforçador tipo chapéu 904 tem uma altura do chapéu de "L + L" provida pela tampa do chapéu 906', pelas almas do chapéu 908A" e 908B", e pelos flanges do chapéu 910A' e 910B', que é um ângulo de alma do chapéu maior que o declive de alma do chapéu provendo a altura do chapéu de "L". Outros componentes do reforçador tipo chapéu podem ser variados. Por exemplo, a espessura do reforçador tipo chapéu 904 ou seus componentes, tais como, mas não limitados a, almas do chapéu 908A e 908B, a tampa do chapéu 906 e os flanges do chapéu 910A e 910B. [0052] Voltando agora à FIGURA 10, uma rotina ilustrativa 1000 para formar um reforçador tipo chapéu com declives de alma do chapéu localmente otimizados é provida aqui. Salvo indicação em contrário, deve ser entendido que mais ou menos operações podem ser realizadas do que mostrado nas figuras e aqui descrito. Além disso, a menos que indicado de outra forma, estas operações podem também ser realizadas por uma ordem diferente do que as aqui descritas. [0053] A rotina 1000 começa na operação 1002, onde um mandril 700 é provido. Para prover para ângulos de alma do chapéu localmen- te otimizados, o mandril 700 é provido com ângulos variáveis para as almas do chapéu. Em uma configuração, o mandril 700 tem um pequeno declive em áreas em que o reforçador tipo chapéu 404 é, dese-javelmente, configurado para manipular a força de cisalhamento S de uma forma mais eficaz do que a carga de tração C. Em outra configuração, o mandril 700 tem um grande declive de alma nas áreas em que o reforçador tipo chapéu 404 é desejavelmente configurado para suportar a carga de tração C de uma forma mais eficaz do que a força de cisalhamento S. [0054] A rotina 1000 continua da operação 1002 para a operação 1004, em que o material compósito 702 é colocado no mandril 700. Como descrito acima, o material compósito 702 pode ser uma matriz formada a partir de uma variedade de materiais, dependendo da aplicação particular. O material compósito 702 pode ser colocado no mandril 700 em uma única operação ou em camadas sucessivas, a tecnologia atual da qual não se limita a qualquer configuração particular. O material compósito 702 pode ser colocado e fixado no mandril 700 de várias maneiras. Por exemplo, o material compósito 702 pode ser pressionado no mandril 700 com uma bexiga (não mostrada) que se encaixa no mandril 700. Todo o conjunto, o mandril 700, o material compósito 702 e a bexiga, podem então ser ensacados e um vácuo pode ser aplicado para criar uma pressão no conjunto para forçar o material compósito 702 para a forma do mandril 700 durante o processo de endurecimento. O objeto presentemente descrito não está limitado a quaisquer meios particulares de fixação do material compósito 702 do mandril 700. [0055] A rotina 1000 continua da operação 1004 para a operação 1006, em que o material compósito 702 é endurecido. Os conceitos e tecnologias aqui descritos não estão limitados a qualquer processo de polimerização especial. Em algumas configurações, por causa da mu- dança do perfil de declive de alma do chapéu, pode ser vantajoso ou necessário, variar a temperatura ou a pressão do mandril 700 durante o processo de endurecimento ao longo do comprimento do mandril 700. Embora não se limite a qualquer razão particular, a temperatura ou a pressão podem ser variadas para levar em conta o material adicional que pode estar presente em algumas áreas do reforçador tipo chapéu 404 do que outras áreas devido à mudança dos declives. No entanto, o objeto presentemente descrito não está limitado a qualquer temperatura particular ou perfil de pressão durante o endurecimento. [0056] A rotina 1000 continua da operação 1006 para a operação 1008, onde o reforçador tipo chapéu endurecido é removido do mandril 700. Em algumas configurações, o reforçador tipo chapéu inclui declives de alma do chapéu localmente optimizados formados pelos diferentes ângulos do mandril 700 correspondentes às almas do chapéu. Deve ser entendido que a presente tecnologia não está limitada a qualquer processo de remoção em particular. Além disso, como parte do processo de remoção, algum material do material compósito agora endurecido 702 pode ser removido para formar o reforçador tipo chapéu de acordo com uma configuração de desenho requerida. A rotina 1000 em seguida termina. [0057] A FIGURA 11 é uma rotina ilustrativa para a utilização de um reforçador tipo chapéu, de acordo com várias modalidades. A rotina 1100 começa e procede à operação 1102, em que uma força operacional é recebida em um reforçador tipo chapéu localmente optimi-zado. Como descrito acima, um reforçador tipo chapéu localmente optimizado pode executar certas funções. A primeira função pode ser a de pegar cargas aplicadas ao revestimento, recolher as cargas e, em seguida, transferir as cargas em cima ou em outras estruturas, mais robustas, capazes de lidar com as cargas. As cargas podem ser devido a várias forças operacionais, incluindo, mas não limitado a, pressão de carga ou alguma outra carga aplicada ou distribuída localmente. Os locais de carga aplicados, ou interfaces com outras estruturas, podem ser locais que se desenvolvem uma quantidade significativa de carregamento de tração. Uma segunda função pode ser a de estabilizar o revestimento. Os reforçadores tipo chapéu localmente otimizados da presente descrição podem fazer isso através do fornecimento de rigidez fora do avião, reduzindo assim a probabilidade de uma deformação ou falhando do anteparo. [0058] Várias configurações dos reforçadores tipo chapéu otimizados localmente podem ter um espaço de largura, que podem ser um mecanismo eficaz para a estabilização de uma área relativamente grande do painel. A rigidez à torção e resistência ao cisalhamento podem também ajudar a estabilizar um painel. Durante a pressurização, os reforçadores tipo chapéu em geral podem levar a carga de pressão e redistribuí-la para a estrutura circundante. Durante pouso / aterrissagem / manobras, os anteparos e a fuselagem na estrutura podem ser sujeitas a cargas. Diferentes áreas da fuselagem virão o carregamento de cisalhamento elevado para diferentes cenários de carga. [0059] A rotina 1100 procede da operação 1102 para a operação 1104, onde o reforçador tipo chapéu otimizado localmente absorve (ou recolhe) pelo menos uma parte da força operacional. A força operacional pode ser absorvida por mais do que um reforçador tipo chapéu localmente otimizado. Devido à optimização local, um reforçador tipo chapéu de acordo com várias configurações aqui descritas, pode absorver a força operacional em vários locais ao longo do comprimento do reforçador tipo chapéu. Por exemplo, um local no reforçador tipo chapéu otimizado para um tipo de força operacional não pode absorver uma quantidade apreciável da força operacional, ao passo que uma localização no reforçador tipo chapéu otimizado para a força operacional pode absorver uma parte significativa da força operacional. [0060] Rotina 1100 procede da operação 1104 para a operação 1106, onde as forças operacionais absorvidas são distribuídas para a estrutura circundante. A estrutura circundante pode incluir, mas não está limitada a, uma armação da aeronave, outros painéis, e outros semelhantes. A rotina 1100 em seguida termina. [0061] De acordo com um aspecto da presente descrição é provida uma estrutura compósita, compreendendo um invólucro compósito; e uma pluralidade de reforçadores tipo chapéu (104) afixada ao revestimento compósito, a pluralidade de reforçadores tipo chapéu compreendendo uma tampa do chapéu (206), com um comprimento da tampa de chapéu (206), uma pluralidade de flanges do chapéu (210A, 210B) ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206), e uma alma do chapéu (208A, 208B) que tem um primeiro declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206) e um segundo declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206), em que o segundo declive é maior do que o primeiro declive. [0062] O primeiro declive pode ser configurado para uma força de cisalhamento. O segundo declive pode ser configurado para uma força de tração. A alma do chapéu pode compreender ainda um declive de transição. O declive de transição pode prover uma transição entre o primeiro declive para o segundo declive. A alma de chapéu pode compreender ainda um terceiro declive. A altura do reforçador tipo chapéu pode variar ao longo de um comprimento do reforçador tipo chapéu. A largura da tampa do chapéu pode variar ao longo do comprimento da tampa do chapéu. Pelo menos uma parte da pluralidade de reforçadores tipo chapéu pode ainda compreender uma primeira largura interna e uma segunda largura interna. [0063] O objeto acima descrito é provido por meio de ilustração apenas e não devem ser interpretados como limitantes. Várias modificações e alterações podem ser feitas para o assunto aqui descrito sem seguir as modalidades e exemplos de aplicações ilustrados e descritos, e, sem sair do verdadeiro espírito e âmbito da presente descrição, as modalidades das quais que estão definidas nas reivindicações que se seguem.

Claims

1. Reforçador tipo chapéu, que compreende: uma tampa de chapéu (206), possuindo um comprimento de tampa do chapéu (206); uma pluralidade de flanges do chapéu (210A, 210B) ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206); e uma alma de chapéu (208A, 208B) possuindo um primeiro declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206) e um segundo declive ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206), em que o segundo declive é maior do que o primeiro declive.

2. Reforçador tipo chapéu, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro declive é configurado para uma força de cisalha-mento.

3. Reforçador tipo chapéu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, em que o segundo declive é configurado para uma força de tração.

4. Reforçador tipo chapéu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que a alma do chapéu (208A, 208B) compreende ainda um declive de transição.

5. Reforçador tipo chapéu, de acordo com a reivindicação 4, em que o declive de transição provê uma transição do primeiro declive para o segundo declive.

6. Reforçador tipo chapéu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que a alma do chapéu (208A, 208B) compreende ainda um terceiro declive.

7. Reforçador tipo chapéu, de acordo com a reivindicação 6, em que o terceiro declive é o mesmo que o primeiro declive.

8. Reforçador tipo chapéu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que uma largura da tampa do chapéu (206) varia ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206).

9. Reforçador tipo chapéu, de acordo com a reivindicação 8, em que a largura da tampa do chapéu (206) que corresponde ao segundo declive é maior do que a largura da tampa do chapéu (206) que corresponde ao primeiro declive.

10. Reforçador tipo chapéu, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, que compreende ainda: um revestimento compósito.

11. Método de formação de um reforçador tipo chapéu, o método compreendendo: prover um mandril (700) que possui uma primeira parte da alma do chapéu (208A, 208B) definida por um primeiro declive da alma do chapéu (208A, 208B) ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206) e uma segunda parte da alma do chapéu (208A , 208B) definida por um segundo declive da alma do chapéu (208A , 208B) ao longo do comprimento da tampa do chapéu (206), em que o segundo declive da alma do chapéu (208A , 208B) é maior do que o primeiro declive da alma do chapéu (208A , 208B); prover um material compósito; colocar o material compósito no mandril; endurecer o material compósito; e remover o material compósito para prover um reforçador tipo chapéu possuindo declives da alma do chapéu localmente otimizados (208A , 208B).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, que compreende ainda a formação do reforçador tipo chapéu (104).