BR112013012206A2

BR112013012206A2 - janela de aeronave, aeronave e processo de fabricação de janela de aeronave

Info

Publication number: BR112013012206A2
Application number: BR112013012206-4A
Authority: BR
Inventors: Pascal Chaumel; Patrick Lieven; Serge CASSAGNES
Original assignee: Airbus Operations
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2020-09-01
Also published as: US9114870B2; RU2013127666A; CA2816552C; RU2574048C2; FR2967644A1; FR2967644B1; CN103221305B; EP2640634B1; JP2013543812A; CA2816552A1; WO2012066264A1; JP6066915B2; US20130320143A1; EP2640634A1; CN103221305A

Abstract

  JANELA DE AERONAVE, AERONAVE E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE JANELA DE AERONAVE A presente invenção refere-se a uma janela de aeronave, do tipo que compreende um caixilho de fixação (5) para a fixação da janela na fuselagem (4) de uma aeronave e pelo menos um vidro montado no caixilho de fixação por intermédio de um sistema de vedação (7-11), sendo que o citado pelo menos um vidro (20) possui uma superfície interna e uma superfície externa, caracterizada pelo fato de: - o vidro (20) compreender, em um primeiro estado dito de repouso, pelo menos uma concavidade em sua superfície externa quando não há diferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do vidro, - a citada pelo menos uma concavidade do vidro desaparecer pelo menos parcialmente em um segundo estado em que existe uma diferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do vidro.

Description

ã :« 1

P u a "JANELA DE AERONAVE, AERONAVE E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE JANELA DE AERONAVE" A presente invenção refere-se a uma janela de aeronave e

QH a um processo de fabricação de tal janela. Ela também se > .5 refere a uma aeronave equipada com tal janela. No estado da técnica, conhecem-se as janelas de aeronave compostas de um vidro interno e um vidro externo, ambos mont-ados por intermédio de uma junta de vedação sobre um 'caíxilho de janela- destinado a ser montado nivelado corn a 10 superficie externa da fuselagem da aeronave. Entre as funções da janela, podem-se citar: - a possibilidade de'o passageíro olhar para o exterior, especialmente durante a decolagem; - a proteção da pressão no interior da cabine durante o 15 voo, mesmo em grande altitude. Nesse estado da técnica, durante o voo, o vidro externo está submetido a uma grande diferença de pressão entre a pressão externa relativamente baixa e a pressão interna que é sensivelrnente a pressão da cabine da aeronave. 20 De fato, para evitar que o vidro interno trabalhe, esse últímo é perfurado de maneira a estabelecer uma igualdade das pressões entre a cabine proprianiente dita e o intervalo ou volume constituido entre o vidro interno e o vidro externo da janela. 25 De maneira conhecida, o vidro externo é concebido de . maneira a permanecer nivelado com a superfície externa da fuselagem quando a aeronave está no solo e, dessa forma, .. produzir um efeito adverso mínimo do ponto de vista aerodinâmico. àf' 4 30 Devido à díferença de pressão entre o sqj-o e, especialmente, a altitude de cruzeiro da aeronave, o isà vidro externo tende a se deformar para o exterior da ,füselagem. Para garantir que o efeíto de arraste adicional não ultrapasse um certo lirnite, é preciso se 35 assegurar de que a saliência máxima criada pelo vidro externo em relação à superfície natural da fuselagem não ültrapasse, ela também, urn certo limite. Em condições determinadas de voo, a espessura do vidro deve, portanto,

ser aumentada, especialmente utilizando uma quantidade maior de material de maneira a garantir que sua deformação para o exter.ior da fuselagem não ultrapasse d 5 uma tolerância aceitável, especialmente em relação ao efeito aerodinâmico de arraste. b

Consequentemente, o vidro externo deve apresentar uma espessura maior que o vidro interno.

Em um exemplo de realização do éstado da técnica, a espessura do vidro 10 externo é de 11 mm e a do vidro ínterno é de 5,25 mrn.

Nesse exempj-o de realização, o peso do conjunto dos vidros externos da aeronave é de 200 kg.

Por outro lado, o custo de operação de uma aeronave é diretamente função da massa da aeronave, uma vez que 15 quanto maior for a massa da aeronave, maior será a quantidade de combustível necessária.

Consequentemente, a redução do custo de operação em voo impõe urna redução da massa da aeronave.

Note-se que o efeito de arraste também aumenta as resistências em voo e, portanto, a quantidade 20 de combustível necessária.

A caracteristica mencionada acirna de au-mento da espessura do vidro externo das janelas das aeronaves aumenta justamente a massa do aparelho.

A invenção tem como objeto uma janela de aeronave, do 2'5 tipo que compreende um caixilho de fixação para a fixação 'da janela na fuse1ageIrl de uma aeronave e pelo menos um vidro montado no caixilho de fixação por intermédio de urn ""'"' sistema de vedação, sendo que o citado pelo menos um vidro possui uma superfície interna e uma superfície .6) 30 .exterria, caracterizada pelo fato de:

'b - c) vidro compreender, em um primeiro estado dito de repouso, pelo menos uma concavidade em sua superfície externa quando não há diferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do vidro, 35 - a citada pelo menos uma concavidade do vidro desaparecer pelo menos parcialmente em um segundo estado em que existe uma diferença de pressão entre a superfície

W externa e a superfície interna do vidro.

A vantagem é obter um vi-dro de menor espessura que os vidros utilizados até agora e, portanto, diminuir a massa embarcada. 5 De fato, a forma do vidro foi modificada para levar em conta uma diferença de pressão, que vai se estabelecer em b altitude entre a superficie externa e a superficie interna do vidro, à qual vai estar subrnetido o vidro.

Em um primeiro estado, a mencionada pelo menos uma 10 concavidade tende a afastar a superfície externa do vidro do prolongamento virtual da curvatura da fuselagem na altura da janela.

Em outros termos, a referida pelo menos uma concavidade tende a aproximar a superfície externa (e tarribém a 15 superfície interna) do vidro do interior da aeronave.

Note-se que a citada pelo menos uma concavidade é concebida para não prejudicar a visibilidade através da janela.

Por outro lado, a espessura do vidro pode ser reduzida devído à concavidade, o que permite manter uma 20 boa visibilidade através da janela.

Dessa forma, quando a aeronave deixa o solo, a indicada concavidade desaparece pelo menos em parte.

De fato, ao sair do primeiro estado de repouso, a aeronave entra em um estado intermedíário e a forma da ' 25 concavidade varia progressivamente- A concavidade torna- se cada vez menos marcada (o raio de curvatura aumenta) à rnedida que a aeronave ganha altitude e que a --pressurização da. cabine da aeronave é acionada, estabelecendo assim a diferença de pressão citada acima. / +4 30 De acordo com uma característica possível, o dito pelo menos um vidro é realizado em um material transparente, » por exemplo, fundido.

Esse material pode ser moldado e permite obter, graças à moldagem apenas, peças de formas complexas, variadas e de 35 grande precisão.

Tal material mantém caracteristicas mecânicas muito boas após a moldagem.

A espessura do vidro realizado nesse

0, ,Õ,- material pode assim ser reduzida, o que acarreta uma diminuição da massa embarcada. De acordo com uma característica possível, quando a diferença de pressão entre a superfície externa e a ad'.

5 superfície interna do vidro atinge um valor predeterminado, a mencionada pelo menos uma concavidade desaparece totalmente. De fato, a concavidade desaparece totalmente quando a aeronave atinge um estado eqtabilizado que é definido por 10 uma diferença de pressão máxima entre a cabine da aeronave e o exterior da aeronave em uma altitude determi-nada de voo de cruzeiro (a pressão é menor que a pressão no solo, mas se torna constante durante essa fase de voo estabilizado). 15 A superfície externa do vidro adota então a curvatura da fuselagem e, dessa forma, está disposta no prolongamento virtual dessa última, de maneira a estar montada em posição nivelada em relação à fuselagem. De acordo com uma característica possível, em voo, a 20 superfície externa do vidro que compreende a referida pelo menos uma concavidade apresenta uma forrna aerodinâmica ótima estabelecida para uma determinada aeronave. De acordQ com uma caracteristica possível, a referida 25 pelo menos uma concavidade é oposta à concavidade da fuselagem da aeronave que é orientada para o interior da aeronave. De acordo com uma característica, a rnencionada pelo menos uma concavidade é definída em "uma seção transversal da

J 30 fuselagem. De acordo com uma característíca possível, o vidro compreendendo a dita pelo menos uma concavidade tem pelo menos uma borda que apresenta uma forma que permite ínserir o indicado vidro em um caixilho de fixação 35 convencional. Dessa forma, a janela pode se inserir em todos os caixilhos ou esquadrías existentes. De acordo com urna característica possível, a janela k

Z t 'P 5 "- -· compreende pelo menos dois vidros, a saber, um vidro interno e um vidro externo que compreende a dita pelo menos urna concavidade, sendo que cada vídro tem uma superfície interna e urna superfície externa, de modo que m.

5 a superfície interna do vidro externo está de frente para a superfície externa do vidro interno. De acordo com outra característica possível, no primeiro estado, a referida pelo menos uma concavidade tende a aproximar a superfície externa do vidro que compreende a 10 dita pelo menos uma concavidade do interior da aeronave quando não há díferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do referido vidro, sendo que o desaparecimento pelo menos parcial da mencionada pelo rnenos uma concavidade do dito vidro se produz no 15 segundo estado em que existe uma diferença de pressão éntre a superfície externa e a indicada superfície i-nterna do citado vidro. Todas as vantagens expostas acima a respeito do vidro da janela que compreende a citada pelo menos uma concavidade 20 aplicam-se ao vidro externo da janela quando essa última compreende um vidro interno e um vidro externo dotado de pelo menos uma concavidade. A diferença de pressão entre a superfície externa do vidro externo e a superficie interna do vidro interno 25 corresponde à diferença de pressão entre a superfície externa e a superficie'interna do vidro externo devído à presença, no vidro interno, de orifícío(s) igualador(es) de pressão. De acordo com uma característica possível, o vidro £ 30 compreendendo a citada pelo menos uma concavidade é uma composição de várías lâminas fi-xadas umas às outras por intermédio de pelo menos uma película intercalar disposta entre duas lâminas consecutivas. O vidro possui, de certa forma, uma estrutura em

3.5 sanduiche ou folhada. : L O vidro assim obtido pelo conjunto ou a composição de í ,

K Iâminas estruturais mantidas de maneira permanente umas í às outras possui mais rigidez do que um vidro da arte anterior.

Note-se que a espessura da composição folhada ou sanduiche pode ser reduzida de maneira muito 5 significativa em relação à espessura total dos dois vidros, interno e externo, de uma janela da arte anterior.

Essa redução de espessura se traduz por ume diminuição muito significativa da massa embarcada.

As lâminas da composição folhada, por exemplo, são unidas por colagem.

Uma ou mais películas intercalares, por exemplo, são dispostas entre duas lâminas consecutivas a fim de realizar a colagem de uma lâmina com a outra, por" exemplo, após aquecimento da composição em autoclave.

A título de exemplo, a composição integra duas lâminas e uma película adesiva intercalar entre as duas lâminas superpostas.

De acordo com outra característica, o sistema de vedação para a montagem do dito pelo menos um vidro no caixilho de fixação é de massa de vidraceiro à base de polissufetos.

Esse sistema de vedação ou sistema de junta de vedação garante a vedação tanto no solo (chuva, pó, etc.) quanto em voo, e isso, levando-se em conta a pressurização da aeronave durante o voo.

A massa de vidraceiro à base de polissufetos é particularmente vantajosa na medida em que ela se deforma muito menos durante sua utilização (especialmente durante o voo) do que os materiais das juntas de vedação da arte anterior, ao mesmo tempo em que garante a vedação de maneira muito satisfatória no solo e em voo.

De acordo com outras características possíveis tomadas isoladamente ou combinadas com uma ou mais características expostas acima:

- a espessura do vidro compreendendo a referida pelo menos uma concavidade é reduzida em relação à espessura

« 7 = - m de um vidro de janela convencional (estado da técnica); - o vidro compreendendo a citada pelo menos uma concavidade é realizada por moldagem de um material transparente e sua espessura é reduzida em relação à de 5 um vidro de janela convencional (estado da técnica). Por exemplo, para o material transparente fundido, é possível utilizar acrílico ou poli-carbonato. Como alternativa, seria possível utilizar acrílico estirado através de prensagem ó"u estampagem a quente. 10 A invenção também se refere a uma aeronave compreendendo uma fuselagem e pelo menos urna janela tal como brevemente descrita acima e que está fixada à fuselagem. De maneira geral, tal aeronave compreende uma pluralidade de janelas desse tipo que não introduzem massa adícional 15 em relação às janelas do estado da técnica. A invenção também se refere a um processo de fabricação de uma janela de aeronave do tipo que compreende pelo menos um vidro que possui uma superfície interna e uma superfície externa, sendo que c) processo compreende uma 20 etapa de conformação do vidro para conferir à superfície externa desse último pelo menos uma concavidade com uma determinada profundidade, sendo que a referida pelo menos uma concavidade é prevista para ser mantida na superfície externa com a referida profurididade na ausência de 25 diferença de pressão entre a superfície interna e a superfície externa do vidro. O termo conformação cobre qualquer príncípio de obtenção de uma forma complexa côncava, seja ela obtida por { moldagem, estiramento, dobra, conformação a quente,

W 30 fluência ou por qualquer outro método de se dar uma forma. Uma vantagern desse aspecto da invençào é permitir determinar, para o vidro dotado da dita pelo menos urna concavidade, uma forma aerodinâmica ótima em voo (na 35 presença de uma díferença de pressão deterrninada) partindo de uma forma no solo que não apresenta uma característica aerodinâmica ótima, porém, garante,

contudo, uma boa visibilidade.

De acordo com uma característica possível, a etapa de conformação do vidro é adaptada para que a mencionada pelo menos uma concavidade conferida à superfície externa 5 desse vidro desapareça pelo menos parcialmente à rnedida que se estabelece uma diferença de pressão entre a superficie ínterna e a superfíci-e externa do referido vidro.

De acordo com uma característica possível, o vidro dotado 10 da citada pelo menos uma concavidade é concebido para que, quando uma diferença de pressão predeterminada é exercida entre a superfície interna e a superfície externa, a superfície externa adota uma forma aerodinâmica ótima para uma aeronave determinada. 15 De acordo com uma característica possível, quando a janela compreende pelo menos dois vidros, a saber, um vidro interno e um vidro externo, a etapa de conformação se aplica ao vidro externo.

Todas as vantagens do processo expostas acima se aplicam 20 à etapa de conformação do vidro externo da janela quando essa última compreende um vidro interno e um vidro externo dotado de pelo menos uma concavidade.

De acordo coin outras características possíveis tomadas isoladamente ou combinadas com pelo menos uma das 25 características expostas acima: - o processo compreende uma etapa prévia de composição de várias lâminas e de pelo menos uma película íntercalar dísposta entre duas lâmínas conse.cutivas para realizar. a fixação da composição de lâminas assim unidas; 30 - a etapa de fixação é uma etapa de colagem, por exemplo, por aquecimento da comoosíção em autoclave;

- o processo compreende uma etapa de injeção de um material constítutivo de um sistema de vedação em torno do citado pelo menos um vidro para sua montagem em um 35 caixilho de fixação da janela; - o material constitutivo do sistema de vedação que é injetado é uma massa de vidraceiro à base de b

D « .¶ polissufetos. Outras características e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidas por meio da descrição e das figuras anexas relacionadas abaixo. ^ 5 A figura 1 é uma vista em corte de uma janela do estado da técnica montada sobre uma parte da fuselagem de uma

B aeronave durante um primeiro estado no qual a aeronave encontra-se no solo; A figura 2 é uma vista da janela em um segundo estado, 10 com a aeronave em altitude; A figura 3 representa uma janela do estado da técnica na quaí o vidro externo se rompeu; A figura 4 representa uma vista esquemática em corte de uma janela de acordo com um primeiro modo de real-ização 15 da invenção e em um primeiro estado da aeronave; A fígura 5 é unia vista da janela da figura 4 em um segundo estado da aeronave, com a aeronave em grande aj-titude; A figura 6 representa um fluxograma de um processo de 20 fabricação uma janela de aeronave de acordo com a invenção; A fígura 7 é uma vista esquemática em corte de uma janela de acordo com um segundo modo de realização da invenção e em um primeiro estado da aeronave; 25 As figuras 8a e 8b são vistas esquemáticas parciais aumentadas em corte de um sistema de vedação de uma janela da arte anterior, respectivamente, no solo e em VOO; e As figuras 9a e 9b são vistas correspondentes às das à' 30 figuras 8a e 8b do sistema de vedação da janela da figura

7. % Na fígura 1, representou-se uma vista esquemátíca em corte de uma janela de aeronave do estado da téc.nica montado sobre uma fuselagem 4. a janela 1 compreende 35 principalmente um vidro externo 2 e um vidro interno 3 . que são montados sobre um caixilho metálico 5 por meio de um sistema de vedação ou junta de vedação 8-11. a junta

¥ 6 de vedação é disposta nas bordas sensívelmente paralelas dos dois vidros.

A junta de vedação 8-11 é mantida no lugar por um perfil metálico elástico 7 montado sobre uma articulação 6 que é solidáría do caixilho metálico 5 da 5 janela.

A janela é fabricada de maneira que, à pressão atmosférica do embarque (primeiro estado), a forma do vidro externo 2 está serisivelmente no prolongamento da _ forma da fuselagem.

O vidro interno e o vídro externo têm . 10 então superfícies sensivelmente paralelas, o que permite que o passageiro olhe para a paisagem através da janela durante a decolagem, sem ter uma visão deformada.

Na figura 2, a aeronave (aeronave de linha) atingiu sua veLocidade de cruzeiro e sua altitude de cruzeiro em urri 15 segundo estado.

A diferença de pressão entre, de um lado, a atmosfera externa e, de outro lado, a atmosfera controlada no interior da cabine, produz uma deformação do vidro externo, que passa da posição 21 (representada em linha tracejada na figura 2 e correspondendo à posição 20 do vidro externo da figura 1) para uma posição 22 na qual o vidro externo é saliente em relação à fuselagem, para o exterior dessa última.

O vidro externo 2 é concebido de rnaneira que, nas condições de voo que se produzem no segundo estado, por 25 um. lado, o vidro externo 2 na posição 22 fica saliente de uma espessura A em rej-ação à posição ideal, nivelada 21, representada em linha tracejada, e, por outro lado, a espessura .A não ultrapassa um valor determinado.

Dessa forma, pode-se manter o efeito de arraste aerodinâmico * 30 (.durante a fase de cruzeiro da aeronave de linha assim equipada) dentro dos limites considerados aceitávei-s nesse estado da técnica.

Para se assegurar que esse limite A seja respeitado, é n'ecessário realizar um vidro externo que apresente uma 35 espessura suficiente.

Essa espessura deve ser superior à espessura do vidro interno, que não se deforma.

De fato, o vidro interno 3 não está submetido à diferença de pressão, graças à disposição de furos igualadores de pressão, como o furo 12 nas figuras 1 a 3. Na figura 3, representou-se a sítuação durante a ruptura 5 acidental do vidro externo 2 em altitude.

Q vidro interno passa então da posição à (representada eín linha tracejada e correspondendo à posição do vidro ínterno na figura 2) para uma posição 32, porque a pressão externa diminuiu com a perda do vidro externo.

O furo que servia antes para equilibrar as pressões é suficientemente pequeno para gerar somente um vazamento m'ínimo, sem prejuizo para a conservação da pressão ínterna do veículo.

Evidentemente, a situação em que o vidro interno 3 torna-se c) único vidro da janela é uma circunstância acidental e muito pouco frequente.

O veículo para o qual foi concebida a invenção é uma aeronave, por exemplo, um avião de linha.

Para as necessídades da anál-ise do problerna técnico, e assim aparece da apresentação do estado da técnica nas figuras anteriores, foram identificados dois estados da aeronave nos quais as janelas apresentam comportamento, especialmente, aerodinâmicos, diferentes, a saber: - um estado no solo erri que a aeronave se encontra parada ou em baixa velocidade, e que define um primeiro estado (primeiro estado dito de repouso) no qual não existe diferença de pressão entre o interior e o exterior cia aeronave, e - um estado em voo que define um segundo estado da aeronave no qual se estabelece uma diferença de pressão entre o interior e o exterior da aeronave quando a pressurização da cabine foi ativada.

Esse segundo estado, por exemplo, pode ser o estado no qual a aeronave está ern sua altitude de cruzeíro.

Para reduzir a rnassa do vidro externo e, ao mesmo tempo, para melhorar o impacto da janela no arraste aerodinâmico, o processo de concepção da janela foi invertido.

Ao invés de conferir à janela uma forma

0 ^ nivelada no primeiro estado no solo, e, em seguida, buscar limitar sua deformação no segundo estado em voo como no estado da técnica, a invenção propõe, para uma espessura mínima do vidro externo, pesquisar uma forma de 5 vídro externo no estado no solo ,que produza, no segundo estado em voo, uma forma ótima do ponto de vista aerodinâmico.

Na fígura 4, representou-se uma vísta em corte esquemático de uma janela de acordo com um primeiro modo 10 de realização da invenção, montado sobre uma fuselagem 4 de aeronave.

Nessa figura, os mesmos elementos que os da figura 1 levam os mesmos números de referência e não serão descritos abaíxo.

Note-se a disposição de um vidro externo 20 cuja espessura e, é sensivelmente reduzida ern 15 relação à espessura do vidro equivalente externo 2 do estado da técnica (figuras 1 e 2). Além disso, o vidro externo 20 apresenta, em uma seção transversal da fuselagem, uma concavidade 22 em sua superfície externa que tende a aproximar a superfície 20 interria desse vidro da superficie externa do vídro interno 21. Dessa forma, o ápice da superficie interna do vidro externo 20 encontra-se próximo ou em contato com a superfície externa do vidro interno 21. A amplitude, ou a profundidade, da concavidade estende-se na seção 25 transversal da fuselagem.

Note-se que a corícavidade é formada em uma díreção oposta à concavidade da fuselagem da aeronave, sendo que a

_. fuselagem tem uma forma curva para o exterior, .da aeronave.

Sr 30 Essa disposiçâo de uma concavidade 22 que aproxima o vidro externo do vidro interno pode ser conferida ao vidro externo sem introduzir deformação maior na visão do passageiro para o exterior, através da janela.

Essa concavidade 22 é concebida de maneira a se formar 35 completamente toda vez que a janela se encontr-ar no primeiro estado citado acima (aeronave no solo). Essa concavidade também é concebida para desaparecer

» 13 &

quando a aeronave está em um segundo estado predeterniinado (ern voo). Esse estado pode corresponder, por exemplo, à altitude de cruzeiro da aeronave para a qual é preferível ter o melhor desempenho aerodinâmico 5 possível.

A concavidade se forma assim progressivamente quando a aeronave deixa a altitude de cruzeiro para descer.

Inversamente, a concavidade que está presente no prinieiro estado desaparece" progressivamente quando a aeronave 10 deixa esse estado para entrar em um segundo estado em que uma diferença de pressão se estabelece entre o interior e o exterior da aeronave e, portanto, entre a superfície interna e a superfície externa do vidro externo.

A superf'cie interna do vidro externo afasta-se 15 progressivamente da superfície externa do vidro interno até adotar a posicão @ em que a concavidade desapareceu totalmente, na altitude de cruzeiro da aeronave (segundo estado predeterminado), Na figura 5, representou-se a janela do modo de 20 realização da figura 4 no segundo estado predetermiriado da aeronave (voo err'. altitude de cruzeiro). Nesse estado predeterminado, a forma do vidro externo 20 foí concebida para que a superfície externa desse vidro acompanhe o perfil aerodinâmico ótimo 25 representado em 25 linha tracejada e que está situado no prolongamento do perfil curvo da fuselagem.

Nesse estado, a janela não provoca nenhum efeito prejudicial em termos de arraste, o ""que constitui uma melhora em relação ao estado da técnica (ver figura 2) no qual o vidro externo forma uma 30 saliência A que gera um arraste aerodinâmico.

Quando a aeronave desce para o solo, a concavidade se forma de novo progressívamente e a janela retoma as condições do primeiro estado no qual a concavidade 22 da figura 4 reaparece completamente na ausência de diferença 35 de pressão entre o interior e o exterior da aeronave.

Em outros modos de realização, várias concavidades podem ser formadas sobre um mesmo vidro exterrio no primeiro estado.

Essas concavidades configuradas com a mesma orientação sobre a superfície externa do vidro desaparecem progressivamente quando a aeronave deixa o primeiro estado. 5 Note-se que, no caso de uma ruptura do vidro externo 20 da figura 5 durante o voo, o vidro interno 21 pode adotar exatamente a forma ou a posição do vidro 32 da janela do -estado da técnica representado na figura 3. De fato, o vidro interno da janela de acordo com a invenção é idêntico ao da janela do estado da técnica.

Dessa forma, a invenção permite:

- reduzir a quantidade de rnaterial utilizado para realizar a janela e, portanto, a rnassa embarcada a bordo da aeronave; de fato, a espessura do vidro externo 20 é reduzida a um valor e, que pode ser novamente próxima, e até mesmo idêntica, à espessura Ql do vidro interno 21 '(por exemplo, pode-se considerar uma redução de 30 % da espessura do vidro externo com um material transparente fundido, tal como acrílico fundido); - conferir ao vidro externo e, portanto, à janela, uma forma aerodinâmica ótima durante o voo da aeronave em grande altitude; e

- conservar uma boa visibilidade através da janela no solo (primeiro estado), devido à redução da espeqsura do vidro externo e à disposição apropriada da concavidade imposta ao vidro externo {concavidade centralizada no vidro). Na figura 6, representou-se o fluxograma de um processo de fabricação uma janela de acordo com a invenção.

Note-se que as primeiras etapas El e E2 do processo descrito são suficientes para fabricar a janela da invenção e que as etapas posteriores podem ser executadas opcionalmente.

O processo de fabricação de uma janela de aeronave de deforrnação programada de acordo com a invenção compreende uma primeira etapa El de determinação de um material adaptado para executar o vidro externo da janela.

Em um

15 B

D + 0

V modo particular de realização, escolhe-se, por exemplo, um material transparente tal como o acrilico fundido, ou policarbonato. Na segunda etapa E2, o processo de fabricação consiste em 0 5 calcular urría primeira forma característica do vidro

B externo no primeíro estado citado acima (estado no soIo da aeronave). Essa primeira forma característica do vidro do primeiro estado é tal çjue, quando lhe são aplicàdas as condições 10 físicas do segundo estado predeterminado (por exemplo, diferença de pressão predeterminada entre q interior e o exterior da aeronave), por exemplo, quando a aeronave se encontra em uma altitude de cruzeíro de, por exemplo, 37000 pés, ela se transforma em uma segunda forma. Essa 15 segunda forma do vidro externo é determinada pela forma ótima ditada pelas considerações aerodinâmicas do voo na altitude de cruzeiro. Para se chegar a um cálculo de uma forma característica do primeiro estado, é preciso, portanto, inverter a forma 20 característica do segundo estado predeterminado com base nas restrições resultantes das condições físicas ligadas ao primeiro estado (especialmerite, a ausência de dif>rença de pressão entre o interior e o exterior da aeronave). 25 Entre as condições físicas ligadas ao primeiro estado e ao seguncio estado citados acima, estão principalmente a diferença de pressão aplicada à superficíe interna e à " superficie externa do vidro externo e, se for o caso, a ternperatura. 0 ' 30 Com base nas duas primeiras etapas, é possível determinar a quantídade de material necessária e a espessura do ~ vidro externo, assim como sua forma. A primeira forma conferida ao vidro externo para o primeíro estado permite assiim diminuir a espessura desse 35 vidro em relação ao estado da técnica. De fato, no estado da técnica, a espessura do vidro externo era necessariamente maior a fim de resistir à diferença de a W

W —. — ~ - — . - - b

G pressão estabelecida durar]te o voo da aeronave, especialmente na altitude de cruzeiro. Para otimizar a etapa de cálculo da forma característíca do vidro do primeiro estado, é possível completar c) e 5 cálculo pela implementação da etapa E3, na qual se

F realiza uma maquete digital da janela, ou pelo menos, do vidro externo da janela. Dessa forma, evita-se recorrer a ensaios em maquetes físícas. Executa-se uma modelagem por elementcis finitos de uma 10 forma característica inicial do vidro externo. Gera-se um modelo das restrições físicas ligadas ao primeiro estado e ao segundo estado que são aplicadas na janela nesses estados (etapa E4). Em seguida, determina-se (etapa E5) a forma do vidro externo no primeirQ estado de maneira que 15 a forma desse vidro no segundo estado predeterminado respeite as condições aerodinâmicas ótimas da aeronave sobre o qual é montada a janela. Uma vez concebida a forma característica do vidro externo no primeiro estado (especialmente por cálculo) nas etapas 20 El e E2, e, eventualmente, E3 a E5, o processo pode compreender, além disso, uma etapa E6 de programação de máquinas de produção de vidros externos. Essa etapa é efetuada com base na determinação da forma característica do vidro externo no primeiro estado. 25 Essa programação permite conformar e usinar o vidro externo em um material determinado. Em um modo partícular de realização, a produção do vidro externo compreende uma etapa E7 de obtenção do vidro externo por moldagem e/ou estampagem de um materíal, por

V 30 exemplo, uma chapa de acrílico. -Também é possi-vel realizar formas complexas com uma ou .u mais concavidades. Para realizar a moldagem, utilizam-se fôrmas ou moldes programados na etapa de programação anterior. 35 .Cada fõrrna ou molde passa por uma etapa E8 de poliInentQ para conferir ao vidro externo assim formado uma característica ótica determinada a fim de garantir uma boa visibilidade através do vidro. Finalmente, o processo de fabricação de um vidro externo de deformaçào programada para janela de acordo com a invenção também pode compreender uma etapa de corte e/ou 5 usinagem ElO do vidro externo, especialmente para adaptá- lo aos caixilhos de fixação convencionais existentes nas aeronaves. Esse corte e/ou usínagem permite adaptar o vidro externo à janela, além de também permitir obter uma orientação 10 determinada das bordas da folha servindo de vidro externo à janela em relação ao caíxilho da janela. Como representado na. figura 7, urna janela de aeronave 50 compreende um vidro 52 montado em um caixilho de fixação 5 por intermédio de um sistema de vedação 54. 15 O caixilho "5, que é idêntico ao ilustrado nas figuras 4 e 5, é utilizado para a fixaçãQ da janela à fuselagem 4 da aeronave. Os outros elementos necessários à montagem do vídro 52 no caixilho não foram representados aqui por motivo de 20 cLareza e na medida erri que são bem conhecidos pelo o técnico do ass'unto. O vidro 52 está ilustrado no primeiro estado da aeronave (estado de repouso).

O vidro 52 tem uma superfície interna 52a e uma 25 superfícíe externa 52b na qual foi realizada uma concavidade 52c orientada para o ex"terior da aeronave. , Essa concavidade é menos acentuada do que na figura 4, mas, contudo, está presente. Tudo que foi escrito em relação às figuras 4 e 5 a * 30 respeito da concavidade e do seu desaparecirriento progressivo à medida que se estabelece uma diferença de a pressão entre o interior e o exterior da fuselagem da aeronave também se aplica ao presente modo de realização e, portanto, não será repetido. 35 Contrariamente ao modo de realizaçào das figuras 4 e 5, o da figura 7 compreende apenas um vidro que é uma composição de várias lâminas ligadas entre si por uma camada ou uma película adesiva intercalar 56. Como representado na figura 7, a composição folhada 52 compreende duas lâminas, 58 {Iâmina externa) e 60 (lâmina interna), ensanduichando a película adesiva intercalar

G 5 56.

í E'or exemplo, o aquecimento em autoclave da composição assim constituída permite colar as duas lâminas 58 e 60 'juntas.

' N.o exemp'lo de realização descrito em referência à figura 10 j, as duas lârninas são arribas realizadas em um dos materiais transparentes mencionados acima. A película intercalar 56 é, por exemplo, realizada em PVB (Polivinil Butiral) ou em PU (Poliuretano). Na janela da arte anterior compreendendo um vidro externo 15 e um vidro interno, um exemplo de espessura total da janela é de 16,25 mm (11 mm para o vidro externo e 5,25 mm para o vidro interno). A composição folhada do vidro 52 permite reduzir a espessura total da janela para 11 mm (5 mm para a lâmina 20 externa, 4 mm para a lâmina interna e 2 mm para a pelicula intercalar). Tal diminuição de espessura permíte reduzir o peso de uma janela e, portanto, o peso total embarcado do conjunto das janelas de uma aeronave. 25 O sistema de vedação ou junta de vedação 54 utij-izado na montagem do vidro 52 no caixilho 5 é, por exemplo, realizado em massa de vidraceiro à base de polissufetos. -Esse rnaterial de vedação apresenta a vantagem de se deformar muito pouco quando submetido a solicitações 0 30 como, por exemplo, uma diferença de pressão entre a superficie interna e a superfície externa do vidro da â janela. Vantagens ligadas à utilização desse material serão descritas em referência às figuras 8a, 8b, 9a e 9b. 35 A fabricação da composição folhada ou sanduiche 52 é particularmente simpl-es uma vez que pode ser realizada em uma única operaçã.o de moldagem, dispondo-se previamente,

e -

no interior de um molde de forma adaptada à forma desejada para o vidro, a composição das duas lâminas separadas pela película adesiva.

Em seguida, a massa de vidraceiro à base de polissufetos 5 é injetada no molde na periferia da composição para que o conjunto constituido pelo vidro 52 e o sistema de vedação 54 seja obtido na abertura do molde.

A figura 8a ilustra de maneira esquemática urna vista parcial aurnentada "de uma janela da arte anterior 10 compreendendo os dois vidros 2 e 3 da janela da figura 1 e um sistem.a de vedação 70 posicionado na periferia dos dois vidros para sua montagem no caixilho de fixação 5. A figura 8a ilustra a posição do sisterna de vedação ou junta de vedação 70 quando a aeronave está no solo. 15 Como representado de maneira esquemática, a superfície da junta 70a é sensívelmente plana.

Quando a aeronave está em voo e se estabelece uma diferença de pressão entre o interior e o exterior da aeronave, a junta 70 se deforma como ilustrado na figura 20 8b e a superfície externa 70a se deforma abaulando-se para o exterior e se assemelha à protuberância 70 b da figura 8b.

Essa deforrnação ocorre, por exemplo, quando se estabelece uma pressão na cabine da aeronave. 25 Constata-se que a parte da junta disposta entre as bordas do vidro externo 2 e a periferia interna do caixilho 5 é comprimida eritre esses últimos sob o efeito da diferença de pressão.

Como consequência do surgimento da protuberância 70b, a 30 superfície externa da junta não está mais nivelada em relação à superfície externa do vidro externo e à superfície externa do caixilho de fixação 5. Dessa forma, esse desnivelamento acarreta um descolamento do fluxo de ar 72 que acompanha a superficíe externa da 3!5 aeronave ria altura da protuberância 70b, criando assim um fenômeno de arraste parasita.

As figuras 9a e 9b ilustram respectivamente o

"Ê W.

à b comportamento do sistema de vedação 54 da fígura 7 quando a aeronave está no solo e em voo (submetida à mesrna diferença de pressão que a estabelecida na figura 8a). Como representado na figura 9a, a superfície externa 54a >· 5 do sistema ou junta de vedação 54 é plana no solo e se q mantém igualmente sensivelmente pIana erri voo, mesmo quando a parte do sistema de vedação disposta entre as . bordas da lâmina externa 58 e a periferia interna do caixilho 5 é comprimida entre esses últimos sob o efeito 10 da diferença de pressão. Sob o efeito da diferença de pressão, a concavidade do vidro 52 desaparece progressivamente e o conjunto formado pelo vidro 52 e o sistema de vedação 54 se desloca para o . exterior da aeronave, de rn.aneira a encontrar a Iinha 15 virtual 74 representando o prolongamento da superfície externa do caixilho 5 e da fuselagem 4 na altura do vidro. Dessa forma, sob o efeito de uma diferença de pressão, a composição folhada 52 é concebida para que sua superfície 20 externa, assim como a 54a do sistema de vedação, estejam dispostas de maneira nivelada em relação à superfície externa do caixilho e da fuselagem. Portanto, o fluxo de ar 76 que acompanha a superfície externa da aeronave não é perturbado na sua passagem na 25 altura da junta de vedaç.ão, evitando assim a críação de üm fenômeno de arraste parasíta. O fato de evitar esse fenômeno pode ser comparado a uma redução da massa embarcada a bordo da aeronave em termos de economía de combustível. " 30

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. janela de aeronave, do tipo que compreende um caixilho de fixação (5) para a fixação da janela na fuselagem (4) de uma aeronave e pelo menos um vidro montado no caíxilho 5 de fixação por intermédio de um sistema de vedação (7- 11), sendo que o citado pelo menos um vidro (20) possui uma superfície interna e uma superfície externa, caracterizada pelo fato de: - o vidro (20) compreender, em um primeiro estado dito de repouso, pelo menos uma concavidade em sua superfície externa quando não há diferença de pressão entre a s.uperfície externa e a superfície ínterna do vidro, - a citada pelo menos uma concavidade do vidro desaparecer pelo menos parciaj-mente em um segundo estado em que existe uma diferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do vidro.

2. janela, de acordo com a reívindicação 1, caracterizada pelo fato de, quando a diferença de pressão entre a superfície externa e a superfícíe interna do vidro atinge um valor predeterminado, a mencionada pelo menos uma concavidade desaparecer totalmente.

3. Janela, de acordo com qualquer uma das reívindicações I ou 2, caracterízada pelo fato de, em voo, a superfície externa do vidro que compreende a referida pelo menos uma concavidade apresentar uma forma aerodinâmica Ótirna estabelecida para uma determinada aeronave. - Êl. Janela, de acordo com qualquer uma das reivi.ndicaçães de 1 a 3, car,acterizada pelo fato de a referída pelo menos uma concavidade ser oposta à concavidade da fuselagem da aeronave.

5. janela, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de a rnencionada pelo menos uma concavidade ser defínida em uma seção transversal da fuselagem.

6. janela, de acordo com qualquer uma das reivindicações de I a 5, caracterizada pelo fato de o vidro compreendendo a dita pelo menos uma concavidade ter pelo a - u_

O 0 menos uma borda que apresenta uma forma que permite ínserir o indicado vidro em um caixilho de fixação convencional.

7. janela, de acordo com qual-quer uma das reivindícações 5 de 1 a 6, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos dois vidros, a saber, um vidro interno (21) e um vídro externo (20) que compreende a dita pelo menos uma concavidade, sendo que cada vidro tem uma superfície interna e uma superfície externa, de- modo que a 10 superfície interna do vidro externo está de frente para a superfície externa do vidro interno.

8. janela, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizada pelo fato de, no primeíro estado, a referida pelo menos uma concavidade tender a aproximar 1") a superfície externa do vidro que compreende a dita pelo menos uma concavidade do interior da aeronave, quando não há díferença de pressão entre a superficie externa e a superfície interna do referido vidro, sendo que o desaparecimento pelo rnenos parcial da mencionada pelo 20 menos uma concavidade do dito vidro se produz no segundo' estado em que existe uma diferença de pressão entre a superfície externa e a superfície interna do citado vidro.

9. Janela, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 de 1 a 8, caracterizada pelo fato de o vidro compreendendo a citada pelo menos uma concavidade ser uma composição de várias lâminas fixadas umas às outras por " intermédio de pelo menos uma pelicula intercalar disposta entre duas lâminas consecutivas. 30 10. janela, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de a composição compreender duas lâminas e uma película intercalar entre as duas lâminas superpostas.

11. Janela, de acordo com qualquer uma das reivíndicações 35 de 1 a lO, caracterizada pelo fato de o sistema de vedação para a rnontagem do dito pelo menos um vidro no caixilho de fixaçâo ser de massa de vidraceiro à base de

Õ 0 polissufetos.

12. Aeronave, caracterizada pelo fato de compreender uma fuselagem e pelo menos uma janela de aeronave, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, 5 sendo que a janela é fixada na fuselagem.

13. Processo de fabricação de janela de aeronave, do tipo que compreende pelo menos um vidro (20) que possui uma superfície interna e uma superfície externa, caracterizado pelo fato de compreender uma, etapa ..de 10 conformação do vidro (20) para conferir à superfície externa desse último pelo menos uma concavidade com uma deterrninada profundidade, sendo que a referida pelo menos . uma concavidade é prevista para ser mantida na superfície externa com a referida profundidade na ausência de 15 diferença de pressão entre a superficie interna e a superfície externa do vidro.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a etapa de conformação do vidro ser adaptada para que a mencionada pelo menos uma 20 coricavidade conferida à superfície externa desse vidro desapareça pelo menos parcialmente à rnedida que se estabelece uma diferença de pressão entre a superfície interna e a superfície externa do referido vidro.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das 25 reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de o vidro comportando a citada pelo menos uma concavidade ser concebido para que, quando uma diferença de pressão predeterminada é exe,rcida entre a superfície interna e a superfície externa, a superfície externa adota uma forma 30 aerodinâmica ótima para uma aeronave determinada.

16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivíndicações de 13 a 15, caracterizado pelo fato de, quando a janela compreende pelo menos dois vidros, a saber, um vidro interno (21) e um vidro externo (20), a 35 etapa de conformação se aplicar ao vidro externo (20).

17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 13 a 16, caracterizado pelo fato de compreender uma etapa prévia de composição de várias lâminas e de pelo menos uma película intercaíar disposta entre duas lâminas consecutívas para realizar a fixação da composição de lâminas assim unidas.

W 5 18. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações de 13 a 17, caracterizado pelo fato de 0 cornpreender uma etapa de injeção de um material constitutívo de um sistema de vedação em torno do citado pelo menos um vidro para sua montagem ern um caixilho de ._ 10 fixação da janela.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o material constitutivo do sistema de vedação que é injetado ser uma massa de vidraceiro à base de polissufetos. 15 Dl

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