BRPI0401835B1 - Flape de injetor de vida longa para jatos-propulsão de aeronave e método para sua fabricação - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FLAPE DE

INJETOR DE VIDA LONGA PARA JATOS-PROPULSÃO DE AERONAVE E MÉTODO PARA SUA FABRICAÇÃO".

Domínio da Técnica A presente invenção refere-se a flapes de injetor para jatos- propulsão de aeronave e, mais particularmente, a flapes feitos de um mate- rial compósito refratário.

Os injetores de seção variáveis são bem conhecidos na indústria aeronáutica no sentido de direcionar fluxos de gases de propulsão como uma função da velocidade dos jatos-propulsão que os produzem. A seguir, injetores de seção variáveis serão simplesmente referidos como "injetores".

Estado da Técnica A Patente U.S. N° 5 285 637 descreve claramente um modelo de injetor sofisticado que compreende (em uma ordem de frente para trás em seqüência) um segmento convergente e um segmento divergente, este inje- tor sendo também submetido a um impulso de "vetor" obtido por um desvio do fluxo do gás de propulsão. Existem injetores mais simples que se limitam a um único segmento convergente e/ou que são assimétricos, em outras palavras, os mesmos são incapazes de desviar o fluxo do gás de propulsão.

De qualquer maneira, um injetor compreende diversos flapes contíguos de modo a formar um canal de seção variável em torno dos gases de propul- são. A estrutura de um flape é, de modo geral, uma placa alongada, retangu- lar e fina articulada no elemento mecânico exatamente sobre o lado a mon- tante do mesmo. Em alguns casos especiais, o formato do flape pode ser geralmente um trapezóide isósceles, com um formato limitante sendo o re- tangular. No caso de um injetor convergente ou divergente, cada flape do segmento convergente é, desta maneira, articulado sobre o lado a montante da estrutura fixa, e também sobre o lado a jusante ao flape do segmento di- vergente que vem a ser uma extensão do mesmo. A face "interna" do flape, em outras palavras, a face que faceia o lado interno do injetor, fica parcial ou completamente em contato direto com o fluxo de gás de propulsão quente indicado como o "fluxo quente" a seguir. Por outro lado, a face "externa" oposta, em outras palavras, a face que faceia o lado externo do injetor, fica parcial ou completamente em contato direto com um fluxo de ar frio indicado como o "fluxo frio" a seguir.

Uma distinção é feita entre flapes "controlados” e flapes "de ve- dação". Os flapes controlados são conectados às hastes de conexão que os reúnem na direção ou para fora da linha de centro geométrica do injetor de modo a variar a sua seção. Os espaços de largura variável entre flapes con- trolados são fechados por meio de flapes de vedação que se localizam entre os flapes controlados e o fluxo do gás de propulsão, os flapes de vedação sendo mantidos em contato com os flapes controlados por um meio mecâni- co e pela pressão dos gases de propulsão. Pode-se entender que cargas mecânicas elevadas são aplicadas aos flapes controlados. Durante a opera- ção, a área dos flapes expostos ao fluxo quente é tipicamente a temperatu- ras da ordem de 1.000°C. Conseqüentemente, os flapes de injetares são geralmente feitos de uma liga metálica refratária, em outras palavras, resis- tentes a altas temperaturas. No entanto, sua vida é ainda limitada.

Algumas soluções propostas, como no documento de Patente U.S. N° 2 770 944, requerem uma construção de paredes duplas de flapes de injetor. As desvantagens acima são essencialmente que a construção de paredes duplas é geralmente usada para circular ar refrigerante através da abertura entre as mesmas, porém grandes diferenças de temperatura per- manecem no flape apesar da refrigeração resultante.

Os materiais compósitos refratários conhecidos são compostos de fibras refratárias incrustadas em uma matriz refratária. As fibras e a ma- triz podem ser feitas de carbono. As fibras e a matriz podem ser feitas tam- bém de cerâmica, como, por exemplo, de carboneto de silício SiC, de alumi- netos de titânio, aluminetos de alumínio, etc. Apesar de sua alta resistência mecânica e sua resistência a altas temperaturas, este tipo de material não é muito adequado para a fabricação de flapes de injetor, uma vez que os mesmos são muito vulneráveis a gradientes de temperatura que introduzem esforços de tensão devido a sua ruptura do tipo "vítrea". Uma ruptura do tipo "vítrea" significa que o material se quebra repentinamente sob o efeito de um esforço de tensão imediatamente quando este esforço excede o limite elásti- co do material. Esta vulnerabilidade é agravada com materiais refratários compósitos que possuem um alto módulo de elasticidade ou módulo de Young, e ficam tipicamente a altas temperaturas.

Foi feita uma tentativa no sentido de se produzir flapes de um material compósito refratário na forma de placas retangulares alongadas fi- nas e planas sobre as quais elementos de conexão feitos de uma liga metá- lica refratária são fixados. Com este tipo de fiape, a face fria tende a rachar sob o efeito de diferenças de temperatura entre a face quente e a face fria, a expansão da face quente gerando esforços de tensão sobre a face fria. No caso de flapes controlados, a temperatura no centro do fiape é maior que a temperatura na direção de suas bordas laterais, uma vez que o centro do fiape fica diretamente exposto ao fluxo quente, enquanto as bordas laterais ficam isoladas do fluxo quente por meio dos flapes de vedação. Conse- qüentemente, a expansão do fiape no centro gera esforços de tensão sobre as bordas que provocam uma rachadura que tende a se propagar na direção do centro e a quebrar o fiape. O resultado é que, uma vez que os materiais compósitos refratá- rios são vulneráveis a gradientes de temperatura e estes gradientes de tem- peratura são inevitáveis nos flanges de ínjetor, as tentativas no sentido de se produzir estas peças a partir destes materiais não foram bem sucedidas.

Portanto, o problema enfrentado pelos inventores foi produzir flapes de inje- tor feitos de materiais compósitos refratários com uma vida genuinamente maior.

Apresentação da Invenção A fim de solucionar este problema, a presente invenção propõe um fiape de ínjetor distinguível pelo fato de o mesmo ser composto de um corpo afunilado oco achatado na direção transversal ao longo de linhas de geração geométricas retas, o corpo formando uma parede fina com uma es- pessura aproximadamente constante e, esta parede sendo dividida no senti- do transversal em quatro peças adjacentes que consistem em uma parede trapezoidal "quente" plana e uma parede trapezoidal "fria" plana paralela à parede quente e às duas paredes laterais simétricas que conectam a parede fria e a parede quente lateralmente, a parede compreendendo uma superfí- cie interna contínua com um raio de curvatura igual a pelo menos 2XE, a parede sendo feita de um material compósito refratário composto de fibras de reforço contínuas feitas em um sentido transversal de um material refratá- rio incrustado em uma matriz feita de um outro material refratário.

Flapes de injetor com paredes duplas feitos de materiais compó- sitos aparentemente não foram propostos na técnica anterior. Os motivos provavelmente se relacionam ao fato de que existem também gradientes de temperatura, e não há nenhuma redução do risco de uma ruptura vítrea; e à dificuldade de ser formar tal flape de injetor com técnicas específicas a mate- riais compósitos.

No entanto, observou-se que a presença de paredes laterais co- nectadas às bordas da parede quente através de bordas arredondadas alte- rou completamente a resistência do flape às cargas térmicas.

Espera-se que os flapes, de acordo com a presente invenção, apresentem uma resistência satisfatória à ruptura vítrea. Além disso, a con- dutividade térmica fraca dos materiais compósitos reduz as transferências térmicas para a parede fria, sem resfriar por meio de circulação de ar entre as paredes que são necessárias ou mesmo úteis, uma vez que a mesma poderia aumentar as diferenças de temperatura entre os dois lados da pare- de quente.

Em uma modalidade particular, este flape compreende um ele- mento de articulação chamado o elemento "a montante" em uma extremida- de fixado a um inserto chamado o inserto "a montante" que penetra na cavi- dade do flape, o inserto sendo mantido no lugar por meio de parafusos em contato com a parede fria, a parede fria ficando localmente intercalada entre as cabeças de parafuso e o inserto lateral a montante, os parafusos atraves- sando a parede fria e se roscando no inserto a montante.

Em uma outra modalidade que não exclui a primeira modalidade, o flape inclui um elemento de articulação chamado o elemento "a jusante" fixado a um inserto "a jusante” e uma forquilha de haste de conexão forçada em contato com a parede fria sobre o lado externo do flape, a forquilha de haste de conexão localizando-se sobre a peça mediana do flape, o inserto a jusante estendendo-se sobre o lado interno do flape até o lado subjacente à forquilha de haste de conexão, o inserto a jusante sendo fixado em contato com a parede fria por meio de pelo menos três parafusos, as cabeças dos quais ficando sobre a superfície externa do flape, os parafusos atravessando a parede fria e se roscando no inserto a jusante, um dos três parafusos atra- vessando a forquilha de haste de conexão e fixando-se no lugar em contato com a parede fria. O isolamento térmico provido pelo flape também depende de sua espessura, em outras palavras, a largura das paredes laterais. É vanta- joso que estas paredes laterais incluam porções arredondadas, e também porções planas de modo a oferecer uma barreira maior às elevações de temperatura.

A resistência mecânica do flape deve, às vezes, ser reforçada. O flape, neste caso, incluirá nervuras que ligam paredes trapezoidais e planas através de porções arredondadas com um raio de curvatura igual a 2xE.

Estas nervuras são também feitas de um material compósito refratário e são responsáveis apenas por uma pequena perda de calor na direção da parede fria.

Um aspecto importante da presente invenção é o método para a fabricação de tal flape de injetor. O mesmo incluí uma etapa para a criação de uma textura com bordas contínuas de fibras refratárias dispostas no sen- tido transversal, uma etapa para o tensionamento da textura em torno de seções rígidas e porosas opostas umas às outras e curvadas para dentro com peças convexas que faceiam para direções divergentes e com raios de curvatura iguais a pelo menos 2xE, onde E é a espessura da textura, e uma etapa para o depósito de uma matriz refratária por meio de uma deposição de fase de vapor sobre a textura e através das seções.

Uma variante deste método usado para a fabricação de um flape nervurado como o mencionado acima inclui uma etapa para criar diversas texturas com bordas contínuas de fibras refratárias dispostas em um sentido transversal, uma etapa para tensionar as texturas em torno de pares de se- ções rígidas e porosas opostas umas às outras e curvadas para dentro com as peças convexas faceando para direções divergentes para cada parede, e seções com raios de curvatura iguais a pelo menos 2xE, onde E é a espes- sura de uma das texturas que é tensionada sobre a seção, e uma etapa para a deposição de uma matriz refratária por meio de uma deposição de fase de vapor sobre as texturas e através das seções, as texturas tendo porções superpostas e a matriz sendo contínua através das ditas porções superpos- tas.

Breve Descrição das Figuras A presente invenção será melhor entendida e as vantagens que a mesma oferece tornar-se-ão mais claras após a leitura dos detalhes das modalidades exemplares e das figuras em apenso. A Figura 1 ilustra um flape do tipo "controlado" encaixado com os seus elementos de conexão; A Figura 2 ilustra o flape nu; A Figura 3 ilustra um elemento de articulação a montante do tipo em pivô com o seu inserto; A Figura 4 ilustra um elemento de articulação a jusante também do tipo em pivô com a sua peça de extremidade integrada;

As Figuras 5 e 6 mostram detalhes de um elemento de articula- ção a montante do tipo junta de esferas;

As Figuras 7 e 8 mostram detalhes do elemento de articulação do tipo em pivô a montante;

As Figuras 9 e 10 ilustram detalhes do elemento de articulação a jusante sem a peça de extremidade integrada; A Figura 11 ilustra um flape de injetor complexo; A Figura 12 ilustra um método de fabricação de tal flape; A Figura 13 ilustra uma modalidade de fabricação; A Figura 14 ilustra uma peça em bruto de um outro flape de in- jetor complexo; A Figura 15 ilustra uma peça em bruto de um outro flape de in- jetor complexo; e A Figura 16 ilustra uma peça de extremidade usada para um fla- pe nervurado.

Apresentação Detalhada de Modalidades Particulares A presente descrição refere-se primeiramente à ambas Figuras 1 e 2. O flape de injetor 1 se encontra em contato direto (a partir do lado a montante 2 para o lado a jusante 3) em um lado com um fluxo de gás de propulsão quente 4, e no outro lado com um fluxo de gás frio. O flape 1 é composto de um corpo cilíndrico achatado transversaímente 10, para o qual uma linha de geração geométrica é indicada com o numeral de referência 11.0 corpo 10 consiste em uma parede fina de monobloco 12 com uma es- pessura E, em outras palavras, uma parede feita de uma única peça. A pa- rede 12 compreende quatro peças adjacentes em pares ao longo de uma linha de geração 11. A primeira peça ou parede quente 13 é plana e retan- gular. A segunda peça ou parede fria 14 é plana e retangular, e oposta e paralela à parede quente 13. As terceira e quarta peças são compostas de paredes laterais 15 e são convexas para fora. A cavidade interna formada pela parede 12 será referida com o numeral de referência 16, e a superfície interna desta parede 12 será indicada com o numeral de referência 17. A parede 12 é feita de um material compósito refratário 17. Conseqüentemen- te, o material é composto de fibras refratárias contínuas 18 dispostas in- crustadas no sentido transversal em uma matriz que é também refratária.

Com este tipo de material, o raio de curvatura R da superfície interna 17 deve ser igual a pelo menos duas vezes a espessura E da parede 12 a fim de impedir a delaminação das camadas de fibra 18 sob esforço, em outras palavras, a separação das diferentes camadas devido à ruptura da matriz.

Conseqüentemente, a altura H do flape é igual a pelo menos seis vezes a espessura E da parede. Este tipo de estrutura permite flapes finos para os quais a largura L1 é igual a pelo menos cinco vezes a altura H.

Algumas fibras 18a são globalmente paralelas entre si. Neste exemplo, as fibras 18 são inclinadas a 45° com relação às linhas de geração 11. Esta configuração é usada particularmente para um corpo pequeno 12.

No caso de um corpo comprido 12, é preferível dispor parte das fibras 18a em paralelo às linhas de geração 11, e a outra parte das fibras 18b perpen- dicular às linhas de geração 18b a fim de aumentar a resistência à curvatura.

Em todos os casos, um número suficiente de camadas deve ser provido com fibras 18 circundando o corpo 10 transversal às linhas de geração 11. Na prática, metade das fibras 18a atravessa a outra metade das fibras 18b a 90°. O corpo 10 é feito usando técnicas bem conhecidas àqueles versados na técnica. As fibras podem ser colocadas em posição por meio de um en- rolamento das fibras no sentido transversal sobre um mandril ou por meio da aplicação de um tecido de fibras soltas. O tecido de fibras pode ser de um assentamento convencional. A força do flape pode ser com vantagem au- mentada usando um tecido de múltiplas camadas, por exemplo, um tecido de "2.5D" divulgado pela Patente U.S. N° 5 899 241, em prioridade sobre a Patente francesa FR N° 2 759 096.

Com referência mais particularmente à Figura 2, durante uma operação, a parede quente 13 fica pelo menos parcialmente em contato di- reto com um fluxo de gás de propulsão quente, enquanto a parede fria 14 oposta à parede quente 13 fica em contato direto com um fluxo frio 5. Sendo assim, a parede quente 13 se expande com relação à parede fria 14, porém a força de tensão que é, deste modo, transmitida para a parede fria 14 transversal às linhas de geração 11 é atenuada pela deformação das pare- des laterais 15 que, deste modo, resiste à parte desta força.

Dois flapes de vedação 20 são mostrados neste exemplo, que entram em contato com a parede quente 13 próxima às paredes laterais 15.

Sendo assim, as áreas de contato 21 da parede quente 13 com os flapes de vedação 20 e com as paredes laterais 15 não ficam em contato direto com o fluxo quente 4 e, desta maneira, são, portanto, mais frias. No entanto, dife- rente de uma placa única, os esforços de tensão na direção das linhas de geração 11 impostos sobre a parede quente nas áreas de contato 21 são reduzidos pela presença das paredes laterais 15 que se opõem a esta ex- pansão e, portanto, resistem à parte da força de tensão produzida. Em ou- tras palavras, os esforços de tensão são distribuídos nas áreas de contato 21 e nas paredes laterais 15, o que reduz seus valores máximos.

Sendo assim, este tipo de flape significativamente reduz os es- forços de tensão provocados pelos gradientes de temperatura, o que permite o uso de materiais compósitos refratários com ruptura vítrea, tais como os mencionados acima, o que soluciona o problema que surge. O flape, de acordo com a presente invenção, tem a vantagem de ser mais leve que seu equivalente na forma de uma placa feita de um mate- rial compósito refratário. Um flape feito de uma placa sólida de 7 mm de es- pessura pode ser substituído por um flape de acordo com a presente inven- ção com uma parede de apenas 2 mm de espessura, para uma resistência à curvatura dez vezes maior, e, sendo assim, a espessura total da parede quente 14 e da parede fina 15 será de 2 mm + 2 mm = 4 mm. O flape, de acordo com a presente invenção, tem também a vantagem de prover um meio para reduzir a assinatura infravermelha do in- jetor de duas maneiras. Em primeiro lugar, a parede fina 14 apresenta um melhor isolamento térmico com relação à parede quente 13 devido à estrutu- ra oca do flape.

Com referência novamente à Figura 1, o flape 1 é equipado pró- ximo ao lado a montante 2 por meio de um elemento de articulação a mon- tante 30 do tipo junta de esfera fixado a um inserto a montante 31 composto de três nervuras mais altas que largas, uma parede 33 que conecta trans- versalmente as nervuras 32 entre si e provê uma rigidez lateral, e duas sa- liências 34. Um elemento de articulação significa a peça da articulação que permanece fixa ao flape quando a articulação é desmontada. O elemento de articulação a montante 30, o inserto a montante 31 e seus constituintes as- sim definidos formam uma montagem em monobloco, ou de uma peça única. O inserto a montante 31 é depositado na cavidade interna 16 sobre o lado a montante 2 do flape 1. O inserto a montante 31 é colocado na cavidade in- terna 16 sobre o lado a montante 2 do flape 1. O inserto a montante 31 é mantido em contato com a parede fria 14 através de dois parafusos 35, para os quais a cabeça fica fora do flape 1, estes parafusos 35 atravessando a parede fria 14 e se roscando nas saliências 34. Em outras palavras, a pare- de fria 14 fica localmente intercalada entre as cabeças de parafuso 35 e o inserto. Os parafusos 35 ficam com vantagem separados de tal modo que cada qual fique preso em posição próximo a uma parede lateral 15 de modo que a parede fria não se submeta aos esforços de curvatura transversais às linhas de geração 11, as forças sendo resistidas pela aresta formada pela parede fria 14 adjacente à parede lateral 15 neste local e por esta parede lateral 15. O flape 1 é também equipado com um elemento de articulação a jusante 40 do tipo em pivô conectado a um inserto a jusante 41, formando uma montagem de peça única com o mesmo. O elemento de articulação a jusante 40 é desviado para o lado de fora do flape sobre o lado da parede fria 14. O elemento de articulação a jusante 40 permite um movimento em pivô de acordo com um eixo geométrico 40a perpendicular às linhas de ge- ração 11, paralelo à parede fria 14 e aproximadamente em linha com esta parede fria 14. O flape 1 é também equipado com uma forquilha de haste de conexão 42 aplicada em contato com a parede fria 14 no lado de fora do fla- pe 1, a forquilha de haste de conexão 42 localizando-se sobre a parte medi- ana do flape 1 a distâncias iguais das paredes laterais 15. O inserto a jusante 41 se prolonga sobre o lado interno do flape 1 até ficar subjacente à forquilha de haste de conexão 42. O inserto a ju- sante 41 é fixado em contato com a parede fria 14 por meio de três parafu- sos 43, cuja cabeça fica sobre o lado de fora do flape 1, os parafusos atra- vessando a parede fria 14 e cada qual se roscando em uma saliência 44 do inserto a jusante 41. Dois destes três parafusos 43 ficam próximos ao ele- mento de articulação a jusante 40 e ficam separados entre si de modo que cada qual fique posicionado próximo a uma parede lateral pelos motivos já mencionados no caso de os parafusos 35 fixarem o inserto a montante 31. O terceiro parafuso 43 também atravessa a forquilha de haste de conexão 42 a fim de manter a mesma em contato com a parede fria 14. Deve-se entender que a forquilha de haste de conexão 42 permite que o flape 1 seja manobra- do através de uma haste de conexão (não mostrada) durante uma operação. O inserto a jusante 41 também se prolonga na direção do lado a montante 2 por meio de um garfo 45, cujas ramificações passam sob a for- quilha de haste de conexão 42 a fim de impedir que a parede fria 14 se cur- ve sob a força transmitida pela forquilha de haste de conexão 42 até a pare- de fria 14, o garfo 45, assim, resistindo a esta força. A superfície do inserto a jusante 41 indicada com o numeral de referência 46 na Figura 9 fica em contato com a parede fria 14 com um formato complementar, e, portanto, plano na prática.

Ainda neste exemplo, o flape 1 se prolonga para a direção a ju- sante 3 por meio de uma peça de extremidade 45 que vem a ser uma exten- são da parede 12 e, mais precisamente, da parede quente 13 e das paredes laterais 15, esta extensão sendo sempre ao longo das linhas de geração 11.

Durante a operação, a peça de extremidade a jusante 45 direciona o fluxo quente 4 ainda mais para a direção a jusante 3 e, desta maneira, protege o elemento de articulação a jusante 40, uma vez que a peça de extremidade a jusante 45 passa entre o elemento de articulação a jusante 40 e o fluxo quente 4. A presente invenção tem a vantagem de isolar completamente os parafusos de fixação 35, 43 do fluxo quente 4 durante uma operação, uma vez que a parede quente 13 passa entre os parafusos e o fluxo quente, es- tes parafusos sendo necessariamente metálicos. Com referência à Figura 3, a mesma é um exemplo de um elemento de articulação a montante 30 que, neste caso, pivota em torno de um eixo geométrico 30a perpendicular às linhas de geração 11, paralelo às paredes quente e fria 13,14 e a distâncias intermediárias das iinhas de geração 11 que definem as paredes quente e fria 13,14. Esta figura mostra ainda o inserto a montante 31 inserido no flape 1 e fixado em contato com a parede fria 14 por meio de dois parafusos 35.

Com referência à Figura 4, a mesma ilustra um exemplo de uma peça de extremidade a jusante 45, neste caso composta da extensão a ju- sante 3 do inserto a jusante 41. A peça de extremidade a jusante 45 é enri- jecida por nervuras planas 50 perpendiculares ao eixo geométrico em pivô 40a, a peça a montante destas nervuras 50 sendo perfurada ao longo do eixo geométrico em pivô 40a e formando, assim, o elemento de articulação a jusante 40.

Com referência às Figuras 5 e 6, é ilustrada uma vista mais pre- cisa da composição do elemento de articulação 30 do inserto do tipo junta de esferas e a montante 31. Com referência às Figuras 7 e 8, observa-se estes mesmos constituintes no caso de um elemento de articulação do tipo em pivô 30 pivotando em torno do eixo geométrico 30a.

Finalmente, com referência às Figuras 9 e 10, tem-se uma vista mais precisa do inserto a jusante 41 e do elemento de articulação a jusante 40. Em alguns usos, o flape 1 pode ter um formato afunilado, de modo geral, mais plano, a parede quente 13 e a parede fria 14, neste caso, sendo trape- zoidais, de preferência, porém não necessariamente, isósceles, as paredes laterais 15, neste caso, não mais sendo paralelas. Os insertos a montante e a jusante 31, 41 podem ser perfurados de modo a permitir que um fluxo de ar frio passe para dentro do flape.

Sendo assim, o flape 1, conforme descrito acima possui algumas desvantagens, devido à extensão lateral grande da parede fria 14 e, parti- cularmente, da parede quente 13. A pressão do gás aplicada à parede quente pode, algumas vezes, provocar deformações que aumentam as ten- sões de curvatura e de cisalhamento entre as laminações nas bordas arre- dondadas da parede quente 13, e as vibrações. O flape de injetor ilustrado na Figura 11 reduz estas desvantagens. O mesmo é indicado pelo numeral de referência 50, e é diferente do flape de injetor anterior em função da pre- sença das nervuras 51 que ligam a parede fria 14 à parede quente 13 entre as paredes laterais 15. Neste caso, existem quatro destas nervuras 51. Sua direção de alongamento é essencialmente igual para as paredes laterais 15.

As mesmas são também feitas como as paredes laterais 15, com as bordas arredondadas 52 com um raio interno de curvatura igual a pelo menos duas vezes a espessura. Mais uma vez, são evitadas tensões intoleráveis nas junções da parede quente 13. O método de produção de tal flape de injetor é mostrado em detalhe usando a Figura 12 para um flape com apenas um par de nervuras 51; esta configuração mais simples sendo escolhida para evitar complica- ções excessivas ao desenho, mas, obviamente, o método pode ser aplicado à modalidade da Figura 11 ou às outras modalidades descritas adiante.

As paredes do flape 50 são primeiramente materializadas por meio de texturas compostas de uma disposição no sentido transversal das fibras refratárias. Neste caso, existem duas destas texturas, uma 53 sendo disposta dentro da outra 54. Além disso, um par de seções de tensiona- mento se associa a cada uma das texturas 53 e 54 para tensionar as mes- mas de modo a formar áreas planas entre as seções, que formarão as pare- des quente e fria. As seções de tensionamento da textura 53 são marcadas com o numeral de referência 55, e as seções de tensionamento da textura 54 são marcadas com o numeral de referência 56. As seções 55 e 56 de cada par se faceiam entre si e suas seções são curvadas na parte convexa que faceia para fora, de modo que as texturas 53 e 54 fiquem no mesmo formato que as paredes laterais 15 e as nervuras 51, arredondadas pelo menos em suas bordas. O espaçamento entre as paredes de seção 55 e 56 é mantido constante pelos espaçadores 57 que podem ter qualquer nature- za. Finalmente, as seções 55 e 56 são perfuradas ou são porosas, com os poros sendo indicados com o numeral de referência 58. Os pares das se- ções 55 e 56 são dispostos simetricamente em um plano comum.

Sendo assim, as texturas 53 e 54 são do formato de uma luva achatada. As mesmas se tocam uma a outra através de suas faces planas entre as seções de tensionamento 55 e 56. Observa-se que, na prática, as mesmas são feitas de folhas de fibra dobradas e juntadas entre si por suas bordas opostas. As linhas de junta 59 assim obtidas podem ser costuradas ou grampeadas. As mesmas podem também ser prensadas entre os ele- mentos opostos de um encaixe metálico 60 que, com vantagem, suporta uma forquilha de haste de conexão de controle 61, mostrada na Figura 13.

Finalmente, as linhas de junção 59 podem ser adjacentes ou opostas. Uma melhor coesão pode ser obtida por melo da costura ou grampeamento das texturas 53 e 54 entre si onde as mesmas se tocam, embora isto não seja necessário. Em todas as variantes, o material compósito é criado ao se de- positar o material de matriz sobre as texturas 53 e 54 por meio de uma de- posição de fase de vapor. O material de matriz gradualmente penetra na rede de fibras das texturas 53 e 54 também atravessando os poros 58, im- pedindo que as seções de tensionamento 55 e 56 enfraqueçam as paredes laterais 15 e as nervuras 51 ao parar o material de deposição. Depois desta etapa de densíficação, o compósito pode se endurecer ao aquecer o mesmo em um forno. O mesmo método se aplica para produzir flapes sem nervuras, uma única textura e uma única parede de seção de tensionamento sendo usadas.

Sendo assim, as seções de tensionamento 55 e 56 definem o formato das paredes laterais 15 e das nervuras 51, inclusive nas bordas ar- redondadas. A superposição de texturas sobre parte da extensão de suas porções planas torna as paredes quente e fria 13 e 14 mais espessas no centro. Esta espessura maior reforça o flape 50 contra uma curvatura em torno da direção tangencial. A mesma apresenta a desvantagem de a depo- sição do material de matriz ser mais difícil no centro da pilha de texturas, mas o mesmo pode ser feito por meio da migração gradual feita por diversas etapas de densíficação.

Uma outra configuração é descrita com referência à Figura 14.

Dois pares de seções de tensionamento 70 e 71 são usados para três textu- ras 62, 63, e 64, nas quais a última textura circunda as outras duas que fi- cam lado a lado. As seções 70 tensionam a textura 62, e as seções 71 ten- sionam a textura 63. Além disso, as seções extremas 70 e 71 do alinha- mento também tensionam a textura 64, e as duas seções intermediárias 60 e 61 que se faceiam entre si fazem as extremidades internas das texturas 62 e 63 se tocarem entre si. O mesmo método de fabricação resultará em um fla- pe de injetor com uma nervura central particularmente forte, uma vez que a mesma fixará as paredes quente e fria por meio de pares de bordas arre- dondadas.

Um outro tipo de modalidade é mostrado na Figura 15. O flape de injetor será essencialmente formado a partir de uma primeira textura 75, com um formato similar ao da textura 54, por exemplo, e uma textura ondu- lada interna 76 com duas nervuras 77 sobre os lados da parede quente 13, uma tira 78 sob o centro da parede fria 14, e duas nervuras oblíquas 79 que ligam a tira 78 às nervuras 77. A textura interna 76 pode ser tensionada e densificada de uma forma pardalmente separada de modo a tornar a mesma rígida antes de a primeira textura 75 ser enrolada em torno da mesma.

Uma terceira textura 80, que se estende ao longo das paredes laterais 15 e a parede fria 14 a partir de uma nervura 77 a outra , pode com- pletar a estrutura do flape e reforçar a parede fria 14. A mesma pode ou não ser costurada à textura interna 76. As texturas 75, 76, e 80 são em seguida densificadas de modo a formar o flape de injetor da mesma maneira que as outras modalidades, usando um par de seções de tensionamento 81 nas extremidades que são similares às seções de tensionamento 56. A Figura 16 ilustra um método de acabamento de um flape de injetor nervurado, como o da Figura 12, por exemplo, usado para o acaba- mento das peças de conexão mecânicas. O inserto a montante 82 inserido no próprio flape é formado como um garfo e inclui um dente central 83 en- caixado entre as duas nervuras 51 e dois dentes laterais 84 encaixados en- tre as nervuras 51 e as paredes laterais 15, e entre as paredes laterais. A parede fria 14 é intercalada entre uma placa 85 fixada ao inserto a montante e os dentes 83 e 84. Todos estes elementos são providos com perfurações 86 para a passagem dos parafusos de aperto (não mostrados) que prendem a montagem entre si.

Os flapes de injetor podem incluir raios de curvatura que podem ser menores ou maiores dentro do limite indicado no presente documento.

Os raios de curvatura pequenos são geralmente preferidos.

Para uma parede quente 13 com uma parte plana de compri- mento determinado, os flapes de vedação 20 cobrem uma parte mais es- treita da parede quente 13 se as paredes laterais 15 nós de passagem (filet) pequenos, e os gradientes térmicos da parede quente 13 são baixos; e os flapes de injetor podem ser trazidos mais próximos entre si quando o injetor se encontra em um estado fechado em função de os mesmos serem mais estreitos; o fechamento pode ser melhor.

No entanto, uma distância deve ser mantida entre as paredes quente e fria 13 e 14 a fim de limitar as transferências térmicas, de tal modo que as paredes laterais 15 fiquem geralmente em uma posição plana com uma certa largura, se os raios de curvatura das peças arredondadas forem pequenas. Sendo assim, todas as modalidades anteriores podem ser cons- truídas a partir do exemplo dos flapes da Figura 1 (pequenos raios de cur- vatura) ou da Figura 11 (um grande raio de curvatura).

Uma disposição particular dos flapes de injetor inclui peças me- tálicas fixadas à parede fria 14 e feitas de titânio. Este metal é apreciado por seu peso leve na aeronáutica ou em qualquer outro lugar, porém o mesmo não é muito resistente ao calor. No entanto, com a presente invenção, as diferenças de temperatura de 400°C podem ser obtidas entre as paredes quente e fria 13 e 14 (por exemplo, a 1000°C e 600°C) que justifica o seu uso para o encaixe 60, para a forquilha 61, etc.

Claims (11)

1. Flape de injetor para a jato-propulsão de uma aeronave, ca- racterizado pelo fato de o mesmo ser composto de um corpo afunilado oco (10) achatado na direção transversal ao longo de linhas de geração geomé- tricas retas (11), o corpo (10) formando uma parede fina (12) com uma es- pessura aproximadamente constante E, esta parede (12) sendo dividida no sentido transversal em quatro partes adjacentes, quais sejam: - uma parede trapezoidal "quente" plana (13); - uma parede trapezoidal "fria" chata (14) paralela à parede quente (13) e duas paredes laterais simétricas (15) que ligam a parede fria (13) e a parede quente (14) lateralmente; - a parede (12) compreendendo uma superfície interna contínua (17) com um raio de curvatura igual a pelo menos 2xE, a parede (12) sendo feita de um material compósito refratário composto de fibras de reforço con- tínuas (18) feitas no sentido transversal de um material refratário, as fibras de reforço (18) sendo incrustadas em uma matriz feita de um outro material refratário.

2. Flape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender um elemento de articulação (30) chamado o elemento "a montante" em uma extremidade fixado a um inserto (31) chamado o inser- to "a montante" que penetra na cavidade (16) do flape 1, o inserto (31) sen- do preso no lugar por meio de parafusos (35) em contato com a parede fria (14) , a parede fria (14) localizando-se intercalada entre as cabeças de para- fuso (35) e o inserto lateral a montante (31), os parafusos (35) atravessando a parede fria (14) e roscando-se no inserto a montante (31).

3. Flape, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de incluir um elemento de articulação (40) chamado o elemento "a ju- sante" fixado a um inserto "a jusante" (41) e uma forquilha de haste de cone- xão (42) forçada para contato com a parede fria (14) sobre o lado externo do flape (1), a forquilha de haste de conexão (42) localizando-se sobre a parte mediana do flape (1), o inserto a jusante (41) estendendo-se sobre o lado interno do flape (1) até uma posição subjacente à parte mediana do flape (1) até uma posição subjacente à forquilha de haste de conexão (42), o inserto a jusante (41) fixando-se em contato com a parede fria (14) por meio de três parafusos (43), cuja cabeça fica sobre a superfície externa do flape (1), os parafusos (43) atravessando a parede fria (14) e roscando-se no inserto a jusante (41), um dos três parafusos (43) também atravessando a forquilha de haste de conexão (42) e fixando-se no lugar em contato com a parede fria (14).

4. Flape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as paredes laterais (15) incluem porções pla- nas conectadas às paredes trapezoidais e planas (13, 14) através de por- ções arredondadas com um raio de curvatura igual a pelo menos 2xE sobre a superfície interna (17).

5. Flape, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de incluir nervuras que ligam as paredes trapezoidais e planas (13, 14) essencial mente paralelas às paredes laterais e conectadas às paredes trapezoidais e planas através das porções arredondadas com um raio de curvatura igual a pelo menos 2xE sobre uma superfície interna (17).

6. Flape, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a espessura das paredes trapezoidais e planas aumenta a partir das paredes laterais na direção de uma tira central.

7. Método para a fabricação de um flape de injetor, caracterizado por incluir uma etapa para a criação de uma textura com bordas contínuas de fibras refratárias dispostas no sentido transversal, uma etapa para o ten- sionamento da textura em torno de seções rígidas e porosas opostas umas as outras e curvadas para dentro com peças convexas que faceiam para direções divergentes e com raios de curvatura iguais a pelo menos 2xE, on- de E é a espessura da textura, e uma etapa para o depósito de uma matriz refratária por meio de uma deposição de fase de vapor sobre a textura e através das seções.

8. Método para a fabricação de um flape de injetor, caracterizado por incluir uma etapa para criar uma pluralidade de texturas (53, 54, 62, 63, 64) com bordas contínuas de fibras refratárias dispostas em um sentido transversal, uma etapa para tensionar as texturas em torno de pares de se- ções rígidas e porosas (55, 56, 70, 71) opostas umas as outras e curvadas para dentro com as partes convexas faceando para direções divergentes para cada par, as seções tendo raios de curvatura iguais a pelo menos 2xE, onde E é a espessura de uma das texturas que é tensionada sobre as se- ções, e uma etapa para a deposição de uma matriz refratária por meio de uma deposição de fase de vapor sobre as texturas e através das seções, as texturas tendo porções superpostas e a matriz sendo contínua através das ditas porções superpostas.

9. Método de fabricação, de acordo com a reivindicação 8, ca- racterizado pelo fato de que os pares de seções ficam dispostos simetrica- mente a um plano comum, e as seções superpostas das texturas são planas e localizam-se entre os pares de seções.

10. Método de fabricação, de acordo com uma das reivindica- ções 8 ou 9, caracterizado pelo fato de incluir uma etapa para a ligação das texturas entre si e às porções superpostas antes da deposição de fase de vapor.

11. Método de fabricação, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que a textura ou texturas são feitas contínuas por meio da dobra de uma folha de fibras no sentido trans- versal, ligando as duas bordas opostas da folha e fixando as ditas duas bor- das entre si por meio de um encaixe de conexão (60).