BRPI0712175A2 - piso pressurizado de aeronave - Google Patents

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Abstract

PISO PRESSURIZADO DE AERONAVE A invenção se refere a um piso pressurizado para aeronave, munido de vigas (1) comportando um calço superior (2), um núcleo vertical (3) e um calço inferior (4), o calço inferior sendo munido de duas bases oblíquas (7, 8) dispostas de ambos os lados do núcleo vertical e apresentando uma superfície de apoio (14, 15) destinada a sustentar membranas pressurizadas curvas (9), caracterizado pelo fato de o calço inferior comportar um elemento de ligação (10), ligando as duas bases oblíquas, de maneira que esse calço inferior apresente uma seção fechada. Essa estrutura pode, vantajosamente, ser feita em material compósito.

Description

PISO PRESSURIZADO DE AERONAVE
A invenção se refere a um piso pressurizado de aeronave. Mais precisamente, a invenção se refere ao calço inferior de uma viga para piso pressurizado, destinada a suportar uma membrana curva desse piso.
A viga para piso pressurizado, de acordo com a invenção, encontra aplicações para a fabricação de aeronave, e, mais particularmente, do trecho de aeronave munido do compartimento de trem principal situado exatamente atrás da caixa central do conjunto das superfícies de sustentação. Com efeito, no nível desse trecho de aeronave as vigas para piso têm uma forma particular para permitir, por um lado, suportar uma face superior, o piso cabine sobre o qual são instalados os trilhos de bancos para passageiros e, por outro lado, assegurar a estanqueidade entre o exterior e o interior da aeronave, no nível da face inferior.
Atualmente, em um trecho de aeronave que comporta um compartimento de trem principal, o piso pressurizado comporta uma série de vigas metálicas dispostas longitudinalmente em relação ao eixo da aeronave, e paralelamente umas às outras. Cada viga comporta um calço superior, destinada a suportar os trilhos de banco e um calço inferior, destinado a suportar membranas curvas que asseguram a estanqueidade do piso cabine. Um núcleo vertical liga o calço superior ao calço inferior. O calço inferior é munido de duas bases oblíquas dispostas de ambos os lados do núcleo vertical, de maneira a formar um V invertido, permitindo oferecer, no nível da face voltada para o calço superior, uma superfície de apoio tangente à curvatura das membranas curvas.
Em vôo, as bases oblíquas do calço inferior são submetidos a esforços de desdobramento. Por esforço de desdobramento, entendem-se os esforços que tendem a aplainar a viga, a saber os esforços de compressão, forçando as bases oblíquas no prolongamento do núcleo vertical, e os esforços de arrancamento, tendendo a afastar as bases uma da outra, para estendê-las em um plano horizontal. O nó de junção entre as duas bases oblíquas e o núcleo vertical é, portanto, uma zona particularmente frágil da viga para piso pressurizado.
Atualmente, no domínio da aeronáutica, procura-se utilizar os materiais compósitos para fabricar o total ou parte das peças que entram na fabricação de uma aeronave, notadamente para diminui a massa global da aeronave. Todavia, atualmente, não é possível considerar a realização dessa viga para piso pressurizado em material compósito, já que esse material é conhecido por ter uma resistência menor aos esforços de desdobramento.
Na invenção, procura-se fornecer uma alternativa às vigas para piso pressurizado, tais quais são conhecidas no estado da técnica, que são convenientes notadamente à utilização dos materiais compósitos.
Para isto, na invenção, propõe-se realizar um piso pressurizado munido de vigas, cujas superfícies de apoio oblíquas do calço inferior, destinadas a suportar as membranas curvas do piso pressurizado, são prolongadas por uma peça intermediária, de maneira a conter o volume do calço inferior. O calço inferior das vigas forma, portanto, uma estrutura fechada, na qual os esforços exercidos sobre as superfícies de apoio oblíquas são retomados. 0 calço inferior, de acordo com a invenção, comporta pelo menos três elementos que delimitam um volume fechado. A forma do calço inferior permite fazer trabalhar as superfícies de apoio oblíquas principalmente no nível de sua ligação com a peça intermediária, de modo que o nó de junção entre as superfícies de apoio oblíquas e o núcleo vertical não tende mais a se quebrar. A peça intermediária limita os movimentos das duas superfícies de apoio oblíquas, e notadamente os movimentos de arrancamento. Essa forma é particularmente conveniente, portanto, à utilização de materiais compósitos.
A invenção tem, portanto, por objeto um piso pressurizado de aeronave, comportando vigas longitudinais e membranas pressurizadas curvas, cada viga comportando um calço superior, um núcleo vertical e um calço inferior, o calço inferior sendo munido de duas bases oblíquas dispostas de ambos os lados do núcleo vertical e apresentando uma superfície de apoio sobre a qual as membranas pressurizadas curvas são fixadas, caracterizado pelo fato de as vigas serem em material compósito e pelo fato de o calço inferior das vigas comportar um elemento de ligação que liga as duas bases oblíquas, de maneira que esse calço inferior apresente uma seção fechada.
A viga, de acordo com a invenção, pode vantajosamente ser feita em material compósito.
Conforme um exemplo de realização particular da viga, de acordo com a invenção, o elemento de ligação comporta uma superfície horizontal, dois rebordos de ligação opostos dessa superfície horizontal, sendo cada um solidário a uma extremidade baixa de uma base oblíqua, de maneira que a seção fechada forme um triângulo.
Em um outro exemplo de realização, o elemento de ligação pode comportar duas superfícies oblíquas, um rebordo de ligação de cada superfície oblíqua sendo solidário a uma extremidade baixa de uma base oblíqua, as duas superfícies oblíquas sendo solidárias uma à outra por seus rebordos de convergência opostos aos rebordos de ligação, de maneira que a seção fechada forme um losango. Também, é possível realizar outras formas de seção fechada para o calço inferior, tal como um hexágono, multiplicando o número de superfícies oblíquas e/ou horizontais do elemento de ligação.
Vantajosamente, o núcleo vertical atravessa a seção fechada. Com efeito, a presença do núcleo vertical no prolongamento do nó de junção entre esse núcleo e as duas bases oblíquas, até no volume interno do calço inferior, permite retomar pelo menos parcialmente os esforços aos quais as superfícies de apoio do calço inferior são submetidas.
Preferencialmente, a seção fechada é oca. Naturalmente, é possível realizar um calço inferior cuja seção fechada é cheia, mas isto pode ser prejudicial, do ponto de vista da massa total da viga e, portanto, do piso pressurizado munido dessas vigas. Por outro lado, o fato de utilizar uma seção fechada cheia pode tornar mais complexa a fixação das membranas curvas sobre as superfícies de apoio do calço inferior.
Em um exemplo particular de realização da viga, de acordo com a invenção, é possível prever um reforço alojado no volume interno da seção fechada. Esse reforço pode notadamente ser realizado em material compósito. Por exemplo, o contorno externo do reforço toma inteiramente a forma do contorno interno da seção fechada. Também é possível utilizar um reforço, cujo contorno externo assume apenas parcialmente a forma do contorno interno das superfícies de apoio e dos rebordos do elemento de ligação. De maneira geral, o reforço é particularmente útil no nível do nó de junção entre o núcleo vertical e as bases oblíquas.
Vantajosamente, o elemento de ligação comporta pelo menos um orifício atravessador que desemboca no volume interno da seção fechada. Esse orifício atravessador permite, notadamente, facilitar a fixação das membranas curvas sobre as superfícies de apoio do calço inferior.
A invenção será compreendida melhor com a leitura da descrição que é feita a seguir e com o exame das figuras que a acompanham. Estas são apresentadas a título indicativo e de modo nenhum limitativo da invenção. As figuras simbolizam:
- figura 1: uma representação esquemática, em corte transversal, de uma viga, de acordo com a invenção;
- figura 2: uma representação esquemática, em perspectiva, de uma viga, segundo a figura 1;
- figura 3: uma vista inferior de um conjunto de duas vigas, de acordo com a invenção, ligadas uma à outra por uma membrana curva para piso pressurizado;
- figuras 4A e 4B: representações esquemática, em corte, de um outro exemplo de realização de um calço inferior, de acordo com a invenção; figuras 5A e 5B: representações esquemática, em corte, de um outro exemplo de realização de um calço inferior, de acordo com a invenção;
- figuras 6A e 6B: dois exemplos de realização de um reforço para calço inferior, de acordo com a invenção.
Na figura 1 está representada uma viga para piso pressurizado, de acordo com a invenção.
A viga 1 é munida de um calço superior 2, de um núcleo vertical 3 e de um calço inferior 4. Uma extremidade alta 5 do núcleo vertical 3 é ligada ao calço superior 2, uma extremidade baixa 6 do núcleo vertical 3 sendo ligada ao calço inferior 4.
Conforme visível na figura 2, de maneira clássica, o calço superior 2 forma uma superfície plana horizontal, destinada a suportar os trilhos, tais como trilhos para bancos de passageiros.
O núcleo vertical 3 se estende verticalmente em relação ao plano do calço superior 2.
0 calço inferior 4 comporta duas bases oblíquas 7, 8, dispostas de ambos os lados do núcleo vertical 3 e ligadas, cada uma, à extremidade baixa 6 desse núcleo vertical 3. A extremidade baixa 6 do núcleo vertical forma assim um nó de junção entre o núcleo vertical 3 e o calço inferior 4.
A forma das bases oblíquas 7, 8 é a mesma que aquela dos calços inferiores do estado da técnica. Cada base oblíqua 7, 8 apresenta, portanto, no nível da face superior, isto é, voltada para o calço superior 2, uma superfície de apoio curva 14, 15 sobre a qual vem se apoiar uma membrana curva 9 do piso pressurizado ao qual a viga 1, de acordo com a invenção, é destinada a pertencer. Conforme visível na figura 3, em um piso pressurizado duas vigas 1 adjacentes são ligadas uma à outra, no nível do calço inferior 4, por uma membrana curta 9 e no nível do calço superior 2 por um painel de piso 10.
As membranas curvas 9 do piso pressurizado são submetidas a esforços de arrancamento Fl e a esforços de compressão F2, esses esforços sendo transmitidos às superfícies de apoio curvas 14, 15 e, portanto, às bases oblíquas 7, 8 do calço inferior 4.
De acordo com a invenção, o calço 4 é munido de um elemento de ligação 10, formando uma superfície horizontal, que se estende paralelamente ao calço superior 2. O elemento de ligação 10 liga as duas bases oblíquas 7, 8. Mais precisamente, dois rebordos de junção da superfície horizontal 10, opostos um ou outro, são solidários às extremidades baixas das bases oblíquas 7, 8, opostas às extremidades altas situadas no nível do nó de junção 6. 0 elemento de ligação 10 fecha a estrutura do calço inferior 4, que, no estado da técnica, era aberta em V invertido. 0 calço inferior 4, de acordo com a invenção, delimita um volume fechado. A seção transversal do calço inferior 4 tem uma forma geral triangular.
A junção entre o elemento de ligação 10 e cada uma das bases oblíquas 7, 8 forma um raio 11, 12 pelos quais os esforços de arrancamento Fl e de compressão F2 transitam para serem retomados no nível do elemento de ligação 10. Por raio, entende-se que a ligação não forma um ângulo agudo, mas um arredondado, menos capaz de se romper. Assim, a viga 1, de acordo com a invenção, não corre mais o risco de se romper no nível do nó de junção 6, quando é submetida aos esforços Fl7 F2. As superfícies de apoio 14 e 15 sendo ligadas à superfície horizontal 10, os movimentos do nó de junção 6 são limitados.
Nas figuras 4A e 4B está representado um segundo exemplo de realização de uma viga 20 para piso pressurizado, de acordo com a invenção.
À medida que só o calço inferior 22 da viga 20 é modificado, o núcleo vertical 21 está apenas representado parcialmente, o resto da viga 20 não estando representado.
O calço inferior 22 comporta duas bases oblíquas 23, 24, dispostas de ambos os lados do núcleo vertical 21, formando, cada uma, uma superfície de apoio para uma membrana curva 9 do piso pressurizado. 0 calço inferior 22 comporta, também, um elemento de ligação 25, formando uma superfície horizontal. Conforme exposto mais acima, cada rebordo de ligação da superfície horizontal 25 é ligado a uma extremidade baixa de uma base oblíqua 23, 24, de maneira que a zona de ligação forma um raio 26, 26', pelo qual os esforços transitam.
O núcleo vertical 21 da viga 20 se prolonga além do nó de junção 27 por uma barra vertical 28 que atravessa inteiramente o volume interno 29 da seção fechada formada pelo calço inferior 22. 0 volume interno 29 é delimitado respectivamente pelas superfícies de apoio das bases oblíquas e pela superfície horizontal 25. A seção triangular do calço 22 é atravessada a partir de seu topo, formado pelo nó de junção 27, até a superfície horizontal 25 pela barra vertical 28.
Dividindo-se o volume interno 2 9 em dois, a barra vertical 28 permite reduzir os esforços F2 que são exercidos sobre cada uma das bases oblíquas 24, 26. Os esforços F2 são apenas parcialmente retomados pelos raios 26, 27, a outra parte desses esforços F2 sendo retomada no nível da barra vertical 28. Aumenta-se, assim, a resistência do calço inferior 22 aos esforços de compressão aos quais a viga 20 pode ser submetida.
Nas figuras 5A e 5B está representado um outro exemplo de realização de uma viga 30, de acordo com a invenção.
O elemento de ligação 33 entre as peças oblíquas 34, 35 do calço inferior 32 comporta duas superfícies planas, também oblíquas, respectivamente 36 e 37. Cada superfície oblíqua 36, 37 é solidária, por um rebordo de junção, à extremidade baixa da base oblíqua 34, 35 que tem uma orientação oposta. Cada zona de junção entre uma superfície oblíqua 36, 37 e uma base oblíqua 34, 35 forma um raio 38, 39, pelo qual os esforços que são exercidos sobre as superfícies de apoio curvas das bases oblíquas 34, 35 estão aptos a transitarem. As duas superfícies oblíquas 36, 37 são ligadas uma à outra no nível dos rebordos opostos, de maneira a formar um segundo nó de junção 40. 0 volume interno 4 2 da seção fechada do calço inferior 32, delimitado pelas bases oblíquas 34, 35 e as duas superfícies oblíquas 36, 37 tem uma forma geral em losango.
No exemplo representado nas figuras 5A e 5B, o núcleo vertical 31 do calço 30 se prolonga além do nó de junção 41 por uma barra vertical 43. A barra vertical 43 atravessa o volume interno 42 da seção fechada 32. A barra vertical 43 é solidária às duas bases oblíquas 34, 35, no nível do primeiro nó de junção 41, e às duas superfícies oblíquas 36, 37, no nível do segundo ponto de junção 40. A barra vertical 4 3 está apta a retomar pelo menos parcialmente os esforços exercidos sobre as superfícies de apoio curvas das bases oblíquas 34, 35.
Conforme representado nas figuras 3, 4B e 5B, é possível abrir um ou vários orifícios atravessadores 13 sobre o elemento de ligação 10, 25, 33, ligando as bases oblíquas 7, 8, 23, 24, 34, 35. Os orifícios 13 permitem aceder ao volume interno 29, 42 da seção fechada formada pelo calço inferior 4, 22, 32, a partir do elemento de ligação 10, 25, 33. Tem-se assim acesso facilmente aos meios de fixação que solidarizam as membranas curvas 9 às bases oblíquas correspondentes. Por outro lado, multiplicando-se o número de orifícios atravessadores 13, diminui-se a massa total do conjunto da estrutura que forma a viga para piso, de acordo com a invenção.
No caso em que o volume interno 29, 4 2 da seção fechada formada pelo calço inferior 22, 32 é dividido em dois, por uma barra vertical 28, 43, dispõem-se vantajosamente duas fileiras de orifícios atravessadores 13, de maneira a ter orifícios atravessadores 13 que desembocam em cada um dos dois semi-volumes interno do calço inferior 22, 32. Os orifícios atravessadores 13 são vantajosamente repartidos regularmente sobre o elemento de ligação do calço inferior, de maneira a permitir um acesso fácil ao nível de cada ponto de fixação das membranas curvas 9 no calço inferior 4, 22, 32.
Vantajosamente, no caso em que a viga, de acordo com a invenção, é realizada em material compósito, é possível prever um reforço disposto no volume interno da seção fechada formada pelo calço inferior, de maneira a retomar parcialmente os esforços aos quais as superfícies de apoio das bases oblíquas submetidas.
No exemplo representado na figura 6A, o reforço 44 tem uma seção triangular. O contorno externo do reforço 44 segue o contorno interno do volume interno da seção fechada triangular do calço inferior 4 e assume exatamente a forma da parede interna das superfícies de apoio 14, 15 e da superfície horizontal 10, delimitando o volume interno da seção fechada.
No caso em que a superfície horizontal 10 é munida de orifícios atravessadores (não representados na figura 6A), o reforço 44 é vantajosamente munido de orifícios similares, destinados a coincidir com os orifícios atravessadores da superfície horizontal 10, de maneira a deixar um acesso ao volume interno.
No caso em que o reforço 44 é em material compósito, são utilizadas principalmente fibras orientadas a 90° e +/- 45°, diminuindo ao máximo a quantidade de fibras 0o, já que as fibras nessa orientação, isto é, estendendo-se no prolongamento do eixo longitudinal da viga, não são destinadas a trabalhar, quando o calço inferior 4 é submetido aos esforços de compressão F2 e de arrancamento Fl. Cria-se, assim, uma continuidade de fibras entre as fibras das bases oblíquas 23, 24 da viga em material compósito, o que permite reforçar o nó de junção 6 das duas bases 7, 8.
No exemplo representado na figura 6B, o reforço 44 não segue inteiramente o contorno interno da seção fechada triangular do calço inferior 4. Com efeito, o reforço 44 é formado de uma pré-forma que toma somente a forma da parede interna das bases oblíquas 7, 8 dos raios 11, 12. A pré- forma não tem uma seção fechada, já que ela não recobre a parede interna da superfície horizontal 10. Essa solução dá também resultados satisfatórios, já que são principalmente o nó de junção 6 e os raios 11, 12 que são destinados a retomarem os esforços.
Naturalmente, esse reforço 44 pode ser utilizado, de maneira similar com os outros exemplos de realização representados nas figuras 4A e 5A.
No caso em que a viga 1, 20, 30, de acordo com a invenção, é realizada em material compósito, ela pode ser feita de maneira clássica por injeção ou infusão de resina. A seção fechada oca é realizada, utilizando um núcleo retirável ou solúvel. Utiliza-se, preferencialmente, carbono epóxi, cujas fibras de carbono são orientadas nas 4 direções, a saber 0°, 90° e +/- 45°. É também possível fabricar essas vigas, de acordo com a invenção, utilizando f ibras pré- impregnadas.

Claims (10)

1. Piso pressurizado de aeronave, comportando vigas longitudinais (1, 20, 30) e membranas pressurizadas curvas (9) , cada viga comportando um calço superior (2), um núcleo vertical (3, 21, 31) e um calço inferior (4, 22, 32), o calço inferior sendo munido de duas bases oblíquas (7, 8, -23, 24, 34, 35) dispostas de ambos os lados do núcleo vertical e apresentando uma superfície de apoio (14, 15) sobre a qual as membranas pressurizadas curvas são fixadas, caracterizado pelo fato de as vigas serem em material compósito e pelo fato de o calço inferior das vigas comportar um elemento de ligação (10, 25, 33) que liga as duas bases oblíquas, de maneira que esse calço inferior apresente uma seção fechada.
2. Piso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de comportar uma superfície horizontal (25) , dois rebordos opostos dessa superfície horizontal, sendo cada um solidário a uma extremidade baixa de uma base oblíqua, de maneira que a seção fechada forme um triângulo.
3. Piso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o elemento de ligação comportar duas superfícies oblíquas (36, 37) , um rebordo de ligação de cada superfície oblíqua sendo solidário a uma extremidade baixa de uma base oblíqua, as duas superfícies oblíquas sendo solidárias uma à outra por seus rebordos de convergência opostos aos rebordos de ligação, de maneira que a seção fechada forme um losango.
4. Piso, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de o núcleo vertical atravessar a seção fechada.
5. Piso, de acordo com qualquer uma das reivindicações -1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de a seção fechada ser oca.
6. Piso, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o calço inferior comportar um reforço (44) alojado no volume interno da seção fechada.
7. Piso, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o contorno externo do reforço tomar a forma do contorno interno da seção fechada.
8. Piso, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de o contorno externo do reforço tomar a forma do contorno interno das superfícies de apoio e dos rebordos de ligação do elemento de ligação.
9. Piso, de acordo com qualquer uma das reivindicações -6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o reforço ser em material compósito.
10. Piso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de o elemento de ligação comportar pelo menos um orifício atravessador (13) que desemboca no volume interno da seção fechada.
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