BRPI1011839A2 - encaixes de metal para o engate do estabilizador vertical de cauda de uma aeronave e procedimento de montagem - Google Patents
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Abstract
ENCAIXES DE METAL PARA O ENGATE DO ESTABILIZADOR VERTICAL DE CAUDA DE UMA AERONAVE E PROCEDIMENTO DE MONTAGEM.
A presente invenção refere-se a encaixes de metal (41, 71) para o engate do estabilizador vertical de cauda de uma aeronave em uma zona de sua fuselagem traseira integralmente fabricados com um material composto, que compreendem: a) uma primeira peça (43, 73) que inclui as alhetas (45, 45'; 75, 75') de engate do estabilizador vertical de cauda e as paredes verticais (47, 47'; 77, 77') de união do encaixe de metal (41, 71) às armações (7); b) pelo menos um par de peças adicionais (49, 49'; 79, 79') que incluem paredes horizontais (51, 51', 81, 81') de união do encaixe de metal, (41, 71) ao revestimento (5). O encaixe de metal (71) para o engate com carga inclinada também compreende um segundo par de peças (90, 90') de forma angular que incluem paredes verticais (93, 93') de união com as alhetas (75, 75'). A invenção também se refere a procedimentos de montagem dos ditos encaixes de metal (41, 71) (figura 6b).
Description
A * ; -— &% 118 : Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ENCAIXES DE METAL PARA O ENGATE DO ESTABILIZADOR VERTICAL DE CAU- . DA DE UMA AERONAVE E PROCEDIMENTO DE MONTAGEM",
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a encaixes de metal para o enga- ' te do estabilizador vertical de cauda de uma aeronave, e, mais particular- mente, a encaixes de metal fabricados com material composto.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Apesar da tendência dos últimos anos em implantar o uso de materiais compostos (denominados compósitos), tais como o CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic), em maior número possível! de componentes de Tt uma aeronave devido à economia de peso que este material supõe com re- ; z lação ao alumínio (o material metálico usado preferido nas aeronaves), a maior parte dos fabricantes de aeronaves se mostra reticente em empregar | 15 fibrade carbono para fabricar encaixes de metal, devido ao fato de que sua | complexidade faz com que sua fabricação tenha um custo bastante alto. Isto é aplicável especialmente aos encaixes de metal utilizados | para o engate dos estabilizadores verticais de cauda que continuam sendo | realizados com materiais metálicos. | 20 Junto a seu maior peso, a utilização de encaixes metálicos como | elementos de engate de componentes realizados com materiais compostos em zonas de fuselagem da aeronave também realizadas com materiais compostos estabelece diversos problemas, particularmente aqueles relacio- nados com a redução da área efetiva do revestimento e com as dificuldades demontagem. A fabricação com materiais compostos de encaixes de metal com uma forma similar aos metálicos é possível, mas, independente do cus- to derivado da complexidade de forma, apresenta, entre outros, o inconveni- | ente de ser muito difícil conseguir que, com esta forma, a estrutura dos lami- | nados seja uma estrutura otimizada para realizar a distribuição exigida de | cargas. A presente invenção é orientada para a solução destes inconve-
nientes.
i SUMÁRIO DA INVENÇÃO - Um objetivo da presente invenção é o de prover encaixes de me- tal fabricados integralmente com material composto para o engate do estabi- lizador vertical de cauda na zona traseira da fuselagem de uma aeronave estruturada com base em um revestimento fabricado com um material com- posto como uma peça unitária e armações fabricadas com um material com- posto.
Outro objetivo da presente invenção é o de prover encaixes de metal para o engate do estabilizador vertical de cauda na zona traseira da fuselagem de uma aeronave que possam ser facilmente montados.
Em um primeiro aspecto, estes e outros objetivos são atingidos com um encaixe de metal que compreende: - Uma primeira peça fabricada com um material composto que incluias alhetas de engate do estabilizados vertical de cauda e das paredes verticais de unirão de encaixe de metal das armações da fuselagem.
- Pelo menos um par de peças adicionais fabricado com um ma- terial composto que inclui as paredes horizontais de ligação do encaixe de metal ao revestimento da fuselagem.
Em uma realização preferida, o dito par de peças adicionais tem forma angular e é provido para que suas paredes horizontais sejam unidas ao revestimento por sua face interna e para que suas paredes verticais se- jam unidas à primeira peça. Com isto, é conseguido um encaixe de metal apropriado para o engate do estabilizador vertical de cauda de carga vertical.
Em outra realização preferida, o encaixe de metal também com- preende um segundo par de peças adicionais fabricado também com um material composto, de forma angular que é provido para que suas paredes horizontais sejam unidas ao revestimento por sua face superior e para que suas paredes verticais sejam unidas às alhetas da primeira peça. Com isto, é conseguido um encaixe de metal apropriado para o engate do estabilizador vertical de cauda de carga inclinada.
Em um segundo aspecto, estes e outros objetivos são atingidos com procedimentos de montagem de ditos encaixes de metal. Em uma realização preferida, a montagem do encaixe de metal . destinado ao engate do estabilizador vertical de cauda de carga vertical compreende as seguintes etapas: - Montar a primeira peça pela parte interna do revestimento ten- do incorporado previamente os casquilhos às verrumas das alhetas.
- Montar o par de peças adicionais unindo as paredes horizon- tais ao revestimento mediante uma ligação mecânica e unindo as paredes verticais à primeira peça mediante uma ligação mecânica ou uma ligação química. Com isto, é conseguido um procedimento de montagem muito ' simples que não precisa de tarefas adicionais na linha final de montagem.
Em outra realização preferida, a montagem do encaixe de metal destinado ao engate do estabilizador vertical de cauda de carga inclinada compreende as seguintes etapas: - Montar a primeira peça pela parte interna do revestimento.
- Montar o primeiro par de peças adicionais unindo as paredes horizontais ao revestimento mediante uma ligação mecânica e unindo as paredes verticais à primeira peça mediante uma ligação mecânica ou uma ligação química.
- Montar o segundo par de peças adicionais unindo as paredes horizontais ao revestimento mediante uma ligação mecânica e unindo as paredes verticais às alhetas mediante uma ligação química ou mediante a instalação dos casquilhos que devem ser incorporados às verrumas de am- bososelementos.
Com isto, é conseguido um procedimento de montagem simples deste tipo de encaixe de metal.
Outras características e vantagens da presente invenção se tor- narão evidentes a partir da descrição detalhada, a seguir, de realizações ilustrativas de seu objetivo em relação às figuras anexas.
DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 é uma vista em perspectiva de um encaixe de metal de engate de um estabilizador vertical de cauda montado sobre a fuselagem | traseira de uma aeronave conhecido na técnica. - A figura 2 é uma vista em perspectiva do encaixe de metal da fi- gura 1. As figuras 3a e 3b são, respectivamente, seções transversais da figura 1, de acordo com os eixos A-A e B-B.
As figuras 4a e 4b são vistas em perspectiva de um encaixe de metal de engate de um estabilizador vertical de cauda de carga vertical de acordo com a presente invenção.
A figura 5 é uma vista em seção transversal do encaixe de metal das figuras 4a e 4b. ' As figuras 6a e 6b são vistas em perspectiva de um encaixe de metal de engate de um estabilizador vertical de cauda de carga inclinada de i acordo com a presente invenção. A figura 7 é uma vista em seção transversal do encaixe de metal das figuras 6a e 6b.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Para uma melhor compreensão da invenção, será primeiramente descrito um encaixe de metal de engate de um estabilizador vertical de cau- da conhecido na técnica em referência às figuras 1-3.
Trata-se de um encaixe de metal 11 de uma peça com alhetas 15, 15' para receber o elemento de carga do estabilizador vertical, um par de paredes horizontais 21, 21' que é unido ao revestimento 5 e um par de pare- des verticais 27, 27' (contínuas ou segmentadas nas duas partes, como é mostrado na figura 2, dependendo da localização do encaixe de metal) que é unido às armações 7 da fuselagem. Nas figuras 3a e 3b, podem ser detalha- damente observadas as correspondentes ligações.
Como entenderá aquele versado na técnica, os termos "horizon- tal" e "vertical" não devem ser entendidos em um sentido geométrico rigoro- —samente restrito, mas como termos meramente identificados dos componen- tes mencionados do encaixe de metal. De sua parte, a forma do corpo cen- tral 13 do encaixe de metal 11 pode variar de encaixes de metal a outros dependendo de sua localização. : Conforme já indicado, a problemática básica estabelecida por - um encaixe metálico com a forma do encaixe de metal 11, independente do peso, é determinada pelas condicionantes de sua montagem. Por ser uma únicapeça mecanizada, o ajuste para a montagem deve ser realizado em contato com o revestimento 5 e as armações 19, 19' das alhetas 15, 15' de- vem ser retrobaixadas no local para assegurar que seu eixo fique situado na posição correta, o que exige uma instalação "in situ" dos casquilhos que têm que ser montados nelas para cooperar com o parafuso de união do elemento do estabilizador vertical de cauda com as alhetas 15, 15' entre aquelas que são introduzidas.
Este mesmo tipo de problema aconteceria no caso de um encai- xe de metal de material composto com uma forma similar e, adicionalmente, o relacionado com a dificuldade de otimizar seus laminados, já que as condi- —cionantes da distribuição de cargas exigiriam grandes espessuras em alguns componentes, particularmente as alhetas 15, 15', como sugere a própria re- presentação gráfica da figura 2.
Em relação a este estado da técnica, a idéia básica da presente invenção é a de configurar o encaixe de metal em duas ou mais partes que facilitem tanto a otimização dos laminados de seus componentes distintos como sua montagem.
Em uma realização preferida da invenção para encaixes de me- tal de engate de estabilizadores verticais de cauda com carga vertical, o en- caixe de metal 41, ilustrado nas figura 4-5, consta de três peças, todas elas fabricadas em material composto: - Uma primeira peça 43 inclui as alhetas 45, 45' de engate do es- tabilizador vertical de cauda e as paredes verticais 47, 47' de união às arma- ções da fuselagem. A configuração unitária desta peça 43 facilita sua mon- tagem.
- Um par de peças 49, 49' (colorido de preto na figura 4a) com forma angular, cujas paredes horizontais 51, 51' são as paredes de união do encaixe de metal 41 ao revestimento 5 da fuselagem e com paredes verti-
cais 53, 53' providas para serem unidas ao corpo central 44 da primeira peça
43. - A peça 43 é montada pela parte interna do revestimento 5 da fu- selagem (exigindo um espaço vazio menor) e sua configuração permite sua fácillocalização em sua posição correta por meio do que as verrumas 48, 48' das alhetas 45, 45' podem incorporar os casquilhos 50, 50' mencionados anteriormente evitando sua montagem "in situ".
Depois disso, as peças 49, 49' são unidas ao corpo central 44 da peça 43 na linha final de montagem, com o que é assegurado seu posiício- —namento correto, preferivelmente por meios mecânicos e, em particular, me- diantes rebites, embora, no caso das paredes verticais 53, 53', possam tam- bém ser unidas por meios químicos e, em particular, mediante adesivos. À eventual folga entre as paredes horizontais 51, 51' e o revestimento 5 da | fuselagem pode ser coberta com uma lâmina de enchimento apropriada.
Essa divisão do encaixe de metal 41 nas peças 43, 49, 49' per- mite otimizar seus laminados correspondentes em função das cargas que tem que suportar cada uma delas. A peça 43 precisa de uma porcentagem elevada de telas na mesma direção da entrada de cargas, ao passo que as peças 49, 49' precisam de um empilhamento mais orientado para passar as cargas de cisalhamento no revestimento 5 da fuselagem.
Em outra realização preferida para encaixes de metal de engate de estabilizadores verticais de cauda com carga inclinada, o encaixe de me- tal 71, ilustrado nas figuras 6 e 7, consta de cinco peças, todas elas fabrica- das em material composto: - Uma primeira peça 73 inclui as alhetas 75, 75' de engate do es- tabilizador vertical de cauda e as paredes verticais 77, 77' de união às arma- ções da fuselagem.
- Um par de peças 79, 79' (colorido de preto na figura 6a) com forma angular, cujas paredes horizontais 81, 81' são as paredes de união do encaixede metal no revestimento da fuselagem e suas paredes verticais 83, 83' são providas para serem unidas ao corpo central 74 da primeira peça 73.
- Um segundo par de peças adicionais 90, 90' (colorido de preto na figura 6a) com forma angular, que é provido para que, na operação de montagem da encaixe de metal, suas paredes horizontais 91, 91' sejam uni- - das ao revestimento por sua face superior e suas paredes verticais 93, 93' sejam unidas às alhetas 75, 75' da primeira peça 73.
A primeira peça 73 do encaixe de metal 71 é montada pela parte interna do revestimento 5 da fuselagem, como no caso anterior, e, de manei- ra análoga, pode ser facilmente situada em sua posição correta por meio do que as verrumas 78, 78' das alhetas 75, 75' ficam situadas em sua posição definitiva e não precisam ser retrabalhadas.
As peças 79, 79' são unidas, como no caso anterior, ao corpo central 74 da peça 73 na linha final de montagem, com o que é assegurado seu posicionamento correto, preferivelmente por meios mecânicos e, em particular, mediante rebites, embora, no caso das paredes verticais 83, 83', também possam ser unidas por meios químicos e, em particular, mediante adesivos. A eventual folga entre as paredes horizontais 81, 81' e o revesti- mento 5 da fuselagem pode ser coberta com uma lâmina de enchimento a- propriada.
De sua parte, as peças 90, 90' são montadas pela parte externa do revestimento 5 na linha final de montagem, com o que é assegurado seu posicionamento correto, Suas paredes verticais 93, 93' são unidas às alhe- tas 75, 75' mediante adesivos ou simplesmente mediante os casquilhos 80, 80' que são introduzidos nas verrumas 78, 78' de ambas as peças, e suas paredes horizontais 91, 91' são unidas ao revestimento 5 mediante rebites. À eventual folga entre as paredes horizontais 91, 91' e o revestimento 5 da fuselagem pode ser coberta com uma lâmina de enchimento apropriada.
Essa divisão do encaixe de metal 71 nas peças 73, 79, 79', 90, 90' permite otimizar seus laminados correspondentes em função das cargas que tem que suportar cada uma delas. Pode ser observado, neste sentido, a função complementar apresentada pelas paredes verticais 93, 93' das peças 90,90'àsalhetas75,75' para suportar a carga inclinada do estabilizador. De fato, e como mostrado nas figuras 6a e 6b, a superfície das ditas paredes verticais 93, 93' é maior do que aquelas das alhetas 75,75",
Tem que ser levado em conta, quando a carga que atua sobre o encaixe de metal 71 não incidir verticalmente sobre as alhetas 75, 75', que a : direção da carga não coincíidirá com a direção de 0º de seus laminados, que é a principal, o que, utilizando a configuração convencional, exigiria que as espessuras das alhetas 75, 75' fossem muito elevadas fazendo com que o comprimento dos casquilhos 80, 80' pudesse ser maior do que a distância entre as ditas alhetas 75,75". Nas realizações recém-descritas, podem ser introduzidas aque- las modificações compreendidas dentro do alcance definido pelas seguintes reivindicações.
Claims (6)
- REIVINDICAÇÕES | 1. Encaixe de metal (41, 71) para o engate do estabilizador verti- - cal de cauda de uma aeronave em uma zona de sua fuselagem traseira es- truturada com base em um revestimento (5) fabricado com um material com- posto como uma peça unitária e armações (7) fabricadas com um material composto, caracterizado pelo fato de: a) uma primeira peça (43, 73) fabricada com um material com- posto que inclui as alhetas (45, 45'; 75, 75') de engate do estabilizador verti- cal de cauda e as paredes verticais (47, 47'; 77, 77') de união do encaixe de metal(41,71) às armações (7) da fuselagem; b) pelo menos um par de peças adicionais (49, 49'; 79, 79) fa- i bricadas com um material composto que inclui as paredes horizontais (51, 51', 81, 81) de união do encaixe de metal (41, 71) ao revestimento (5) da | fuselagem.
- 2. Encaixe de metal (41), de acordo com a reivindicação 1, para o engate do estabilizador vertical de cauda com carga vertical, caracterizado pelo fato de o dito par de peças adicionais (49, 49') ter uma forma angular e ser provido para que, na operação de montagem do encaixe de metal (41), suas paredes horizontais (51, 51º) sejam unidas ao revestimento (5) por sua faceinterna e para que suas paredes verticais (53, 53') sejam unidas à pri- meira peça (43).
- 3. Encaixe de metal (71), de acordo com a reivindicação 1, para o engate do estabilizador vertical de cauda com carga inclinada, caracteriza- do pelo fato de o dito par de peças adicionais (79, 79') ter uma forma angular eser provido para que, na operação de montagem do encaixe de metal (71), suas paredes horizontais (81, 81') sejam unidas ao revestimento (5) por sua face interna e suas paredes verticais (83, 83') sejam unidas à primeira peça (73) e pelo fato de também compreender um segundo par de peças adicio- nais (90, 90') com forma angular que é provido para que, na operação de —montagem do encaixe de metal (71), suas paredes horizontais (91, 91") se- jam unidas ao revestimento por sua face superior e suas paredes verticais (93, 93') sejam unidas às alhetas (75, 75") da primeira peça (73).
- 4. Encaixe de metal (71), de acordo com a reivindicação 3, ca- | racterizado pelo fato de a superfície das paredes verticais (93, 93') do se- - gundo par de peças adicionais (90, 90") ser maior que a superfície das alhe- tas (75,75).
- 5. Procedimento de montagem do encaixe de metal (41), como definido na reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender as se- guintes etapas: a) montar a primeira peça (43) com os casquilhos (50, 50) incor- porados às verrumas (48, 48') das alhetas (45, 45') pela parte interna do re- vestimento (5); b) montar o par de peças adicionais (49, 49') unindo as paredes horizontais (51, 51') ao revestimento (5) mediante uma ligação mecânica e unindo as paredes verticais (53, 53') à primeira peça (43) mediante uma |i- | gação mecânica ou ligação química.
- 6. Procedimento de montagem do encaixe de metal (41) como definido nas reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: a) montar a primeira peça (73) pela parte interna do revestimen- to (5); b) montar o par de peças adicionais (79, 79") unindo as paredes horizontais (81, 81") ao revestimento (5) mediante uma ligação mecânica e unindo as paredes verticais (83, 83') à primeira peça (73) mediante uma |i- gação mecânica ou uma ligação química; c) montar o segundo par de peças adicionais (90, 90") unindo as paredes horizontais (91, 91') ao revestimento (5) mediante uma ligação me- cânica e unindo as paredes verticais (93, 93') às alhetas (75, 75') mediante uma primeira peça (73) mediante uma ligação química ou mediante a insta- lação dos casquilhos (80. 80') através das verrumas (78, 78') de ambos os elementos.
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