ES2302842T3

ES2302842T3 - Fabricacion y montaje de estructuras.

Info

Publication number: ES2302842T3
Application number: ES02770094T
Authority: ES
Inventors: Roger Philip BAE Systems plc DUFFY
Original assignee: BAE Systems PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: ATE391597T1; DE60226061T2; US20090176426A1; DE60226061D1; US20050020158A1; US7867929B2; EP1448374B1; EP1448374A1; US7776769B2; WO2003039851A1; GB0126957D0

Abstract

Capa de tela tejida eléctricamente aislante para la fabricación y el montaje de estructuras, estando la tela (10) impregnada con un sellador que no es una resina, que impide sustancialmente el paso de agua, combustible de avión o aceite a través de la tela, siendo la tela eléctricamente aislante impregnada sustancialmente compresible, entre dos caras exteriores de la capa, hasta un espesor deseado, comprendiendo la tela (10) al menos una capa de tela tejida impregnada con un sellador y comprendiendo además una capa que comprende sellador parcialmente curado.

Description

Fabricación y montaje de estructuras.

La presente invención se refiere a la fabricación y montaje de estructuras, en particular de aquellas estructuras que tienen una capa o envuelta exterior fijada a o soportada por una subestructura y en las que se requiere que la capa exterior se ajuste dentro de tolerancias estrechas a un perfil predeterminado, y a una tela para las mismas.

A menudo es deseable montar tales estructuras proporcionando en primer lugar la subestructura, o armazón de esqueleto, y entonces acoplar paneles a la subestructura para formar la capa o envuelta exterior.

Este tipo de estructura es común en el diseño y fabricación de aviones, en los que se requieren estructuras ligeras y de alta resistencia. En esta industria es necesario adicionalmente garantizar que todas las partes de la estructura están fabricadas dentro de tolerancias estrechas y además que las partes encajan entre sí de tal manera que la estructura montada cumple los requisitos rigurosos de precisión.

Cualquier parte fuera de tolerancia o partes encajadas de manera imprecisa provocarán que las partes adyacentes se monten se encajen fuera de su lugar requerido en la estructura, haciendo que la estructura resulte inaceptable. También es importante que las partes adyacentes de la envuelta exterior no tengan un escalón entre ellas de tal manera que los paneles constitutivos y envueltas de la capa exterior de la estructura del avión estén a ras entre sí. No proporcionar una capa exterior de avión sustancialmente lisa puede dar como resultado efectos aerodinámicos indeseados tales como resistencia aerodinámica aumentada o turbulencia.

Para cumplir las tolerancias estrictas requeridas en la construcción de un avión, por ejemplo, la subestructura subyacente puede fabricarse de aluminio o titanio mecanizables. La subestructura puede entonces mecanizarse tal como sea necesario para permitir que las envueltas exteriores o paneles se encajen a la misma sin que las envueltas o paneles adyacentes tengan un escalón entre los mismos. Este método no es deseable ya que cualquier error de mecanizado puede provocar que toda la subestructura no supere una inspección de seguridad de calidad y sea rechazada con las consiguientes penalizaciones de coste y de tiempo. Adicionalmente las subestructuras subyacentes se fabrican cada vez más a partir de materiales compuestos ligeros tales como plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP, carbon fibre reinforced plastics), y estos materiales no son fácilmente mecanizables.

Se conoce un método para producir estructuras para altos requisitos de precisión, y puede utilizarse con subestructuras fabricadas o bien de metal o bien de CFRP. En este método, las superficies de la subestructura a la que van a acoplarse los paneles están recubiertas con un material de relleno adhesivo líquido bicomponente, con aluminio añadido al mismo. El adhesivo líquido se cura en la subestructura, y se mecaniza entonces hasta un espesor deseado antes de que los paneles o envueltas se fijen a la subestructura. El adhesivo curado puede mecanizarse hasta diferentes espesores en diferentes ubicaciones sobre la subestructura de tal manera que, cuando los paneles o las envueltas se fijan a la misma no hay sustancialmente ningún escalón entre paneles o envueltas adyacentes.

Mientras que este método produce estructuras que tienen perfiles con una precisión aceptable, presenta varias desventajas. El adhesivo de este tipo es un líquido viscoso que debe aplicarse cuidadosamente a mano a la subestructura utilizando una espátula, de tal modo que se distribuya de manera razonablemente uniforme con el espesor deseado y sin crear burbujas de aire en el adhesivo. Demasiado adhesivo dará como resultado una espera más larga para el curado y más tiempo gastado del necesario en el mecanizado. Un adhesivo de este tipo es difícil de aplicar en las cantidades deseadas debido a su viscosidad y además, existen repercusiones en cuanto a salud y a seguridad asociadas con su uso. El personal debe estar entrenado para utilizar tal adhesivo y debe tener cuidado al aplicarlo en la estructura. También debe fabricarse herramental especial, hecho a medida para cada zona que va recubrirse con paneles, para impedir que el adhesivo líquido se extienda a zonas donde no se requiere, y para proporcionar una guía para el espesor del adhesivo que se está aplicando. Debido a la naturaleza de este tipo de adhesivo, el herramental debe estar recubierto con un agente de desmoldeado antes de utilizarse y limpiarse de manera exhaustiva tras su uso. La exposición repetida a este recubrimiento y el proceso de limpieza provocan que el herramental se deteriore rápidamente tras un número de usos relativamente bajo, dando como resultado una pérdida de tiempo y gastos en la fabricación y encajado del herramental de repuesto.

Además, normalmente es deseable asegurar que una junta entre una subestructura y una envuelta exterior está tanto aislada como sellada, para evitar que la corriente eléctrica y líquidos fluyan respectivamente a través de la junta. En caso de caída de un rayo, la corriente que fluye desde la envuelta exterior a través de la junta a la subestructura puede dañar la integridad de la junta, y comprometer de ese modo la seguridad del avión. El líquido que fluye a través de la junta puede producir corrosión, lo que puede debilitar la junta y/o la subestructura adyacente y/o la envuelta exterior.

Métodos conocidos de producción de estructuras implican pegar una tela de fibra de vidrio impregnada con resina a la envuelta interior de la envuelta exterior, para proporcionar una capa aislante entre la envuelta exterior y la subestructura. La subestructura, o una capa formada sobre la misma tal como se describió anteriormente, se mecaniza entonces hasta la tolerancia requerida, y finalmente se aplica un sellador entre la subestructura y la tela de fibra de vidrio antes de que la subestructura y la envuelta exterior se peguen o se unan entre sí.

Este método presenta varios inconvenientes. En primer lugar, la tela de fibra de vidrio, que presenta diferentes características materiales a la envuelta exterior, puede expandirse a una velocidad diferente a la envuelta exterior, que puede ser, por ejemplo, fibra de carbono. Tal expansión diferencial puede provocar la delaminación o distorsión de la envuelta exterior, ambas de las cuales tienen graves consecuencias para el avión. En segundo lugar, el sellador, que se puede obtener generalmente como un líquido viscoso, a menudo se sale de la junta durante el montaje hasta un punto en el que la junta se hace permeable. En tercer lugar, el mecanizado de la subestructura o la capa formada sobre la misma para obtener las tolerancias requeridas lleva tiempo y presenta las dificultades y desventajas descritas en detalle anteriormente.

El documento JP-A-3286856 da a conocer un producto moldeado con resina en el que un sustrato no tejido puede impregnarse con todo tipo de resinas termoplásticas o termoendurecibles. El documento FR-A-1533860 describe una correa de transmisión que comprende un material textil impregnado con un polímero sintético o elastómero natural.

La presente invención busca proporcionar un método de y componentes para montar estructuras que tienen una capa exterior soportada por una subestructura, y en los que se requiere que la capa exterior se ajuste, dentro de tolerancias estrechas, a un perfil predeterminado, con aislamiento e impermeabilidad mejorados a través de la junta, y sin necesidad de mecanizar la subestructura o una capa formada sobre la misma para tolerancias estrechas.

Según la presente invención en un aspecto de la misma, se proporciona una capa de tela tejida eléctricamente aislante para la fabricación y el montaje de estructuras, estando impregnada la tela con un sellador, que no es una resina, que impide sustancialmente el paso de agua, combustible de avión o aceite a través de la tela, siendo la tela eléctricamente aislante impregnada sustancialmente compresible, entre dos caras exteriores de la capa, hasta un espesor deseado, comprendiendo la tela al menos una capa de tela tejida impregnada con un sellador y comprendiendo adicionalmente una capa que comprende sellador parcialmente curado.

La tela comprende al menos una capa de tela impregnada con un sellador y comprende además una capa que comprende sellador parcialmente curado. La capa que comprende sellador parcialmente curado puede o no tener un espesor sustancialmente constante. Variar el espesor puede ser ventajoso, en particular donde la subestructura está escalonada, de tal manera que el panel exterior puede seguir fijado dentro de la tolerancia requerida. La tela puede comprender además una capa que comprende sellador curado previamente. Preferiblemente, la tela tiene al menos una superficie que tiene propiedades adhesivas, permitiendo que se fije a la subestructura sin resbalarse durante el montaje de la estructura. Preferiblemente la tela es una tela de fibra de vidrio. Ventajosamente la tela es compresible.

La tela puede utilizarse para montar una estructura, en un método que comprende al menos las etapas de

proporcionar una subestructura,

montar una capa exterior con la subestructura de tal manera que la tela eléctricamente aislante se coloque sustancialmente entre la capa exterior y la subestructura,

ejercer presión sobre la estructura durante el montaje para provocar que la tela eléctricamente aislante impregnada se comprima hasta un espesor deseado, de tal manera que una superficie exterior de la estructura esté dentro de la tolerancia requerida.

Preferiblemente la tela eléctricamente aislante se somete a curado durante el montaje de la estructura. Si se requiere, la subestructura, o una capa dispuesta sobre la misma, puede mecanizarse antes del montaje de la estructura.

Según la invención en otro aspecto de la misma, se proporciona un método de fabricación de una capa de tela tejida, eléctricamente aislante y compresible, que es impermeable al agua, al combustible de avión o al aceite, que comprende las etapas de:

impregnar sustancialmente una capa de tela tejida eléctricamente aislante, que no es una resina, que impide sustancialmente el paso de agua, combustible de avión o aceite a través de la tela,

curar la tela eléctricamente aislante impregnada,

añadir una capa de sellador a la tela eléctricamente aislante impregnada curada, y curar parcialmente dicha capa de sellador,

siendo la tela sustancialmente compresible, entre dos caras exteriores de la capa, hasta un espesor deseado.

El método puede comprender las etapas adicionales de añadir una primera capa de sellador a un primer lado de la tela eléctricamente aislante impregnada curada, y curar completamente la primera capa de sellador, añadir entonces una segunda capa de sellador a un segundo lado de dicha tela y curar parcialmente la segunda capa de sellador. Esto proporciona una capa impermeable curada en un lado de la tela y una capa adhesiva, fácilmente compresible en el otro lado de la tela.

Según la invención en otro aspecto de la misma, se proporciona una junta estructural que comprende una subestructura y una capa exterior, que tiene una capa intermedia dispuesta entre la subestructura y la capa exterior, en la que la capa intermedia es sustancialmente impermeable y sustancialmente compresible y sustancialmente aislante eléctricamente, comprendiendo la capa intermedia una tela eléctricamente aislante que está impregnada con un sellador que impide sustancialmente el paso de líquido a través de la tela.

A continuación se describirán realizaciones de la invención, sólo a modo de ejemplo, y con referencia a los siguientes dibujos y ejemplos.

La figura 1 muestra una sección en despiece ordenado a través de un montaje de la técnica anterior de una subestructura y envuelta exterior,

La figura 2 muestra una sección es despiece ordenado a través de un montaje de una subestructura y envuelta exterior en una realización de la presente invención,

Las figuras 3, 4 y 5 muestran secciones a través de los ejemplos primero, segundo y tercero respectivamente de una tela según una realización de la presente invención.

En referencia ahora a los dibujos en los que las mismas características se denotan mediante números de referencia comunes:

la figura 1 muestra una estructura 1 de la técnica anterior de parte de un avión que comprende una subestructura 2 y una envuelta 3 exterior que es uno de los varios paneles de envuelta exterior que van a fijarse a la subestructura 2. La envuelta exterior y la subestructura pueden formarse a partir de metal o de un material compuesto de fibra de carbono, según se desee. Los paneles de envuelta exterior que incluyen la envuelta 3 exterior, y la subestructura 2 se fabrican y se montan con adherencia a los límites de tolerancia estrictos. Sin embargo, debido a las tolerancias dimensionales acumulativas de la subestructura y los paneles de la envuelta exterior que resultan de su fabricación individual, habrá un escalón entre paneles de envuelta exterior adyacentes, lo que da como resultado efectos aerodinámicos indeseados que pueden afectar al rendimiento del avión. Para aplicaciones aeronáuticas es preferible normalmente tener un escalón de menos de 0,5 mm entre paneles
adyacentes.

Una tela 4 de fibra de vidrio impregnada con resina se ha pegado al lado inferior de la envuelta 3 exterior, para proporcionar una capa eléctricamente aislante. Una capa 5 de compensación se ha aplicado a la subestructura 2, y se ha curado y mecanizado a una tolerancia tal como se describió anteriormente en esta memoria descriptiva (véanse las páginas 1 y 2), para intentar disminuir el escalón entre los paneles de envuelta exterior adyacentes. Una capa 6 de un sellador tal como PRC (compuesto de caucho de polisulfuro, Polysulphide Rubber Compound) se ha aplicado a la capa 5 de compensación de la estructura y/o de la tela de fibra de vidrio pegada a la envuelta exterior para impedir la entrada de agua o la salida de líquidos tales como combustible de avión o aceite. El sellador es de una forma de líquido viscoso para su fácil aplicación, pero tiende a salirle de la junta durante el montaje.

La figura 2 muestra una estructura 7 de parte de un avión según la presente invención, que comprende una subestructura 8 y una envuelta 9 exterior que es uno de los varios paneles de envuelta exterior que van a fijarse a la subestructura 8. La envuelta exterior y la subestructura pueden estar formadas de metal o material compuesto de fibra de carbono, según se desee. Los paneles de envuelta exterior que incluyen la envuelta 9 exterior, y la subestructura 8 están fabricados y montados con adherencia a los límites de tolerancia estrictos. Si se desea, puede aplicarse una capa 11 de compensación (mostrada como una línea de puntos) a la subestructura y curarse y mecanizarse antes del montaje. Sin embargo, en la mayoría de los casos, no será necesaria si se emplea la presente invención.

Antes del montaje de la estructura, una fibra tejida eléctricamente aislante que se impregnó con un sellador tal como PRC que impide sustancialmente el paso de líquido a través de la tela 10 resultante se dispone sobre o bien la subestructura o bien el lado inferior de la envuelta exterior, de tal modo que durante el montaje la tela 10 estará situada entre la subestructura y la envuelta exterior, formando de ese modo parte de la junta. La tela en este ejemplo es tela de fibra de vidrio que tiene buenas propiedades aislantes. La tela se fabricó impregnando fibra de vidrio tejida con un sellador, en lugar de con la resina convencional. La resina permite que el agua y otros líquidos se filtren a través del material, lo que lo hace inadecuado para su uso como un sellador. Impregnar la fibra de vidrio tejida con un sellador tal como PRC en lugar de resina permite que la tela resultante presente tanto características de impermeabilidad como aislantes.

La figura 3 muestra una tela 12 de fibra de vidrio impermeable, aislante eléctricamente, adecuada para su uso en la fabricación de montajes según la presente invención. La tela 12 puede comprender una o más capas de fibra de vidrio tejida impregnada con sellador.

La figura 4 muestra una tela 13 de fibra de vidrio impermeable, eléctricamente aislante que comprende una capa 14 de fibra de vidrio tejida impregnada con sellador, y comprende además una capa 15 de sellador parcialmente curado. La capa 14 se forma, en primer lugar, impregnando la fibra de vidrio tejida con sellador y curándola después. Entonces se forma la capa 15 añadiendo sellador a una cara de la capa 14 resultante y entonces la tela se cura parcialmente. La capa 15 parcialmente curada puede ser del mismo o de diferente espesor que la capa 14 y es fácilmente compresible. El espesor de las capas 14 y 15 puede variar a lo largo de sus longitudes y anchuras, dependiendo de los requisitos de la estructura montada. El espesor de la capa 14 puede ser de aproximadamente 0,25 mm y el espesor de la capa 15 parcialmente curada puede ser de aproximadamente 1,5 mm, por ejemplo.

La figura 5 muestra una tela 16 de fibra de vidrio impermeable, eléctricamente aislante similar a la de la figura 4. La tela 16 comprende una capa 14 de fibra de vidrio tejida impregnada con sellador, y comprende además una capa 15 de sellador parcialmente curado. La tela 16 comprende además una capa curada previamente de sellador 17. La capa 17 es impermeable, y mejora la impermeabilidad de la tela, lo que es deseable para su uso en zonas en las que la entrada de agua sería muy grave. Los espesores relativos de las capas 14, 15 y 17 difieren, y los espesores de cada una de las capas pueden diferir a lo largo de su longitud.

La tela se fabrica formando en primer lugar la capa 14, impregnando la fibra de vidrio tejida con sellador y curándola después. La capa 17 se forma entonces añadiendo sellador a una cara de la capa 14, y curando completamente la tela resultante. Por último se forma la capa 15, añadiendo sellador a la otra cara de la capa 14 y curando parcialmente la tela hasta llegar a la tela 16 terminada.

Puede observarse que los paneles de envuelta exterior adyacentes en un montaje pueden necesitar ajustarse de manera que estén a ras entre sí sin un escalón entre los mismos cuando están montados en una subestructura. La técnica anterior emplea subestructuras mecanizables o elementos compensadores para conseguirlo. La presente invención permite el ajuste de los paneles de envuelta exterior utilizando simplemente presiones diferentes sobre cada uno de los paneles de envuelta exterior durante el montaje, de tal modo que cada uno comprime el sellador parcialmente curado una cantidad diferente, permitiendo que los paneles de envuelta exterior se monten dentro de tolerancias muy estrechas.

La capa de sellador parcialmente curada tendrá propiedades adhesivas, y así la tela puede pegarse fácilmente a la subestructura sin caerse durante el montaje, antes del curado de la estructura. De manera ventajosa, la tela puede estar cortada previamente en empaquetaduras diseñadas para encajar en una parte particular de un montaje, y las empaquetaduras pueden fijarse a la subestructura antes del montaje y el curado de la estructura.

Claims

1. Capa de tela tejida eléctricamente aislante para la fabricación y el montaje de estructuras, estando la tela (10) impregnada con un sellador que no es una resina, que impide sustancialmente el paso de agua, combustible de avión o aceite a través de la tela, siendo la tela eléctricamente aislante impregnada sustancialmente compresible, entre dos caras exteriores de la capa, hasta un espesor deseado, comprendiendo la tela (10) al menos una capa de tela tejida impregnada con un sellador y comprendiendo además una capa que comprende sellador parcialmente curado.

2. Tela (10) tejida eléctricamente aislante según la reivindicación 1, en la que dicha capa que comprende sellador parcialmente curado no tiene un espesor sustancialmente constante.

3. Tela (10) tejida eléctricamente aislante según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que dicha tela comprende además una capa que comprende un sellador curado previamente.

4. Tela (10) tejida eléctricamente aislante según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en la que dicha tela tiene al menos una superficie que tiene propiedades adhesivas.

5. Tela (10) tejida eléctricamente aislante según cualquier reivindicación anterior, en la que el sellador es un compuesto de caucho de polisulfuro.

6. Junta (7) estructural que comprende una subestructura (8) y una capa (9) exterior, que tiene una capa intermedia de tela según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 dispuesta entre la subestructura y la capa exterior.

7. Uso de una tela según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, para montar una estructura (7) que comprende las etapas de:

proporcionar una subestructura (8),

montar una capa (9) exterior con la subestructura (8), de tal manera que la tela (10) eléctricamente aislante se coloca sustancialmente entre la capa (9) exterior y la subestructura (8), y

ejercer presión sobre la estructura durante el montaje para provocar que la tela (10) eléctricamente aislante impregnada comprima hasta un espesor deseado, de tal manera que una superficie exterior de la estructura esté dentro de una tolerancia requerida.

8. Uso según la reivindicación 7, en el que la tela (10) tejida eléctricamente aislante se somete a curado durante el montaje de la estructura (7).

9. Uso según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que la subestructura 8, o una capa (11) dispuesta sobre la misma, se mecaniza antes del montaje de la estructura (7).

10. Método de fabricación de una capa de tela (10) tejida, compresible y eléctricamente aislante que es impermeable al agua, al combustible de avión o al aceite que comprende las etapas de:

impregnar sustancialmente una capa de tela tejida eléctricamente aislante con un sellador, que no es una resina, que impide sustancialmente el paso de agua, combustible de avión o aceite a través de la tela,

curar la tela eléctricamente aislante impregnada,

11. Método de fabricación de una tela tejida impermeable y eléctricamente aislante según la reivindicación 10, que comprende las etapas adicionales de añadir una primera capa de sellador a un primer lado de la tela tejida eléctricamente aislante impregnada curada, y curar completamente la primera capa de sellador, añadiendo después una segunda capa de sellador a un segundo lado de dicha tela y curar parcialmente la segunda capa de sellador.