ES2315108A1 - Sistema de fijacion de un borde de ataque a la estructura de un plano sustentador de un avion. - Google Patents
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Abstract
Sistema de fijación de un borde de ataque a la estructura de un plano sustentador de un avión. Sistema de fijación de un borde de ataque (2) modular a la estructura de un plano sustentador (1) de un avión, en el que el borde de ataque (2) tiene un revestimiento (4) formado por una primera lámina (5) y una segunda lámina (6) entre las que hay una cámara interior estanca, y el sistema de fijación comprende un elemento de unión principal (3) cuya sección tiene un elemento central (13), una primera rama (14) que se fija a la primera lámina (5) del revestimiento (4) del borde de ataque (2), y una segunda rama (15) que se fija a la segunda lámina (6) del revestimiento (4), y el elemento central (13) se fija a su vez a un revestimiento (10) del cajón de torsión (8) de la estructura del plano sustentador (1).
Description
Sistema de fijación de un borde de ataque a la
estructura de un plano sustentador de un avión.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención pertenece al campo técnico
de los sistemas de fijación de bordes de ataque a superficies en
el sector aeronáutico, y más particularmente al campo de los
sistemas de fijación de bordes de ataque a la estructura de un
plano sustentador de un avión, y de forma más particular aún a la
fijación de bordes de ataque a la estructura de un
estabilizador.
En la gran mayoría de superficies aerodinámicas,
tales como planos sustentadores, o estabilizadores de un avión, es
deseable la fijación de un borde de ataque a la estructura de
dichas superficies aerodinámicas, con el objeto de mejorar las
propiedades aerodinámicas de la superficie, haciendo que el flujo
exterior a dicho borde de ataque sea laminar, y disminuyendo lo más
posible la resistencia aerodinámica existente en condiciones de
vuelo, consiguiendo de esta forma una disminución del combustible
con el ahorro y la preservación del medio ambiente que esto supone,
además de un menor desgaste y deterioro de las estructuras
mecánicas.
Este borde de ataque que mejora las propiedades
aerodinámicas de las superficies incluye un revestimiento formado
por dos láminas de titanio, entre las cuales se forman las cámaras
de succión necesarias para el buen funcionamiento del borde de
ataque.
En la actualidad, para el montaje de un borde de
ataque con estas características en la estructura de una
superficie aerodinámica tal como un plano sustentador, o
estabilizador, se utilizan varios sistemas diferentes que
garanticen en la medida de lo posible unas adecuadas propiedades
aerodinámicas.
Uno de estos sistemas consiste en utilizar
remaches ciegos con cabeza especial mecanizable para darle la forma
deseada.
Otra forma consiste en la utilización de
remaches con alta tolerancia de precisión.
Un sistema alternativo consiste en el uso de
remaches y adicionalmente el empleo de tapas de sacrificio que
cubran estos. Esta solución conlleva el montaje adicional en la
estructura de un tirante metálico mecanizado y una cuña o
espaciador triangular.
Estos sistemas presentan la desventaja de una
dificultad de montaje debido a la mecanización necesaria y la alta
tolerancia, unido a la necesidad de emplear mayor número de
elementos adicionales que hacen la estructura más compleja y más
pesada.
Era por tanto deseable un sistema que
solucionara los problemas existentes en el estado de la
técnica.
La presente invención tiene por objeto superar
los inconvenientes del estado técnica anteriormente citados
mediante un sistema de fijación de un borde de ataque a la
estructura de un plano sustentador de un avión.
Dicho sistema de fijación consigue fijar el
borde de ataque a la estructura de un plano sustentador de una
forma sencilla, permitiendo así un montaje sencillo y
potencialmente automático, consiguiendo de esta forma que el flujo
aerodinámico exterior a dicho borde de ataque sea laminar,
mejorando así las propiedades aerodinámicas de la superficie sin la
necesidad de elementos adicionales tales como tirantes metálicos
mecanizados, o cuñas o espaciadores triangulares vistos
anteriormente en algunas soluciones del estado de la técnica.
El borde de ataque que se pretende fijar a la
estructura de un plano sustentador mediante la presente invención,
comprende un revestimiento formado por una primera lámina y una
segunda lámina que albergan en su interior una cámara interior
estanca dividida en una pluralidad de cámaras de succión. El borde
de ataque comprende además una costilla del borde de ataque que es
de forma general un elemento plano unido al revestimiento por medio
de una faldilla, y que puede estar unida al revestimiento del cajón
de torsión, o al larguero anterior del cajón de torsión. Mediante
la costilla del borde de ataque se asegura el mantenimiento del
perfil aerodinámico del revestimiento del borde de ataque, y se
transmiten las cargas desde el borde de ataque al cajón de torsión
en el caso en que la costilla esté unida a dicho larguero
anterior.
El sistema de fijación objeto de la invención
comprende un elemento de unión principal cuya sección tiene un
elemento central del que parten dos ramas. La primera rama del
elemento de unión principal se fija a la primera rama del
revestimiento del borde de ataque mediante medios de unión, y la
segunda rama del elemento de unión principal se fija a la segunda
rama del revestimiento del borde de ataque mediante medios de
unión. Adicionalmente, el elemento central se fija a un
revestimiento del cajón de torsión de la estructura del plano
sustentador, quedando de esta forma fijado el borde de ataque a la
estructura del plano sustentador.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La ventaja de la presente invención frente a las
soluciones existentes en el estado de la técnica, es que de una
forma simple y con un montaje sencillo este sistema de fijación
proporciona una estanqueidad total en la cámara interior al
revestimiento, consiguiendo un perfecto funcionamiento del borde de
ataque y haciendo que el flujo aerodinámico exterior a dicho borde
de ataque sea laminar. Además este sistema facilita la modularidad
y adaptación de bordes de ataque a distintas configuraciones y
tamaños de planos sustentadores, facilitando el montaje y
desmontaje de dicho borde de ataque.
Además, mediante este sistema de fijación se
reduce al máximo la rugosidad inherente a la unión del borde de
ataque a la estructura del plano sustentador del avión, con lo que
se mejoran notablemente las propiedades aerodinámicas.
En una realización particular de la invención,
el sistema de fijación comprende adicionalmente una pieza soporte,
la cual se fija por su parte inferior al alma del larguero anterior
del cajón de torsión del plano sustentador mediante unos primeros
medios de fijación, y por su parte superior al elemento central del
elemento de unión principal.
Los primeros medios de fijación utilizados para
fijar la pieza soporte al elemento central del elemento de unión
principal y al larguero anterior del cajón de torsión del plano
sustentador pueden ser fijos o desmontables, presentando estos
últimos la ventaja de una mayor facilidad de montaje y desmontaje
del borde de ataque a la estructura del plano sustentador.
Con esta pieza soporte adicional se obtienen
unas ventajas de mayor seguridad y mayor estabilidad en la
fijación, junto con un soporte adicional a la fijación del borde de
ataque, y una mejor transmisión de cargas desde el borde de ataque
a la estructura del plano sustentador.
En una realización de los medios de unión de la
primera rama del elemento de unión principal con la primera lámina
del revestimiento y los medios de unión de la segunda rama del
elemento de unión principal con la segunda lámina del revestimiento
son medios de soldadura.
Esta realización de los medios de unión presenta
la ventaja de una unión firme y segura de los elementos.
En otra realización, los medios de unión son
medios adhesivos, que presentan la ventaja de menor coste que los
medios de soldadura. Cada uno de estos medios de unión se utilizará
según las necesidades particulares de cada caso.
En una realización preferente de la invención,
el elemento de unión principal del sistema de fijación está
realizado en titanio, y la pieza de soporte está realizada en fibra
de carbono. Esta realización otorga resistencia a las cargas
soportadas por el sistema de fijación a la vez que otorga ligereza
a dicho sistema.
En una realización preferente de la invención el
elemento de unión principal 3 presenta una sección en forma de
diapasón, la cual cumple con los requisitos exigidos en una
configuración simple y sencilla de realizar. En una realización
particular del elemento de unión principal, la primera rama y la
segunda rama son simétricas respecto del elemento central.
Este diseño simétrico proporciona una mayor
facilidad de fabricación frente a otros diseños en los que las
ramas son diferentes y una transmisión equilibrada de las cargas
desde el borde de ataque a la estructura del plano sustentador del
avión.
En una realización particular de la pieza
soporte, esta presenta una sección en forma de L, consiguiendo de
esta forma una adecuada fijación a superficies en direcciones
perpendiculares, como es el caso, con una elevada sencillez de
fabricación.
Adicionalmente, la pieza soporte puede estar
fijada una faldilla o unas faldillas del revestimiento del cajón
de torsión de la estructura del plano sustentador mediante unos
segundos medios de fijación, de tal forma que se consigue una
fijación del borde de ataque mucho más estable y resistente, y por
tanto más segura.
Dichos segundos medios de fijación, utilizados
para fijar la pieza soporte a las faldillas, en una realización
preferente de la invención son remaches avellanados para evitar
salientes y protuberancias en las distintas superficies donde se
aplican.
En otra realización particular, la costilla del
borde de ataque tiene una extensión de su faldilla que se prolonga
hasta fijarse a la pieza soporte del sistema de fijación, con lo
que se asegura mucho más la unión del borde de ataque a la
estructura del plano sustentador del avión.
A continuación para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unos dibujos en los que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención en alguna de sus distintas realizaciones.
La figura 1 es una vista en sección de una
realización del elemento de unión principal del sistema de
fijación.
La figura 2 es una vista en sección del elemento
de unión principal del sistema de fijación unido a un borde de
ataque de un plano sustentador de avión.
La figura 3 es una vista en sección de la pieza
soporte del sistema de fijación unido al cajón de torsión del plano
sustentador.
La figura 4 es una vista en sección del conjunto
del sistema de fijación de la invención, según una realización
particular, unido al cajón de torsión y al borde de ataque del
plano sustentador.
\vskip1.000000\baselineskip
En estas figuras aparecen referencias numéricas
que denotan los siguientes elementos:
- 1.
- Estructura del plano sustentador
- 2.
- Borde de ataque
- 3.
- Elemento de unión principal
- 4.
- Revestimiento del borde de ataque
- 5.
- Primera lámina del revestimiento del borde de ataque
- 6.
- Segunda lámina del revestimiento del borde de ataque
- 7.
- Cámara de succión
- 8.
- Cajón de torsión
- 9.
- Pieza soporte
- 10.
- Revestimiento del cajón de torsión del plano sustentador.
- 11, 12.
- Faldillas del revestimiento del cajón de torsión del plano sustentador
- 13.
- Elemento central del elemento de unión principal
- 14.
- Primera rama del elemento de unión principal
- 15.
- Segunda rama del elemento de unión principal
- 16.
- Primeros medios de fijación, remaches
- 17.
- Segundos medios de fijación, clavos
- 18.
- Porción inferior de la pieza soporte
- 19.
- Faldilla de la costilla de borde de ataque
- 20.
- Porción superior de la pieza de soporte
- 21.
- Costilla de borde de ataque
- 22.
- Larguero anterior del cajón de torsión del plano sustentador.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención es un sistema de fijación
de un borde de ataque 2 a la estructura de un plano sustentador 1
de un avión con el objeto de mejorar las propiedades aerodinámicas
durante el vuelo.
Tal y como se puede apreciar en la figura 4, el
borde de ataque 2 comprende un revestimiento 4, estando formado
dicho revestimiento 4 por una primera lámina 5 y una segunda lámina
6. Dichas láminas 5, 6 albergan en su interior una cámara interior
estanca. Dicha cámara interior está dividida en una pluralidad de
cámaras de succión 7, cuyo número dependerá de la extensión del
borde de ataque 2.
Adicionalmente, el borde de ataque 2 comprende
una costilla del borde de ataque 21. Esta costilla del borde de
ataque 21 es un elemento de geometría general plana, que está unido
al revestimiento 4 del borde de ataque 2 por medio de una faldilla
19 de la costilla del borde de ataque 21, y puede estar unida o no,
al larguero anterior 22 del cajón de torsión 8 del plano
sustentador 1. Esta costilla del borde de ataque 21 asegura el
mantenimiento del perfil aerodinámico del revestimiento 4 del borde
de ataque 2 y proporciona elasticidad, a la vez que transmite las
cargas del borde de ataque 2 al cajón de torsión 8 de la estructura
del plano sustentador 1 en el caso en el que la costilla del borde
de ataque 21 esté unida a dicho larguero anterior 22 del cajón de
torsión 8.
Tal y como muestran las figuras 1, 2 y 4, el
sistema de fijación objeto de la invención comprende un elemento
de unión principal 3 cuya sección comprende un elemento central 13
del que parten una primera rama 14 y una segunda rama 15. La figura
2 muestra con detalle la disposición de ambas ramas 14, 15. Como se
observa en dicha figura 2, la primera rama 14 del elemento de unión
principal 3 está fijada mediante medios de unión a la primera
lámina 5 del revestimiento 4 del borde de ataque 2, y la segunda
rama 15 del elemento de unión principal 3 está fijada mediante
medios de unión a la segunda lámina 6 del revestimiento 4 del borde
de ataque 2.
Como se puede observar en la figura 4, en el
otro extremo del elemento de unión principal 3, el elemento
central 13 está fijado a un revestimiento 10 del cajón de torsión 8
de la estructura del plano sustentador 1.
De esta forma, el borde de ataque 2 queda fijado
de una forma sencilla y segura a la estructura del plano
sustenta-
dor 1.
dor 1.
En una realización de la invención, los medios
de unión de la primera rama 14 del elemento de unión principal 3
con la primera lámina 5 del revestimiento 4 del borde de ataque 2,
y los medios de unión de la segunda rama 15 del elemento de unión
principal 3 con la segunda lámina 6 del revestimiento 4, son medios
de soldadura, lo que presenta la ventaja de una unión firme y
segura de los elementos. En una realización alternativa, tanto los
medios de unión de la primera rama 14 con la primera lámina 5, como
los medios de unión de la segunda rama 15 con la segunda lámina 6,
son medios adhesivos, que presentan la ventaja de un menor coste,
aunque la firmeza de la unión sea menor. Dependiendo de las
necesidades de unión en distintas fijaciones de bordes de ataque 2
a estructuras de planos sustentadores 1 de aviones, se emplearán
unos u otros.
La presente invención presenta una serie de
ventajas con respecto a las soluciones existentes en el estado de
la técnica. En primer lugar, el sistema proporciona un montaje
sencillo del borde de ataque 2 a la estructura del plano
sustentador 1, y consigue un perfecto funcionamiento de dicho borde
de ataque 2 haciendo que el flujo aerodinámico exterior al borde de
ataque 2 sea laminar. Adicionalmente, este sistema facilita la
modularidad y adaptación de bordes de ataque 2 a distintas
configuraciones y tamaños de planos sustentadores 1, facilitando su
montaje y desmontaje. Además, debido a la configuración del
sistema, y su sencillez, se reduce al máximo la rugosidad que
existe siempre en las uniones de los bordes de ataque 2 a las
estructuras de los planos sustentadores de los aviones, con lo que
se mejoran notablemente las propiedades aerodinámicas.
Las figuras 3 y 4 muestran una realización
preferente del sistema de fijación objeto de la invención en la que
el sistema comprende adicionalmente una pieza soporte 9, la cual
aumenta la firmeza y la estabilidad de la fijación al proporcionar
un soporte adicional, a la vez que mejora la transmisión de las
cargas desde el borde de ataque 2 a la estructura del plano de
sustentación 1.
La figura 3 muestra la configuración de la pieza
soporte 9. Dicha pieza soporte 9 comprende una porción inferior 18
y una porción superior 20. Como se observa en las figuras 3 y 4, la
porción superior 20 está fijada al elemento central 13 del elemento
de unión principal 3, y la porción inferior 18 está fijada a un
larguero anterior 22 del cajón de torsión 8 del plano sustentador 1
mediante unos primeros medios de fijación 16.
Los primeros medios de fijación 16 utilizados
para fijar la pieza soporte 9 al elemento central 13 del elemento
de unión principal 3 y al larguero anterior 22 del cajón de torsión
8 del plano sustentador 1 pueden ser fijos o desmontables,
presentando estos últimos la ventaja de una mayor facilidad de
montaje y desmontaje del borde de ataque 2 a la estructura del
plano sustentador 1.
Las figuras 3 y 4 muestran una realización
preferente de la pieza soporte 9 en la que ésta presenta una
sección en forma de L. La ventaja de esta configuración es que se
consigue una adecuada fijación del sistema a superficies en
direcciones perpendiculares con una elevada sencillez de
fabricación de dicha pieza soporte 9.
En una realización preferente de la invención,
el elemento de unión principal 3 está realizado en titanio, y la
pieza de soporte 9 está realizada en fibra de carbono,
proporcionándose así una alta resistencia a las cargas soportadas y
transmitidas por el sistema de fijación al mismo tiempo que otorga
ligereza a dicho sistema, por lo cual la eficiencia será mayor,
realizando las mismas funciones con el menor consumo de
combustible, al no tener que mover elementos muy pesados.
En las figuras 1 y 2 se observa una realización
preferente de la invención, en la que el elemento de unión
principal 3 presenta una sección en forma de diapasón, de forma que
cumple con los requisitos exigidos de fijación con una
configuración simple y una fabricación sencilla. Adicionalmente, en
una realización particular, tal y como muestran las figuras 1 y 2,
la primera rama 14 y la segunda rama 15 del elemento de unión
principal 3 son iguales y simétricas respecto del elemento central
(13). Este diseño simétrico proporciona una mayor facilidad de
fabricación frente a otros diseños en los que las ramas 14, 15 son
diferentes. Además esta realización se utiliza para una transmisión
equilibrada de las cargas desde el borde de ataque 2 a la
estructura del plano sustentador del avión.
La figura 4 muestra una realización particular
del sistema de fijación objeto de la invención en la que la pieza
soporte 9, además de estar fijada al larguero anterior 22 del cajón
de torsión 8 del plano sustentador 1, está fijada a unas faldillas
11, 12 del revestimiento 10 del cajón de torsión 8, o únicamente a
una de ellas, según las necesidades de sujeción, mediante unos
segundos medios de fijación 17. Esta realización proporciona la
ventaja de conseguir una fijación del borde de ataque 2 mucho más
estable y resistente, y por tanto más segura.
De forma preferente, los segundos medios de
fijación, utilizados para fijar la pieza soporte a las faldillas
son remaches avellanados para evitar salientes y protuberancias en
las distintas superficies donde se aplican.
En otra realización particular, la costilla del
borde de ataque 21 presenta una extensión de su faldilla 19 que se
extiende hasta la porción inferior 18 de la pieza soporte 9, y
dicha porción inferior 18 de la pieza soporte 9 está fijada a la
extensión de la faldilla 19 de la costilla del borde de ataque 21,
con lo que se asegura mucho más la unión.
Claims (14)
1. Sistema de fijación de un borde de ataque
modular a la estructura de un plano sustentador de un avión,
comprendiendo dicho borde de ataque (2)
- un revestimiento (4) que comprende una primera
lámina (5) y una segunda lámina (6),
- una cámara interior estanca dividida en una
pluralidad de cámaras de succión (7) dispuestas entre la primera
lámina (5) y la segunda lámina (6), y
- una costilla del borde de ataque (21) plana,
que comprende una faldilla de la costilla del borde de ataque
(19), estando dicha costilla del borde de ataque (21) unida al
revestimiento (4) por medio de la faldilla de la costilla del borde
de ataque,
estando dicho sistema de fijación
caracterizado porque comprende un elemento de unión
principal (3) cuya sección comprende un elemento central (13) del
que parten una primera rama (14) y una segunda rama (15), estando
fijadas mediante medios de unión la primera rama (14) del elemento
de unión principal (3) a la primera lámina (5) del revestimiento
(4) del borde de ataque (2), y la segunda rama (15) del elemento de
unión principal (3) a la segunda lámina (6) del revestimiento (4)
del borde de ataque (2), y el elemento central (13) del elemento de
unión principal (3) está fijado a un revestimiento (10) del cajón
de torsión (8) de la estructura del plano sustentador (1), quedando
fijado el borde de ataque (2) a la estructura del plano sustentador
(1).
2. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según la
reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente
comprende una pieza soporte (9) que comprende una porción inferior
(18) y una porción superior (20), estando la pieza soporte (9)
fijada por su porción superior (20) al elemento central (13) del
elemento de unión principal (3), y por su porción inferior (18) a
un larguero anterior (22) del cajón de torsión (8) del plano
sustentador (1) mediante unos primeros medios de fijación (16).
3. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los medios de unión de la primera rama (14) del elemento de
unión principal (3) a la primera lámina (5) del revestimiento (4) y
los medios de unión de la segunda rama (15) del elemento de unión
principal a la segunda lámina (6) del revestimiento (4) son medios
de soldadura.
4. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque los medios de unión de la primera rama (14) del elemento de
unión principal (3) a la primera lámina (5) del revestimiento (4) y
los medios de unión de la segunda rama (15) del elemento de unión
principal a la segunda lámina (6) del revestimiento (4) son medios
adhesivos.
5. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el elemento de unión principal (3) está realizado en
titanio.
6. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado
porque la pieza soporte (9) está realizada en fibra de carbono.
7. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el elemento de unión principal (3) presenta una sección en
forma de diapasón.
8. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según la
reivindicación 7, caracterizado porque la primera rama (14)
y la segunda rama (15) son iguales y simétricas respecto del
elemento central (13).
9. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado
porque la pieza soporte (9) presenta una sección en forma de L.
10. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado
porque la pieza soporte (9) adicionalmente está fijada a unas
faldillas (11, 12) del revestimiento (10) del cajón de torsión (8)
de la estructura del plano sustentador(1) mediante unos
segundos medios de fijación (17).
11. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la costilla del borde de ataque (21) comprende una extensión
de su faldilla (19) la cual se extiende hasta la porción inferior
(18) de la pieza soporte (9), estando fijada dicha porción inferior
(18) de la pieza soporte (9) a la extensión de la faldilla (19) de
la costilla del borde de ataque (21).
12. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado
porque los primeros medios de fijación (16) son fijos.
13. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado
porque los primeros medios de fijación (16) son desmontables.
14. Sistema de fijación de un borde de ataque a
la estructura de un plano sustentador de un avión, según una
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado
porque los segundos medios de fijación (17) son remaches
avellanados.
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|---|---|---|---|
| ES200601821A ES2315108B1 (es) | 2006-06-30 | 2006-06-30 | Sistema de fijacion de un borde de ataque a la estructura de un plano sustentador de un avion. |
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