ES2367935A1 - Borde de salida de superficie estabilizadora de aeronave. - Google Patents
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Abstract
Borde de salida de superficie estabilizadora de
aeronave.
Borde de salida (3) de superficie estabilizadora
(1) de aeronave, estando dicha superficie (1) fabricada en material
compuesto y comprendiendo un revestimiento exterior (40) y un
revestimiento interior (41) que se unen a través de un elemento (20)
de unión tipo clip en dicho borde de salida (3), caracterizado
porque el elemento (20) de unión tipo clip comprende en sus extremos
unos rebajes (23) destinados a acoplar con la zona interior de los
revestimientos superior e inferior (40, 41) de la superficie
estabilizadora (1), de tal forma que el elemento (20) de unión tipo
clip es lo suficientemente flexible como para permitir su pinzado,
de tal forma que sus extremos quedan alojados, por medio de los
citados rebajes (23), entre los revestimientos exterior e interior
(40, 41) de la superficie estabilizadora (1) de la aeronave,
quedando así la zona exterior de la superficie estabilizadora (1),
en su borde de salida (3) formada por una superficie continua
aerodinámica sin cambios de pendiente.
Description
Borde de salida de superficie estabilizadora de
aeronave.
La presente invención se refiere a un diseño del
borde de salida de una superficie estabilizadora de una aeronave, en
particular al diseño del borde de salida del timón de profundidad
del estabilizador horizontal de una aeronave.
En el ámbito del diseño de estructuras
aeronáuticas, existe el requerimiento de garantizar que los diseños
efectuados correspondan a las directrices establecidas por
aerodinámica, sin comprometer la funcionalidad de las piezas y la
estética de los elementos exteriores. Todas estas premisas han de
cumplirse al mismo tiempo, siendo a la vez deseable la optimización
de la fabricación de las estructuras aeronáuticas, en tiempo y
costes.
La zona del borde de salida del timón de
profundidad de los estabilizadores horizontales de una aeronave
fabricados en material compuesto, en particular en fibra de carbono,
presenta en la actualidad una zona de destaje o cambio de pendiente
en la unión de los revestimientos realizados en fibra de carbono con
los elementos de tipo clip de unión, realizados típicamente en un
material metálico, de manera que el timón quede protegido contra
impactos de
rayo.
rayo.
Así, el destaje o cambio de pendiente que
presentan en particular los revestimientos de los timones de
profundidad de las superficies estabilizadoras horizontales, puede
presentar en algunas ocasiones, y por dificultad de su geometría,
arrugas en la fibra de carbono empleada y bolsas de aire, lo que
conlleva a una posterior delaminación de estas zonas. Estas
delaminaciones requieren de laboriosos procesos de reparación que,
en el caso más favorable, conllevan un mínimo de 5 horas de trabajo,
al tener que ser necesaria la aplicación de nuevos ciclos de curado
en autoclave de la superficie en cuestión.
Por otro lado, es preciso tener en cuenta
también el tiempo de máquina que hay que emplear en el encintado de
esta zona, y que requiere de una estrecha vigilancia y de un control
constante en el proceso.
Este destaje o cambio de pendiente en la unión
plantea así un problema fundamental, que es el de la falta de
continuidad aerodinámica de la superficie, habiéndose intentado
resolver este problema de distintas formas posibles conocidas.
Una de estas soluciones consiste en utilizar un
material de relleno aerodinámico en la zona de unión de los
revestimientos con los elementos de tipo clip de unión, tal que este
relleno enrase los citados elementos de tipo clip de unión de los
revestimientos con los propios revestimientos, consiguiéndose así
una mejor presencia o calidad exterior de la superficie, así como
una mejor continuidad de la misma, lográndose al mismo tiempo un
mejor comportamiento aerodinámico de dicha superficie. Este material
de relleno aerodinámico tiene el problema de que sufre
agrietamientos durante su vida en servicio en la aeronave, lo cual
produce además el correspondiente agrietamiento y el posterior
desprendimiento de la pintura externa de la superficie, con las
consiguientes quejas por parte de los clientes receptores de dicha
aeronave, al presentar la superficie un aspecto muy deteriorado.
Otra de las soluciones conocidas consiste en
rellenar la zona a tratar, es decir los cantos de los elementos de
los clips de unión en su unión a los revestimientos, mediante un
cordón de material del tipo sellante. Con esta solución no se
conserva la continuidad entre los clips de unión y los
revestimientos, quedando así la superficie exterior con un aspecto
visual más desfavorecido. Además, existe con esta solución una
penalización aerodinámica que se traduce en un aumento de la
resistencia parásita del avión.
Se hace necesario, por tanto, el resolver el
problema de las superficies anteriormente mencionadas, tanto en lo
que respecta a su calidad, como en lo referente al montaje y al
propio proceso de fabricación de las mismas.
La presente invención viene a resolver los
problemas anteriormente planteados.
Así, la presente invención se refiere al diseño
del borde de salida de una superficie estabilizadora de una
aeronave, en particular al diseño del borde de salida del timón de
profundidad del estabilizador horizontal de una aeronave. El mismo
diseño de la invención puede también emplearse en los bordes de
salida de otras superficies de la aeronave, como por ejemplo para el
timón de dirección del estabilizador vertical de la misma, o en el
borde de salida de las alas de la aeronave.
El diseño del borde de salida según la
invención, en superficies estabilizadoras de aeronave de materiales
compuestos, típicamente realizadas en fibra de carbono, es tal que
la unión a los revestimientos superior e inferior de la citada
superficie estabilizadora se realiza mediante un elemento de unión
tipo clip, no siendo preciso el empleo de material de relleno
aerodinámico, ni tampoco el uso de un cordón de material sellante en
la unión, de tal forma que se evita la existencia del destaje o
cambio de pendiente entre las superficies, con los problemas
anteriormente mencionados que tales uniones conllevaban.
El elemento de unión tipo clip de la invención
comprende en sus extremos unos rebajes preparados para acoplar por
la zona interior con el revestimiento superior y el revestimiento
inferior de la superficie estabilizadora, respectivamente. El
citado elemento de unión tipo clip ha de ser lo suficientemente
flexible como para permitir su pinzado, de tal forma que los
extremos de dicho clip queden alojados, por medio de los rebajes
previstos para tal fin, entre los revestimiento de la superficie
sustentadora de la aeronave.
Así, la superficie estabilizadora según la
invención es de mayor facilidad en lo que a su proceso de
fabricación se refiere, facilitando y optimizándose de forma
considerable la fabricación de los revestimientos de la misma.
Además, se elimina el destaje o cambio de pendiente de la misma, con
lo que se eliminan posibles futuros defectos.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras
que le acompañan.
La Figura 1 muestra en esquema un estabilizador
horizontal que comprende un timón de profundidad, en una aeronave de
tipo convencional.
La Figura 2 muestra un timón de profundidad de
un estabilizador horizontal, en una aeronave de tipo
convencional.
La Figura 3 muestra un detalle del diseño del
borde de salida del timón de profundidad de un estabilizador
horizontal, según la técnica conocida.
La Figura 4 muestra un detalle en sección del
diseño del borde de salida del timón de profundidad de un
estabilizador horizontal, en el cual se ha utilizado un material de
relleno aerodinámico, según la técnica conocida.
La Figura 5 muestra un detalle en sección del
diseño del borde de salida del timón de profundidad de un
estabilizador horizontal, en el cual se ha utilizado un cordón de
material sellante, según la técnica conocida.
Las Figuras 6a y 6b muestran en sección el
diseño del borde de salida del timón de profundidad de un
estabilizador horizontal, según la presente inven-
ción.
ción.
La Figura 7 muestra en sección un detalle de la
unión de los elementos tipo clip a los revestimientos del
estabilizador, en el diseño del borde de salida del timón de
profundidad de un estabilizador horizontal según la presente
invención.
La presente invención se refiere por tanto al
diseño del borde de salida de una superficie estabilizadora de
aeronave, particularmente al diseño del borde de salida 3 del timón
de profundidad 2 del estabilizador horizontal 1 de una aeronave.
Según la técnica anterior conocida (Figura 4),
una de las soluciones empleadas en la unión de un elemento tipo clip
5 para unir los revestimientos superior e inferior, 40 y 41, de un
timón de profundidad 2 en un estabilizador horizontal 1, consiste en
utilizar un material 8 de relleno aerodinámico, tal que este relleno
8 enrase los citados elementos 5 de tipo clip de unión de los
revestimientos con los propios revestimientos 40, 41, consiguiéndose
así una mejor presencia o calidad exterior de la superficie, así
como una mejor continuidad de la misma, lográndose al mismo tiempo
un mejor comportamiento aerodinámico de dicha superficie.
Otra de las soluciones conocidas (Figura 5)
consiste en rellenar la zona a tratar, es decir los cantos de los
elementos 5 de los clips de unión en su unión a los revestimientos
40, 41, mediante un cordón 9 de material del tipo sellante.
Según la invención, se diseñan nuevos clips de
unión 20 que evitan el uso del material de relleno 8 y el uso del
cordón 9 de material sellante para conseguir una buena superficie
aerodinámica. Además, según la invención, el borde de salida 3 del
timón de profundidad 2 del estabilizador 1 no comprende destaje 6
alguno, o cambio de pendiente, consiguiéndose una unión exterior que
es continua en superficie.
El diseño del borde de salida 3 según la
invención, en superficies estabilizadoras 1 de aeronave realizadas
en materiales compuestos, típicamente realizadas en fibra de
carbono, es tal que la unión a los revestimientos superior e
inferior, 40 y 41, respectivamente, de la citada superficie
estabilizadora 1 se realiza mediante un elemento de unión tipo clip
20, no siendo preciso el empleo de material de relleno aerodinámico
8, ni tampoco el uso de un cordón 9 de material sellante en la
unión, de tal forma que se evita la existencia del destaje 6 o
cambio de pendiente en las superficies exteriores de los
revestimientos, 40 y 41, con los problemas que tales uniones
conllevan.
El elemento de unión tipo clip 20 de la
invención comprende en sus extremos unos rebajes 23 preparados para
acoplar por la zona interior con el revestimiento superior 40 y el
revestimiento inferior 41 de la superficie estabilizadora 1,
respectivamente. El citado elemento de unión tipo clip 20 ha de ser
lo suficientemente flexible como para permitir su pinzado, de tal
forma que los extremos de dicho clip 20 queden alojados, por medio
de los rebajes 23 previstos para tal fin, entre los revestimientos
40 y 41 de la superficie sustentadora 1 de la aeronave.
En lo referente al proceso de fabricación, la
nueva configuración planteada según la invención, facilita y
optimiza considerablemente la fabricación de los revestimientos, 40
y 41 del estabilizador 1. Se abarata así su fabricación, al quedar
eliminado el destaje 6, eliminándose además posibles de futuros
defectos en la superficie de los mismos.
Además, con el nuevo diseño de la invención, se
evitan los problemas derivados de la aplicación del material de
relleno 8, así como los desprendimientos producidos cuando la
aeronave está en servicio. La nueva estética que se consigue en la
superficie exterior del borde de salida 2 según la invención es
inmejorable, debido a que la continuidad de la superficie es total y
a que su comportamiento aerodinámico es mucho mejor (al eliminarse
los escalones o destajes 6 responsables del aumento de la
resistencia parásita), además de tener en cuenta el hecho de la
mejora estética en el exterior de la superficie del borde de salida
2, para mayor agrado del cliente.
En la fase de montaje de los elementos de unión
tipo clip 20 en el borde de salida 3, el nuevo diseño según la
invención no presenta problema alguno, ya que podría hacerse de la
misma forma que los montajes conocidos, y en el mismo orden de
montaje de piezas. Hay que tener además en cuenta que todo el
utillaje utilizado con las soluciones actuales conocidas también
serviría para el nuevo diseño. Para finalizar el montaje según el
diseño de la invención, habría. que aplicar sellante 22 en las zonas
exteriores de las uniones de los rebajes 23 con los revestimientos
40 y 41, de forma idéntica a la realizada para los otros elementos
que componen el estabilizador horizontal 1. Así, para el montaje de
los nuevos clips 20 sólo habría que aprovechar la flexibilidad de la
pieza para poder pinzarla e introducirla entre los revestimientos 40
y 41.
Los elementos de unión tipo clip 20 según la
invención serán de tipo metálico, para así proteger el timón de
profundidad 2 contra impactos de rayo, preferiblemente de aluminio,
e irán unidos mediante uniones remachadas, preferentemente, a los
revestimientos 40 y 41.
A modo de comparación, el tiempo empleado en el
montaje de los nuevos diseños de los elementos de unión tipo clip 20
con respecto a los conocidos 5, podría pasar (considerando los
elementos tipo clip, 20 y 5, remachados a los revestimientos 40 y
41, en ambos diseños) de una jornada y media (\approx12 h) a 1 h
de trabajo, con el consiguiente ahorro en costes de fabricación que
esto conllevaría.
Además, y según el diseño de la invención, se
ahorrarían también los posibles problemas que pudieran presentarse
en la fibra de carbono al encintar el destaje 6, que ya no
existirían, ahorrando además el tiempo de máquina empleado para
dicho encintado. Todo ello conllevaría un muy importante ahorro en
tiempo y costes de fabricación y montaje del diseño de la invención,
frente a los diseños conoci-
dos.
dos.
Existe también un coste de "no calidad" muy
importante en lo anteriormente mencionado, que es el coste debido a
las quejas de los clientes cuando se les desprende la pintura
exterior por la aplicación del material de relleno 8.
Por otro lado, el diseño de la invención no
compromete la continuidad eléctrica y el drenaje de la superficie
estabilizadora 1, manteniéndose además los mismos materiales, tanto
en los revestimientos 40 y 41, como en los elementos 20 de tipo
clip, con respecto a las soluciones conocidas.
Así, las principales ventajas significativas del
nuevo diseño de la invención, con respecto a los conocidos, son las
siguientes:
- -
- se mejoran tanto la calidad como el aspecto estético de las superficies estabilizadoras 1;
- -
- se mejora la aerodinámica de las superficies estabilizadoras 1;
- -
- se simplifica la fabricación de los revestimientos 40 y 41 del timón de profundidad 2 de las superficies estabilizadoras horizontales 1;
- -
- se mejora el proceso de montaje de los elementos de unión tipo clip 20 en las superficies estabilizadoras horizontales 1; y
- -
- se reducen los costes unitarios de fabrica- ción.
Geometrías similares a la del borde de salida 3
del timón de profundidad 2 de un estabilizador horizontal 1, como la
descrita en la realización preferente de la invención, pueden
también emplearse para otros elementos de una aeronave, pudiendo
entonces aplicarse el diseño de la invención en dichos componentes.
Las partes de la aeronave a las que se hace referencia son: borde de
salida del timón de dirección del estabilizador vertical de la
aeronave y borde de salida de las alas.
En las realizaciones que acabamos de describir
pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del
alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (10)
1. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave, estando dicha superficie (1)
fabricada en material compuesto y comprendiendo un revestimiento
exterior (40) y un revestimiento interior (41) que se unen a través
de un elemento (20) de unión tipo clip en dicho borde de salida (3),
caracterizado porque el elemento (20) de unión tipo clip
comprende en sus extremos unos rebajes (23) destinados a acoplar con
la zona interior de los revestimientos superior e inferior (40, 41)
de la superficie estabilizadora (1), de tal forma que el elemento
(20) de unión tipo clip es lo suficientemente flexible como para
permitir su pinzado, de tal forma que sus extremos quedan alojados,
por medio de los citados rebajes (23), entre los revestimientos
exterior e interior (40, 41) de la superficie estabilizadora (1) de
la aeronave, quedando así la zona exterior de la superficie
estabilizadora (1), en su borde de salida (3) formada por una
superficie continua aerodinámica sin cambios de pendiente.
2. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento (20) de unión tipo clip está
realizado en un material metálico.
3. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento (20) de unión tipo clip es
de aluminio.
4. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unión
del elemento (20) de tipo clip con los revestimientos exterior e
interior (40, 41), en su zona interior, se realiza mediante uniones
remachadas.
5. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además un sellante (22) las zonas exteriores de las uniones de los
rebajes (23) del elemento (20) de unión tipo clip con los
revestimientos exterior e interior (40, 41) de dicha superficie
estabilizadora (1).
6. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el borde de
salida (3) corresponde al borde de salida del timón de profundidad
(2) de un estabilizador horizontal de una aeronave.
7. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el borde de
salida (3) corresponde al borde de salida del timón de dirección de
un estabilizador vertical de una aeronave.
8. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el borde de
salida (3) corresponde al borde de salida del ala de una
aeronave.
9. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
superficie estabilizadora (1) es de material compuesto.
10. Borde de salida (3) de superficie
estabilizadora (1) de aeronave según la reivindicación 9,
caracterizado porque la superficie estabilizadora (1) es de
fibra de carbono.
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