ES2372828A1 - Costilla-herraje. - Google Patents
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Abstract
Costilla-herraje como componente (9) de un cajón de torsión (1, 3) de una superficie sustentadora de una aeronave que está realizado en material compuesto como una pieza unitaria y cuya configuración comprende: un alma (31) sustancialmente plano con una primera parte en forma de orejeta (33) y una segunda parte en forma de alma de costilla (35); dos alas (39) para unir el alma (31) con las almas de cada uno de los extremos del larguero (11, 13) del cajón al que se conecta; alas (43) de unión a los revestimientos superior e inferior (19, 21) del cajón; vanos (45) en las zonas de intersección con cordones del larguero (11, 13) al que se conecta el componente (9) y con los larguerillos de refuerzo (25) de los revestimientos (19, 21). La invención también comprende procedimientos de montaje de la costilla-herraje en cajones de torsión multilarguero.
Description
Costilla-herraje.
La presente invención se refiere a un componente
de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una
aeronave para la recepción y distribución de una carga local.
Tradicionalmente las superficies sustentadoras
de estructuras aeronáuticas se componen en su parte resistente y de
paso de carga por un cajón de torsión.
Una de las configuraciones conocidas es la
configuración multicostilla según la cual el cajón está formado por
dos largueros, cerrado por revestimientos y reforzado frente a las
cargas de torsión por costillas uniformemente distribuidas.
Otra de las configuraciones conocidas es la
configuración multilarguero según la cual el cajón está formado por
dos largueros, cerrado por revestimientos y reforzado frente a las
cargas de torsión por largueros interiores uniformemente
distribuidos.
Normalmente las concentraciones locales de carga
en los cajones de torsión, provenientes de estructuras ligadas a
ellos, tales como pilones, superficies de control ó apoyos en el
fuselaje, se introducen en la estructura del cajón a través de un
herraje (normalmente formado por varias piezas) que transmite la
carga a un contraherraje (una costilla en el caso de cajón
multicostilla) que a su vez la distribuye al resto de la estructura
del cajón.
Esta forma de introducir las cargas requiere un
gran número de piezas que además no suele ser fácil unir entre sí,
requiriendo al mismo tiempo una gran cantidad de bulones que deben
de tener unos pares de apriete precisos y unas tolerancias muy
reducidas, lo que lleva a consumir mucho trabajo de montaje e
invertir mucho tiempo en el mismo.
En un mercado cada vez más competitivo, resulta
una necesidad producir estructuras con el menor coste posible y en
el menor tiempo posible. En este marco, sería deseable la reducción
del número de piezas del conjunto del herraje y el contraherraje
mencionados y la simplificación de su proceso de montaje.
La presente invención está orientada a la
satisfacción de esa demanda.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie
sustentadora de una aeronave para la recepción y distribución de una
carga local realizado como una pieza unitaria.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie
sustentadora de una aeronave para la recepción y distribución de una
carga local con el menor peso posible.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un componente de un cajón de torsión de una superficie
sustentadora de una aeronave para la recepción y distribución de
una carga local que pueda montarse fácilmente.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar procedimientos eficaces de montaje de dicho
componente.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se
consiguen mediante un componente de un cajón de torsión -(que
comprende al menos dos largueros anterior y posterior, dos
revestimientos superior e inferior con larguerillos de refuerzo)-
que está realizado en material compuesto como una pieza unitaria y
cuya configuración comprende:
- Un alma sustancialmente plano con una primera
parte en forma de orejeta y una segunda parte en forma de alma de
costilla.
- Dos alas para unir el alma con las almas de
cada uno de los extremos del larguero anterior o posterior al que se
conecta el componente.
- Alas de unión a los revestimientos superior e
inferior.
- Vanos en las zonas de intersección con los
cordones del larguero anterior o posterior al que se conecta el
componente y con los larguerillos de refuerzo.
En una realización preferente de dicho
componente las alas de unión a los revestimientos superior e
inferior se extienden en sentidos opuestos en relación al plano del
alma para cada uno de los revestimientos superior e inferior. Se
consigue con ello un componente con perfil transversal en forma de
Z que facilita su montaje en determinadas configuraciones del
cajón.
En otra realización preferente de dicho
componente las alas de unión a los revestimientos superior e
inferior se extienden a ambos lados del plano del alma para cada
uno de los revestimientos superior e inferior. Se consigue con ello
un componente con perfil transversal en forma de doble T que
transmite la carga muy eficazmente al cajón de torsión.
En un segundo aspecto, se proporciona un
procedimiento de montaje del componente mencionado en un cajón
multilarguero que comprende los siguientes pasos:
- Proporcionar el cajón de torsión premontado
con los dos revestimientos.
- Proporcionar un componente con la
configuración mencionada de un perfil en forma de Z.
- Introducir dicho componente en el cajón rotado
un ángulo predeterminado.
- Desplazar dicho componente hasta el lugar
previsto para su ubicación y rotarlo hasta que queda posicionado
correctamente.
- Acoplar el componente con los extremos del
larguero anterior o posterior al que se conecta.
- Unir el componente a los dos revestimientos y
a los extremos del larguero anterior o posterior al que se
conecta.
En un tercer aspecto, se proporciona un
procedimiento de montaje del componente mencionado en un cajón
multilarguero que comprende los siguientes pasos:
- Proporcionar el cajón de torsión premontado
con los dos revestimientos.
- Proporcionar un componente con la
configuración mencionada de un perfil en forma de doble T.
- Introducir dicho componente en el cajón en
posición vertical.
- Desplazar dicho componente hasta el lugar
previsto para su ubicación y posicionarlo correctamente.
- Acoplar el componente con los extremos del
larguero anterior o posterior al que se conecta.
- Unir el componente a los dos revestimientos y
a los extremos del larguero anterior o posterior al que se
conecta.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa del objeto de la invención en relación a
las figuras adjuntas.
La Figura 1a muestra una vista en perspectiva de
un cajón de torsión de configuración multicostilla conocida y la
Figura 1b muestra una vista en sección transversal por el plano
A-A de la Figura 1a.
La Figura 2 muestra una vista parcial en
perspectiva de un cajón de torsión multicostilla conocido con un
conjunto herraje-contraherraje en un punto . de
introducción de carga al cajón.
Las Figuras 3a y 3b muestran vistas en sección
transversal de conjuntos herraje-contraherrajes
conocidos para la introducción de cargas a un cajón de torsión
multicostilla.
La Figura 4a muestra una vista en perspectiva de
un cajón de torsión de configuración multilarguero conocida y la
Figura 4b muestra una vista típica en sección transversal de ese
tipo de cajones de torsión.
La Figura 5 muestra una vista en sección
transversal de un conjunto herraje-contraherraje
conocidos para la introducción de cargas a un cajón de torsión
multilarguero.
La Figura 6a muestra una vista esquemática en
sección transversal de una unión conocida del conjunto
herraje-contraherraje al cajón de torsión.
La Figura 6b muestra una vista esquemática en
sección transversal de la unión del componente para la recepción y
distribución de una carga local según la presente invención al cajón
de torsión.
La Figura 7a muestra una vista en perspectiva de
una realización preferente de un componente para la recepción y
distribución de una carga local al cajón de torsión según la
presente invención.
La Figura 7b muestra una vista esquemática en
sección lateral del componente de la Figura 7a montado en el cajón
de torsión.
La Figura 8 ilustra el proceso de montaje del
componente de la Figura 7a en el cajón de torsión.
La Figura 9a muestra una vista en perspectiva de
otra realización preferente de un componente para la recepción y
distribución de una carga local al cajón de torsión según la
presente invención.
La Figura 9b muestra una vista esquemática en
sección lateral del componente de la Figura 9a montado en el cajón
de torsión.
La Figura 10 ilustra el proceso de montaje del
componente de la Figura 9a en el cajón de torsión.
En primer lugar describiremos brevemente la
técnica conocida para la introducción y distribución de cargas
locales a un cajón de torsión de una estructura sustentadora de una
aeronave.
Un cajón de torsión de configuración
multicostilla 1 como el representado en las Figuras 1a y 1b está
estructurado en base a un larguero anterior 11 y un larguero
posterior 13 (entendiendo los términos anterior y posterior en
relación con la dirección de vuelo de la aeronave), dos
revestimientos superior e inferior 19, 21 con una pluralidad de
larguerillos de refuerzo 25 y una pluralidad de costillas
transversales 27.
En ese tipo de cajones de torsión 1 se incluyen
herrajes 5 como el representado en la Figura 2 para la recepción de
cargas locales que se distribuyen al resto del cajón a través del
contraherraje 7.
En las Figuras 3a y 3b se observan dos
realizaciones de esos conjuntos de herrajes 5 - contraherrajes 7, en
las que los contraherrajes 7 son similares a las costillas
transversales 27.
Por su parte, un cajón de torsión de
configuración multilarguero 3 como el representado en las Figuras 4a
y 4b está estructurado en base a un larguero anterior 11 y un
larguero posterior 13 (entendiendo los términos anterior y posterior
en relación con la dirección de vuelo de la aeronave), dos
revestimientos superior e inferior 19, 21 con una pluralidad de
larguerillos de refuerzo 25 y una pluralidad de largueros
longitudinales intermedios interiores 15.
En la Figura 5 se observa una realización de un
conjunto de herraje 5 - contraherraje 7 para la recepción y
distribución de cargas locales en un cajón de torsión 3
multilarguero.
La Figura 6a ilustra la unión conocida del
conjunto herraje 5 - contraherraje 7 utilizada tanto en los cajones
de torsión multicostilla 1 como en los cajones de torsión
multilarguero 3 empleando un angular 6 para crear las necesarias
superficies planas entre los distintos elementos para posibilitar su
unión mediante bulones (no representados).
Pasando a describir detalladamente la presente
invención, hay que señalar en primer término que la idea básica de
la misma es proporcionar un componente unitario 9 para la
introducción y distribución de cargas locales a un cajón de torsión
de una estructura sustentadora de una aeronave en lugar del conjunto
herraje 5 - contraherraje 7 de la técnica anterior. Ello se
representa esquemáticamente en la Figura 6b donde puede observarse
el componente 9, hecho de una pieza, que se une al larguero
posterior 13 (ó, en su caso al larguero anterior 11). El componente
unitario 9 es pues un único elemento estructural capaz de realizar
las funciones del herraje 5 y el contraherraje 7 mencionados,
reduciendo así el número de piezas a fabricar, montar y
ensamblar.
En la realización ilustrada en las Figuras 7a y
7b cabe destacar los siguientes elementos de su configuración:
- Un alma 31 sustancialmente plano con una
primera parte en forma de orejeta 33 para la recepción de la carga
local y una segunda parte en forma de alma de costilla 35 para la
distribución de la carga al resto del cajón.
- Dos alas 39 para unir el alma 31 con las almas
de cada uno de los extremos del larguero posterior 13 (ó en su caso
el larguero anterior 11). Debe observarse que el larguero posterior
13 debe cortarse en la ubicación prevista para el componente 9.
- Varias alas 43 de unión a los revestimientos
superior 19 e inferior 21 extendidas en sentidos opuestos en
relación al plano del alma 31, de manera que el componente 9
adquiere un perfil transversal en forma de Z.
- Varios vanos 45 en las zonas de intersección
con los cordones del larguero posterior 13 (ó en su caso el larguero
anterior 11) y con los larguerillos de refuerzo 25. Esos vanos 45
deben evitar cualquier interferencia entre el componente 9 y el
larguero posterior 13 (ó en su caso el larguero anterior 11) y ó los
larguerillos de refuerzo 25 tanto en su posición definitiva como
durante el proceso de montaje.
Con esa configuración del componente 9 como
pieza unitaria, la carga local se introduce en el cajón de torsión a
través de la orejeta 33 y se extiende por el alma de costilla 35 que
la distribuye a los revestimientos 19, 21 y al alma del larguero
posterior 13 (ó en su caso del larguero anterior 11) a través de
uniones remachadas (no representadas) en las zonas de alas 39,
43.
En la realización ilustrada en las Figuras 9a,
9b la única diferencia de su configuración con la realización que
venimos de describir es que las alas 43 de unión a los
revestimientos superior 19 e inferior 21 se extienden a ambos lados
del plano del alma 31, de manera que el componente 9 adquiere un
perfil transversal en forma de doble T.
En una realización preferente de la presente
invención para un cajón de torsión multilarguero 3, el alma de
costilla 35 se extiende entre el larguero anterior o posterior 11,
13 al que se conecta el componente 9 y el larguero intermedio 15 más
próximo a él.
En una realización preferente de la presente
invención para un cajón de torsión multicostilla 1, el alma de
costilla 35 se extiende entre los dos largueros anterior y posterior
11, 13.
El proceso de fabricación recomendado para el
componente 9 es RTM ("Resin Transfer Moulding") porque permite
obtener la estructura completa de una sola pieza.
El montaje del componente 9 en un cajón de
torsión multicostilla es similar al montaje de las costillas que
forman parte del cajón que se lleva a cabo antes de la colocación de
uno de los revestimientos. La instalación de ambas partes del
larguero posterior 13 (ó en su caso del larguero anterior 11)
constituye la última parte de instalación del componente 9 dentro
del proceso de montaje del cajón.
Para un cajón multilarguero, las limitaciones de
acceso al interior del cajón limitan y condicionan la geometría del
componente 9.
En el caso de la configuración representada en
las Figuras 7a y 7b y como se ilustra en la Figura 8 el componente 9
se introduce en el cajón rotado aproximadamente 40º. Dentro de la
célula del cajón donde va a quedar ubicado, se rota hasta su
posición final. Una vez colocado el componente 9, sobre él se montan
las dos partes del alma del larguero posterior 13 (ó en su caso del
larguero anterior 11).
En el caso de la configuración representada en
las Figuras 9a y 9b y como se ilustra en la Figura 10 el componente
9 se introduce en el cajón en posición vertical en la zona de la
costilla de encastre (sin que esta esté montada) y se desplaza a lo
largo del cajón hasta su posición final. Una vez fijado, se montan
sobre él las dos partes del alma del larguero 13 (ó en su caso del
larguero anterior 11).
En la realización preferente que acabamos de
describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas
dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (7)
1. Componente (9) de un cajón de torsión (1, 3)
de una superficie sustentadora de una aeronave para la recepción y
distribución de una carga local, comprendiendo el cajón de torsión
(1, 3) al menos dos largueros anterior y posterior (11, 13), dos
revestimientos superior e inferior (19, 21) con larguerillos de
refuerzo (25), caracterizado porque está realizado en
material compuesto como una pieza unitaria y porque su configuración
comprende:
- Un alma (31) sustancialmente plano con una
primera parte en forma de orejeta (33) y una segunda parte en forma
de alma de costilla (35);
- Dos alas (39) para unir el alma (31) con las
almas de cada uno de los extremos del larguero anterior o posterior
(11, 13) al que se conecta el componente (9);
- Alas (43) de unión a los revestimientos
superior e inferior (19, 21);
- Vanos (45) en las zonas de intersección con
cordones del larguero posterior o anterior (11, 13) al que se
conecta el componente (9) y con los larguerillos de refuerzo
(25).
2. Componente (9) de un cajón de torsión (1, 3)
de una superficie sustentadora de una aeronave según la
reivindicación 1, caracterizado porque dichas alas (43) de
unión a los revestimientos superior e inferior (19, 21) se
extienden en sentidos opuestos en relación al plano del alma (31)
para cada uno de los revestimientos superior e inferior (19,
21).
3. Componente de un cajón de torsión (1, 3) de
una superficie sustentadora de una aeronave según la reivindicación
1, caracterizado porque dichas alas (43) de unión a los
revestimientos superior e inferior (19, 21) se extienden a ambos
lados del plano del alma (31) para cada uno de los revestimientos
superior e inferior (19, 21).
4. Componente (9) de un cajón de torsión (3) de
una superficie sustentadora de una aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
dicho cajón de torsión (3) es un cajón multilarguero y porque el
alma de costilla (35) se extiende entre el larguero anterior o
posterior (11, 13) al que se conecta el componente (9) y el larguero
intermedio (15) más próximo a él.
5. Componente (9) de un cajón de torsión (1) de
una superficie sustentadora de una aeronave según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
dicho cajón de torsión (1) es un cajón multicostilla y porque el
alma de costilla (35) se extiende entre los dos largueros anterior y
posterior (11, 13).
6. Procedimiento de montaje del componente (9)
objeto de la reivindicación 2 en un cajón de torsión (3)
multilarguero, caracterizado porque comprende los siguientes
pasos:
a) Proporcionar el cajón de torsión (3)
premontado con los dos revestimientos (19, 21);
b) Proporcionar un componente (9) según la
reivindicación 2;
c) Introducir dicho componente (9) en el cajón
de torsión (3) rotado un ángulo predeterminado;
d) Desplazar dicho componente (9) hasta el lugar
previsto para su ubicación y rotarlo hasta que queda posicionado
correctamente;
e) Acoplar el componente (9) con los extremos
del larguero anterior o posterior (11, 13) al que se conecta;
f) Unir el componente (9) a los dos
revestimientos (11, 19) y a los extremos del larguero anterior o
posterior (11, 13) al que se conecta.
7. Procedimiento de montaje del componente (9)
objeto de la reivindicación 3 en un cajón de torsión (3)
multilarguero, caracterizado porque comprende los siguientes
pasos:
a) Proporcionar el cajón de torsión (3)
premontado con los dos revestimientos (19, 21);
b) Proporcionar un componente (9) según la
reivindicación 3;
c) Introducir dicho componente (9) en el cajón
de torsión (3) en posición vertical;
d) Desplazar dicho componente (9) hasta el lugar
previsto para su ubicación;
e) Acoplar el componente (9) con los extremos
del larguero anterior o posterior (11, 13) al que se conecta;
f) Unir el componente (9) a los dos
revestimientos (11, 19) y a los extremos del larguero anterior o
posterior (11, 13) al que se conecta.
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Applications Claiming Priority (1)
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