ES2376098A1 - Procedimiento de ensamblaje de secciones de fuselaje de una aeronave. - Google Patents

Procedimiento de ensamblaje de secciones de fuselaje de una aeronave. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de ensamblaje de secciones de fuselaje de una aeronave.El procedimiento comprende la fabricación de la sección anterior (2) y de la sección posterior (3) con la estructura de ensamblaje integrada en la sección posterior y el posterior ensamblaje de las dos secciones.La fabricación de la sección anterior (2) comprende la fabricación de una porción principal (9) de sección anterior separada de una porción de acoplamiento (10) de sección anterior.El ensamblaje de las dos secciones comprende el ensamblaje de la porción principal (9) con el conjunto de la sección posterior (3) y la porción de acoplamiento (10) de sección anterior.

Description

PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se concibe para la industria aeronáutica, en el campo del diseño y la construcción de aeronaves.
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, tiene por objeto proporcionar un procedimiento para el ensamblaje de secciones de fuselaje de aeronave.
La invención proporciona un procedimiento que permite ensamblar secciones de fuselaje previamente obtenidas con la máxima integridad, lo que reduce el número de operaciones necesarias para realizar el ensamblaje y por consiguiente reducir los costes y tiempos de fabricación. Adicionalmente, la fabricación íntegra o casi íntegra de cada una de las secciones previamente a ensamblarlas, proporciona mejoras en la resistencia estructural y la precisión dimensional de las propias secciones, teniendo en cuenta además que para la fabricación de cada una de las secciones a ensamblar con la máxima integridad es propicia actualmente la utilización de técnicas de fabricación en materiales compuestos conocidas como laminado con colocación de fibras (“fiber placement”).
Para el acoplamiento de secciones de fuselaje, se emplean estructuras de ensamblaje que comprenden una cuaderna de ensamblaje y una platabanda, que se extienden alrededor del fuselaje entorno al borde de las secciones a ensamblar. La cuaderna de ensamblaje debe absorber las cargas procedentes de las secciones además de rigidizar transversalmente el fuselaje en la zona del acoplamiento. Por otra parte, la platabanda tiene la función de asegurar la continuidad de los esfuerzos transmitidos a través del revestimiento y los larguerillos de cada una de las secciones a acoplar.
En particular, la presente invención proporciona un procedimiento para ensamblar las secciones donde se localiza el mamparo de presiones de la aeronave. Es decir, las secciones correspondientes a la zona presurizada y la zona no presurizada de la aeronave respectivamente. La estructura de ensamblaje de estas secciones, además de la cuaderna de ensamblaje y la platabanda citadas, requiere de modificaciones estructurales para el acoplamiento del mamparo, en la configuración de la propia cuaderna de ensamblaje, o mediante la inclusión de elementos estructurales adicionales con objeto de proporcionar una resistencia adicional adecuada para absorber las cargas de presión que actúan en el mamparo de presiones.
La presente invención también tiene por objeto proporcionar un procedimiento de ensamblaje entre las dos secciones cuando la estructura de ensamblaje (cuaderna, platabanda, acoplamiento del mamparo de presión, etc.) se ha integrado previamente en la sección posterior. En este caso, el integrar la estructura de ensamblaje en la sección posterior proporciona la ventaja técnica de que al posicionar la estructura de ensamblaje más hacia atrás, el mamparo de presión se retrasa también apreciablemente y por tanto aumenta apreciablemente el volumen de la zona presurizada de la aeronave con la consiguiente ventaja derivada del aumento de la capacidad para transportar carga de pago.
Finalmente, otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de ensamblaje entre las dos secciones cuando el fuselaje es troncocónico. En este caso, si además la estructura de ensamblaje (al menos consistente en la cuaderna de ensamblaje y la platabanda) se incorpora a la sección posterior, se presenta el problema técnico de que al sobresalir parte de la estructura de ensamblaje (al menos la platabanda) por el borde de la sección posterior, por
geometría
no es posible el acoplamiento directo de la
sección posterior con la sección anterior.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR A LA INVENCIÓN
Convencionalmente,
el ensamblaje de secciones de
fuselaje no se realiza a partir de las secciones totalmente
integradas. Al menos la estructura de ensamblaje (cuaderna de ensamblaje, platabanda, etc.) se instala posteriormente, durante la misma operación de ensamblaje. Una vez fijada la estructura de ensamblaje, se extiende sobre ella el revestimiento, distribuido en paneles. Este método convencional aporta la ventaja de que permite corregir las tolerancias de fabricación, permitiendo un ajuste final adecuado entre las dos secciones a acoplar, sin embargo como se ha indicado anteriormente presenta inconvenientes derivados del tiempo y costes de fabricación, así como de la resistencia estructural y precisión dimensional del fuselaje en el entorno de la zona de ensamblaje, con respecto a la solución de acoplar las secciones partiendo de que las mismas incorporen la estructura de ensamblaje previamente al ensamblaje.
Adicionalmente, en el caso de la presente invención interviene el factor de la incorporación de los elementos estructurales de acoplamiento del mamparo de presión a la propia estructura de ensamblaje. Convencionalmente, el mamparo de presión se ensambla a la aeronave a través de la misma cuaderna de ensamblaje. Para ello, una porción posterior del ala superior de la cuaderna se proyecta hacia arriba y hacia atrás con cierta inclinación respecto al revestimiento que viene determinada por una línea tangente al mamparo de presión, teniendo un valor aproximado y orientativo de 60º. También se conocen estructuras de refuerzo para la carga de presión del mamparo como tirantes que se acoplan entre la cuaderna de ensamblaje y en otra cuaderna de refuerzo dispuesta en una posición adelantada respecto a la cuaderna de ensamblaje y conectada a los larguerillos de la sección anterior. Dicha cuaderna de ensamblaje para mamparo de presión necesariamente ha de fabricarse de metal y por la técnica de mecanizado, debido a la naturaleza de las cargas que debe resistir, las del acoplamiento como una cuaderna de ensamblaje simple más las de presión. Sin embargo, recientemente se han considerado estructuras de ensamblaje para mamparo de presión cuya
fabricación puede fabricarse totalmente en material
compuesto.
Este hecho, permite obtener una estructura de
ensamblaje
unida a la sección de fuselaje, sin ser
necesarios
medios de fijación mecánicos, por ejemplo por
medio de las técnicas de copegado o cocurado de material compuesto lo que contribuye positivamente al objeto de la presente invención. Esta estructura de ensamblaje se recoge en la presente invención y es hacia la que preferidamente se dirige la misma.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Con objeto de resolver los inconvenientes del estado de la técnica y lograr las mejoras anteriormente señaladas la presente invención proporciona un procedimiento de ensamblaje de secciones de fuselaje, adecuado para secciones troncocónicas de fuselaje donde se ensambla el mamparo de presión de la aeronave.
Esencialmente, el procedimiento de ensamblaje permite acoplar una sección anterior con una sección posterior del fuselaje, cuando una de las secciones incorpora previamente la estructura de ensamblaje. Dicha estructura de ensamblaje comprende una cuaderna de ensamblaje y una platabanda principal. De otro lado, las secciones incorporan larguerillos, cuadernas de forma y revestimiento.
El procedimiento se caracteriza porque la fabricación de la sección anterior comprende la fabricación de la misma dividida en dos particiones: una porción principal de sección anterior y una porción de acoplamiento de sección anterior. La porción de acoplamiento consiste en un tramo de la sección anterior que se extiende desde el borde abarcando un arco. De este modo, la porción principal de sección anterior queda definida por un borde anterior, un borde posterior y un borde transversal que se extiende entre dichos bordes anterior y posterior de sección anterior.
Por otra parte, la fabricación de la sección posterior comprende la incorporación de la estructura de ensamblaje en dicha sección, es decir la incorporación de la platabanda principal y la cuaderna de ensamblaje en la misma. Así, la platabanda principal se conecta fijamente al revestimiento y la cuaderna de ensamblaje se acopla fijamente a dicha platabanda principal.
El ensamblaje de las dos secciones se completa con las siguientes subetapas: ensamblaje de la porción principal con la sección posterior; y
ensamblaje de la porción de acoplamiento con el
conjunto de la porción principal y la sección
posterior.
De esta forma, la invención permite el ensamblaje de las secciones troncocónicas del fuselaje, partiendo de secciones con la máxima integridad, a pesar de que la estructura de ensamblaje esté integrada previamente en la sección posterior a acoplar. Dado que permite el ensamblaje independiente de las porciones en que se subdividen aproximando las porciones y secciones correspondientes hasta que contactan entre sí.
Por sección o estructura “integrada” se entiende en la presente invención que los elementos técnicos que constituyen dicha sección o estructura estén conectados fijamente previamente al acoplamiento. En particular, por estructura de ensamblaje integrada en la sección se entiende que la estructura de ensamblaje se encuentre conectada fijamente a la sección antes de producir el acoplamiento con la otra sección. Para conectar fijamente los distintos elementos de la estructura de ensamblaje y la estructura de ensamblaje con la sección se contemplan tanto medios de fijación como medios de unión. Los medios de fijación se distinguen de los medios de unión en que los medios de fijación requieren de elementos conectores ajenos a los elementos a conectar. Los medios de fijación pueden ser mecánicos (roscados, como tornillos; o no roscados, como remaches ciegos o no ciegos) o químicos (como adhesivos, por pegado o por copegado; por copegado cuando las piezas a conectar son de material compuesto). Los medios de unión a su vez pueden ser mecánicos (como por machihembrado) o químicos (como por cocurado, cuando las piezas a conectar son de material compuesto). La diferencia entre las técnicas de cocurado y copegado es la siguiente: En el cocurado se unen elementos que no han sido curados previamente, produciéndose la unión mediante el curado del conjunto de los dos elementos, no disponiendo adhesivo entre los elementos a conectar; sin embargo en el copegado, uno de los elementos a conectar se ha curado previamente, disponiendo una capa de adhesivo entre los elementos a conectar.
Una variante del procedimiento de ensamblaje descrito anteriormente es que la porción de acoplamiento se integre en la sección posterior (o incluso que forme parte de ella). La ventaja de esta alternativa se deriva del menor número de piezas a montar, aunque presentaría los inconvenientes frente a la alternativa anterior de que el útil de fabricación del revestimiento sería más complejo y de que permitiría una menor flexibilidad para corregir tolerancias dimensionales del ajuste de las secciones a acoplar. En este sentido, teniendo en cuenta estos efectos, la presente invención contempla alternativamente que la porción de acoplamiento se divida a su vez en varias porciones o que se extienda en torno a la zona de ensamblaje en tramos discontinuos, de manera que se pueda optimizar dicho ajuste del acoplamiento final entre las secciones integradas o “casi integradas”. Por sección “casi integrada” se entiende la sección sin la correspondiente porción de acoplamiento integrada en ella.
Para el ensamblaje de la sección anterior casi integrada con la porción de acoplamiento se contempla la incorporación de una platabanda secundaria que se integra en la sección anterior para conectar la porción de acoplamiento en el borde anterior. Análogamente, una platabanda transversal se dispone en el borde transversal de la porción principal para la conexión de la misma con la porción de acoplamiento. La platabanda secundaria se acopla convencionalmente a la última cuaderna de forma de la sección anterior, de manera que se garantiza en todo momento la continuidad de la resistencia estructural en la zona de conexión entre las porciones a través de la incorporación de herrajes de tensión que conectan las platabandas con los larguerillos correspondientes.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
Para complementar la descripción de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características técnicas, se acompaña a la presente memoria descriptiva las siguientes figuras:
Figura 1.-Vista en perspectiva esquemática del fuselaje de una aeronave donde se muestra la estructura del mismo en la zona de ensamblaje de las secciones anterior y posterior.
Figura 2.- Muestra esquemáticamente el procedimiento de ensamblaje entre las secciones anterior y posterior del fuselaje de la realización preferida de la invención. La figura 2A representa el acercamiento de la sección posterior a la porción principal de la sección anterior, previo a su acoplamiento. La figura 2B muestra el acercamiento de la porción de acoplamiento al conjunto de la sección posterior con la porción principal. Y la figura 2C muestra el fuselaje con las dos secciones una vez ensambladas.
Figura 3.-Muestra el ensamblaje entre la sección anterior y posterior del fuselaje según la vista indicada en la figura 2C como A-A’.
Figura 4.-Muestra el ensamblaje entre la sección anterior y posterior del fuselaje según la vista indicada en la figura 2C como B-B’.
Figura 5.-Muestra el ensamblaje entre la sección anterior y posterior del fuselaje según la vista indicada en la figura 2C como C-C’.
Las referencias empleadas en las figuras son las siguientes:
1: Fuselaje de aeronave
2: Sección anterior de fuselaje
3: Sección posterior de fuselaje
4: Larguerillo
5: Cuaderna de forma
6: Revestimiento
7: Platabanda principal
8: Cuaderna de ensamblaje
9: Porción principal de sección anterior
10: Porción de acoplamiento de sección anterior
11: Platabanda secundaria
12: Herrajes de tensión
13: Mamparo de presión
14: Anillo de mamparo
15: Platabanda transversal
16: Borde posterior de porción principal
17: Borde anterior de porción principal
18: Anclaje para izado de la sección posterior
DESCRIPCION DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA
La realización preferida descrita a continuación se refiere a un procedimiento de ensamblaje de las secciones anterior (2) y posterior (3) del fuselaje (1) troncocónico de una aeronave, siendo las secciones a ensamblar las correspondientes al acoplamiento del mamparo de presión de la aeronave. En la figura 1 se observa una vista de dichas secciones, donde se muestran los elementos estructurales de las secciones a ensamblar, que comprenden larguerillos (4), cuadernas de forma (5) y revestimiento (6).
Previamente a realizar el ensamblaje entre las secciones, la estructura de ensamblaje está integrada en la sección (3) posterior del fuselaje (1).
La estructura de ensamblaje considerada en esta realización preferida puede fabricarse totalmente en material compuesto, contribuyendo positivamente al objeto de la presente invención como se ha indicado anteriormente. Esta estructura de ensamblaje, que está integrada en la sección posterior antes de realizar el acoplamiento, comprende una platabanda principal (7), una cuaderna de ensamblaje (8), herrajes de tensión (12), el mamparo (13) de presión y un anillo (14) de mamparo. Estos elementos se muestran por ejemplo en la figura 3, correspondiente a una vista de un corte transversal de la estructura de ensamblaje, que se extiende con simetría cilíndrica en torno al fuselaje. El anillo (14) de mamparo tiene la función de recibir las cargas de presión del mamparo (13) de presión. Se caracteriza por tener una forma en L, con dos porciones rectas: una porción anterior y otra porción posterior. Así, el mamparo (14) se conecta a la porción posterior del anillo
(14)
de mamparo, proyectándose la porción posterior hacia arriba y hacia atrás con cierta inclinación respecto al revestimiento (6), viniendo determinada la inclinación por una línea tangente al mamparo de presión. Por otra parte, la cuaderna (8) de ensamblaje tiene la función de rigidizar la sección transversal del fuselaje, de manera desacoplada de la función de absorber las cargas de presión del mamparo (13), que es proporcionada por el anillo (14) de mamparo. La cuaderna (8) está conectada fijamente al anillo (14) de mamparo y, el conjunto de cuaderna y anillo, están conectados fijamente al revestimiento por interposición de la platabanda (7) principal, entre la porción anterior del anillo de mamparo y el revestimiento. Por otro lado, la platabanda (7) principal está conectada a los larguerillos
(4)
de la sección posterior por medio de unos herrajes de tensión (12). Con esta configuración, al menos la platabanda
(7)
principal sobresale de la sección posterior (3), antes de proceder a ensamblar la porción principal (9) o la porción de acoplamiento (10) de la sección anterior (2) con dicha sección posterior 83).
En la figura 2 se muestra esquemáticamente el procedimiento de ensamblaje de la invención. Así, la figura 2A muestra el ensamblaje de la sección posterior (3) con la porción principal (9) de la sección anterior (2), mostrándose la aproximación entre la sección posterior y la porción principal. La figura 2B muestra el ensamblaje entre la porción de acoplamiento (10) con el conjunto de la porción principal (9) de sección anterior ensamblada a la sección posterior (3). Por último, en la figura 2C, se
muestra el fuselaje una vez que las secciones están ensambladas. Internamente, el ensamblaje de las porciones y secciones se muestra en las figuras 3, 4 y 5 que representa
5 el ensamblaje según las vistas de los cortes A-A’, B-B’ y CC’ de la figura 2C, respectivamente. Así, la figura 3 (vista A-A’) muestra el ensamblaje entre la sección posterior (3) y la porción principal (9), la figura 4 (vista B-B’) muestra el ensamblaje entre la sección posterior (3) y la porción de
10 acoplamiento (10), y la figura 5 (vista C-C’) muestra el ensamblaje entre la porción principal (9) y la porción de acoplamiento (10). Durante el ensamblaje, las secciones se soportan mediante gradas o puentes grúa. Para facilitar la
15 aproximación de las secciones durante el ensamblaje, las mismas pueden incorporar unos anclajes (18) para permitir su izado.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, para acoplar una sección anterior
    (2)
    con una sección posterior (3) del fuselaje (1); las secciones comprendiendo larguerillos (4), cuadernas de forma
    (5)
    y revestimiento (6); el fuselaje comprendiendo una estructura de ensamblaje entre la sección anterior (2) y la sección posterior (3); la estructura de ensamblaje incluyendo una platabanda (7) principal y una cuaderna (8)
    de ensamblaje;
    el
    procedimiento caract erizado porque comprende las
    siguientes etapas:
    fabricación
    de la sección anterior (2) y de la
    sección posterior (3) con la estructura de ensamblaje integrada en una de las secciones; y ensamblaje de las secciones; caracterizado porque:
    la fabricación de la sección anterior (2) comprende la fabricación de una porción principal (9) de sección anterior separada de una porción de acoplamiento (10) de sección anterior, la última consistente en un tramo de sección anterior que se extiende desde el borde (16) posterior de la sección anterior hasta el borde (17) anterior de la misma abarcando un arco;
    la fabricación de la sección posterior (3) comprende la integración de la estructura de ensamblaje en la sección posterior; y
    el ensamblaje de las dos secciones comprende las siguientes subetapas: ensamblaje de la porción principal (9) con la sección posterior (3); y
    ensamblaje de la porción de acoplamiento (10) con el conjunto de la porción principal y la sección posterior.
  2. 2.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, para acoplar una sección anterior
    (2)
    con una sección posterior (3) del fuselaje (1); las
    secciones comprendiendo larguerillos (4), cuadernas de forma
    (5)
    y revestimiento (6); el fuselaje comprendiendo una estructura de ensamblaje entre la sección anterior (2) y la sección posterior (3); la estructura de ensamblaje incluyendo una platabanda (7) principal y una cuaderna (8) de ensamblaje; el procedimiento comprendiendo las siguientes etapas:
    fabricación de la sección anterior (2) y de la
    sección posterior (3) con la estructura de ensamblaje
    integrada en una de las secciones; y
    ensamblaje de las dos secciones; caracterizado porque:
    la fabricación de la sección anterior (2) comprende la fabricación de una porción principal (9) de sección anterior separada de una porción de acoplamiento (10) de sección anterior, la última consistente en un tramo de sección anterior que se extiende desde el borde (16) posterior de la sección anterior hasta el borde (17) anterior de la misma abarcando un arco;
    la fabricación de la sección posterior (3) comprende la integración de la estructura de ensamblaje en la sección posterior; y
    el ensamblaje de las dos secciones comprende el ensamblaje de la porción principal (9) con el conjunto de la sección posterior (3) y la porción de acoplamiento (10) de sección anterior.
  3. 3.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque:
    la fabricación de la porción principal (9) de sección anterior comprende la incorporación de una platabanda (11) secundaria que se extiende a lo largo del borde (17) anterior; la platabanda (11) secundaria conectándose fijamente entre una cuaderna (5) de forma y el revestimiento
    (6) de la sección anterior.
  4. 4.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 3, caracterizado porque:
    la fabricación de la porción principal (9) de sección anterior comprende la incorporación de herrajes (12) de tensión conectados fijamente entre los larguerillos (4) y la platabanda (11) secundaria.
  5. 5.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 4, caracterizado porque:
    la fabricación de la porción de acoplamiento (10) comprende la incorporación de larguerillos (4) conectados fijamente al revestimiento (6).
  6. 6.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 5, caracterizado porque:
    la fabricación de la sección posterior (3) comprende la incorporación de un mamparo de presión (13) acoplado fijamente a la cuaderna (8) de ensamblaje y a la platabanda
    (7) principal.
  7. 7.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 6, caracterizado porque:
    el mamparo de presión (13) se conecta fijamente a un anillo de mamparo (14) que a su vez se conecta fijamente entre la cuaderna (8) de ensamblaje y la platabanda (7) principal.
  8. 8.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según una de las reivindicaciones 5-7, caracterizado porque:
    la fabricación de la porción principal (9) comprende la incorporación de una platabanda transversal (15).
  9. 9.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 8, caracterizado porque el ensamblaje de la porción principal
    (9)
    con la sección posterior (3) comprende conectar fijamente la platabanda (7) principal con el revestimiento
    (6)
    de la porción principal (9).
  10. 10.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 9, caracterizado porque el ensamblaje de la porción principal
    (9)
    con la sección posterior (3) comprende conectar fijamente unos herrajes de tensión entre los larguerillos
    (4)
    de la porción principal (9) y la platabanda (7) principal.
  11. 11.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 8, caracterizado porque el ensamblaje de la porción de acoplamiento (10) con el conjunto de la porción principal
    (9)
    y la sección posterior (3) comprende conectar fijamente el revestimiento de la porción de acoplamiento (10) con la platabanda (7) principal de la sección posterior (3), y con la platabanda (11) secundaria y la platabanda transversal
    (15)
    de la sección anterior (9).
  12. 12.-PROCEDIMIENTO DE ENSAMBLAJE DE SECCIONES DE FUSELAJE DE UNA AERONAVE, según la reivindicación 11, caracterizado porque el ensamblaje de la porción de acoplamiento (10) con el conjunto de la porción principal
    (9)
    y la sección posterior (3) comprende conectar fijamente unos herrajes de tensión entre los larguerillos (4) de la porción de acoplamiento (10) y la platabanda (7) principal por un lado, y entre los larguerillos (4) de la porción de acoplamiento (10) y la platabanda (11) secundaria por otro.
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