ES2384349B1 - Cuaderna de fuselaje de aeronave en material compuesto con costillas estabilizadoras. - Google Patents

Cuaderna de fuselaje de aeronave en material compuesto con costillas estabilizadoras.

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ES2384349B1 ES200931308A ES200931308A ES2384349B1 ES 2384349 B1 ES2384349 B1 ES 2384349B1 ES 200931308 A ES200931308 A ES 200931308A ES 200931308 A ES200931308 A ES 200931308A ES 2384349 B1 ES2384349 B1 ES 2384349B1
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Abstract

Cuaderna de fuselaje de aeronave en material compuesto con costillas estabilizadoras que en, al menos, un primer sector (31) comprende una cuaderna (9) con una sección transversal (11) en forma de omega formada por una cabeza (23), dos almas (25, 25?), dos pies (27, 27?) que incluye al menos una costilla interior (41) formada por una cabeza (43) unida a la cabeza (23) de la cuaderna (9), un alma (45), dos faldillas (49, 49?) unidas a las almas (25, 25?) de la cuaderna (9) y un pie (47) alineado con los pies (27, 27?) de la cuaderna (9). La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación del primer sector (31) de la cuaderna con alma estabilizada (10) comprendiendo pasos para: a) proporcionar una cuaderna (9) y al menos una costilla interior (41) con las configuraciones mencionadas; b) unir al menos dicha costilla interior (41) a la cuaderna (9).

Description

CUADERNA DE FUSELAJE DE AERONAVE EN MATERIAL COMPUESTO CON COSTILLAS ESTABILIZADORAS
CAMPO DE LA INVENCiÓN
La presente invención se refiere a cuadernas del fuselaje de una aeronave realizadas en material compuesto y, más en particular, a cuadernas con alma estabilizada.
10 ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN
Las cuadernas de carga, además de dar forma y rigidez al fuselaje de una aeronave, son los elementos estructurales encargados de soportar y transferir las cargas provenientes de otros elementos estructurales de la
15 aeronave, tales como las alas o los estabilizadores. Tradicionalmente las cuadernas de carga han sido realizadas con material metálico y con diferentes secciones, siendo las más habituales las secciones en e, en 1 y en J, que a través de procesos de mecanizado consiguen un entramado de nervios que estabilizan el alma de la cuaderna.
2 O En la industria aeronáutica actual, la relación resistencia-peso es un aspecto de suma importancia, por lo que hay una demanda de cuadernas fabricadas u optimizadas con materiales compuestos, principalmente con fibra de carbono, en lugar de cuadernas metálicas. En el caso de las cuadernas de carga resulta difícil competir con las
25 cuadernas metálicas mecanizadas, pues, debido a las elevadas y diferentes solicitaciones que han de soportar, las cuadernas alternativas en materiales compuestos suelen plantear diversos problemas de fabricación al presentar un diseño bastante complejo. En todo caso, ya se conocen algunas propuestas al respecto como las descritas en las solicitudes de patentes WO 2008/092970,
3 O US 2009/0026315 Y WO 2009/030731.
Uno de los puntos de la problemática mencionada está relacionado con
el hecho de intentar conseguir un diseño de cuaderna cuyas almas estén
estabilizadas lo que permite optimizarla en peso. Si bien en el caso de las
cuadernas de forma ya se conocen algunas propuestas no sucede lo mismo en
5
el caso de las cuadernas de carga a pesar de la demanda existente al respecto
en la industria aeronáutica.
La presente invención está orientada a la atención de dicha demanda.
SUMARIO DE LA INVENCiÓN
10
Un objeto de la presente invención es proporcionar una cuaderna de
fuselaje de aeronave con alma estabilizada realizada en material compuesto
configurada de manera que se optimice la relación resistencia-peso no sólo de
la propia cuaderna sino también del revestimiento.
15
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una cuaderna de
fuselaje de aeronave con alma estabilizada realizada en material compuesto
cuya configuración facilite su fabricación.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante una
cuaderna con alma estabilizada realizada en material compuesto que en, al
2 O
menos, un primer sector comprende una cuaderna con una sección transversal
en forma de omega, formada por una cabeza, dos almas y dos pies, e incluye al
menos una costilla interior formada por una cabeza unida a la cabeza de la
cuaderna, un alma, dos faldillas unidas a las almas de la cuaderna y un pie
alineado con los pies de la cuaderna.
25
En una realización preferente, la cuaderna con alma estabilizada tiene la
configuración mencionada en toda su longitud. Se consigue con ello cuadernas
optimizadas que requieren almas estabilizadas en toda su longitud.
En otra realización preferente, la cuaderna con alma estabilizada puede
comprender varios sectores teniendo uno de ellos la configuración mencionada
3 O
Y los otros una configuración diferente. Se consigue con ello cuadernas
optimizadas para zonas con diferentes requerimientos.
En un segundo aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un
procedimiento de fabricación del mencionado primer sector de la cuaderna con
alma estabilizada que comprende pasos para:
-Proporcionar una cuaderna y al menos una costilla interior con las
5
configuraciones mencionadas.
-Unir al menos dicha costilla interior a la cuaderna.
En una realización preferente el procedimiento de fabricación del
mencionado primer sector de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
siguientes pasos:
10
-Fabricación y curado, preferentemente mediante un procedimiento
RTM, de una o más preformas de costillas interiores (también es factible
hacerlo con material preimpregnado utilizando un utillaje adecuado).
-Fabricación de una preforma de la cuaderna, preferentemente mediante
un procedimiento de "hot forming" de material preimpregnado.
15
-Co-pegado de dichas preformas en un ciclo de curado en autoclave.
Se consigue con ello, un procedimiento muy eficiente para la fabricación
de cuadernas con alma estabilizada ya que, por una parte, se puede obtener
una gran precisión dimensional de las costillas interiores lo que supone una
ventaja importante particularmente en el caso de las cuadernas de carga en las
2 O
que las costillas interiores tienen dimensiones diferentes en distintas zonas y,
por otra parte, es un procedimiento eficiente para la fabricación de dichas
cuadernas de carga (con altas solicitaciones) pues, al ser la preforma de la
cuaderna de material preimpregnado mejora las características mecánicas de la
misma al tener dicho material mejores propiedades mecánicas que el material
25
de RTM.
En otra realización preferente el procedimiento de fabricación del
mencionado primer sector de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
siguientes pasos:
-Fabricación y curado de una preforma de la cuaderna preferentemente
3 O
mediante un procedimiento RTM, (también es factible hacerlo con material
preimpregnado utilizando un utillaje adecuado).
-Fabricación de una o más preformas de costillas interiores,
preferentemente mediante un procedimiento de "hot forming" de material
preimpregnado.
-Co-pegado de dichas preformas en un ciclo de curado en autoclave.
5
Se consigue con ello un procedimiento muy eficiente para la fabricación
de cuadernas con alma estabilizada ya que se consigue, por una parte, una
gran precisión dimensional en la fabricación de la cuaderna mediante RTM, lo
que supone una ventaja importante particularmente en el caso de las cuadernas
de carga en las que dicha cuaderna tiene dimensiones diferentes en distintas
10
zonas y, por otra parte, teniendo en cuenta las propiedades mecánicas del
material de RTM, es un procedimiento eficiente para la fabricación de sectores
de la cuaderna con solicitaciones de carga medias.
En otra realización preferente, el procedimiento de fabricación del primer
sector mencionado de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
15
siguientes pasos:
-Fabricación de preformas de la cuaderna y las costillas interiores en
material preimpregnado.
-Co-curado de dichas preformas en un ciclo de curado en autoclave.
Se consigue con ello un procedimiento eficiente para la fabricación de
2 O
sectores de la cuaderna con alma estabilizada con altas solicitaciones de carga
y sin variaciones dimensionales importantes.
En otra realización preferente, el procedimiento de fabricación del primer
sector mencionado de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
siguientes pasos:
25
-Fabricación de preformas secas de la cuaderna y las costillas interiores.
-Co-curado de dichas preformas mediante un proceso de RTM.
Se consigue con ello un procedimiento eficiente para la fabricación de
sectores de la cuaderna con alma estabilizada con solicitaciones de carga
medias y con variaciones dimensionales importantes.
En otra realización preferente, el procedimiento de fabricación del primer
sector mencionado de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
siguientes pasos:
-Fabricación y curado por separado de la cuaderna y las costillas
5
interiores.
-Unión de las costillas a la cuaderna mediante adhesivos.
Se consigue con ello un procedimiento eficiente para la fabricación de
sectores de la cuaderna con alma estabilizada sometidos a menores
requerimientos de carga.
lO
En otra realización preferente, el procedimiento de fabricación del primer
sector mencionado de la cuaderna con alma estabilizada comprende los
siguientes pasos:
-Fabricación y curado por separado de la cuaderna y las costillas
interiores.
15
-Unión de las costillas a la cuaderna mediante remaches.
Se consigue con ello un procedimiento eficiente para la fabricación de
sectores de la cuaderna con alma estabilizada sometidos a menores
requerimientos de carga.
Otras características y ventajas de la presente invención se
2 O
desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización
ilustrativa del objeto de la invención con relación a las figuras adjuntas.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS
25
La Figura 1 muestra la solución convencional de estabilización del alma
de una cuaderna realizada en material compuesto con sección en forma de
omega.
La Figura 2 muestra una vista esquemática en perspectiva de un sector
de una cuaderna con alma estabilizada según la presente invención.
La Figura 3 muestra una vista esquemática de una cuaderna con alma
estabilizada según la presente invención estructurada en varios sectores de
diferente configuración.
Las Figuras 4a y 4b muestran secciones de distintos sectores de la
5
cuaderna con alma estabilizada de la Figura 3.
La Figura 5 ilustra esquemáticamente uno de los procesos de fabricación
de una cuaderna con alma estabilizada según la presente invención.
10
DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LA INVENCION
En la solicitud de patente WO 2008/092970 se describe una cuaderna de
carga realizada en material compuesto con una sección cerrada que puede
tener forma de TI ó de omega realizada a partir de tres elementos: dos
15
elementos laterales y un elemento de base realizados cada uno de ellos con un
laminado apropiado para soportar las cargas a las que va a estar sometido.
Mientras que en una cuaderna metálica de configuración similar,
mecanizar unos elementos rigidizadores sería fácil de llevar a cabo, no sucede
lo mismo en una cuaderna realizada en material compuesto. En una cuaderna 3
2 O
de ese tipo, y como se muestra en la Figura 1, la solución convencional en
material compuesto para estabilizar su alma y optimizarla en peso sería la unión
a la misma de dos elementos 5 en forma de L.
La alternativa según la presente invención es una cuaderna con alma
estabilizada 10 que, en al menos un sector de la misma, y según se muestra en
25
la Figura 2, comprende una cuaderna 9 cuya sección transversal 11 es una
sección cerrada en forma de omega formada una cabeza 23, dos almas 25, 25'
Y dos pies 27, 27', Y una o más costillas estabilizadoras interiores 41 formadas
por una cabeza 43, un alma 45, un pie 47 y dos faldillas 49, 49'.
La cabeza 43 y las faldillas 49, 49' de la costilla 41 están orientadas
3 O
paralelamente y unidas respectivamente a la cabeza 23 y las almas 25, 25' de
la cuaderna 9, y el pie 47 de la costilla 41, orientado paralelamente a los pies
27, 27 de la cuaderna 9, se unirá al revestimiento 17 del fuselaje.
La costilla 41 tiene pues la doble funcionalidad de rigidizar tanto el alma
y la cabeza de la cuaderna 9 como el revestimiento 17 del fuselaje para así
5
optimizarlos en peso. Así pues, la cuaderna con alma estabilizada 10 según la
presente invención proporciona un factor adicional de estabilización del
revestimiento 17 del fuselaje inexistente en las cuadernas conocidas en la
técnica.
Asimismo las costillas 41 pueden utilizarse para unirse y estabilizar a
10
aquellos larguerillos con forma de T del fuselaje 17 que se crucen con la
cuaderna estabilizada 10 en las cercanías de costillas 41.
Los pies 27, 27', la cabeza 23 y las almas 25, 25' de la cuaderna 9 así
como el pie 47, la cabeza 43, el alma 45 y las faldillas 49, 49' están constituidos
por capas de material compuesto dispuestas a 0°, +/-45° Y 90°. El material
15
compuesto puede ser tanto fibra de carbono como fibra de vidrio con resina
termoestable o termoplástica.
En los pies 27, 27' Y en la cabeza 23 de la cuaderna 9 también se
incluyen refuerzos de fibras unidireccionales a 0°, del mismo material o de un
material compatible, extendiéndose longitudinalmente a lo largo de toda la
2 O
cuaderna sin discontinuidad. El material de los refuerzos tiene un elevado
módulo elástico de tal forma que confiere a los pies 27, 27' ya la cabeza 23 una
alta rigidez.
Las almas 25, 25' de la cuaderna 9 pueden llevar también refuerzos de
fibras unidireccionales del mismo material o de un material compatible, en
25
cualquier dirección. Los refuerzos de las almas 25, 25' de la cuaderna 9
pueden ser continuos a lo largo de toda la cuaderna 9 o locales, en función de
las solicitaciones a que esté sometida. Esto supone que las almas 25, 25' sean
capaces de soportar de esta forma cargas mucho mayores que si estuviera
compuesta exclusivamente por telas a 0°, +/-45° Y 90°.
3 O
Al añadir a la cuaderna 9 las costillas interiores 41, se pueden reducir los
espesores de sus almas 25, 25' consiguiendo una sección cerrada variable en
geometría y en espesor, óptima en peso. Asimismo, el revestimiento 17 también
se ve rigidizado por las costillas interiores 41 ya que éstas también se unen a
él, por lo que también puede optimizarse en peso.
Los tramos de almas 25, 25' de la cuaderna 9 entre costillas interiores 41
5
tienen que tener agujeros, no representados en la Figura 2, que, por un lado,
son necesarios para tener acceso al interior de la cuaderna estabilizada 10 para
poder remachar los pies 47 de las costillas interiores 41 al revestimiento 17, así
como para poder inspeccionar dichas costillas interiores 41, Y que por otro lado,
en el caso de ser embuticiones contribuyen también a una reducción de peso.
lo
En una realización preferente de la presente invención la totalidad de la
cuaderna con alma estabilizada 10 unida al revestimiento 17 del fuselaje es una
cuaderna 9 con la sección transversal 11 ilustrada en la Figura 2 con costillas
interiores 41 .
En otra realización preferente de la presente invención, ilustrada en las
15
Figuras 3 y 4, la cuaderna con alma estabilizada 10, unida al revestimiento 17
del fuselaje puede tener, la mencionada configuración en el primer sector 31
(según el plano 8-8'), secciones transversales diferentes en otros sectores, tal
como una sección transversal 13 (según el plano A-A') en forma de
TI (ilustrada en la Figura 4a) sin costillas interiores en el segundo sector 33, ó
2 O
una sección transversal 15 (según el plano C-C') en forma de omega simple sin
costillas interiores (ilustrada en la Figura 4b) en el tercer sector 35.
El segundo sector 33 se corresponde con un sector de la cuaderna con
alma estabilizada 10 con entradas locales de carga a través de herrajes que se
unen a las almas de la cuaderna. Por tanto en ese sector no es necesaria una
25
sección con un elemento rigidizador y la cuaderna puede estar formada
únicamente por un elemento de sección cerrada en forma de TI (también podría
tener forma de omega simple) ya que al tener los herrajes en esa zona no hace
falta estabilizar las almas.
El tercer sector 35 se corresponde con un sector de la cuaderna con
3 O
menores solicitaciones y por tanto puede resultar apropiada una sección
transversal 15 en forma de omega simple.
Entre los sectores mencionados hay lógicamente zonas de transición
entre las secciones con distinta forma.
En cualquiera de sus realizaciones, la cuaderna con alma estabilizada 10
según la presente invención es aplicable a secciones del fuselaje de forma
5
circular, elipsoidal, rectangular u otras.
Describiremos seguidamente, siguiendo la Figura 5, una primera variante
de realización del procedimiento según la invención para fabricar una cuaderna
con alma estabilizada 10 con al menos un primer sector 31 con una o más
costillas estabilizadoras 41 como la representada en la Figura 2.
lO
En una primera etapa 51 se fabricarían preformas 41' de las costillas
interiores 41 que se curarían utilizando un proceso de RTM, Moldeo por
Transferencia de Resina (también es factible hacerlo con material
preimpregnado utilizando un utillaje adecuado). Como es bien sabido, en ese
proceso se utiliza un molde cerrado y presurizado en el que se colocan unas
15
preformas secas, inyectándose posteriormente resina.
En una segunda etapa se fabricaría una preforma 9' de la cuaderna 9
con la sección transversal 11 utilizando un proceso de "hot forming" con un
primer paso 55 de apilado de material preimpregnado ("prepeg") y un segundo
paso 57 de conformado en caliente.
20
En una tercera etapa 59 se co-pegarían las preformas 41' Y 9' Y se
consolidaría la pieza en un ciclo de curado en autoclave. Como puede
observarse en la Figura 5 ese proceso requiere por un lado un primer útil
exterior 61 sobre el que apoyaría la preforma 9', y por otro lado unos útiles
interiores (no representados en la Figura 5) entre las preformas 41' Y un
25
segundo útil exterior 65 para garantizar la adecuada compactación de la
preforma 9'.
En una segunda variante de realización de un procedimiento según la
invención para fabricar una cuaderna con alma estabilizada 10 con al menos un
primer sector 31 con una o más costillas estabilizadoras 41, se fabricaría una
3O
preforma seca 9' de la cuaderna 9 con la sección transversal 11 que se curaría
utilizando un proceso de RTM, Moldeo por Transferencia de Resina (también es
factible hacerlo con material preimpregnado utilizando un utillaje adecuado). Por
otro lado se fabricarían unas preformas 41' de las costillas interiores 41
utilizando un proceso de "hot forming" y finalmente se co-pegarían las
preformas 41' Y 9' Y se consol idaría la pieza en un ciclo de curado en autoclave.
5
En una tercera variante de realización de un procedimiento según la
invención para fabricar una cuaderna con alma estabilizada 10 con al menos un
primer sector 31 con una o más costillas estabilizadoras 41, se fabricarían por
separado preformas 9', 41' de la cuaderna 9 y de las costillas 41 de material
preimpregnado que, tras un proceso de "hot forming" y debidamente dispuestas
1 O
en útiles apropiados, se co-curarían en un ciclo de curado en autoclave.
En una cuarta variante de realización de un procedimiento según la
invención para fabricar una cuaderna con alma estabilizada 10 con al menos un
primer sector 31 con una o más costillas estabilizadoras 41, se fabricarían por
separado preformas secas 9', 41' de la cuaderna 9 y de las costillas 41 que se
15
co-curarían mediante un proceso de RTM.
En una quinta variante de realización de un procedimiento según la
invención para fabricar una cuaderna con alma estabilizada 10 con al menos un
primer sector 31 con una o más costillas estabilizadoras 41, se fabricarían y
curarían por separado la cuaderna 9 y las costillas 41 y se unirían mediante
2 O
adhesivos.
En una sexta variante de realización de un procedimiento según la
invención para fabricar una cuaderna con alma estabilizada 10 con al menos un
primer sector 31 con una o más costillas estabilizadoras 41, se fabricarían y
curarían por separado la cuaderna 9 y las costillas 41 y se unirían mediante
25
remaches.
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión
con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas
modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por
las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones
3 O
siguientes.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Cuaderna con alma estabilizada (10) para el fuselaje de una aeronave realizada en material compuesto que en al menos un primer sector (31) de la 5 misma comprende una cuaderna (9) con una sección transversal (11) en forma de omega formada por una cabeza (23), dos almas (25, 25'), dos pies (27, 27'), caracterizada porque dicha cuaderna (9) incluye al menos una costilla interior
    (41) formada por una cabeza (43) unida a la cabeza (23) de la cuaderna (9), un
    alma (45), dos faldillas (49, 49') unidas a las almas (25, 25') de la cuaderna (9) 10 Y un pie (47) alineado con los pies (27, 27') de la cuaderna (9).
  2. 2.-Cuaderna con alma estabilizada (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho primer sector (31) se extiende a toda su longitud.
    15 3.-Cuaderna con alma estabilizada (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque además del primer sector (31) comprende un segundo sector (33) en la zona prevista para la recepción de cargas externas, cuya sección transversal es una sección cerrada.
    2 O 4.-Cuaderna con alma estabilizada (10) según la reivindicación 3, caracterizada porque en dicho segundo sector (33) tiene una sección transversal (13) en forma de TI.
  3. 5.-Cuaderna con alma estabilizada (10) según la reivindicación 3, 25 caracterizada porque en dicho segundo sector (33) tiene una sección transversal (15) en forma de omega.
  4. 6.-Cuaderna con alma estabilizada (10) según la reivindicación 1, caracterizada porque, además del primer sector (31), comprende un tercer 3 O sector (35) que tiene una sección transversal (15) en forma de omega.
  5. 7.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque la
    fabricación del primer sector (31) comprende pasos para:
    a) proporcionar una cuaderna (9) y al menos una costilla interior (41) con
    5
    las configuraciones mencionadas;
    b) unir al menos dicha costilla interior (41) a la cuaderna (9).
  6. 8.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    10
    sector (31) comprende los siguientes pasos:
    a) fabricación y curado de una o más preformas (41') de costillas (41);
    b) fabricación de una preforma (9') de la cuaderna (9);
    c) co-pegado de dichas preformas (41', 9') en un ciclo de curado en
    autoclave.
    15
  7. 9.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa a) se lleva a cabo
    mediante un procedimiento de RTM.
    2 O
    10.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, caracterizado porque la etapa
    b) se lleva a cabo con material preimpregnado mediante un procedimiento de
    "hot forming".
    2 5
    11.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    sector (31) comprende los siguientes pasos:
    a) fabricación de una o más preformas (41') de costillas (41);
    b) fabricación y curado de una preforma (9') de la cuaderna (9);
    3 O
    c) co-pegado de dichas preformas (41', 9') en un ciclo de curado en
    autoclave.
  8. 12.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 11, caracterizado porque la etapa a) se lleva a cabo
    con material preimpregnado mediante un procedimiento de "hot forming".
    5
  9. 13.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según cualquiera de las reivindicaciones 11-12, caracterizado porque la
    etapa b) se lleva a cabo mediante un procedimiento de RTM.
    10
    14.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    sector (31) comprende los siguientes pasos:
    a) fabricación de una o más preformas (41') de costillas (41) en material
    preimpregnado;
    15
    b) fabricación de una preforma (9') de la cuaderna (9) en material
    preimpregnado;
    c) co-curado de dichas preformas (41', 9') en un ciclo de curado en
    autoclave.
    2 O
    15.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    sector (31) comprende los siguientes pasos:
    a) fabricación de una o más preformas secas (41') de costillas (41);
    b) fabricación de una preforma seca (9') de la cuaderna (9);
    25
    c) co-curado de dichas preformas (41', 9') mediante un proceso de RTM.
  10. 16.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    sector (31) comprende los siguientes pasos:
    3 O
    a) fabricación y curado de una o más costillas (41);
    b) fabricación y curado de la cuaderna (9);
    c) unión de las costillas (41) a la cuaderna (9) mediante adhesivos.
  11. 17.-Procedimiento de fabricación de una cuaderna con alma estabilizada
    (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la fabricación del primer
    5 sector (31) comprende los siguientes pasos: a) fabricación y curado de una o más costillas (41); b) fabricación y curado de la cuaderna (9); c) unión de las costillas (41) a la cuaderna (9) mediante remaches.

    10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2984845B1 (fr) * 2011-12-21 2014-07-11 Airbus Operations Sas Element de structure de fuselage d'aeronef anti deversement
CN103324782B (zh) * 2013-05-29 2016-01-20 北京航空航天大学 一种复合材料受压蒙皮稳定性及承载能力的不确定性优化方法
CN105893716B (zh) * 2016-06-02 2018-06-29 北京航空航天大学 一种基于分形理论的结构断裂非概率可靠性分析方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5190803A (en) * 1988-11-25 1993-03-02 Bayer Aktiengesellschaft Structural shell with reinforcing ribs connected via perforations
JP3839080B2 (ja) * 1995-06-21 2006-11-01 富士重工業株式会社 繊維強化複合材の構造体及びその製造方法
DE102005028765B4 (de) * 2005-06-22 2016-01-21 Airbus Operations Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Verstärkungsprofils
US9359061B2 (en) * 2005-10-31 2016-06-07 The Boeing Company Compliant stiffener for aircraft fuselage
CN101715411A (zh) 2007-01-29 2010-05-26 空客运营有限公司 由复合材料制备的飞行器负载框架
FR2920743B1 (fr) * 2007-09-07 2009-12-18 Airbus France Cadre de structure en materiau composite et fuselage d'aeronef comportant un tel cadre
FR2929166B1 (fr) * 2008-03-28 2017-03-24 Airbus France Procede de realisation d'un raidisseur evide en forme de omega et noyau pour la realisation d'un raidisseur evide en forme de omega
DE102008002117B4 (de) * 2008-05-30 2013-10-31 Airbus Operations Gmbh Verbund und Struktur

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