ES2386136A1 - Estructura para el acoplamiento de la carena de una aeronave - Google Patents

Estructura para el acoplamiento de la carena de una aeronave Download PDF

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Abstract

Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave, estando dicha carena (7) situada entre el estabilizador horizontal y el estabilizador vertical o sección de fuselaje (6) de dicha aeronave, comprendiendo dicha estructura unos herrajes (2) en forma de angulares, comprendiendo a su vez dichos herrajes una superficie vertical y una superficie horizontal, uniéndose los herrajes (2) a través de su superficie vertical a la carena (7) mediante unos elementos de fijación (12) desmontables, comprendiendo además dicha estructura entre la carena (7) y la superficie vertical del herraje (2) un elemento elástico (13) deformable, tal que dicho elemento elástico (13) es capaz de absorber el juego de deformaciones necesario y las tolerancias de fabricación y montaje de los herrajes (2), de la carena (7), del estabilizador horizontal y del estabilizador vertical o sección de fuselaje (6) mediante diferentes pares de apriete de los elementos anteriores.

Description

INTEGRACIÓN DE CARENA DE AERONAVE
CAMPO DE LA INVENCION
5
La presente invención se refiere a una estructura para el acoplamiento de la carena de una aeronave, en particular para el acoplamiento de la carena de aeronave que va situada entre el estabilizador horizontal y el estabilizador vertical o sección de fuselaje.
1 o
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
15 2o 25 3 o
Los elementos estructurales principales de una aeronave son: el fuselaje central, los motores, que proporcionan el empuje necesario a la aeronave, el ala, que proporciona sustentación, y el estabilizador horizontal y el estabilizador vertical, que se emplean para el gobierno de la aeronave. Para minimizar el impacto aerodinámico de las superficies exteriores de los principales elementos estructurales anteriores, se emplean superficies auxiliares que tapan los elementos de unión con la aeronave de las citadas estructuras principales, al tiempo que estas superficies exteriores suavizan las secciones, reduciendo así la resistencia aerodinámica de dichas superficies en las diferentes posiciones de vuelo. Se ha de tener en cuenta además que, para el caso particular del estabilizador horizontal, este estabilizador ha de poder girar con respecto a los ejes del avión, en la mayoría de las aeronaves. Las citadas superficies exteriores se conocen comúnmente con el nombre de carenas, debiendo dichas carenas, al ser superficies auxiliares, adaptarse a los elementos estructurales primarios de la aeronave, incluyendo las posibles variaciones que dichos elementos puedan tener en sus dimensiones finales, originadas por tolerancias. Así pues, además de los requerimientos de cargas dinámicas y estáticas, el sistema de unión entre la carena y la estructura primaria debe ser regulable. Otro de los requerimientos de las carenas es el de intercambiabilidad: al tratarse de superficies auxiliares que camuflan uniones de responsabilidad,
estas carenas han de ser desmontables en las labores típicas de mantenimiento
de la aeronave, siendo éste un requerimiento crítico, pues la manipulación de
las carenas influye repetidamente en el tiempo necesario para el
mantenimiento.
5
Habitualmente, la unión de la carena entre el estabilizador vertical o
sección de fuselaje y el estabilizador horizontal se realiza mediante un sistema
de herrajes metálicos discretos unidos al revestimiento del estabilizador
horizontal. Esta unión comprende una placa serrada fija al revestimiento del
estabilizador horizontal mediante unos espárragos especiales roscados por
10
ambos lados (denominados stud pins) y mediante unos herrajes desmontables
en forma de angular serrados en la misma dirección de la placa y que copian la
superficie geométrica de la carena. A su vez, la carena se sujeta a los herrajes
en angular mediante tornillos que se unen a tuercas auto-instaladas fijadas al
herraje que permiten el montaje de la carena por un único lado de acceso.
15
La unión convencional empleada presenta varios problemas. Por un lado,
el peso que añaden los diferentes elementos mecánicos de unión y reglaje de
las carenas es importante; por otro lado, existe un elevado coste de estos
elementos tan específicos (serrados específicos, por ejemplo); además, el
montaje y mantenimiento del sistema anterior de fijación de carenas es muy
2 o
complejo. Más aún, los sistemas convencionales empleados no permiten la
regulación de la parte superior e inferior de cada propia carena lo que impide
corregir favorablemente las tolerancias producidas en su fabricación (las
carenas comprenden partes superior e inferior, respectivamente, en sus uniones
a las partes superior e inferior del fuselaje).
25
La presente invención ofrece una solución a los problemas anteriormente
mencionados.
SUMARIO DE LA INVENCION
3o
Así, la presente invención se refiere a una estructura para el
acoplamiento de la carena de una aeronave, en particular para el acoplamiento
de la carena de aeronave que va situada entre el estabilizador horizontal y el
estabilizador vertical o sección de fuselaje, tal que dicha estructura permite el
ensamblaje de la carena reduciendo el número de elementos mecánicos para
su reglaje y reduciendo considerablemente el peso de la citada estructura de
integración. Así, en la estructura para el acoplamiento de la carena según la
5
invención, la citada carena está unida rígidamente al estabilizador horizontal,
estando a su vez apoyada sobre el estabilizador vertical o sección de fuselaje,
siendo su función principal la de minimizar el impacto aerodinámico entre la
unión de ambas citadas superficies.
Según la invención, la estructura para el acoplamiento de la carena que
1o
va situada entre el estabilizador horizontal y el estabilizador vertical o sección de
fuselaje comprende unos herrajes metálicos en forma de angulares,
comprendiendo dichos herrajes una superficie vertical y una superficie
horizontal, con respecto a los ejes de la aeronave, tal que los citados herrajes
se unen, a través de la superficie horizontal, mediante elementos de unión fijos
15
no desmontables, al revestimiento del estabilizador horizontal, comprendiendo
además dicha estructura unos elementos elásticos deformables a través de los
cuales, y mediante el uso de elementos de fijación, las carenas se unen a la
superficie vertical de los herrajes metálicos anteriores.
La nueva estructura de integración de carenas de la invención resuelve el
2 o
problema del reglaje de la carena sin necesidad de utilizar placas serradas y sin
necesidad de serrar los herrajes en angular, manteniendo la eficiencia
estructural del conjunto y simplificando el diseño, la fabricación y el montaje de
los componentes anteriores, con el consiguiente ahorro final de recursos
económicos.
2 5
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 se acompañan.
DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
30

La Figura 1 muestra en esquema la localización típicas de las carenas superior e inferior de una aeronave.
La Figura 2 muestra en esquema una sección de la estructura de unión
de las carenas de aeronave al estabilizador horizontal, según la técnica anterior
conocida.
La Figura 3 muestra en esquema una sección de la estructura de unión
5
de las carenas de aeronave al estabilizador horizontal, según la invención, para
una situación nominal de montaje de dicha estructura.
Las Figuras 4a y 4b muestran la capacidad de regulación entre la partes
superior e inferior de la carena con la estructura de acoplamiento de carenas
según la invención, en situaciones particulares de montaje de dicha estructura.
10
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Según se muestra en la Figura 1, las carenas superior e inferior, 3 y 4, se
unen por un lado al revestimiento de la superficie sustentadora horizontal 5 en
15
cuestión y, por otro lado, al fuselaje o superficie sustentadora vertical 6 de la
aeronave.
Según la técnica conocida, como se describe en la Figura 2, la unión de
la carena 7 (ya sea la carena superior 3 o la inferior 4) al revestimiento 1 del
estabilizador horizontal de una aeronave se realiza mediante un sistema de
2 o
herrajes metálicos 2 discretos unidos al citado revestimiento 1 del estabilizador
horizontal. En concreto, la citada unión comprende una placa serrada 8
(normalmente en dirección transversal del avión) fijada al revestimiento 1 del
estabilizador horizontal a través de espárragos roscados 9 (stud pins) y a través
de herrajes 2 en forma de angular serrados en la misma dirección de la placa 8
2 5
y que copian la superficie geométrica de la carena 7. La carena 7 se sujeta al
herraje 2 mediante uniones atornilladas (no mostradas) que se unen a tuercas
auto-instaladas fijadas a los herrajes 2, y que permiten el montaje de la carena 7
por un único lado de acceso.
Como también se muestra en la Figura 2, los herrajes 2 se unen
3o
solidariamente al revestimiento 1 del estabilizador horizontal mediante una
tuerca 1 O y uno de los lados del espárrago roscado 9. Por la propia geometría
de estos espárragos roscados 9, tanto el herraje 2 como la placa serrada 8
deben comprender unos cajeados para permitir su instalación. Dichos cajeados
son críticos desde el punto de vista del dimensionamiento del herraje 2.
La necesidad del serrado en la placa 8 . se debe a la necesidad de
regulación de la carena 7 en su acoplamiento en la dirección normal al serrado.
5
Para permitir el desplazamiento del herraje 2, los agujeros de unión de dicho
herraje 2 al revestimiento 1 del estabilizador horizontal son rasgados en forma
de hipódromo en la dirección normal al serrado. El resto de tolerancias de
posicionamiento en los dos ejes perpendiculares al desplazamiento o reglaje 11
de la Figura 2 son absorbidas agrandando el diámetro de los agujeros en el
1o
herraje con el fin de permitir un pequeño juego.
Según la invención, como se puede observar en la Figura 3, la carena 7
'
está unida al herraje 2 mediante unos elementos de fijación 12, preferiblemente
tornillos, al igual que en el sistema convencional, estando comprendida entre la
carena 7 y el herraje 2 un elemento elástico 13 deformable, particularmente un
15
elastómero. El elemento elástico 13 puede mantenerse elástico durante toda su
vida operativa o cristalizar tras un proceso de maduración apropiado tras
realizar el ensamblaje del mismo entre la carena 7 y el herraje 2,
minimizándose, en este último caso, los ajustes necesarios después del
desmontaje de la carena 7 cuando se retiran para operaciones de
2o
mantenimiento. A su vez, el herraje 2 en angular se une al revestimiento 1 del
estabilizador horizontal mediante uniones mecánicas 14 no desmontables,
preferiblemente uniones remachadas.
Así pues, el nuevo concepto resuelve el problema del reglaje de la carena
7 sin necesidad de utilizar placas 8 serradas y sin necesidad de serrar los
25
herrajes 2, manteniendo la eficiencia estructural del conjunto y simplificando el
diseño, fabricación y montaje de los componentes con el consiguiente ahorro
final de recursos económicos.
Según otro aspecto de la invención, es relevante indicar que la estructura
de la invención proporciona una nueva capacidad de regulación entre la parte
30
superior e inferior de la carena 7 (carena superior 3 e inferior 4) con el
estabilizador vertical o sección de fuselaje 6 a través del perfil de sellado 15.
Las pequeñas diferencias de deformaciones del elemento elástico 13 en su
amarre con los herrajes 2 se amplifican en la zona de sellado, tal que,
aproximadamente, 1 mm de cuña en la zona de soporte, amplifican 4mm a
200mm, y 1Omm a 500mm, según se muestra en las Figuras 4a y 4b. Esto
implica una disminución del espesor del elemento elástico 13 de sellado
5
necesaria para el acoplamiento entre la carena 7 y la superficie del estabilizador
vertical o sección de fuselaje 6.
En resumen, el sistema de reglaje del acoplamiento de carena según la
invención aparece reflejado en la Figura 3, en la cual se representa una
situación nominal, y en las Figuras 4a y 4b, donde se representan situaciones
1o
particulares de montaje como fruto de diferentes pares de apriete de los
elementos de fijación 12 que unen la carena 7 con los herrajes 2.
Además, al sustituir la placa 8 serrada por un elemento elástico 13
situado entre el herraje 2 y la carena 7, la unión entre el herraje 2 y el
revestimiento 1 se realiza según la invención por medio de remaches ciegos 14
15
sin necesidad de elementos intermedios (placas 8 serradas) para la transmisión
de cargas de cortadura al revestimiento 1. Los espárragos roscados 9 son
elementos de unión mecánica especiales y bastante mas caros y más difíciles
de aprovisionar que los remaches ciegos 14. No obstante, puede ser
conveniente emplear estos espárragos roscados 9 (stud pins), cuando la
2 o
accesibilidad interior es buena, por ejemplo en un tanque de combustible.
Otra de las importantes ventajas de la invención reside en que la
simplificación de los elementos de unión utilizados, así como la sustitución de la
placa 8 serrada por un elemento elástico 13 entre el herraje 2 y la carena 7
conllevan una importante reducción de peso.
25
En contraposición, será necesario un estudio de los diferentes pares de
apriete entre carena 7 y herrajes 2 que permitan el juego de deformaciones
necesario para absorber las tolerancias de fabricación y montaje de ambos
elementos, herrajes 2 y carena 7.
En resumen, coste, tiempo de montaje, mantenimiento y peso son
30
reducidos con la nueva estructura de la invención.

En las realizaciones preferentes que acabamos de describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave,
    estando dicha carena (7) situada entre la superficie sustentadora
    5
    horizontal (5) y el estabilizador vertical o sección de fuselaje (6) de dicha
    aeronave, comprendiendo dicha estructura unos herrajes (2) en forma de
    angulares, comprendiendo a su vez dichos herrajes una superficie vertical
    y una superficie horizontal, caracterizada porque los herrajes (2) se unen
    a través de su superficie vertical a la carena (7) mediante unos elementos
    1 o
    de fijación (12) desmontables, comprendiendo además dicha estructura
    entre la carena (7) y la superficie vertical del herraje (2) un elemento
    elástico (13) deformable, tal que dicho elemento elástico (13) es capaz de
    absorber el juego de deformaciones necesario y las tolerancias de
    fabricación y montaje de los herrajes (2), de la carena (7), de la superficie
    15
    sustentadora horizontal (5) y del estabilizador vertical o sección de
    fuselaje (6) mediante diferentes pares de apriete de los elementos
    anteriores.
  2. 2.
    Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave según
    2 o
    la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura es capaz de ser
    regulada entre la parte superior e inferior de la carena (7), amplificándose
    las diferencias de deformaciones del elemento elástico (13) en su amarre
    con los herrajes (2) en la zona de sellado, disminuyéndose así el diámetro
    del elemento elástico (13) necesario y facilitando considerablemente su
    2 5
    acoplamiento.
  3. 3.
    Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave según
    cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque el elemento
    elástico (13) es cristalizado tras un proceso de maduración apropiado,
    3 o
    una vez que se realiza el ensamblaje de dicho elemento (13) entre la
    carena (7) y el herraje (2).
  4. 4.
    Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave según
    cualquiera de
    las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
    unión
    entre el herraje (2) y el revestimiento (1) de la superficie
    sustentadora horizontal (5) se realiza por medio de remaches ciegos (14),
    5
    que realizan la transmisión de cargas de cortadura provenientes de la
    carena (7) al citado revestimiento (1 ).
  5. 5.
    Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave según
    cualquiera de
    las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque la unión
    1 o
    entre el herraje (2) y el revestimiento (1) de la superficie sustentadora
    horizontal (5) se realiza por medio de espárragos roscados (9), en el caso
    de
    que la accesibilidad interior al revestimiento (1) de la superficie
    sustentadora horizontal (5) sea adecuada, como en el caso de un tanque
    de combustible.
    15
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