ES2386136B1 - Estructura para el acoplamiento de la carena de una aeronave - Google Patents
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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.
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.
- 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.
- 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.
- Estructura para el acoplamiento de la carena (7) de una aeronave según
- cualquiera de
- las
Claims (2)
- 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.
- 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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