ES2392236B1 - Componente de aeronave con paneles rigidizados con larguerillos. - Google Patents

Abstract

Componente de aeronave con paneles (11) rigidizados con larguerillos (15) configurados con un alma (17) y unos pies (19) en el que existen zonas de posibles intersecciones o interferencias de dichos larguerillos (15) con largueros (25) y costillas (27), en el que la configuración de los extremos de los larguerillos (15) afectados por dichas intersecciones o interferencias comprende un primer tramo (41) en el que la altura del alma (17) del larguerillo (15) va disminuyendo hasta desaparecer y la anchura de los pies (19) va aumentando hasta llegar a una anchura predeterminada A y un segundo tramo (43) con unos pies extendidos (23) de dicha anchura predeterminada A y sin alma (17), incluyéndose en dicho primer tramo (41) los medios mecánicos (31) de unión del extremo del larguerillo (15) a la piel (13). La invención también se refiere a un procedimiento para la fabricación de dichos paneles (11).

Description

COMPONENTE DE AERONAVE CON PANELES RIGIDIZADOS CON LARGUERILLOS 5 CAMPO DE LA INVENCION La presente invencion se refiere a un componente de aeronave con paneles rigidizados con larguerillos y, mas particularmente, a una configuraci6n mejorada de los extremos de los larguerillos en zonas de intersecci6n o posible 10 interferencia con otros elementos estructurales. ANTECEDENTES DE LA INVENCION En muchos componentes de aeronaves fabricados con materiales 15 compuestos se utilizan paneles rigidizados con larguerillos cuyas trazas tienen zonas de intersecci6n o interferencia con otros elementos estructurales del componente. Asi por ejemplo, en el ala de una aeronave, los larguerillos de refuerzo de los paneles del revestimiento se cruzan con las costillas y los extremos de 20 algunos de ellos pueden estar dispuestos en zonas pr6ximas a los largueros planteando posibles interferencias. En el caso de que los extremos de los larguerillos (quot;run-outsquot;) se configuren sin ninguna variaciOn de forma se plantea el problema de que, en aquellas zonas del panel no rigidizadas por larguerillos por la imposibilidad de 25 extender alguno de ellos a causa de la eventual interferencia o intersecciOn con alguna costilla o larguero, nos encontremos con unas zonas en las que es necesario aumentar el espesor del panel y por consiguiente su peso. Por otra parte, en la zona de terminacion de un larguerillo se produce una modificacion del reparto de cargas entre el panel y el larguerillo que causa determinados 30 problemas. Para resolver esos problemas se conocen varias propuestas en la tecnica anterior para configurar los extremos finales de los larguerillos utilizados en paneles rigidizados coma los mencionados. En WO 2008/132498 se describe una soluciOn al problema del reparto de cargas y en la descripcion detallada de la invencion rnencionaremos propuestas de configuracion de los extremos finales de los larguerillos para reducir las zonas del panel no rigidizadas que 5 tienen varios inconvenientes a cuya solucion esta orientada la presente invenciOn. SUMARIO DE LA INVENCION 10 Es un objeto de la presente invencion proporcionar una terminacion de un larguerillo rigidizador de un panel de una estructura aeronautica realizada en material compuesto, es decir un material de matriz organica y fibras continuas principalmente basadas en resinas epoxidicas y fibras de carbono, que permita que el larguerillo tenga la maxima longitud posible sin producir interferencias con 15 otros elementos de la estructura tales como largueros ó costillas a los efectos de optimizar el peso del panel. Es otro objeto de la presente invencion proporcionar una terminacion de un larguerillo rigidizador de un panel de una estructura aeronautica realizada en material compuesto que facilite la reducci6n de su tamario y, en particular, de su 20 anchura. En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen en un componente de aeronave que comprende al menos un panel de material compuesto, estando el panel conformado por una piel y una pluralidad de larguerillos rigidizadores configurados con un alma y unos pies, asf como largueros y costillas unidos a 25 dicho panel, comprendiendo la disposicion de dichos larguerillos y dichos largueros y costillas zonas de interseccion ó posible interferencia entre dichos larguerillos y dichos largueros y costillas, mediante una configuraci6n del extremo de un larguerillo en una de dichas zonas de intersecciOn o posible interferencia que comprende un primer tramo en el que la altura del alma del 30 larguerillo va disminuyendo hacia unos pies extendidos (23) de un segundo tramo (43) hasta hacerse nula a continuacion de su extremo correspondiente, y la anchura de los pies va aumentando hasta Ilegar a una anchura predeterminada A, y el segundo tramo con los pies extendidos de dicha anchura predeterminada A y sin alma, incluyendose en dicho primer tramo los medios mecanicos de union del extremo del larguerillo a la piel del panel. En una realizaciOn preferente, dicho extremo de larguerillo este ubicado 5 en una zona de interseccion con una costilla, quedando los pies de la costilla unidos al segundo tramo del extremo del larguerillo. Se consigue con ello una terminacion de larguerillo que no requiere que la costilla tenga un orificio de paso (quot;mouseholequot;). En otra realizacion preferente, dicho extremo de larguerillo queda 10 ubicado en una zona pr6xima a un larguero sin producirse ninguna interferencia con el gracias a la reducida anchura de los pies extendidos. Se consigue con ello evitar que el extremo del larguerillo pueda interferir con un larguero pr6ximo con lo que se optimiza el peso del panel al evitar tener que disrninuir la longitud del larguerillo y aumentar el espesor del panel en la zona no rigidizada por el 15 larguerillo. En otra realizacion preferente, dicha anchura predeterminada A de dichos pies extendidos este comprendida entre un 125-135% de la anchura de los pies del larguerillo. Se consigue con ello una terminacion de larguerillo de una anchura apta para optimizar el peso del panel, particularmente en el caso de 20 paneles que pertenecen al revestimiento de un ala de una aeronave. En otro aspect°, los objetos mencionados se consiguen mediante un procedimiento de fabricaciOn del panel mencionado en el que para la conformacion de los larguerillos utilizan dos preformas con forma de L y en el que, entre los distintos pasos para su fabricaciOn, se incluye un paso en el que 25 la ranura existente entre dichas preformas en el extremo del larguerillo, y situada tras hacerse nula la altura del alma a continuacion de su extremo correspondiente, se rellena de quot;rowingquot;. Otras caracteristicas y ventajas de la presente invencion se desprenderan de la descripcion detallada que sigue de realizaciones ilustrativas de su objeto en 30 relaciOn con las figuras que se acompatian. DESCRIPCIDN DE LAS FIGURAS Las Figuras 1 y 2 son respectivamente vistas en perspectiva y en planta del interior de un ala de aeronave mostrando la terminacion tipica (conocida en la tecnica) de un larguerillo rigidizador en una zona en la que se produce una 5 interferencia con un larguero. Las Figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva desde el interior de un ala de aeronave que muestran la terminacion de un larguerillo rigidizador segun la presente invenciOn en la misma zona mostrada en las Figuras 1 y 2. 10 DESCRIPCIoN DETALLADA DE LA INVENCION Para una mejor comprensi6n de la invencion describiremos en primer lugar una zona del ala de una aeronave con un larguerillo terminado de manera tipica ya conocida en la tecnica y en segundo lugar la misma zona con un 15 larguerillo terminado segOn la presente invenciOn. Las Figuras 1 y 2 muestran el interior de una zona del ala de una aeronave con un larguero 25, una costilla 27 y un panel 11 formado por una piel 13 y un larguerillo rigidizador 15 con un alma 17 y unos pies 19. La terminaci6n del larguerillo 15 esta configurada de forma conocida con 20 unos pies ensanchados 21 en los que el alma 17 va disminuyendo de altura hasta hacerse nula, estando situados en ellos unos remaches mecanicos 31 como medios complementarios de union entre el larguerillo 15 y la piel 13 a los medios quimicos de uniOn utilizados en un proceso de co-curado 0 de co-pegado, tipico en la fabricaciOn de elementos de materiales compuestos. 25 La disminuci6n progresiva de la altura del alma 17 del larguerillo 15 es un recurso bien conocido en la tecnica anterior para facilitar la transferencia de carga de la piel 13 al larguerillo 15 al proporcionar un incremento gradual de la rigidez —a flexion y a tracci6n- y al evitar concentraciones locales de carga. Por su parte el ensanchamiento de los pies 21 facilita una respuesta acoplada de 30 larguerillo 15 y piel 13 a las cargas a las que esta sometido el panel 11. Los remaches mecanicos 31 son necesarios para prevenir delaminaciones y/o fallos de la uni6n quimica entre el larguerillo 15 y la piel 13. Por su parte puede observarse en las Figuras 1 y 2 que al terminar el larguerillo 15 tras una interseccion con una costilla 27, esta debe tener un orificio de paso 29 (quot;mouseholequot;) del larguerillo 15 y los pies ensanchados 21 deben ser lo suficientemente grandes como para albergar el alma 17 del 5 larguerillo 17, dejar suficiente hueco para los pies 28 de dicha costilla 27 y para que puedan ubicarse en ellos los medios de fijaciOn (normalmente cuatro tornillos 33) de los pies 28 de dicha costilla 27 que estan situados a una distancia relativamente grande entre ellos como consecuencia de la existencia de dicho orificio de paso 29. 10 En las Figuras 1 y 2 se muestra una situacion en la que se presenta una interferencia entre la terminaci6n del larguerillo 15 y el pie 26 del larguero 25 lo que obligaria a que el larguerillo 15 no pudiera Ilegar hasta la costilla 27 y tuviese que terminar en una costilla anterior con lo que la zona afectada de la piel 13 deberfa tener un mayor espesor aumentando el peso del panel 11. Una 15 de las causas de esas interferencias es la anchura de los pies 21. Pasando a describir una realizacion preferente de la presente invenciOn, con relacion a las Figuras 3 y 4 puede observarse que la terminacion del larguerillo 15 comprende un primer tramo 41 en el que tiene lugar la disminuci6n progresiva del alma 17 del larguerillo 15, en el que se situan los remaches 20 mecanicos 31 necesarios para prevenir delaminaciones y/o fallos de la uni6n quimica entre el larguerillo 15 y la piel 13, y un segundo tramo 43 con unos pies 23 de una anchura A suficiente para ubicar los medios de fijaci6n (normalmente cuatro tornillos 33) de los pies 28 de dicha costilla 27 que pueden estar situados a una distancia mucho menor de lo que sucedfa en la terminaci6n conocida en 25 la tecnica ya que, en este caso, no es necesario el agujero de paso (quot;mouseholequot;) 29. Con ello se reduce la posibilidad de interferencias con el pie 26 del larguero 25. Se considera que la anchura A de los pies extendidos 23 de una terminacion de un larguerillo 15 segOn la presente invencion este comprendida 30 en un rango del 125%-135% de la anchura de los pies 19 del larguerillo 15 mientras que en la terminaci6n conocida esa anchura este comprendida entre un 145%-155%. La piel 13 se fabrica tipicamente mediante una primera etapa de apilado de capas de quot;prepegquot; (fibras o haces de fibra de carbono embebidos en una matriz de resina termoestable o termoplastica en forma de material preimpregnado) utilizando maquinas ATL y una segunda etapa de curado en 5 autoclave. El larguerillo 15 se fabrica tipicamente conformando en un ütil apropiado dos preformas en forma de L a partir de unos apilados de prepreg. Posteriormente se procede a su curado bien conjuntamente con la piel 13 o independientemente en cuyo caso se une posteriormente a ella utilizando 10 medios adhesivos. En cualquiera de los casos, la utilizacion de dos preforrnas puede dar lugar a que una vez conformado el larguerillo exista una ranura 49 entre las dos preformas que, en su caso, se rellenaria de quot;rowingquot; (tiras de fibra unidireccionales del misrno material o de un material compatible con el de las 15 preformas). Entre las ventajas aportadas por la presente invencion cabe sefialar las siguientes: - Un menor ancho de los pies del larguerillo en la zona de terminaciOn del mismo. 20 - Una disminucion del riesgo de interferencia entre el larguerillo y el pie del larguero. - Posibilidad de una mayor extension longitudinal del larguerillo. - Reduccion del espesor (peso) del panel. - Posibilidad de eliminaciOn de agujeros de paso (quot;mouseholesquot;) de 25 larguerillo en costillas. Aunque la presente invencion se ha descrito enteramente en conexiOn con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando este como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones 30 siguientes.

Claims (1)

1.- Componente de aeronave que comprende al menos un panel (11) de material compuesto, estando el panel (11) conformado por una piel (13) y una 5 pluralidad de larguerillos rigidizadores (15) configurados con un alma (17) y unos pies (19), asi como largueros (25) y costillas (27) unidos a dicho panel (11), comprendiendo la disposicion de dichos larguerillos (15) y dichos largueros (25) y costillas (27) zonas de interseccion 6 posible interferencia entre dichos larguerillos (15) y dichos largueros (25) y costillas (27), caracterizado porque la 10 configuracion del extremo de un larguerillo (15) en una de dichas zonas de interseccion o posible interferencia, comprende un primer tramo (41) en el que la altura del alma (17) del larguerillo (15) va disminuyendo hacia unos pies extendidos (23) de un segundo tramo (43) hasta hacerse nula a continuaci6n de su extremo correspondiente, y la anchura de los pies (19) va aumentando hasta 15 Ilegar a una anchura predeterminada A, y el segundo tramo (43) con los pies extendidos (23) de dicha anchura predeterminada A y sin alma (17), incluyendose en dicho primer tramo (41) los medios mecanicos (31) de uniOn del extern° del larguerillo (15) a la piel (13). 20 2.- Componente de aeronave segOn la reivindicacion 1, caracterizado porque dicho extremo de larguerillo (15) este ubicado en una zona de intersecciOn con una costilla (27), quedando los pies (28) de la costilla (27) unidos al segundo tramo (43) del extremo del larguerillo (15). 25 3.- Componente de aeronave segun la reivindicacion 2, caracterizado porque dicho extremo de larguerillo (15) este ubicado en una zona prOxima a un larguero (25) sin producirse ninguna interferencia con el gracias a la reducida anchura de los pies extendidos (23). 30 4.- Componente de aeronave segun cualquiera de las reivindicaciones 1- 3, caracterizado porque dicha anchura predeterminada A de dichos pies extendidos (23) esta comprendida entre un 125-135% de la anchura de los pies (19) del larguerillo (15). 5 5.- Componente de aeronave segun cualquiera de las reivindicaciones 1- 4, caracterizada porque dicho panel (11) pertenece al revestimiento de un ala. 6.- Procedimiento de fabricaciOn del panel (11) objeto de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque para la conformacion de los 10 larguerillos (15) se utilizan dos preformas con forma de L y porque entre los pasos para la fabricacion del panel (11) se incluye un paso en el que la ranura (49) existente entre dichas preformas en el extremo del larguerillo (15)y situada tras hacerse nula la altura del alma (17) a continuaci6n de su extremo correspondiente, se rellena de quot;rowingquot;. 15