ES2401520A2 - procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto de un compartimento cerrado con una disposición de acceso integrada - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto de un compartimento cerrado con una disposición de acceso integrada. La disposición de acceso comprende una tapa (27) para el orificio de acceso (11) y un panel de alojamiento (25) de dicha tapa (27) y el procedimiento comprende los siguientes pasos: a) proporcionar laminados comunes (31, 31', 31'') de un material compuesto para dicha tapa (27) y dicho panel de alojamiento (25) en un estado fresco; b) cortar dichos laminados comunes (31, 31', 31'') por el perímetro previsto para dicha tapa (27) y separar los laminados de la tapa (33, 33', 33'') y los laminados del panel de alojamiento (35, 35', 35''); c) fabricar separadamente, la tapa usando dichos laminados de la tapa (33, 33', 33'') y la pieza (13) junto con el panel de alojamiento (25) usando dichos laminados del panel de alojamiento (35, 35', 35'').
Description
Procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto de un compartimento cerrado con una disposición de acceso integrada
5 La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto de un compartimento cerrado con una disposición de acceso integrada y, más en particular, a un procedimiento de fabricación del revestimiento inferior de un ala de aeronave con una disposición de acceso a una entrada de aire en un tanque de compensación situado en la punta del ala.
10 La estructura principal de las superficies sustentadoras de una aeronave está constituida por un borde de ataque, un cajón de torsión, un borde de salida, una raíz de unión y una punta. El cajón de torsión está constituido por varios elementos estructurales: revestimientos superior e inferior rigidizados por larguerillos por un lado, largueros y costillas por otro lado. Los elementos estructurales que forman un cajón de torsión se fabrican, típicamente, por separado y se unen con la ayuda de un utillaje complicado para
15 alcanzar las tolerancias requeridas que vienen dadas por los requerimientos aerodinámicos, estructurales y de ensamblaje.
En la actualidad y particularmente en la industria aeronáutica se utilizan de forma masiva materiales compuestos de matriz orgánica y fibras continuas, especialmente CFRP (Fibra de Carbono Reforzada con Plástico) en una gran diversidad de elementos estructurales. Por ejemplo, todos los
20 elementos constituyentes de los cajones de torsión anteriormente citados (costillas, larguerillos, largueros y revestimientos) pueden ser fabricados usando CFRP.
Los revestimientos que forman parte de los cajones de torsión están reforzados mediante larguerillos longitudinales en sentido de la envergadura que mejoran tanto la resistencia como el comportamiento a pandeo de los revestimientos, teniendo diferentes secciones transversales tales como
25 secciones transversales con forma de “T”, “I” o “J”.
Los tanques de combustible de las aeronaves suelen estar alojados en el cajón de torsión del ala de la aeronave. Uno de ellos llamado tanque de ventilación o tanque de compensación incluye medios de ventilación a través de un orificio en el revestimiento inferior para permitir que el aire pueda fluir desde la atmósfera hacia los tanques de combustible cuando se vacían y que una mezcla de gases pueda fluir
30 desde los tanques hacia la atmósfera cuando se llenan.
El diseño y la fabricación de dichos cajones de torsión implica varios problemas. Uno de ellos es la disposición de acceso a dicho orificio de ventilación.
En las soluciones conocidas para dicho problema, el revestimiento inferior se fabrica dejando un entrante alrededor del orificio de ventilación para la instalación posterior en él de una disposición de acceso 35 apropiada. Una desventaja importante de esta solución es que requiere una operación de instalación
durante el montaje del cajón de torsión del ala que implica tiempo y costes.
Esta invención se centra en la solución de este problema
Un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento más eficiente para la
40 fabricación del revestimiento inferior del ala de una aeronave que incluye una disposición de acceso al orificio de ventilación de un tanque de compensación y piezas similares de material compuesto con una disposición de acceso a compartimentos interiores.
Estos y otros objetos se consiguen con un procedimiento para la fabricación de una pieza de material compuesto de un compartimento cerrado, teniendo dicha pieza al menos una disposición de 45 acceso a dicho compartimento a través de un orificio en dicha pieza, comprendiendo dicha disposición de acceso una tapa para dicho orificio y un panel de alojamiento de dicha tapa, que comprende los siguientes pasos: a) proporcionar laminados comunes de un material compuesto para dicha tapa y dicho panel de alojamiento en un estado fresco; b) cortar dichos laminados comunes por el perímetro previsto para dicha tapa y separar los laminados de la tapa y los laminados del panel de alojamiento; c) fabricar
50 separadamente, por un lado, la tapa usando dichos laminados de la tapa y, por otro lado, la pieza junto con el panel de alojamiento usando dichos laminados del panel de alojamiento.
En realizaciones de la invención, la fabricación de la pieza junto con dicho panel de alojamiento comprende pasos de: c1) colocar un laminado extendido del panel de alojamiento formado por dichos
laminados del panel de alojamiento y telas adicionales apiladas entre ellos sobre un molde apropiado para dicha pieza en la posición prevista para dicha disposición de acceso; c2) colocar un muerto en el espacio interior de dicho laminado extendido del panel de alojamiento; c3) apilar telas de un material compuesto sobre dicho laminado extendido del panel de alojamiento y sobre dicho muerto para conformar dicha pieza junto con dicho panel de alojamiento; c4) curar el conjunto; c5) retirar el muerto. Se consigue con ello un procedimiento para la fabricación de dicha pieza junto con el panel de alojamiento debidamente configurada para su ensamblaje con la tapa.
En realizaciones de la invención dicha pieza es el revestimiento inferior de un ala de aeronave, dicho compartimento cerrado es un tanque de compensación colocado en la punta del ala y dicho orificio es un orificio de entrada de aire. Se logra con ello un procedimiento para la fabricación de un revestimiento inferior de un ala de aeronave (con, preferentemente, CFRP), que incluye la fabricación de la tapa y del panel de alojamiento de la disposición de acceso al tanque de compensación sin desperdiciar ningún material como sucedía en la técnica anterior.
En realizaciones de la invención dichos laminados comunes son paquetes de telas de CFRP. Se logra con ello un procedimiento para la fabricación de un revestimiento inferior de un ala de aeronave que incluye la fabricación simultánea de la tapa y el panel de alojamiento de la disposición de acceso al tanque de compensación.
En realizaciones de la invención dicho laminado extendido del panel de alojamiento se coloca sobre una base previamente dispuesta sobre un molde adecuado para la pieza en la posición prevista para dicha disposición de acceso que comprende una capa adhesiva y una capa metálica. Se logra con ello un procedimiento para la fabricación de un revestimiento inferior de un ala de aeronave que incluye la fabricación simultánea de la tapa y el panel de alojamiento de la disposición de acceso al tanque de compensación y que permite la incorporación de una capa metálica al panel de alojamiento de la disposición de acceso y también a los bordes del revestimiento inferior para la protección contra rayos.
La invención también comprende un revestimiento inferior de ala de aeronave con una disposición de acceso a una entrada de aire en un tanque de compensación colocado en la punta del ala fabricado con alguno de los procedimientos antes mencionados y a una aeronave que comprende dicho revestimiento inferior.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
La Figura 1 es una vista esquemática transversal de un revestimiento inferior de un ala de aeronave con una disposición conocida de acceso a la entrada de aire en el tanque de compensación colocado en la punta del ala.
La Figura 2 es una vista en perspectiva del panel de alojamiento utilizado en la disposición de acceso de la Figura 1.
La Figura 3 es una vista esquemática transversal de un revestimiento inferior de un ala de aeronave con una disposición de acceso a la entrada de aire en el tanque de compensación colocado en la punta del ala según la presente invención.
Las Figuras 4 y 5 ilustran los pasos principales de un procedimiento para fabricar los principales componentes de una disposición de acceso en un revestimiento inferior de un ala de aeronave para la entrada de aire en el tanque de compensación colocado en la punta del ala según la presente invención.
La Figura 6 es una vista transversal de la estructura del laminado del revestimiento inferior de un ala de aeronave con una disposición de acceso según la presente invención.
La Figura 7 es la misma vista que la Figura 6 incluyendo una base con una capa adhesiva y una capa metálica bajo disposición de acceso.
La invención se refiere a disposiciones de acceso a compartimentos cerrados tales como la disposición de acceso ilustrada en las Figuras 1 y 2 a un tanque de ventilación ubicado en un ala de aeronave a través de un orificio de ventilación 11 en su revestimiento inferior 13 realizado con un material compuesto.
A los efectos de la presente invención, dicha disposición de acceso según el estado de la técnica comprende un panel de alojamiento 15 y una tapa 17, cada uno de ellos de un material apropiado, que se
fabrican por separado y se instalan en el revestimiento inferior del ala utilizando medios adecuados de sujeción.
Los objetivos de la presente invención, tal como se ilustra en la Figura 3, son que el panel de alojamiento 25 y la tapa 27 se fabriquen conjuntamente con el revestimiento inferior 13 y que la tapa 27 se fabrique de una manera que asegure una buena adaptación al panel de alojamiento 25.
El procedimiento de fabricación para alcanzar dichos objetivos comprende los siguientes pasos (ver Figuras 4, 5, 6):
- -
- Proporcionar laminados comunes 31, 31’, 31’’ de un material compuesto para la tapa 27 y el panel de alojamiento 25 en un estado fresco. Tienen una longitud diferente para conformar el panel de alojamiento con bordes en rampa como en la Figura 2.
- -
- Cortar dichos laminados comunes 31, 31’, 31’’ por el perímetro previsto para la tapa 27 y obtener, por un lado, los laminados de la tapa 33, 33’, 33’’ y, por otro lado, los laminados del panel de alojamiento 35, 35’, 35’’. El estado no curado de los laminado facilita la operación de corte utilizando una herramienta de corte convencional.
- -
- Los laminados de la tapa 33, 33’, 33’ se usan para obtener la tapa 27 colocándolos sobre un molde apropiado y sometiendo el conjunto a un proceso de curado.
- -
- Los laminados del panel de alojamiento 35, 35’, 35’’ se usan junto con telas adicionales 37, 37’ a ser apiladas entre ellos para preparar y colocar un laminado extendido del panel de alojamiento 39 sobre el molde 19 a utilizar para la fabricación del revestimiento inferior 13 en la posición prevista para dicha disposición de acceso. Dichas telas adicionales 37, 37’ se usan para dar al laminado extendido del panel de alojamiento 39 un espesor mayor que el de la tapa 27 para proporcionar espacio para su instalación de manera que se mantenga la continuidad aerodinámica de la superficie exterior de la disposición de acceso.
- -
- Apilar telas 23 de material compuesto sobre dicho laminado extendido del panel de alojamiento 39 y sobre un muerto 29 dispuesto en su espacio interior para conformar el revestimiento inferior 13. Este paso puede realizarse mediante técnicas convencionales y, en particular, apilando telas de "prepeg" de CFRP utilizando una máquina ATL (hay que señalar a este respecto que la Figura 6 no muestra las rampas de las telas 23 a escala real).
- -
- Por último, el conjunto se cura y después de ello se extrae el muerto 29 del conjunto curado. Preferiblemente el muerto 29 está hecho de invar para controlar la geometría interior de la disposición de acceso del revestimiento inferior para asegurar un buen ensamblaje de la tapa 27.
En realizaciones de la invención, dichos laminados comunes 31, 31’, 31’’, cuya estructura debe cumplir con los requisitos de resistencia de la tapa 27, son paquetes de telas de CFRP.
En realizaciones de la invención (ver Figura 7) dicho laminado extendido del panel de alojamiento 39 se coloca sobre una base previamente colocada sobre el molde 19 que comprende:
- -
- Una capa adhesiva 41;
- -
- Una capa metálica 43 (preferiblemente una malla de bronce).
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 siguientes.
Claims (10)
- REIVINDICACIONES1.-Procedimiento para la fabricación de una pieza de material compuesto (13) de un compartimento cerrado, teniendo dicha pieza (13) al menos una disposición de acceso a dicho compartimento a través de un orificio (11) en dicha pieza (13), comprendiendo dicha disposición de acceso una tapa (27) para dicho orificio (11) y un panel de alojamiento (25) de dicha tapa (27), caracterizado porque comprende los siguientes pasos:a) proporcionar laminados comunes (31, 31’, 31’’) de un material compuesto para dicha tapa (27) y dicho panel de alojamiento (25) en un estado fresco;b) cortar dichos laminados comunes (31, 31’, 31’’) por el perímetro previsto para dicha tapa (27) y separar los laminados de la tapa (33, 33’, 33’’) y los laminados del panel de alojamiento (35, 35’, 35’’);c) fabricar separadamente, por un lado, la tapa (27) usando dichos laminados de la tapa (33, 33’, 33’’) y, por otro lado, la pieza (13) junto con el panel de alojamiento (25) usando dichos laminados del panel de alojamiento (35, 35’, 35’’).
- 2.- Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fabricación de la pieza (13) junto con dicho panel de alojamiento (25) comprende pasos de:c1) colocar un laminado extendido del panel de alojamiento (39) formado por dichos laminados del panel de alojamiento (35, 35’, 35’’) y telas adicionales (37, 37’) de un material compuesto apiladas entre ellos sobre un molde apropiado (19) para dicha pieza (13) en la posición prevista para dicha disposición de acceso;c2) colocar un muerto (29) en el espacio interior de dicho laminado extendido del panel de alojamiento (39);c3) apilar telas (23) de un material compuesto sobre dicho laminado extendido del panel de alojamiento (39) y sobre dicho muerto (29) para conformar dicha pieza (13) junto con dicho panel de alojamiento (25);c4) curar el conjunto;c5) retirar el muerto (29).
- 3.- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dicha pieza (13) es el revestimiento inferior de un ala de aeronave, dicho compartimento cerrado es un tanque de compensación colocado en la punta del ala y dicho orificio (11) es un orificio de entrada de aire.
- 4.- Procedimiento según la reivindicación 3, en el que las telas de material compuesto (23) para conformar dicha pieza (13) son telas de CFRP.
- 5.- Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dichos laminados comunes (31, 31’, 31’’) son paquetes de telas de CFRP.
- 6.- Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dichas telas adicionales (37, 37’) de un material compuesto dispuestas entre los laminados del panel de alojamiento (35, 35’, 35’’) son telas de CFRP.
- 7.- Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho laminado extendido del panel de alojamiento (39) se coloca sobre una base, previamente dispuesta sobre un molde (19) adecuado para la pieza (13) que comprende una capa adhesiva (41) y una capa metálica (43).
- 8.- Procedimiento según la reivindicación 3, en el que dicho muerto (29) está hecho de invar.
- 9.- Revestimiento inferior (13) de un ala de aeronave con una disposición de acceso a una entrada de aire en un tanque de compensación colocado en la punta del ala, caracterizado porque está fabricado con un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 3-8.
- 10.- Aeronave caracterizada porque comprende un revestimiento inferior (13) de un ala según la reivindicación 9.
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