ES2473319T3 - Marco de fuselaje de aeronave - Google Patents

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ES2473319T3 ES12182730.7T ES12182730T ES2473319T3 ES 2473319 T3 ES2473319 T3 ES 2473319T3 ES 12182730 T ES12182730 T ES 12182730T ES 2473319 T3 ES2473319 T3 ES 2473319T3
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Abstract

Marco de fuselaje de aeronave que comprende un fondo de barca (101b) y un elemento de marco superior (102b) y que comprende entre el fondo de barca y el elemento de marco superior unos elementos de marco (103) soportes de traviesas de piso, caracterizado porque los elementos de marco (103) soportes de traviesas de piso comprenden una parte de traviesa (1a) y un trozo de marco (1b) y una biela (1c) reunidos en una sola y la misma pieza, formando la parte de traviesa, el trozo de marco y la biela los tres lados de una sola y la misma pieza que forma un triángulo integral.

Description

Marco de fuselaje de aeronave
La presente invención se refiere a la realización de un elemento de marco de fuselaje de aeronave.
En los aviones existentes, la zona situada entre el piso de pasajeros y las bielas de piso se denomina triángulo.
En los aviones existentes, las traviesas de suelo, los marcos y las bielas son piezas sencillas ensambladas entre s� ya sea de manera particularmente rígida por encastre, ya sea de manera suave por medio de articulaciones.
La parte del marco que se encuentra debajo de la traviesa de carga, denominada “marco de fondo de barca”, comprende un elemento de marco curvado hacia dentro y una traviesa que sirve de soporte al piso de carga.
La parte superior del marco comprende a su vez un elemento de marco superior curvado hacia dentro y una traviesa bajo la cual se fijan los alojamientos del equipaje.
La unión entre estas piezas se realiza por medio de tornillos o de remaches o por otros medios de fijación.
El ensamble de estos elementos entre s� exige mucho tiempo debido al número importante de fijaciones que se han de instalar, particularmente entre la traviesa del piso y el marco superior.
En particular, la unión traviesa/marco debe ser realizada en una zona en la que los esfuerzos de hacer pasar son relativamente importantes, es decir para los cuales es importante el momento de encastre. Para hacer esto, las alturas de los marcos y de las traviesas se aumentan localmente para poder implantar todas las fijaciones necesarias para la unión.
Con el fin de reducir los costes de fabricación de piezas de armazón y de simplificar la definición de las piezas en contacto, los marcos pueden ser realizados con perfiles sueltos, piezas mecanizadas, piezas plegadas o piezas ensambladas conjuntamente para formar los elementos de armazón tales como los marcos.
En general, no es posible mantener una altura constante en la unión con las traviesas debido al número de fijaciones a implantar. De hecho, el coste de la pieza simple aumenta.
El documento FR 2 877 916 A1 describe una realización particular para la cual un marco superior comprende brazos de unión directamente con una traviesa del piso y un marco inferior. El documento DE 10 2007 030 026 describe un marco de fuselaje con todas las características técnicas del preámbulo de la reivindicación 1.
Sin embargo, para las aeronaves de gran tamaño un tal marco superior es voluminoso y de realización complicada.
Entre los objetivos en los que se basa la presente invención, se puede observar una reducción de los tiempos y costes de ensamble de un fuselaje de aeronave, una mejora del comportamiento del avión debido a una reducción de la masa de la estructura de la misma función, una reducción del número de piezas que constituyen la aeronave y una reducción de los costes de fabricación, siendo más sencilla la realización de las piezas.
La invención tiene en particular por objeto simplificar el diseño de las piezas que constituyen la zona de triángulo, las zonas de marco del fondo de barca y la parte superior del marco.
Para conseguir esto, la presente invención propone un elemento de marco de fuselaje de aeronave que comprende una parte de traviesa y un trozo de marco reunidos en una sola y la misma pieza, como se define en la reivindicación 1.
Seg�n un primer modo de realización, el elemento de marco de fuselaje de aeronave est� constituido por una pieza met�lica.
El elemento de marco est� ventajosamente constituido por una pieza mecanizada.
De acuerdo con un segundo modo de realización, el elemento de marco est� constituido por una pieza integral o enteriza de materiales compuestos.
El elemento de marco comprende ventajosamente una parte de traviesa, un trozo de marco y al menos una biela, estando la parte de traviesa, el trozo de marco y la biela reunidos en una sola y la misma pieza formando un triangulo integral.
El elemento de marco comprende entonces partes de unión a los ángulos del perfil general triangular.
Al ser las partes de unión zonas de esfuerzos menores, la altura del perfil de estas partes permanece constante con respecto a los segmentos que unen las partes de las uniones.
El triángulo integral comprende ventajosamente un segmento curvo de manera que se adapta a la curvatura de la
envoltura o piel de la aeronave.
Seg�n un modo de realización alternativo, el trozo de marco es un trozo curvado hacia dentro superior o inferior del marco de la aeronave.
El elemento de marco puede comprender entonces al menos una biela que vincule el trozo curvado hacia dentro, superior o inferior del marco de la aeronave, y la traviesa.
La invención se refiere además a un conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas que comprende un elemento de marco según la invención para el cual el elemento de marco vincula un marco superior, una traviesa de piso y un marco inferior, y comprende un segmento que sustituye a una biela de piso.
Uno al menos de la traviesa de piso, el marco inferior y el marco superior es ventajosamente de altura constante sin engrosamientos al nivel de sus uniones con el elemento adyacente.
La invención se refiere además a un conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas que comprende un elemento de marco según el modo de realización alternativo de ejecución del elemento de marco de la invención, para el cual la parte de traviesa del elemento de marco forma una traviesa de carga de la aeronave o forma una traviesa de soporte de alojamientos de equipaje.
La invención se aplica a una aeronave que comprende al menos un conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas según la invención.
Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes con la lectura de la descripción que sigue de un ejemplo no limitativo de la invención con referencia a los dibujos, que representan:
La figura 1: un trozo de fuselaje de aeronave equipado de diferentes modos de realización de elementos de marcos según la invención,
Las figuras 2A y 2B: dos variantes de elementos de marco de fuselaje según un modo de realización particular de la invención;
La figura 3: el elemento de marco de la figura 2 unido a un marco superior, a una traviesa de piso y a un marco inferior;
La figura 4: una vista en perspectiva del ensamble del elemento de marco de la figura 3 con el marco superior y la traviesa de piso;
La figura 5: una vista en perspectiva de una sección de la aeronave que comprende elementos de marco según la invención;
Las figuras 6A y 6B: vistas de frente respectivamente de un ensamble de traviesas sobre un elemento de marco de la técnica anterior y por medio del elemento de marco de la invención;
Las figuras 7A y 7B: dos ejemplos de sistemas de fijación aplicables a la invención;
La figura 8: un tercer ejemplo de sistema de fijación aplicable a la invención.
La invención se describe en el marco de la realización de elementos de marco de fuselaje de aeronaves.
Seg�n la figura 1, que representa un trozo de fuselaje equipado de elementos de marcos de la invención, son utilizados tres elementos de marco de la invención para realizar un marco completo y las traviesas de una aeronave.
El primer elemento es un elemento de marco 101 cuya parte de traviesa 101a forma una traviesa de carga de la aeronave y comprende un segmento de marco inferior 101b denominado marco de fondo de barca que est� curvado hacia dentro.
El segundo elemento es un elemento de marco 102 cuya parte de traviesas 102a forma una traviesa superior de soporte de los alojamientos de equipaje de la aeronave y que comprende un segmento de marco superior 102b curvado hacia dentro que soporta el techo del aparato.
El tercer elemento 103 es un elemento de marco situado entre un marco superior, una traviesa de piso y un marco inferior o traviesa de carga.
Aquellos realizan con segmentos de unión 4 y 5 marcos completos sobre los cuales se ensambla el fuselaje 200 de la aeronave. La figura 1 representa dos marcos sucesivos, pudiendo ser realizado el conjunto o una gran parte de los marcos de la aeronave con los elementos de marco de la invención conjuntamente o de manera separada, según la posición y las dimensiones de los marcos correspondientes.
Los elementos de marco 101, 102, 103 de fuselaje de aeronave de la invención pueden estar constituidos por una
pieza met�lica, particularmente una pieza mecanizada que presente características mecánicas óptimas o estar constituidos por una pieza enteriza o integral de materiales compuestos, siendo entonces realizados los elementos de marco, por ejemplo, con una yuxtaposición de pliegues de material compuesto impregnados de una resina que ser� polimerizada para realizar la pieza acabada, pudiendo los pliegues ser pliegues que realicen los segmentos del elemento de marco y cruzados al nivel de las partes de unión o de los pliegues recortados que formen el conjunto de los segmentos y superpuestos.
La figura 2A representa el tercer elemento de marco 103 constituido por un marco de perfil general triangular que comprende partes de unión en los ángulos del perfil y que est� provisto de una abertura en su centro.
Seg�n la figura 2A, las partes de unión 2a, 2b, 2c est�n en el interior de los v�rtices del triángulo y, en la figura 2B, las partes de unión 50, 51, 52 son salientes que rebasan los v�rtices del triángulo.
El elemento de marco 103 comprende una parte de traviesa 1a, un trozo de marco 1b y una biela de piso 1c reunidos en una sola y la misma pieza.
La figura 3 representa una sección de un marco completo de aeronave en la zona de unión del marco superior y del marco inferior con el elemento de marco 103 de la invención, en la cual est�n representados un trozo de una traviesa de piso 3, un trozo de marco inferior 4 o traviesa de carga y un trozo de marco superior 5.
Las partes de unión 2a, 2b, 2c con la traviesa de piso 3, el marco superior 5 y el marco inferior 4, realizadas en los ángulos del elemento de marco de la invención, son zonas de esfuerzos menores que las partes de uniones anteriores por el hecho de que el elemento de marco 103 es un triángulo realizado de una pieza única; la altura del perfil de estas partes permanece sensiblemente constante con respecto a los segmentos 1a, 1b, 1c que vinculan las partes de las uniones.
De igual modo, como las uniones de las piezas son realizadas en zonas en las que los esfuerzos son menos importantes, son necesarias menos fijaciones para realizar las uniones (triángulo/marco, triángulo/traviesa) y no es necesario que las piezas tengan salientes para implantar más fijaciones, pudiendo las partes de unión 2a, 2b, 2c estar por tanto desprovistas de salientes de refuerzo.
Al estar la traviesa del piso de pasajeros conectada con la pieza de triángulo en una zona donde los esfuerzos son menos importantes, esta traviesa puede ser realizada con una altura constante, lo que reduce los costes de fabricación.
Particularmente, la traviesa de piso 3 permanece de altura l constante sin engrosamientos al nivel de sus uniones con el elemento de marco, como se representa en la figura 6B, mientras que la traviesa de la técnica anterior, representada en la figura 6A, comprendía una parte engrosada l2 en su parte a2 entre la biela b y la unión c en el marco d, con respecto a su altura l1 en su parte central a1.
Finalmente, siempre según la figura 3, el elemento de marco de la invención comprende nervaduras de refuerzo 7 que forman elementos de refuerzo que aumentan su rigidez en las zonas de transmisión de esfuerzos.
Seg�n la figura 4, que representa las uniones del elemento de marco 103 de la invención con la traviesa de piso 3 y el marco superior 5, es posible ensamblar directamente las piezas antes citadas sin elementos intermedios.
La traviesa de piso puede ser particularmente una viga de perfil en I (doble T) cuyas alas horizontales est�n suprimidas de un lado de la viga en la zona de unión con el elemento de marco de la invención para realizar una unión plana o de solapamiento.
Tambi�n es posible utilizar uniones de la técnica anterior que comprendan eslabones de sujeción superior 10 e inferior 11, tales como los representados en la figura 7A, entre una traviesa a y un marco d de la técnica anterior, uniones por embridado 13, como se representa en la figura 7B, para estas mismas piezas o uniones de pasadores o remaches 12, como se representa en la figura 8, para una unión anterior con una traviesa a, un marco d y una biela
b.
Como se muestra en la figura 5, que representa una parte de la aeronave, los elementos de marco 1c de la invención prolongan las partes de marcos superiores 5 hasta los marcos inferiores 4 y sus segmentos 1b que forman la hipotenusa del triángulo est�n curvados de manera que se adaptan a la curvatura de la envoltura 6 del fuselaje de la aeronave.
La traviesa 3, los elementos de marco 4 inferior y los elementos de marco superior 5 presentan la misma altura en su zona de unión con el elemento de marco 103 de la invención, formando una pieza de triángulo integral hacia fuera de esta zona de unión, lo que simplifica su fabricación y disminuye su coste.
De ese modo, las partes vinculadas al elemento de marco de triángulo de la invención presentan la misma altura en su zona de unión con la pieza de triángulo integral hacia fuera de la zona de unión, en particular al lado de la traviesa de piso y al lado el marco inferior o traviesa de carga, pudiendo en particular la parte de unión triangular inferior 2c ser dimensionada para recibir un marco inferior y una traviesa de carga separados.
Del mismo modo que el triángulo integral 103 est� instalado en lugar y posición de las piezas ensambladas (marco, biela, traviesa), las piezas integrales 101 y 101 que comprenden un arco y una cuerda de un bloque son instaladas en las zonas de las traviesas de carga o interfaz con las cajas de sombrero (alojamientos de equipaje) en la parte superior de la aeronave, lo que reduce el número de ensambles y hace estas partes más rígidas.
5 De una manera general, este principio puede ser aplicado para integrar una biela y elementos estructurales adyacentes. Los elementos de marco 101 y 102 presentan las mismas ventajas que el elemento de marco 103 y particularmente en el modo de realización particular integran una o varias bielas 1c como se representa en la figura 1 para el elemento de marco inferior 101.
Los elementos de marco de la invención pueden ser igualmente realizados con elementos de marco de cuerpos 10 huecos, tales como perfiles huecos.
La invención no est� limitada al ejemplo representado y particularmente se pueden contemplar otros principios de unión entre los elementos de marco de la invención con el resto de los segmentos de marco, como la soldadura, la encoladura, el engarzado, las fijaciones mediante excéntricas, de articulación, encastres.
As� mismo, las uniones pueden ser de unión traviesa/marco por solape, uniones de eslabones, uniones borde con 15 borde.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Marco de fuselaje de aeronave que comprende un fondo de barca (101b) y un elemento de marco superior (102b) y que comprende entre el fondo de barca y el elemento de marco superior unos elementos de marco (103) soportes de traviesas de piso, caracterizado porque los elementos de marco (103) soportes de traviesas de piso comprenden una parte de traviesa (1a) y un trozo de marco (1b) y una biela (1c) reunidos en una sola y la misma pieza, formando la parte de traviesa, el trozo de marco y la biela los tres lados de una sola y la misma pieza que forma un triángulo integral.
  2. 2.
    Marco de fuselaje de aeronave según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de marco soportes de traviesas de piso est�n constituidos por una pieza met�lica.
  3. 3.
    Marco de fuselaje de aeronave según la reivindicación 1 o la 2, caracterizado porque los elementos de marco soportes de traviesas de piso est�n constituidos por una pieza mecanizada.
  4. 4.
    Marco de fuselaje de aeronave según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de marco soportes de traviesas de piso est�n constituidos por piezas integrales o enterizas de materiales compuestos.
  5. 5.
    Marco de fuselaje de aeronave según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos de marco soportes de traviesas de piso comprenden partes de unión (2a, 2b, 2c, 50, 51, 52) a los ángulos de su perfil general triangular.
  6. 6.
    Marco de fuselaje de aeronave según la reivindicación 5, para el cual las partes de unión que est�n en zonas de menores esfuerzos, la altura de perfil de estas partes permanece constante con respecto a los segmentos (1a, 1b, 1c) que vinculan las partes de uniones.
  7. 7.
    Marco de fuselaje de aeronave según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para el cual el triangulo integral de los elementos de marco soportes de traviesas de piso comprende un segmento (1b) curvado de manera que se adapta a la curvatura de la envoltura o piel de la aeronave.
  8. 8.
    Conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas que, comprende un marco según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para el cual el elemento de marco superior (102b) es un segmento de marco superior (102b) curvado hacia dentro, que soporta el techo del aparato parte de un elemento de marco (102) que comprende una parte de traviesa (102a) que forma una traviesa superior soporte de alojamientos de equipaje de la aeronave y el citado segmento de marco superior (102b) curvado hacia dentro.
  9. 9.
    Conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas, que comprende un marco según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para el cual el fondo de barca es un segmento de marco inferior (101b) curvado hacia dentro, parte de un elemento de marco (101) que comprende una parte de traviesa (101a) que forma una traviesa de carga de la aeronave y el citado segmento de marco inferior (101b) curvado hacia dentro.
  10. 10.
    Conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas, que comprende un marco según la reivindicación 8
    o la 9, para el cual el marco comprende elementos de marco superior (5) y marco inferior (4) realizados a los ángulos de los elementos de marco soporte de traviesas de piso.
  11. 11. Conjunto de marco de fuselaje de aeronave y traviesas según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque uno al menos de la traviesas de piso (3), el marco inferior (4) y el marco superior
    (5) es de altura (I) constante sin engrosamientos al nivel de sus uniones con el elemento adyacente.
  12. 12. Aeronave que comprende al menos un marco de fuselaje de aeronave y traviesas según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11.
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