ES2622301T3 - Empalme circunferencial para unir estructuras de carcasa - Google Patents

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ES2622301T3
ES2622301T3 ES13189955.1T ES13189955T ES2622301T3 ES 2622301 T3 ES2622301 T3 ES 2622301T3 ES 13189955 T ES13189955 T ES 13189955T ES 2622301 T3 ES2622301 T3 ES 2622301T3
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Abstract

Un empalme (10) de estructura de carcasa que comprende: un primer panel (110a) que comprende un primer borde (120a) y un primer larguero (114) distanciado del primer borde; un segundo panel (110b) que comprende un segundo borde (120b) y un segundo larguero (114) distanciado del segundo borde, estando dicho segundo borde posicionado en alineación marginal con dicho primer borde de dicho primer panel para formar una junta de empalme (106); una correa (12) unida a dicho primer panel y a dicho segundo panel, de manera que dicha correa puentea dicha junta de empalme, comprendiendo dicha correa una superficie superior (18), una superficie inferior plana (14), un primer lado (16a) y un segundo lado (16b), en donde dicha superficie inferior plana hace contacto con dicho primer panel y dicho segundo panel y en donde dicha superficie superior comprende una región media plana (20), una primera región ahusada (22a) extendiéndose hacia abajo desde la proximidad de dicha región media hasta la proximidad de dicho primer lado, y una segunda región ahusada (22b) que se extiende hacia abajo desde la proximidad de dicha región media hasta la proximidad de dicho segundo lado; un primer accesorio (24a) que comprende una primera sección ahusada (34) y una primera sección plana (36), estando dicha primera sección ahusada unida a dicha primera región ahusada de dicha correa y dicha primera sección plana extendiéndose más allá de dicho primer lado de dicha correa y unido a dicho primer panel; y un segundo accesorio (24b) que comprende una segunda sección ahusada (34) y una segunda sección plana (36), estando conectada dicha segunda sección ahusada a la segunda región ahusada de dicha correa y dicha segunda sección plana extendiéndose más allá de dicho segundo lado de dicha correa y unida a dicho segundo panel.

Description

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DESCRIPCION
Empalme circunferencial para unir estructuras de carcasa Campo
La presente divulgacion se refiere generalmente a la union de estructuras de carcasa y, mas particularmente, a una junta de empalme para unir juntas secciones adyacentes de una estructura de carcasa, tal como secciones de fuselaje de una aeronave.
Antecedentes
Los elementos estructurales primarios de los aviones grandes se hacen tipicamente del metal o de materiales compuestos. por ejemplo, las carcasas de fuselaje de tales aeronaves pueden fabricarse tipicamente a partir de aleaciones de aluminio de alta resistencia o materiales de resina reforzados con fibra que tienen relaciones de resistencia a peso relativamente altas.
Una aeronave puede incluir dos o mas secciones de fuselaje, es decir, de carcasa, que estan puenteadas y fijadas juntas circunferencialmente en una junta de empalme para interconectar las secciones de fuselaje y formar la estructura de fuselaje completa. Para instalar con precision las juntas de integracion, las secciones del fuselaje se alinean y se perforan orificios de fijacion a traves de las placas de empalme de conexion y la estructura de la carcasa subyacente. Por ejemplo, las secciones de fuselaje adyacentes pueden unirse mediante un empalme que consiste en un bastidor o mamparo que esta situado en el interior del fuselaje y puentes entre largueros de seccion de fuselaje adyacentes. Una pluralidad de accesorios se extiende a traves del bastidor y facilitan la continuidad de las secciones del fuselaje. como otro ejemplo, las secciones de fuselaje adyacentes pueden ser integradas juntas por la placa de empalme y una pluralidad de accesorios de empalme conectados entre un par de secciones de fuselaje adyacentes para puentear la interfaz entre las secciones de fuselaje adyacentes. Generalmente, la placa de empalme es plana y forma un cordon de empalme plano que se extiende a traves de la junta de empalme. Dependiendo del tipo de junta de empalme, el conjunto puede requerir una pluralidad de orificios de raton dispuestos en el bastidor o mamparo a traves de los cuales se extienden los accesorios de empalme.
Tfpicamente, un accesorio de empalme puede estar formado de un material metalico, tal como titanio. Puesto que el titanio es un material relativamente caro, el material y los costes de fabricacion asociados con un accesorio de empalme de titanio pueden aumentar los costes asociados con la produccion de la aeronave.
Ademas, las secciones de fuselaje pueden empalmarse entre sf mediante una pluralidad de sujetadores que se extienden a traves del bastidor para conectar el bastidor a las secciones de fuselaje y una pluralidad de sujetadores que se extienden a traves de los accesorios de empalme para conectar los accesorios a las secciones de fuselaje. Para instalar los elementos de fijacion, se debe perforar una pluralidad de orificios de fijacion a traves del empalme para recibir los elementos de fijacion. Una desventaja de tal proceso de montaje es que el perforado de orificios a traves de una pila de materiales disfmiles que contienen accesorios de empalme de titanio lleva una cantidad significativa de tiempo, aumentando asf el tiempo requerido para ensamblar las secciones de fuselaje, asf como los costes laborales asociados con dicho ensamblaje. Ademas, los orificios taladrados a traves de un accesorio de empalme hecho de titanio u otro material metalico requieren generalmente que las partes se separen y desbarben, con lo que se anade mas tiempo y costes asociados con el montaje del fuselaje. Otra desventaja de tal proceso de ensamblaje es que pueden requerirse cunas para alinear la seccion de fuselaje y ajustar los accesorios de empalme a lo largo de la interfaz de junta, anadiendo con ello aun mas tiempo y coste.
En publicacion de patente internacional WO 2011/001050 se describe un elemento de fuselaje que comprende un segmento de fuselaje que comprende una superficie, y medios de union para conectar la superficie de dicho segmento a un segmento adyacente.
En consecuencia, los expertos en la tecnica continuan con esfuerzos de investigacion y desarrollo en el campo de la union de estructuras de armazon, particularmente en el campo del montaje de aeronaves.
Sumario
En una realizacion, el empalme de la estructura de carcasa divulgado puede incluir un primer panel que tiene un primer borde, una correa unida al primer panel y que se extiende mas alla del primer borde, teniendo la correa una primera region ahusada y un primer accesorio que tiene una seccion ahusada y una seccion plana, estando la seccion ahusada unida a la primera region ahusada de la correa. Un bastidor esta opcionalmente conectado a la correa.
En otra realizacion, el empalme de estructura de carcasa descrito puede incluir un primer panel que tiene un primer borde, un segundo panel que tiene un segundo borde, estando colocado el segundo borde en alineacion marginal con el primer borde para formar una junta de empalme, una correa que puentea el empalme y unida al primer panel
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y al segundo panel, teniendo la correa una primera region ahusada y una segunda region ahusada, un primer accesorio teniendo una seccion ahusada y una seccion plana, estando unida la seccion ahusada a la primera region ahusada de la correa, y un segundo accesorio que tiene una seccion ahusada y una seccion plana, estando la seccion ahusada unida a la segunda region ahusada de la correa.
En otra realizacion, el empalme descrito para unir paneles adyacentes de una estructura de carcasa puede incluir una correa que tiene un primer lado, un segundo lado, una region media generalmente plana, una primera region ahusada que se extiende hacia abajo, proxima a la region media para aproximar del primer lado, y una segunda region ahusada que se extiende hacia abajo en proximidad de la region media para aproximarse al segundo lado, un primer accesorio teniendo una seccion ahusada y una seccion plana, estando la seccion ahusada unida a la primera region ahusada de la correa y una segunda conexion que tiene una seccion conica y una seccion plana, estando la seccion ahusada unida a la segunda region ahusada de la correa. Un bastidor de seccion en Z o de seccion en C puede estar unido a la seccion plana media de la correa de empalme.
En otra realizacion, se describe un metodo para unir una estructura de carcasa, el metodo puede incluir las etapas de: (1) proporcionar un primer panel de la estructura de carcasa que tiene un primer borde, (2) proporcionar una correa que tiene una primera region ahusada y una segunda region ahusada, (3) posicionar la correa adyacente al primer borde de tal manera que la primera region ahusada es adyacente al primer panel y la segunda region ahusada se extiende hacia fuera desde el primer borde, (4) fijar la correa al primer panel, (5) proporcionar un primer accesorio que tiene una seccion ahusada y una seccion plana, (6) posicionar el primer accesorio de manera que la seccion ahusada es adyacente a la primera zona ahusada de la correa y la seccion plana es adyacente al primer panel, (7) unir el primer accesorio a la correa, y (8) fijar el primer accesorio al primer panel.
En otra realizacion mas, se describe un metodo para unir una estructura de carcasa, el metodo puede incluir las etapas de: (1) proporcionar un primer panel de la estructura de carcasa que tiene un primer borde, (2) proporcionar una correa que tiene una primera region ahusada y una segunda region ahusada, (3) posicionar la correa adyacente al primer borde de tal manera que la primera region ahusada es adyacente al primer panel y la segunda region ahusada se extiende hacia fuera desde el primer borde, (4) fijar la correa al primer panel, (5) proporcionar un primer accesorio que tiene una seccion ahusada y una seccion plana, (6) posicionar el primer accesorio de tal manera que la seccion ahusada es adyacente a la primera zona ahusada de la correa y la seccion plana es adyacente al primer panel, (7) fijar el primer accesorio a la correa, (8) fijar el primer accesorio al primer panel, (9) proporcionar un segundo panel de la estructura de carcasa que tiene un segundo borde, (10) colocar el segundo panel adyacente al primer panel de manera que el primer y el segundo bordes estan en alineacion de borde formando una junta de empalme y la segunda seccion ahusada es adyacente al segundo panel y la correa puenteando la junta de empalme, (11) fijar la correa al segundo panel, (12) proporcionar un segundo accesorio que tiene una seccion ahusada y una seccion plana, (13) posicionar el segundo accesorio de modo que la seccion ahusada es adyacente a la segunda region ahusada de la correa y la seccion plana es adyacente al segundo panel, (14) fijar el segundo accesorio a la correa, y (15) fijar el segundo accesorio al segundo panel.
Otras realizaciones de la superficie de union injertada descrita resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada, los dibujos adjuntos y las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en perspectiva de una aeronave montada de acuerdo con la presente descripcion; la figura 2 es una vista en perspectiva despiezada de una pluralidad de secciones de fuselaje de la aeronave de la figura 1;
la figura 3 es una vista en perspectiva parcial de una junta de empalme entre secciones de fuselaje adyacentes de la aeronave de la figura 1;
la figura 4 es una vista parcial en perspectiva de un empalme simple de la junta de empalme de la figura 3;
la figura 5 es una vista en perspectiva lateral parcialmente en despiece del empalme de la figura 4;
la figura 6 es una vista en perspectiva desde arriba parcialmente en despiece del empalme de la figura 4;
la figura 7 es una vista superior del empalme de la figura 4;
la figura 8 es una vista lateral del empalme de la figura 4;
la figura 9 es una vista en perspectiva, en despiece, del empalme; y
la figura 10 es una vista en seccion transversal de una placa de empalme del empalme descrito.
Descripcion detallada
La siguiente descripcion detallada se refiere a los dibujos adjuntos, que ilustran realizaciones espedficas de la descripcion. Los numeros de referencia similares pueden referirse al mismo elemento o componente en los diferentes dibujos.
Con referencia a las figuras 1 y 2, una aeronave 100 puede incluir un fuselaje 102 que tiene una pluralidad de secciones de fuselaje 104 (identificadas individualmente como secciones de fuselaje 104a-e). Las secciones de fuselaje 104 pueden estar unidas entre sf por una pluralidad de juntas de empalme correspondientes 106
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(identificadas individualmente como juntas de empalme 106a-e).
Cada seccion de fuselaje 104 puede incluir una superficie compuesta 108 que se extiende trescientos sesenta grados (360°) alrededor de un eje longitudinal A del fuselaje 102. A lo largo de esta descripcion, el termino "seccion de fuselaje" se utiliza por conveniencia para referirse a cualquier estructura de carcasa que se extiende trescientos sesenta grados (360°) alrededor de un eje. Puede ser apreciado por un experto en la materia que una seccion de fuselaje 104 puede no estar limitada a estructuras generalmente cilmdricas, pero puede incluir estructuras que tengan formas circulares, elfpticas, ovales, en forma de huevo, rectilmeas, ahusadas u otras formas en seccion transversal. Ademas, un experto en la tecnica puede apreciar que las secciones de fuselaje 104 pueden ser secciones de una pieza en las que las superficies 108 son superficies de una pieza que se extienden continuamente durante trescientos sesenta grados (360°) alrededor del eje o pueden formarse a partir de dos o mas segmentos de superficie unidos para formar la seccion de fuselaje completa de trescientos sesenta grados (360°).
El fuselaje 102 puede incluir ademas una cabina de pasajeros configurada para contener una pluralidad de asientos de pasajeros. Cada seccion de fuselaje 104 puede incluir tambien una pluralidad de recortes de ventana (no mostrados) para proporcionar a los pasajeros sentados en la cabina de pasajeros con vistas fuera de la aeronave 100. El fuselaje 102 puede incluir tambien puertas de pasajeros, puertas de carga, antenas y similares.
Haciendo referencia a la figura 3, un empalme, designado generalmente por 10, puede puentear entre y unir estructuralmente un par de secciones de fuselaje 104 colocadas adyacentes que definen la junta de empalme 106 entre ellas. Esta vista esta mirando hacia fuera en una porcion de una junta de empalme 106 desde dentro del fuselaje 102. Los empalmes 10 pueden estar situados generalmente en extremos opuestos de las secciones de fuselaje 104. El empalme 10 puede estar situado en el interior de las secciones de fuselaje 104 para integrar las secciones de fuselaje 104 y proporcionar resistencia y estabilidad al fuselaje 102 resultante. Aunque solo se ilustra una parte del empalme 10 que se extiende circunferencialmente en la figura 3, el empalme puede extenderse alrededor de toda la circunferencia interior de las secciones de fuselaje 104 o puede extenderse solamente alrededor de una o mas porciones de las mismas.
Cada seccion de fuselaje 104 puede incluir un panel 110 (identificado individualmente como un primer panel 110a y un segundo panel 110b). Una primera seccion de fuselaje 104a puede incluir un primer panel 110a y una segunda seccion de fuselaje 104b puede incluir un segundo panel 110b situado en alineacion marginal con el primer panel 110a. En una realizacion, los paneles 110 pueden ser al menos generalmente similares en estructura y funcion a porciones de panel conocidas de secciones de fuselaje de la aeronave. Por ejemplo, el panel 110 puede incluir una pluralidad de rigidizadores o largueros 114 unidos a la superficie 108. La superficie 108 puede estar unida y cubrir la pluralidad de largueros 114 para formar la superficie exterior de la seccion de fuselaje 104.
Con referencia a las figuras 4-8, cada larguero 114 puede incluir una parte elevada 116 que se proyecta alejandose de la superficie 108 y una pluralidad de porciones de brida 118 fijadas directamente a la superficie 108. En la realizacion ilustrada, los largueros 114 pueden tener secciones transversales generalmente en forma de "U". Sin embargo, puede ser apreciado por un experto en la materia que los largueros 114 pueden tener otras formas en seccion transversal, incluyendo formas de "L", formas de "C", formas de "T" invertidas, formas de "I", etc. En otras realizaciones, los paneles 110 pueden incluir otras caractensticas; tales como elementos de soporte o compensaciones acopladas a las porciones de brida 118 de los largueros 114.
Los largueros 114 pueden estar situados sobre la superficie 108 de manera que la porcion de brida 118 de un larguero 114 este alineada con una correspondiente porcion de brida 118 de un larguero 114 adyacente. Al alinear las porciones de brida 118 detal manera, las porciones de brida 118 pueden formar una pluralidad de superficies de soporte al menos aproximadamente continuas que se extienden entre las porciones elevadas 116 de los largueros 114. En otra realizacion, tal como se ilustra, los largueros 114 pueden estar separados sobre la superficie 108 de manera que la porcion de brida 118 de un larguero 114 esta desplazada circunferencialmente (o separada de otra manera) de una correspondiente porcion de brida 118 de un larguero 114 adyacente.
Haciendo referencia a continuacion a las figuras 4-8, que representan un segmento de la junta de empalme 106 para ilustrar mejor el empalme 10 descrito. El empalme 10 puede incluir una correa 12 que se extiende al menos parcialmente circunferencialmente alrededor de la junta de empalme 106 de las secciones de fuselaje 104. La correa 12 puede tener una anchura, tal como se define en la direccion longitudinal del fuselaje 102, que es suficiente para atravesary cubrir porciones de ambas secciones de fuselaje 104 adyacentes.
La correa 12 puede incluir una superficie inferior 14 para contactar con la superficie 108 de los paneles adyacentes 110. La superficie inferior 14 puede ser curvada y la curvatura de la superficie inferior puede corresponder a la curvatura del fuselaje 102 (figura 2). Tambien se contempla una superficie inferior plana 14.
Los lados opuestos 16 (identificados individualmente en las figuras 4 y 5 como primer lado 16a y segundo lado 16b) de la correa 12 pueden extenderse alejandose de la junta de empalme 106 y pueden estar unidos a un borde 120 (identificados individualmente en las figuras 4 y 5 como primer borde 120a y segundo borde 120b) de la superficie 108. Una superficie superior 18 de la correa de empalme 12 puede incluir una region media 20 generalmente plana y
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unas regiones ahusadas hacia abajo 22 (identificadas individualmente en las figuras 4-6 como la primera region ahusada 22a y la segunda region ahusada 22b) que se extienden desde la proximidad (es decir, a o cerca) de la region media 20 para aproximarse a los lados 16. Como se ilustra, en una realizacion, la correa de empalme 12 puede tener una forma en seccion transversal trapezoidal generalmente isosceles; sin embargo, puede ser apreciado por un experto en la materia que la correa 12 puede tener otras formas generalmente trapezoidales u otras formas poligonales.
Como se describira con mas detalle aqm, en una realizacion, la correa 12 puede estar formada de un material compuesto, tal como un polfmero reforzado con fibra de carbono (CFRP), un polfmero compuesto reforzado con fibra, un grafito-epoxi o material similar, para proporcionar la resistencia y la estabilidad requeridas para unir estructuralmente las secciones de fuselaje adyacentes 104 mientras se reducen los costes de material, el peso y el tiempo de perforacion y montaje con respecto a los empalmes mas convencionales que utilizan partes de empalme de metal. En otras realizaciones, la correa 12 puede incluir otros materiales, incluyendo materiales metalicos tales como aluminio, titanio, acero, etc.
La correa 12 puede estar unida cerca del primer borde 120a de la superficie 108 del primer panel 110a y proxima al segundo borde 120b de la superficie 108 del segundo panel 110b para empalmar los paneles 110 juntos. La correa 12 puede extenderse continuamente, o al menos aproximadamente continuamente, alrededor de la junta de empalme 106. Alternativamente, la correa 12 puede estar segmentada alrededor de la junta de empalme 106; por ejemplo, la junta de empalme 106 puede incluir una pluralidad de segmentos de la correa 12. La correa 12 puede estar unida a un lado interior de las respectivas superficies 108 para mantener una superficie aerodinamica lisa en el exterior del fuselaje 102. La correa 12 puede estar unida a las superficies 108 por una pluralidad de sujetadores que se extienden a traves de la correa 12 y las superficies 108. Alternativamente, la correa 12 puede estar unida a las superficies 108 o unida y fijada a las superficies 108.
La correa 12 puede ser al menos aproximadamente tan gruesa como las superficies 108, pero mas gruesa que las porciones de brida adyacentes 118 de los largueros 114. En una realizacion, tal como se ilustra, los largueros 114 no se extienden completamente hasta el borde 120, la superficie 108 y los lados 16 de la correa 12 pueden extenderse cerca del extremo terminal de los largueros 114. En otras realizaciones, los largueros 114 pueden extenderse hasta y terminar en el borde 120 de la superficie 108. Si es necesario evitar un escalon entre superficies adyacentes, se pueden colocar almohadillas o rellenos (no mostrados) sobre las porciones de brida 118 adyacentes a la correa 12. Los rellenos pueden incluir materiales compuestos, materiales metalicos o materiales similares. En otras realizaciones, la correa 12, las superficies 108 y las porciones de brida 118 pueden tener otros espesores relativos de tal manera que los rellenos no sean necesarios.
El empalme 10 puede incluir tambien una pluralidad de accesorios de empalme 24 (identificados individualmente como un primer accesorio 24a y un segundo accesorio 24b) que estan dispuestos sobre la correa 12 y que se extienden en una direccion longitudinal alejandose de la junta de empalme 106. Cada accesorio 24 puede incluir un primer extremo 26, un segundo extremo 28 y lados longitudinales 30. Una base 32 del accesorio 24 puede incluir una seccion ahusada hacia arriba 34 que se extiende cerca del primer extremo 26 y una seccion generalmente plana 36 que se extiende cerca de la seccion ahusada 34 para aproximarse al segundo extremo 28. Los accesorios 24 pueden estar formados de un material compuesto, tal como plastico reforzado con fibra de carbono o material similar, tal como el mismo compuesto que forma la correa 12. Alternativamente, los accesorios 24 pueden estar formados a partir de un metal o una aleacion metalica.
En la realizacion ilustrada, la seccion ahusada hacia arriba 34 del accesorio 24 puede incluir un angulo ascendente correspondientemente complementario (es decir, opuesto) con respecto al angulo de la region ahusada hacia abajo 22 de la correa 12, de manera que la seccion ahusada 34 de la superficie inferior 32 pueden hacer contacto a ras con la region ahusada 22 de la superficie superior de la correa 18. La seccion ahusada 34 puede tener una anchura, tal como se define en la direccion longitudinal del fuselaje 102, que es suficiente para extenderse a traves y por encima de la region ahusada 22 de la correa 12. La seccion plana 36 del accesorio 24 puede extenderse mas alla del lado 16 de la correa 12 para cubrir la superficie 108 del panel 110. Un accesorio 24 puede estar unido a las dos regiones conicas 22 de la correa 12, de manera que un par de accesorios 24 se extienden longitudinalmente mas alla de los lados opuestos 16 de la correa 12 alejandose de la junta de empalme 106 para cubrir las secciones de fuselaje adyacentes 104.
Como se muestra en la realizacion ilustrada, cada accesorio 24 puede incluir un primer elemento longitudinal 38 y un segundo elemento longitudinal 40 que se extienden mas alla de los lados 16 de la correa 12. Generalmente, los elementos longitudinales 38, 40 pueden definir la seccion plana 36 del accesorio 24. Los elementos 38, 40 que se extienden longitudinalmente pueden estar configurados para cubrir y recibir al menos una porcion del larguero 114 de un panel respectivo 110.
Por ejemplo, en una realizacion, cada accesorio 24 puede tener generalmente una forma de "U" de tal manera que cada elemento longitudinal 38, 40 puede estar separado uno de otro y sobreponerse a un respectivo larguero 114. Los accesorios 24 de esta realizacion pueden incluir la seccion ahusada 34 que se extiende a traves de la anchura de la region conica 22 de la correa 12 y los elementos longitudinales 38, 40 que se extienden hacia fuera desde la
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seccion ahusada 34 mas alia del lado 16 de la correa 12. Sin embargo, la seccion ahusada 34 del accesorio 24 puede tener otras anchuras con respecto a la region ahusada 22 de la correa 12 y, como tal, la seccion ahusada 22 del accesorio 12 puede no necesitar extenderse a lo largo de toda la anchura de la region ahusada 22 de la correa 12. Alternativamente, la seccion ahusada 34 del accesorio 24 puede extenderse mas alla de la region ahusada 22 de la correa 12 en otras realizaciones.
En otras realizaciones, la seccion plana 36 del accesorio 24 puede incluir un solo elemento longitudinal que se extiende mas alla del lado 16 de la correa 12. En una realizacion de este tipo, la seccion plana 36 puede dimensionarse adecuadamente, es decir, la distancia entre los lados longitudinales 30, para encajar entre las porciones elevadas 116 de los largueros adyacentes 114.
El empalme 10 puede incluir una pluralidad de accesorios 24 que recubren diferentes porciones circunferencialmente espaciadas de la correa 12. La pluralidad de accesorios 24 puede estar separada entre sf en una direccion circunferencial de tal manera que una porcion de la correa 12 puede no estar cubierta por un accesorio 24 y puede estar expuesta o ser visible entre accesorios adyacentes 24, vecinos, es decir, adyacentes. como tal, la correa 12 puede ser inspeccionada visualmente para confirmar que la correa 12 permanece debidamente asegurada a la superficie 108 de las secciones de fuselaje 104. Alternativamente, la pluralidad de accesorios 24 pueden estar apoyados uno contra otro en una direccion circunferencial de manera que toda la correa 12 pueda estar cubierta por los accesorios 24.
En la realizacion ilustrada, cada accesorio 24 puede tener un canal o seccion transversal en forma de "U" que incluye la base 32, formada por la seccion ahusada 34 y la seccion plana 36, y los bordes verticales opuestos 42 (identificados individualmente como un primer borde 42a y un segundo borde vertical 42b). Un primer borde vertical 42a esta situado en direccion a un primer lado longitudinal 30a y un segundo borde vertical 42b esta situado hacia un segundo lado longitudinal 30b. en otras realizaciones, los accesorios 24 pueden tener otras formas de seccion transversal, incluyendo formas de "C", formas de "L", formas de "Pi" invertidas y formas planas.
Los bordes verticales 42 pueden anadir rigidez a los accesorios 24 y pueden estar situados proximos a las porciones elevadas 116 de los largueros 114 dependiendo de las dimensiones de la seccion plana 36 del accesorio 24 y la distancia de espacio de separacion de los largueros 114. Los bordes verticales 42 pueden aumentar la estabilidad de la junta de empalme 106, especialmente bajo cargas de compresion.
Si se utiliza una correa segmentada 12, entonces los accesorios 24 tambien pueden usarse como placas de empalme para segmentos de correa adyacentes. Una ventaja de la junta 106 de empalme descrita es que los extremos de los largueros 114 se dejan abiertos, lo que permite que la humedad causada por la condensacion y otras fuentes escapen de los largueros 114 para un drenaje suficiente.
Otra ventaja adicional del empalme 10 descrito es que las porciones elevadas 116 de los largueros opuestos 114 no estan empalmadas a lo largo de la junta de empalme 106, lo que puede hacer que los accesorios 24 sean relativamente faciles de instalar porque las porciones elevadas 116 no tienen que estar en perfecto estado de alineacion. Ademas, la capacidad de desplazar o ajustar la posicion del accesorio 24 a lo largo de ambos lados 16 de la correa 12 permite que los elementos longitudinales 38, 40 reciban la porcion elevada 116 del larguero 114 si no estan perfectamente alineados con un larguero opuesto 114.
El empalme 10 puede incluir opcionalmente un bastidor 44 que se extiende circunferencialmente alrededor de al menos una porcion de la junta de empalme 106 entre secciones de fuselaje adyacentes 104. El bastidor 44 puede estar situado en general para cubrir la region media 20 de la correa 12 entre los accesorios 24 longitudinalmente opuestos. En la realizacion ilustrada, el bastidor 44 puede tener una forma generalmente de "Z" configurada para tener un reborde inferior 46 vuelto hacia arriba para ser fijado a la correa 12. La brida inferior 46 puede segmentarse en una pluralidad de patas, que se pueden fijar a la correa 12, como se ilustra en la figura 3. El bastidor 44 puede incluir tambien una brida superior 48 que se ha vuelto hacia abajo para ser fijada a un exterior de las paredes de cabina interiores del fuselaje 102. La brida superior 48 puede segmentarse en pies de una manera similar a la descrita para la brida inferior 46. Aunque se muestra un bastidor en forma de Z 44, los expertos en la materia apreciaran que se puede usar cualquier bastidor adecuado, tal como un bastidor en forma de C, un bastidor en forma de I, un bastidor en forma de J o similar.
El bastidor 44 tambien puede estar formado de un material compuesto, tal como CFRP o material similar, tal como el mismo compuesto que forma la correa 12 o los accesorios 24. Alternativamente, el bastidor 44 puede estar formado de un material metalico u otro, tal como aluminio o titanio.
Aunque el empalme 10 descrito se ilustra como construido a partir de un numero de partes separadas (por ejemplo, la correa 12, los accesorios 24, el bastidor 44), en otras realizaciones, dos o mas de estas partes pueden estar integradas en una sola parte que realiza la funcion o tiene las caractensticas de las dos o mas partes.
Haciendo referencia a continuacion a la figura 9, un beneficio del empalme 10 descrito es la eliminacion contemplada de la necesidad de componentes metalicos, tales como componentes metalicos de titanio, en la junta
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de empalme 106 y la reduccion significativa (si no la eliminacion completa) de la necesidad de cunas o paneles de no conformidad durante el montaje del fuselaje 102. Otro beneficio del empalme 10 descrito es la reduccion significativa en los tiempos de flujo de fabricacion del montaje del fuselaje 102 contemplados, es decir, sujetando, la correa de empalme 12 y una porcion de la pluralidad de empalmes 24a a la primera seccion de fuselaje 104a antes de la integracion de la segunda seccion de fuselaje adyacente 104b y la parte correspondiente de la pluralidad de accesorios de empalme 24b longitudinalmente opuestos. Opcionalmente, el bastidor 44 tambien se puede instalar antes de la integracion de la segunda seccion de fuselaje 104b.
Como se ilustra mejor en las figuras 4, 6 y 8, la interfaz entre la region ahusada 22 de la correa 12 y las secciones conicas 34 de los accesorios 24 permiten que los accesorios 24 se fijen a la correa 12 y al panel 110 sin la necesidad de calzar y permitir para las tolerancias de localizacion entre las secciones de fuselaje adyacentes 104 y los accesorios 24. Por ejemplo, durante la instalacion de los accesorios 24, cada accesorio 24 puede desplazarse longitudinalmente hacia delante o hacia atras, es decir, hacia adelante y hacia atras, con respecto a la correa 12 para tener en cuenta los diferentes espesores y posiciones de terminacion de las partes de brida 118 de los largueros 114 para proporcionar para una junta de empalme sin costuras 106. Las superficies ahusadas opuestas de la correa 12 y los accesorios 24 pueden minimizar tambien el desplazamiento del centroide a lo largo de la junta de empalme 106, lo que puede reducir las cargas planas a lo largo de la junta de empalme 106. Ademas, la interfaz conica puede tambien disminuir la transferencia de carga en los elementos de fijacion y fuerzas de carga de transferencia mas uniformemente entre los elementos de empalme, es decir, la correa 12, los accesorios 24 y las secciones de fuselaje 104 unidas a tope.
Haciendo referencia a la figura 10, la correa de empalme 12 puede formarse a traves de la cafda de la capa compuesta para conseguir internamente las regiones ahusadas 22 sin la necesidad de mecanizado posterior a la formacion. Los accesorios de empalme 24 tambien pueden formarse a traves de la cafda de capas de material compuesto para lograr internamente la seccion ahusada 34 sin la necesidad de mecanizado de formacion posterior. La correa 12 y los accesorios 24 pueden incluir una estructura ahusada interna 50 rodeada por una pluralidad de capas de fibras y una resina curada, es decir, una capa compuesta 52, para formar una estructura compuesta. Por ejemplo, la correa 12 puede incluir una zona de fibra continua exterior y una zona de fibra conica interna. Una pluralidad de capas puede estar colocadas para formar una zona de fibra continua inferior. Otra pluralidad de capas puede estar colocada dentro de un borde perimetral de la zona de fibra continua inferior para formar la zona de fibra ahusada o estructura conica 50. Alternativamente, la estructura conica 50 puede estar formada a partir de materiales alternativos. Otra pluralidad de capas puede estar colocada sobre la zona de fibra ahusada para formar una zona de fibra continua superior. Las capas 52 pueden ser capas compuestas preimpregnadas. Los accesorios de empalmes 24 pueden formarse a traves de un proceso sustancialmente similar para formar la seccion conica 34 de la base 32.
Una ventaja de usar materiales compuestos en lugar de metales es que la correa 12, los accesorios 24 y los paneles subyacentes 110 (por ejemplo, las superficies 108 y los largueros 114) pueden tener al menos coeficientes de expansion termica generalmente similares. Como resultado, las fluctuaciones de temperatura experimentadas durante el funcionamiento de la aeronave 100 pueden no provocar una dilatacion termica dispareja entre el empalme 10 y los paneles subyacentes 110, lo cual puede no inducirtensiones significativas en la junta de empalme 106. Otra ventaja de usar materiales compuestos es la eliminacion de la necesidad de un aislamiento de material diferente.
Un experto en la tecnica puede apreciar que ademas de materiales compuestos y materiales metalicos, en otras realizaciones, los paneles 110, la correa 12 y los accesorios 24, y combinaciones de los mismos, pueden incluir otros materiales, incluyendo materiales hnbridos tales como como laminados de fibra/metal, incluyendo laminados de fibra de vidrio/aluminio y laminados de grafito reforzados con titanio (Ti/Gr).
El empalme 10 puede incluir una pluralidad de sujetadores que unen los componentes del empalme 10 entre sf y con las secciones de fuselaje 104. Pueden utilizarse y no se han ilustrado varios patrones de fijacion para los cuales se pueden instalar los sujetadores para conectar el empalme 10 a las secciones de fuselaje 102. Los sujetadores pueden extenderse a traves de la correa 12; el bastidor, tal como alrededor de la brida inferior 46; y los accesorios 24, tales como tanto la seccion ahusada 34 como los elementos 38, 40 que se extienden longitudinalmente de la seccion plana 36 para conectar los componentes entre sf y con las secciones de fuselaje 104.
Con el fin de instalar la pluralidad de sujetadores, se debe formar una pluralidad de orificios, tal como mediante taladrado, en los diversos componentes del empalme 10 para recibir los respectivos sujetadores. Dado que varios de los orificios, y en ciertas realizaciones, la mayona de los orificios, pueden formarse a traves de componentes, por ejemplo, la correa 12, los accesorios 24 y opcionalmente el bastidor 44, que estan formados de un material compuesto, tal como CFRP, los orificios pueden formarse mas rapida y eficientemente que la formacion de orificios comparables a traves de titanio u otros componentes metalicos. Adicionalmente, los orificios que se forman a traves de los componentes compuestos de un empalme 10 pueden formarse de manera aun mas eficiente y rentable que los orificios comparables formados a traves de componentes metalicos o de titanio comparables, ya que los componentes del empalme 10 no necesitan ser separados y desbarbados.
Otra ventaja del empalme 10 descrito es que los componentes pueden ser fijados con sujetadores de titanio, en oposicion a Inconel® u otros sujetadores de acero, ya que los componentes compuestos pueden no ser tan
sensibles a la carga de fatiga de la misma manera que las piezas metalicas comparables. como tal, los componentes compuestos generalmente no requieren el alto nivel de fuerzas de sujecion requerido por las piezas metalicas que utilizan Inconel® u otros sujetadores de acero.
5 Aunque se han mostrado y descrito diversas realizaciones de la junta de empalme descrita, pueden ocurrir
modificaciones a los expertos en la tecnica tras la lectura de la memoria descriptiva. La presente solicitud incluye tales modificaciones y esta limitada unicamente por el alcance de las reivindicaciones.
De acuerdo con un aspecto de la presente descripcion, se proporciona un empalme para unir paneles adyacentes de 10 una estructura de carcasa que comprende: una correa que comprende un primer lado, un segundo lado, una region media generalmente plana, una primera region ahusada que se extiende hacia abajo proxima a dicha region central para aproximarse a dicho primer lado, y una segunda region ahusada que se extiende hacia abajo, proxima a dicha region media, para aproximarse a dicho segundo lado; un primer accesorio comprendiendo una seccion ahusada y una seccion plana, estando unida dicha seccion ahusada a dicha primera region ahusada de dicha correa; y un 15 segundo accesorio que comprende una seccion ahusada y una seccion plana, estando acoplada dicha seccion
ahusada a dicha segunda region ahusada de dicha correa. ventajosamente, el empalme comprende ademas un bastidor unido a dicha region media de dicha correa. Ventajosamente, el empalme comprende un material compuesto. Ventajosamente, la correa comprende ademas una estructura interna conica rodeada por un plastico reforzado con fibra de carbono.
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Claims (11)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un empalme (10) de estructura de carcasa que comprende:
    un primer panel (110a) que comprende un primer borde (120a) y un primer larguero (114) distanciado del primer borde;
    un segundo panel (110b) que comprende un segundo borde (120b) y un segundo larguero (114) distanciado del segundo borde, estando dicho segundo borde posicionado en alineacion marginal con dicho primer borde de dicho primer panel para formar una junta de empalme (106);
    una correa (12) unida a dicho primer panel y a dicho segundo panel, de manera que dicha correa puentea dicha junta de empalme, comprendiendo dicha correa una superficie superior (18), una superficie inferior plana (14), un primer lado (16a) y un segundo lado (16b), en donde dicha superficie inferior plana hace contacto con dicho primer panel y dicho segundo panel y en donde dicha superficie superior comprende una region media plana (20), una primera region ahusada (22a) extendiendose hacia abajo desde la proximidad de dicha region media hasta la proximidad de dicho primer lado, y una segunda region ahusada (22b) que se extiende hacia abajo desde la proximidad de dicha region media hasta la proximidad de dicho segundo lado;
    un primer accesorio (24a) que comprende una primera seccion ahusada (34) y una primera seccion plana (36), estando dicha primera seccion ahusada unida a dicha primera region ahusada de dicha correa y dicha primera seccion plana extendiendose mas alla de dicho primer lado de dicha correa y unido a dicho primer panel; y un segundo accesorio (24b) que comprende una segunda seccion ahusada (34) y una segunda seccion plana (36), estando conectada dicha segunda seccion ahusada a la segunda region ahusada de dicha correa y dicha segunda seccion plana extendiendose mas alla de dicho segundo lado de dicha correa y unida a dicho segundo panel.
  2. 2. El empalme de la reivindicacion 1, en donde al menos una porcion de dicha primera region ahusada (22a) de dicha correa esta situada entre dicha primera seccion ahusada (34) de dicho primer accesorio y dicho primer panel (110a).
  3. 3. El empalme de la reivindicacion 1, en donde dicho primer panel y dicho segundo panel son secciones de fuselaje de una aeronave.
  4. 4. El empalme de la reivindicacion 1, en donde dicha primera seccion plana (36) de dicho primer accesorio (24a) y dicha segunda seccion plana (36) de dicho segundo accesorio (24b) comprenden cada una un primer elemento longitudinal (38) y un segundo elemento longitudinal (40) separado, en donde una porcion de dicho primer larguero (114) encaja entre dicho primer elemento longitudinal y dicho segundo elemento longitudinal de dicha primera seccion plana, y en donde una parte de dicho segundo larguero (114) encaja entre dicho primer elemento longitudinal y dicho segundo elemento longitudinal de dicha segunda seccion plana.
  5. 5. El empalme de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicha correa comprende un material compuesto.
  6. 6. El empalme de cualquier reivindicacion anterior, en donde dicha correa comprende ademas una estructura interna ahusada rodeada por un plastico reforzado con fibra de carbono.
  7. 7. El empalme de la reivindicacion 1, que comprende ademas un bastidor (44) unido a dicha region media plana de dicha correa y dispuesto entre dicho primer accesorio y dicho segundo accesorio.
  8. 8. Un metodo para unir una estructura de carcasa, comprendiendo dicho metodo las etapas de:
    proporcionar un primer panel (110a) que comprende un primer larguero (114) y un segundo panel (110b) que comprende un segundo larguero (114) de dicha estructura de carcasa en alineacion marginal para formar una junta de empalme (106);
    proporcionar una correa (12) para puentear dicha junta de empalme, incluyendo dicha correa una superficie superior (18), una superficie inferior plana (14), un primer lado (16a) y un segundo lado (16b), en donde dicha superficie de fondo plano contacta con dicho primer panel y dicho segundo panel, y en donde dicha superficie superior comprende una region media plana (20), una primera region ahusada (22a) que se extiende desde la proximidad de dicha region media a la proximidad de dicho primer lado y una segunda region ahusada (22b) que se extiende desde la proximidad de dicha region media hasta la proximidad de dicho segundo lado; fijar dicha correa a dicho primer panel y a dicho segundo panel;
    posicionar un primer accesorio (24a) que comprende una primera seccion ahusada (36) y una primera seccion plana de manera que dicha primera seccion ahusada es adyacente a dicha primera region ahusada de dicha correa y dicha primera seccion plana se extiende mas alla de dicho primer lado de dicha correa y es adyacente a dicho primer panel;
    fijar dicha primera seccion ahusada de dicho primer accesorio a dicha primera region ahusada de dicha correa; fijar dicha primera seccion plana de dicho primer accesorio a dicho primer panel;
    posicionar un segundo accesorio (24b) que comprende una segunda seccion ahusada (34) y una segunda seccion plana (36) de manera que dicha segunda seccion ahusada es adyacente a dicha segunda region
    ahusada de dicha correa y dicha segunda seccion plana se extiende mas alia de dicho segundo lado de dicha correa y es adyacente a dicho segundo panel;
    fijar dicha segunda seccion ahusada de dicho segundo accesorio a dicha segunda region ahusada de dicha correa; y
    5 fijar dicha segunda seccion plana de dicho segundo accesorio a dicho segundo panel.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, que comprende ademas las etapas de:
    posicionar un bastidor (44) sobre dicha region media plana de dicha correa entre dicho primer accesorio y dicho 10 segundo accesorio; y
    fijar dicho bastidor a dicha region media plana de dicha correa.
  10. 10. El metodo de la reivindicacion 9, en donde dicho primer panel y dicho segundo panel son secciones de fuselaje de una aeronave.
    15
  11. 11. El metodo de la reivindicacion 9 o 10, en donde al menos una de dicha correa, dicho primer accesorio, dicho segundo accesorio y dicho bastidor comprenden un material compuesto.
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