ES2631302T3 - Concepto de unión intercambiable para un cono de un fuselaje trasero de un avión - Google Patents

Concepto de unión intercambiable para un cono de un fuselaje trasero de un avión Download PDF

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ES2631302T3 ES11380077.5T ES11380077T ES2631302T3 ES 2631302 T3 ES2631302 T3 ES 2631302T3 ES 11380077 T ES11380077 T ES 11380077T ES 2631302 T3 ES2631302 T3 ES 2631302T3
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Abstract

Fuselaje trasero de un avión que comprende un extremo de cono de cola (1) y un resto del fuselaje trasero (2), con el que el extremo de cono de cola (1) se fija al resto del fuselaje trasero (2) mediante un sistema de fijación que comprende una primera orejeta (6), una segunda orejeta (7) y una tercera orejeta (8) dispuestas en una disposición triangular, que tiene la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) o bien en una posición superior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) está en una posición inferior, o bien en una posición inferior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) está en una posición superior, estando dichas primera orejeta (6) y segunda orejeta (7) situadas a la misma altura y situándose cada una de ellas en uno de los lados laterales del fuselaje trasero, y comprendiendo el sistema de fijación también una conexión de equilibrado (5) para ayudar a la colocación durante el proceso de ensamblaje, dispuesta entre la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7), caracterizado porque la primera orejeta (6), la segunda orejeta (7) y la tercera orejeta (8) están dispuestas de manera que soportan cargas en una forma isostática, y porque el sistema de fijación comprende, además, una unión de reserva adicional (4) dispuesta opuesta a la conexión de equilibrado (5) y que está situada por debajo de la tercera orejeta (8), si esta está en una posición superior, y que está situada por encima de la tercera orejeta (8), si esta está en la posición inferior.

Description

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DESCRIPCION
Concepto de union intercambiable para un cono de un fuselaje trasero de un avion Objeto de la invencion
El objeto de la presente invencion es asegurar la intercambiabilidad de un extremo de cono de cola de un avion en los casos en los que este tiene que desensamblarse del resto de la parte de cono de cola en un fuselaje trasero del avion, con cualquier proposito, como por ejemplo en los casos en los que tiene que cambiarse por uno nuevo.
En otras palabras, el objeto principal de la presente invencion es proporcionar una nueva solucion para la union entre el extremo de cono de cola y el resto del fuselaje trasero del avion.
Un objeto adicional de la presente invencion es relajar el nivel de hiperestatismo de la union resultante entre ambas partes, facilitando de esta manera su ensamblaje y sus futuras operaciones de mantenimiento y, al mismo tiempo, sin perder las condiciones de seguridad a prueba de fallos.
Otro objeto de la invencion es que el ensamblaje del extremo de cono de cola y del resto del fuselaje trasero, y la zona de sustitucion del cono de cola (TRW) pueda hacerse directamente, sin utilizar plataformas o gradas. La razon es que un objeto adicional de la presente invencion es facilitar las operaciones de ensamblaje para permitir que dichas operaciones de ensamblaje se realicen desde el interior del avion o desde el exterior inferior del avion. Por consiguiente, ya no es necesario usar plataformas o gradas para alcanzar la parte exterior superior del avion para realizar las operaciones de ensamblaje/desensamblaje.
Campo de la invencion
La presente invencion pertenece a la industria aeronautica y se refiere a la configuracion de un fuselaje trasero de un avion que tiene un extremo de cono de cola modular.
Mas particularmente, la presente invencion se refiere a metodos para unir el cono de cola al resto del fuselaje trasero de un avion y al tipo de conexiones usadas.
Antecedentes de la invencion
Como regla general, un avion comprende un fuselaje que tiene una parte delantera en la que se dispone la cabina, una parte principal que sujeta las alas y un fuselaje trasero que soporta el estabilizador horizontal.
Normalmente, el fuselaje trasero termina en un extremo de cono de cola modular. En particular, el extremo de cono de cola aloja la unidad de potencia auxiliar (APU) del avion.
Por tanto, cuando se ensambla un avion, la interfaz entre el extremo de cono de cola y el resto de fuselaje trasero del avion normalmente se disena con cuatro conexiones u orejetas, dos superiores y dos inferiores, para soportar las cargas, mas una conexion de equilibrado para alinear o centrar la colocacion de las secciones durante el proceso de ensamblaje. Este tipo de construccion precede de las normativas de operatividad a prueba de fallos requeridas por las leyes de navegacion aerea. De esta manera, en caso de perder una de las conexiones u orejetas, el avion siempre tiene cuatro mas para soportar las cargas.
Cada una de las cuatro orejetas soporta dos reacciones y la conexion de equilibrado soporta una reaccion mas, de manera que, en total, se soportan nueve reacciones con esta configuracion para satisfacer los requisitos a prueba de fallos por redundancia. El resultado es una union hiperestatica.
Las cuatro orejetas trabajan en un modo hiperestatico y la conexion de equilibrado solo actua cuando ocurre un fallo en una de las orejetas.
Ademas, puesto que el extreme del cono de cola aloja la unidad de potencia auxiliar (APU) del avion, la union entre el extremo de cono de cola y el resto del fuselaje trasero depende de la localizacion de la toma de aire de la unidad de potencia auxiliar. Por tanto, en los casos en los que la toma de aire de la unidad de potencia auxiliar esta en una localizacion inferior, la conexion de equilibrado esta en una posicion superior, mientras que en los casos en los que la toma de aire de la unidad de potencia auxiliar esta en una localizacion superior, la conexion de equilibrado esta en una posicion inferior.
Las posiciones de las orejetas estan limitadas por la forma del fuselaje. Esas posiciones estan afectadas tambien por el corte que tiene el extremo de cono de cola en su extremo y estan relacionadas tambien con el estabilizador horizontal ajustable.
Las fuerzas y momentos principales que tienen que soportar las fijaciones proceden de la flexion, aterrizaje dinamico, aterrizaje forzoso, etc., aplicados al cono de cola. Cuanto mas pesada sea la APU, mayores seran las cargas que soportara el extremo de cono de cola.
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Las soluciones hiperestaticas aplicadas actualmente, incluso con cojinetes y tolerancias proporcionadas para el diseno, no son capaces de conseguir suficiente precision para asegurar las posiciones con las operaciones de reparacion.
El metodo para ensamblar el extremo de cono de cola al resto del fuselaje trasero de un avion usado tradicionalmente comprende las siguientes etapas:
a) instalar la conexion de equilibrado que gma y alinea las secciones del resto del fuselaje trasero y el cono trasero;
b) instalar las cuatro conexiones u orejetas.
Como las cuatro conexiones se montan al mismo tiempo, apareceran mayores tensiones y habitualmente todo el conjunto tiene que forzarse.
El documento EP1918203A1 da a conocer un fuselaje trasero de un avion de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Se da a conocer un cono de cola para un avion con un revestimiento que aloja una unidad de potencia auxiliar y los elementos anexos de la misma en el interior del cono de cola.
Descripcion de la invencion
La presente invencion esta disenada para solucionar los inconvenientes mencionados anteriormente, presentes en la lmea de ensamblaje final (FAL) en la que el extremo de cono de cola se ensambla al resto del fuselaje trasero.
De acuerdo con la invencion un “componente intercambiable” se definira coma un unico articulo o conjunto de artfculos que, como una unidad, puede intercambiarse por otro componente intercambiable que tenga el mismo numero de piezas: sin alteracion del componente o del avion, con cualquier sustitucion necesaria de las sujeciones retirables y con cualquier medio necesario de ajuste reversible con respecto a las tolerancias de rendimiento especificadas.
Mientras que un “componente reemplazable” se definira como un unico artfculo o conjunto de artfculos que, como una unidad, tenga algunas caractensticas intercambiables. Esto significa que puede requerir la alteracion (irreversible) cuando se conecta al avion.
De acuerdo con la invencion, el fuselaje trasero de un avion comprende un extremo de cono de cola y el resto del fuselaje trasero. El extremo del cono de cola se fija al resto del fuselaje trasero mediante un sistema de fijacion que comprende tres orejetas y una conexion de equilibrado.
Como existen solo tres orejetas, los grados de hiperestaticidad de la union se han relajado hasta obtenerse una union isostatica.
En la presente invencion, las tres orejetas trabajan en una forma unicamente isostatica, que soporta todas las cargas sin usar orejetas redundantes.
El sistema de fijacion comprende ademas una union de reserva que solo actua si ocurre un fallo en otra union. Si dicho fallo ocurre, la union de reserva se carga por la deformacion de la estructura y actua asegurando la seguridad de la union del cono de cola.
Esta union de reserva es capaz de soportar las cargas en la direccion longitudinal del avion, en caso de que falle una de las orejetas principales.
El nivel de seguridad de la union no se ha deteriorado debido a que, cuando se anade, la union de reserva, actua como una redundancia a prueba de fallos.
Las tres orejetas se disponen en una disposicion triangular, que tiene una primera orejeta y una segunda orejeta, o bien en una posicion superior o bien en una posicion inferior, que estan situadas a la misma altura entre sf, que esta situada en uno de los lados laterales del fuselaje trasero.
Si la toma de aire de la APU esta en una localizacion superior, la primera y segunda orejetas estan en una localizacion inferior. Si la toma de aire de la APU esta en una localizacion inferior, la primera y segunda orejetas estan en una localizacion superior.
La tercera orejeta esta en la posicion opuesta, es decir, si la primera y segunda orejetas estan situadas en la parte superior, la tercera orejeta esta situada en la parte inferior y viceversa.
La conexion de equilibrado se localiza en la misma parte que la primera y segunda orejetas, que puede ser la parte superior o la parte inferior, y se coloca entra las mismas.
La funcion principal de la conexion de equilibrado es ayudar a la colocacion durante las operaciones de ensamblado. Otra funcion de la conexion de equilibrado es soportar las cargas en el eje transversal del avion y en una direccion vertical, en caso de que falle una de las orejetas.
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La union de reserva esta situada por debajo de la tercera orejeta si la tercera orejeta esta en una localizacion superior. Dicha union de reserva esta situada por encima de la tercera orejeta si la tercera orejeta esta en una localizacion inferior.
La combinacion de la tercera orejeta y de la union de reserva puede denominarse fijacion superior o fijacion inferior, de acuerdo con su posicion. En una realizacion de la invencion, esta fijacion puede modificarse cambiandola por una orejeta a prueba de fallos.
La invencion describe ademas un metodo para ensamblar del extremo de cono de cola al resto del fuselaje trasero de un avion de acuerdo con la reivindicacion 6.
La conexion de equilibrado es el primer elemento que tiene que instalarse, debido a que actua como una gma para el extremo de cono de cola, para situarlo para el ensamblaje con el resto del fuselaje trasero.
La presente invencion propone una union con tres orejetas, en lugar de cuatro orejetas como las invenciones del estado de la tecnica. Esto reduce en gran medida las tensiones que aparecen cuando se ensambla el extremo de cono de cola y el resto del fuselaje trasero, y ya no es necesario forzar el conjunto para instalar las orejetas y las conexiones.
Breve descripcion de los dibujos
La presente invencion se entendera completamente en base a la siguiente descripcion detallada de las distintas realizaciones y los dibujos adjuntos, que se presentan solamente como un ejemplo y que, por lo tanto, no restringen el alcance de la presente invencion, y en los que:
La Figura 1 representa un fuselaje trasero de un avion, que muestra el extremo de cono de cola (1) y el resto del fuselaje trasero (2).
Figura 2 es una representacion de una union hiperestatica del extremo de cono de cola con el resto del fuselaje trasero con cuatro orejetas y una conexion de equilibrado, como se usa actualmente en el estado de la tecnica.
La Figura 3a es una representacion de la union de la invencion con tres orejetas, con una union de reserva situada por encima de una de las orejetas y una conexion de equilibrado situada en una posicion superior.
La Figura 3b es una representacion de la union de la invencion con tres orejetas, con una union de reserva situada por debajo de una de las orejetas y una conexion de equilibrado situada en una posicion inferior.
La Figura 4a es una representacion de la union isostatica objeto de la invencion. En esta figura se representan las cargas soportadas por cada una de las orejetas.
La Figura 4b es una representacion de la distribucion de las cargas si se produce un fallo en una de las orejetas, donde las orejetas restantes soportan las mismas cargas que antes pero ahora la conexion de equilibrado esta actuando soportando las cargas en la direccion transversal de un avion, y la union de reserva esta actuando soportando las cargas en una direccion longitudinal de un avion.
La Figura 4c es una representacion de la distribucion de las cargas si existe un fallo en una de las orejetas, donde las orejetas restantes soportan las mismas cargas que antes pero ahora la conexion de equilibrado esta actuando soportando las cargas en una direccion vertical del avion y la union de reserva esta actuando soportando las cargas en una direccion longitudinal del avion.
Referencias:
1: extremo de cono de cola 2: resto del fuselaje trasero 3: orejetas 4: union de reserva 5: conexion de equilibrado 6: primera orejeta 7: segunda orejeta 8: tercera orejeta X: eje longitudinal del avion
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Y: eje transversal del avion
Z: direccion vertical
LF: fallo en una orejeta
Descripcion de una realizacion preferida
La siguiente descripcion se proporciona para el beneficio del lector unicamente, y no pretende limitar de ninguna manera la invencion como se expone mediante las reivindicaciones.
De acuerdo con la invencion, el fuselaje trasero de un avion comprende un extremo de cono de cola (1) y el resto del fuselaje trasero (2). El extremo de cono de cola (1) se fija al resto del fuselaje trasero (2) mediante un sistema de fijacion que comprende tres orejetas (6, 7 y 8) y una conexion de equilibrado (5).
Como puede observarse a partir de la Figura 2, actualmente la union entre el extremo del cono de cola (1) y el resto del fuselaje trasero (2) se realiza mediante cuatro orejetas (3) y una conexion de equilibrado (5). Dos de las orejetas son capaces de soportar cargas en un eje transversal del avion y el eje longitudinal del avion (Y, X), y las otras dos orejetas son capaces de soportar cargas en una direccion vertical y en un eje longitudinal de un avion (Z, X). En este caso, la conexion de equilibrado no actua hasta que existe un fallo en una de las orejetas (3). Cuando existe un fallo en una de las orejetas (3), la conexion de equilibrado actua soportando las cargas en la direccion transversal y vertical del avion (Y, Z).
En la presente invencion, las tres orejetas trabajan de una forma totalmente isostatica, soportando todas las cargas sin usar orejetas redundantes.
El sistema de fijacion comprende, ademas, una union de reserva (4) que solo actua si ocurre un fallo en otra union. La union de reserva (4) se dispone opuesta a la conexion de equilibrado (5) y esta situada por debajo de la tercera orejeta (8) si esta en una posicion superior y estara situada por encima de la tercera orejeta (8) si estuviera situada en la posicion inferior.
La primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) soportan las cargas en una direccion longitudinal y en una direccion vertical de un avion (X, Z) y la tercera orejeta (8) soporta las cargas en una direccion longitudinal y en una direccion longitudinal del avion (X, Y).
Cuando ocurre el fallo en una de las orejetas, la union de reserva (4) se carga por la deformacion de la estructura y actua asegurando la seguridad de la union del cono de cola que soporta las cargas en una direccion longitudinal de un avion (X).
La primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) estan situadas en una localizacion inferior si la toma de aire de la APU esta en la parte superior. La primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) estan situadas en una localizacion superior si la toma de aire de la APU esta en la parte inferior.
La tercera orejeta (8) esta en la posicion opuesta a la primera orejeta (6) y a la segunda orejeta (7), es decir, si las orejetas primera (6) y segunda (7) estan situadas en la parte superior, la tercera orejeta (8) esta situada en la parte inferior y viceversa.
La conexion de equilibrado (5) se localiza en la misma parte que las orejetas primera (6) y segunda (7) y esta situada entre las mismas.
La union de reserva (4) esta situada por debajo de la tercera orejeta (8) si la tercera orejeta (8) esta en una localizacion superior. Dicha union de reserva (4) esta situada por encima de la tercera orejeta (8) y la tercera orejeta (8) esta en una localizacion inferior.
La combinacion de la tercera orejeta (8) y la union de reserva (4) puede denominarse fijacion superior o fijacion inferior, de acuerdo con su posicion. En una realizacion de la invencion, esta fijacion puede modificarse cambiandola por una orejeta a prueba de fallos.
La invencion describe, ademas, un metodo para ensamblar el extremo de cono de cola con el resto del fuselaje trasero de un avion de acuerdo con la reivindicacion 6.
La conexion de equilibrado es el primer elemento que tiene que instalarse, debido a que actua como una grna para el extremo de cono de cola, para situarlo para el ensamblaje con el resto del fuselaje trasero.

Claims (5)

  1. 10
    15
  2. 2.
    20 3.
  3. 4.
    25
  4. 5.
  5. 6.
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    Fuselaje trasero de un avion que comprende un extremo de cono de cola (1) y un resto del fuselaje trasero (2), con el que el extremo de cono de cola (1) se fija al resto del fuselaje trasero (2) mediante un sistema de fijacion que comprende una primera orejeta (6), una segunda orejeta (7) y una tercera orejeta (8) dispuestas en una disposicion triangular, que tiene la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) o bien en una posicion superior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) esta en una posicion inferior, o bien en una posicion inferior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) esta en una posicion superior, estando dichas primera orejeta (6) y segunda orejeta (7) situadas a la misma altura y situandose cada una de ellas en uno de los lados laterales del fuselaje trasero, y comprendiendo el sistema de fijacion tambien una conexion de equilibrado
    (5) para ayudar a la colocacion durante el proceso de ensamblaje, dispuesta entre la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7), caracterizado porque la primera orejeta (6), la segunda orejeta (7) y la tercera orejeta (8) estan dispuestas de manera que soportan cargas en una forma isostatica, y porque el sistema de fijacion comprende, ademas, una union de reserva adicional (4) dispuesta opuesta a la conexion de equilibrado (5) y que esta situada por debajo de la tercera orejeta (8), si esta esta en una posicion superior, y que esta situada por encima de la tercera orejeta (8), si esta esta en la posicion inferior.
    Un fuselaje trasero de un avion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la primera orejeta
    (6) y la segunda orejeta (7) soportan cargas en una direccion longitudinal del avion y en una direccion vertical del avion (X, Z), y la tercera orejeta (8) soporta las cargas en la direccion longitudinal del avion y en una direccion transversal del avion (X, Y).
    Un fuselaje trasero de un avion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) estan situadas en una localizacion inferior si la toma de aire de la APU esta en la parte superior.
    Un fuselaje trasero del avion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) estan situadas en una localizacion superior si la toma de aire de la APU esta en la parte inferior.
    Un avion que comprende un fuselaje trasero de acuerdo con la reivindicacion 1.
    Metodo para ensamblar el fuselaje trasero de un avion definido en la reivindicacion 1, comprendiendo dicho fuselaje trasero un extremo de cono de cola (1) y un resto del fuselaje trasero (2) con el que el extremo de cono de cola (1) se fija al resto del fuselaje trasero (2) mediante un sistema de fijacion que comprende:
    una primera orejeta (6),
    una segunda orejeta (7) y
    una tercera orejeta (8) dispuestas en una disposicion triangular, que tiene la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7) o bien en una posicion superior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) esta en una posicion inferior, o bien en una posicion inferior, en cuyo caso la tercera orejeta (8) esta en una posicion superior, estando dichas primera orejeta (6) y segunda orejeta (7) situadas a la misma altura y situandose cada una de ellas en uno de los lados laterales del fuselaje trasero,
    y comprendiendo el sistema de fijacion tambien:
    una conexion de equilibrado (5) para ayudar a la colocacion durante el proceso de ensamblaje, dispuesta entre la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7), caracterizado porque la primera orejeta (6), la segunda orejeta (7) y la tercera orejeta (8) estan dispuestas de manera que soportan cargas en una forma isostatica, y porque el sistema de fijacion comprende ademas
    una union de reserva adicional (4) dispuesta opuesta a la conexion de equilibrado (5) y que esta situada por debajo de la tercera orejeta (8), si esta esta en una posicion superior, y que esta situada por encima de la tercera orejeta (8), si esta esta en la posicion inferior,
    comprendiendo el metodo las siguientes etapas:
    a) instalar la conexion de equilibrado (5);
    b) instalar la primera orejeta (6) y la segunda orejeta (7);
    c) instalar la tercera orejeta (8)
    d) instalar la union de reserva (4).
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