ES2729104T3 - Largueros de relanzamiento para aplicaciones de timón y elevador - Google Patents

Abstract

Una superficie de control aerodinámico que comprende: un larguero (16) que se extiende desde una placa (18) de extremo a una estructura (19) de tapa, una banda (32) de dicho larguero que se extiende desde la placa de extremo a través de una primera región (34) y que tiene un relanzamiento doblado en los puntos de inflexión para proporcionar una segunda región (52) que tiene un desplazamiento adicional de acordamiento desde un borde delantero; al menos uno de una pluralidad de acoples (26a-261) o una pluralidad de nervaduras (14a - 14f) ubicadas sustancialmente adyacentes a cada punto de inflexión, dicha banda que soporta acoples asociados adyacentes o nervaduras.

Description

DESCRIPCIÓN

Largueros de relanzamiento para aplicaciones de timón y elevador

Información de antecedentes

Campo

Las realizaciones de la divulgación se refieren en general al campo de los sistemas estructurales para aeronaves y más particularmente, a largueros que tienen bandas desplazadas para acomodar acoples u otras limitaciones estructurales dentro de diseños de cuerdas de bajo perfil.

Antecedentes

El uso generalizado de sistemas estructurales compuestos con su alta resistencia asociada en aeronaves ha permitido la adaptación de secciones transversales muy delgadas en superficies aerodinámicas con largueros y otra estructura que tiene una profundidad reducida. Sin embargo, en muchos casos, los acoples estructurales, las limitaciones de unión u otros requisitos son difíciles de ajustar dentro de las secciones delgadas. En superficies accionadas con alta carga, pueden requerirse brazos de momento excesivos si los acoples se colocan en una disposición estructural estándar dentro de las secciones delgadas. Además, por lo general es ventajoso ubicar el larguero lo más cerca posible de la línea de la bisagra. Esto crea desafíos cuando se intenta ubicar los acoples y mantener un espacio adecuado para las juntas.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un diseño estructural para los largueros utilizados en tales estructuras delgadas que permita más espacio para atornillar los acoples del accionador altamente cargados o para cumplir con los requisitos estructurales sin comprometer la junta del acople del accionador, comprometiendo la capacidad de reparación, moviendo el larguero dentro del diseño o, de lo contrario, agrava las compensaciones de la bisagra y las cargas de la bisagra, o la segmentación del larguero.

El documento US 2,927,469 A muestra un mecanismo de accionamiento de la superficie de control b de la aeronave. Sumario

Por lo tanto, se proporciona una superficie de control aerodinámico y un método de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Cualquier ejemplo y realización de la descripción que no esté dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invención y se proporcionan solo con fines ilustrativos. De acuerdo con un ejemplo de la divulgación, se proporciona una estructura aerodinámica incorporada en una superficie de control aerodinámico de la aeronave. Un larguero se extiende a lo largo de la totalidad o al menos una porción de la superficie de control en una dirección y el larguero incluye una pluralidad de curvas a lo largo de la dirección de envergadura de la superficie de control.

De acuerdo con otro ejemplo de la divulgación, se proporciona un método en donde se realiza una determinación de los requisitos de espacio adicional para los acoples del accionador u otros requisitos estructurales u operacionales. El desplazamiento del acordamiento de un relanzamiento de larguero correspondiente al requisito de espacio adicional se establece y se establece un perfil para la banda en el larguero con los puntos de inflexión apropiados, o puntos de ruptura, para lograr el relanzamiento necesario.

Breve descripción de los dibujos

Las características y ventajas de las realizaciones divulgadas en el presente documento se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en relación con los dibujos adjuntos, en donde: La figura 1 es una vista lateral de una realización de timón con un revestimiento del lado cercano retirado para exponer la estructura interna:

La figura 2A es una vista pictórica del larguero en la realización de la figura 1 con ángulos exagerados para mayor claridad;

La figura 2B es una vista lateral del larguero con ángulos exagerados para mayor claridad;

La figura 2C es una vista lateral detallada de una primera región del larguero que muestra un primera "relanzamiento" con ángulos exagerados para mayor claridad;

La figura 2D es una vista lateral detallada de una segunda región del larguero que muestra un segundo relanzamiento con ángulos exagerados para mayor claridad;

La figura 3 es una vista lateral del larguero, las nervaduras y los acoples de la realización de la figura 1;

La figura 4A es una vista pictórica de una primera nervadura de ejemplo y acople adyacente a un punto de inflexión intermedio de la banda en el primer relanzamiento;

La figura 4B es una vista lateral del primer ejemplo de nervadura y acople;

La figura 5A es una vista pictórica de una segunda nervadura de ejemplo y acople adyacente a un punto de inflexión inferior del primer relanzamiento;

La figura 5B es una vista lateral de la segunda nervadura de ejemplo y acople;

La figura 6 es un diagrama de flujo de un método para la implementación de la realización descrita en este documento;

La figura 7 es un diagrama de flujo de la producción de aeronaves y la metodología de servicio en la que se pueden emplear las presentes realizaciones; y,

La figura 8 es un diagrama de bloques de una aeronave que emplea las realizaciones.

Descripción detallada

Para los fines de la descripción del presente documento, el alcance se refiere a la longitud de la superficie de control aerodinámico, la cuerda se refiere al ancho de la superficie de control desde un borde de ataque a un borde de fuga y la profundidad se refiere al grosor de la superficie de control en una combinación particular de alcance y cuerda. En la descripción de la colocación de los elementos, se pueden emplear términos de ubicación de envergadura o de acordamiento. Una realización de ejemplo de una superficie de control de aeronave emplea un larguero compuesto por un canal C convencional que tiene un "relanzamiento" (curvas) en varias ubicaciones, lo que permite optimizar el desplazamiento del acordamiento de la banda del larguero o, alternativamente, permite la optimización de la colocación del acordamiento del larguero a lo largo de todo el alcance del larguero. Las realizaciones descritas en este documento pueden emplearse específicamente en aplicaciones de timón o elevador y se describirán con respecto a una aplicación de timón. El larguero del timón incorpora una banda que se dobla en la dirección hacia adelante y en popa, con respecto a una orientación instalada, u orientación de instalación, en una aeronave, en una o más ubicaciones de envergaduras para proporcionar mayor espacio en las áreas de conexión a los accionadores que controlan las superficies móviles de control del timón. Esta disposición estructural permite que el larguero se coloque en la posición óptima en cada bisagra o acople del accionador a lo largo de todo el alcance del larguero.

Con referencia a los dibujos, la figura 1 muestra un timón 10 con el revestimiento lateral cercana retirada para mostrar la estructura subyacente. El timón 10 se conecta a un estabilizador vertical en el avión en una línea 12 de bisagra. La estructura del timón incorpora una pluralidad de nervaduras 14a a 14f y un larguero 16 que se extiende en una dirección de envergadura desde una placa 18 exterior (hacia el interior con respecto al alcance del timón) a una estructura 19 (envergadura fuera de borda) de tapa superior. Los revestimientos 20 cubren la estructura del timón. Los revestimientos 20 pueden incorporar apilamientos 22, 24 laminados en las ubicaciones de las nervaduras y adyacentes al larguero. Los acoples 26a - 261 se emplean para acoplar elementos de bisagra o accionadores para el funcionamiento del timón 10, como se describirá con mayor detalle posteriormente. Se puede emplear una estructura similar en un elevador que emplea la realización descrita.

Los detalles del larguero 16 se muestran en la figura 2A. En la realización de ejemplo, debido a los requisitos de tamaño de los accionadores para el timón 10, no se podría usar un larguero de banda lineal estándar a menos que se reubique a popa de un borde 27 delantero del timón para acomodar el tamaño del accionador, lo que introduciría acoples más largos para acomodar la línea de bisagra más espaciada del larguero y el aumento de peso que lo acompaña para adaptarse a los requisitos estructurales de dicha configuración. La presente realización incorpora un larguero sustancialmente en forma de "C" que tiene una brida 28 superior y una brida 30 inferior con una banda 32 que se extiende entre las bridas. Una primera región 34 del larguero se extiende desde una extensión 36 inferior hasta un primer punto 38 de inflexión. En el punto 38 de inflexión, se proporciona un primer relanzamiento en el larguero y la banda 32 se dobla a un ángulo en popa que se extiende para un primer incremento 40 a un segundo punto 42 de inflexión en el que la banda se dobla de nuevo sustancialmente paralela a la línea de bisagra de un segundo incremento 44. En un tercer punto 46 de inflexión, la banda se dobla para inclinar hacia delante un tercer incremento 48 que termina en un cuarto punto 50 de inflexión. Los incrementos primero, segundo y tercero forman una segunda región 52 del larguero. El relieve de popa de la segunda región 52 permite una importante longitud de acordamiento adicional en una región de conexión para el montaje de los acoples de fijación del accionador, como se describirá con mayor detalle posteriormente. Hacia arriba en el dibujo, la envergadura fuera de borda con respecto a la placa extrema, desde el cuarto punto de inflexión, el larguero incorpora una tercera región 54 que, de nuevo, es sustancialmente paralela a la línea de bisagra. Se proporciona un segundo relanzamiento en la realización de ejemplo que comienza más allá de fuera de borda en un quinto punto 56 de inflexión donde la banda 32 vuelve a formar un ángulo en popa para una cuarta región 58 que termina en la conexión a la estructura de la tapa.

Las relaciones angulares de las 5 regiones (los ángulos se han exagerado para mayor claridad) se pueden ver en la vista lateral de la figura 2B sustancialmente perpendicular a la brida 28 y paralela a la banda 32.

El primer relanzamiento, la segunda región 52 del larguero, se muestra en detalle en la figura 2C. Como se ve mejor en la figura 2C, el perfil de la brida 28 (y la brida 30 oculta en la vista de la figura 2C) puede modificarse para proporcionar una longitud del acordamiento adicional para la mejora estructural o para proporcionar cobertura para los acoples. Para la realización mostrada, la brida 28 se expande, para establecer un perfil expandido, entre los puntos 42, 46 segundo y tercero de inflexión formando el segundo incremento 44 del relanzamiento formando la segunda región 52 con la expansión extendiéndose parcialmente en los incrementos 40, 48 primero y tercero cerca de los puntos 42 y 46 de inflexión segundo y tercero. Las áreas 60a, 60b y 60c de expansión extendidas en las ubicaciones de los acoples 26d, 26f y 26h cumplen con los requisitos estructurales para esos acoples (mostrados en las figuras 1 y 3). El larguero puede tener cualquier número de regiones de relanzamiento para acomodar el accionador, el acople u otros diseños de dimensionamiento de hardware, mientras se mantiene una longitud de acordamiento total deseada de las superficies de control de acoplamiento.

El segundo relanzamiento, la cuarta región 58 del larguero, se muestra en detalle en la figura 2D. Al igual que en el primer relanzamiento, la brida 28 (y la brida 30 oculta en la vista de la figura 2D) se expande, para establecer un perfil expandido. Sin embargo, la expansión cubre toda la cuarta región 58 del relanzamiento con la expansión que se extiende parcialmente hacia la tercera región 54 próxima al cuarto punto 56 de inflexión. La expansión de la brida 28 sobre la cuarta región 58 como porción 62 de brida proporciona capacidad estructural adicional para el extremo superior del timón 10 para acomodar los acoples 26k y 261, así como la estructura 19 de tapa superior (vista en las figuras 1 y 3). La expansión de la brida 28, o brida 30, puede ocurrir en cualquier ubicación a lo largo del larguero para acomodar el accionador, el acople u otros diseños de dimensionamiento de hardware mientras se mantiene una longitud de acordamiento total deseada de las superficies de control de acoplamiento.

La figura. 3 muestra las ubicaciones interrelacionadas del larguero 16, los acoples 26a-261 y las nervaduras 14a-14f en el timón. Cada una de las nervaduras 14a-14f se coloca adyacente a un punto de inflexión, o punto de ruptura, en la banda 32 del larguero que delimita las regiones del larguero que proporciona relanzamientos. Los acoples 26b, 26d, 26f, 26h, 26j y 26k están posicionados para corresponder directamente con una de las nervaduras asociadas. La nervadura combinada y el acople de unión en los puntos de inflexión adyacentes mejoran la capacidad estructural de los relanzamientos en el larguero. Como se ve en las figuras 4A y 4B, como ejemplo de las nervaduras en el tercer incremento 44, la nervadura 14d proporciona soporte para el perfil de cuerda mientras se emplea una tapa 64 delantera para soportar la banda 32 del larguero en el cuarto punto 46 de inflexión. El acople 26h incorpora una superficie 66 de popa que tiene un ángulo de ruptura correspondiente al ángulo de flexión de la banda en el cuarto punto 46 de inflexión, soportando así la banda 32 en el punto de inflexión al soportar la banda entre la superficie 66 de popa y la tapa 64 delantera de la nervadura 14d. Como se señaló anteriormente, el tamaño y la función del acople 26h y sus componentes interrelacionados asociados establecieron la necesidad inicial del relanzamiento, proporcionando un espacio de acordamiento adicional para el accionador mientras se mantiene el larguero 16 más cerca de la línea de bisagra uniendo el timón a la cola vertical. Una configuración similar está presente en la nervadura 14b con el acople 26d en el segundo punto 42 de inflexión que inicia el tercer incremento 44 del larguero que forma la porción de popa del relanzamiento. Los acoples 26d y 26h son más largos en la dirección del acordamiento que, por ejemplo, el acople 26b, para colocar el acople de bisagra de orificio pasante en la línea de bisagra. Una estructura similar que incorpora la realización descrita puede emplearse en un elevador.

Una realización intercambiable proporciona un acople 26a-26k acoplado a la banda 32 sin una nervadura 14a-14f intercalando la banda 32, o alternativamente, una nervadura 14a-14f acoplada a la banda 32 sin un acople 26a-26k intercalando la banda 32, cada uno de los cuales soporta estructuralmente una curva en el larguero 16.

De forma similar a la mostrada en las figuras 5A y 5B, la nervadura 14a y el acople 26b se acoplan a la banda 32 en el primer punto 38 de inflexión. La nervadura 14a incorpora una placa 68 de ángulo delantero que se acopla a la banda 32 adyacente al punto de inflexión y el acople 26b incluye una superficie 70 de popa con un ángulo de ruptura correspondiente hasta el ángulo de curvatura de la banda en el primer punto 38 de inflexión, soportando así la banda 32 en el punto de inflexión intercalando la banda entre la superficie 70 de popa y la placa 68 de ángulo delantero de la nervadura 14a. Esta configuración mejora la estructura al inicio del relanzamiento en el punto 38 de inflexión. Una configuración similar está presente en la nervadura 14e con el acople 26j para el punto de inflexión final del primer relanzamiento.

La realización descrita para un larguero de relanzamiento permite la integración de acoples u otros requisitos estructurales que de otro modo requerirían la reubicación del larguero u otra modificación estructural. Un método para la implementación de un larguero de relanzamiento se muestra en la figura 6 donde se establece una determinación de los requisitos de longitud de acordamiento adicionales para los acoples del accionador u otros requisitos estructurales u operacionales, paso 602. Se establece un relanzamiento de larguero que proporciona un desplazamiento correspondiente a la longitud de acordamiento adicional requerido, paso 604 y un perfil de banda con los puntos de inflexión apropiados se establece, paso 606. Los acoples y/o las nervaduras se ubican adyacentes a los puntos de inflexión para soportar el perfil de la banda de relanzamiento, paso 608, con la banda apoyada entre una superficie de popa del acople y una tapa o placa estructural en la nervadura. Las bridas en el larguero se expanden en la región de la banda de relanzamiento, paso 610, para establecer un perfil expandido para la mejora estructural.

Los ejemplos de la divulgación se pueden describir en el contexto de un método 700 de manufacturación y servicio de aeronave como se muestra en la figura 7 y una aeronave 802 como se muestra en la figura 8. Durante la preproducción, el método 700 de ejemplo puede incluir la especificación y el diseño 704 de la aeronave 702 y la adquisición 706 de materiales. Durante la producción, la manufacturación 708 de componentes y subconjuntos y la integración del sistema 710 de la aeronave 802 tienen lugar. A partir de entonces, la aeronave 802 puede pasar por la certificación y entrega 712 para ser puesta en servicio 714. Mientras está en servicio por un cliente, la aeronave 802 está programada para el mantenimiento de rutina y el servicio 716 (que también puede incluir modificación, reconfiguración, remodelación, y así sucesivamente).

Cada uno de los procesos del método 700 puede ser realizado o llevado a cabo por un integrador de sistemas, un tercero y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para los propósitos de esta descripción, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitación, cualquier número de manufacturantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir, sin limitación, cualquier número de proveedores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una aerolínea, una compañía de arrendamiento, una entidad militar, una organización de servicio, y así sucesivamente.

Como se muestra en la figura 8, la aeronave 802 producida por el método 700 de ejemplo puede incluir un fuselaje 818 con una pluralidad de sistemas 820 y un interior 822. Ejemplos de sistemas 820 de alto nivel incluyen uno o más de un sistema 824 de propulsión, un sistema 826 eléctrico, un sistema 826 hidráulico y un sistema 830 ambiental. Se puede incluir cualquier número de otros sistemas.

El aparato y los métodos incorporados en el presente documento pueden emplearse durante una o más de las etapas del método 700 de producción y servicio. Por ejemplo, los componentes o subconjuntos correspondientes al proceso 708 de producción se pueden fabricar o manufacturar de una manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 802 está en servicio. Además, se pueden utilizar uno o más aspectos del aparato, método o una combinación de los mismos durante las etapas 708 y 710 de producción, por ejemplo, acelerando sustancialmente el ensamblaje de o reduciendo el coste de una aeronave 802. De manera similar, uno o más de las realizaciones de aparatos, realizaciones de métodos o una combinación de los mismos pueden utilizarse mientras la aeronave 802 está en servicio, por ejemplo y sin limitación, para el mantenimiento y servicio 716.

Los ejemplos descritos en este documento proporcionan una estructura para superficies de control de aeronaves, tales como timones y elevadores. Una aeronsve 802 que emplea las realizaciones proporciona una operación mejorada al permitir el espacio de acordamiento adicional para los accionadores u otros requisitos mientras se mantiene el larguero 16 más cerca de la línea de bisagra que une la superficie de control, el timón o el elevador en las realizaciones descritas, al estabilizador vertical u horizontal asociado. En el funcionamiento de la aeronave, se acciona un accionador de línea de bisagra para el movimiento de una superficie de control en la que la superficie de control incorpora un larguero que tiene una banda con al menos una flexión de relanzamiento en los puntos de inflexión para proporcionar una región que tiene un desplazamiento adicional de acordamiento desde un borde delantero de la superficie de control para acomodar el accionador de línea de bisagra como se define para las realizaciones descritas actualmente. El movimiento de la superficie de control se emplea para el control aerodinámico mediante la inducción de viraje o inclinación para las realizaciones descritas de un timón o elevador.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una superficie de control aerodinámico que comprende:

un larguero (16) que se extiende desde una placa (18) de extremo a una estructura (19) de tapa, una banda (32) de dicho larguero que se extiende desde la placa de extremo a través de una primera región (34) y que tiene un relanzamiento doblado en los puntos de inflexión para proporcionar una segunda región (52) que tiene un desplazamiento adicional de acordamiento desde un borde delantero;

al menos uno de una pluralidad de acoples (26a-261) o una pluralidad de nervaduras (14a - 14f) ubicadas sustancialmente adyacentes a cada punto de inflexión, dicha banda que soporta acoples asociados adyacentes o nervaduras.

2. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 1 en donde el larguero es sustancialmente una sección "C".

3. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 2, en la que el larguero incorpora una brida (28) superior, una brida (30) inferior y dicha banda se extiende entre las bridas superior e inferior.

4. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 3, en la que un perfil de al menos una de dichas bridas superior e inferior se expande en la segunda región.

5. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 1 en donde al menos uno de dichos acoples tiene una superficie (66, 70) de popa que tiene un ángulo de ruptura correspondiente al ángulo de flexión de la banda en un punto de inflexión asociado, soprtando así la banda en el punto de inflexión intercalando la banda entre la superficie de popa y una tapa (64, 68) delantera de la nervadura asociada.

6. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 1, en donde dicha banda incorpora además un segundo relanzamiento, y en la que la segunda región incorpora un primer punto de inflexión que dobla la banda hacia atrás, un segundo punto de inflexión que dobla la banda sustancialmente paralela al borde delantero, un tercer punto de inflexión que dobla la banda hacia adelante y un cuarto punto de inflexión que dobla la banda sustancialmente paralela al borde delantero y en el que el segundo relanzamiento se extiende desde un quinto punto de inflexión que dobla la banda hacia la popa, dicho larguero se interconecta con la estructura de la tapa exterior del quinto punto de inflexión .

7. La superficie de control aerodinámico como se define en la reivindicación 6, en donde al menos una de las bridas superior e inferior tiene un perfil expandido exterior del cuarto punto de inflexión.

8. Un método para operar una aeronave que comprende:

accionar un accionador de línea de bisagra para el movimiento de una superficie de control, incorporando dicha superficie de control un larguero que tiene una banda con al menos una flexión de retroceso en los puntos de inflexión para proporcionar una región con un desplazamiento adicional del acordamiento desde un borde delantero de la superficie de control para acomodar el accionador de línea de bisagra; y,

emplear el movimiento de la superficie de control para el control aerodinámico.

9. El método como se define en la reivindicación 8, en donde la superficie de control es al menos una de un timón o un elevador y el paso de emplear el movimiento comprende el viraje de inducción o inclinación para el control aerodinámico.

10. El método como se define en cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9 en el que el larguero se extiende a lo largo de al menos una porción de la superficie de control en una dirección; y

en donde el larguero incluye la pluralidad de curvas a lo largo de la dirección de extensión a lo largo de la superficie de control.