ES2744478T3 - Estructura de aeronave para un retorno de gran capacidad - Google Patents

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Abstract

Un sistema estructural que comprende: un miembro alargado compuesto (302) que tiene un lado configurado para fijarse a una estructura (306); un canal (332) en el lado que se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto (302); y un determinado número de estructuras compuestas (304) configuradas para su colocación en el canal (332) y configuradas para fijar una porción del lado del miembro alargado compuesto (302) a la estructura (306); en el que el determinado número de estructuras compuestas (304) está configurado para aumentar la capacidad (356) del miembro alargado compuesto (302) para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto (302) de la estructura (306), en el que el determinado número de estructuras compuestas (304) comprende capas (346) de material compuesto que tienen una primera disposición (353) en el cual varios porcentajes de las capas (346) de material compuesto (348) están dispuestos en diferentes ángulos con respecto a un eje (357) a través del miembro alargado compuesto (302) de modo que una segunda disposición (355) para el miembro alargado compuesto (302) tiene esencialmente los mismos porcentajes dispuestos esencialmente igual que la primera disposición (353), y en el que la primera disposición (353) comprende aproximadamente un 50 por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente cero grados con respecto al eje (357), aproximadamente un 40 por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente 45 grados con respecto al eje (357), y aproximadamente un por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente 90 grados con respecto al eje (357).

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura de aeronave para un retorno de gran capacidad
Antecedentes
1. Campo:
La presente divulgación se refiere en general a aeronaves y, en particular, a estructuras de aeronaves. Aún más particularmente, la presente divulgación se refiere a miembros horizontales y a otros diseños estructurales para una aeronave.
2. Antecedentes:
Las aeronaves se están diseñando y fabricando con porcentajes cada vez mayores de materiales compuestos. Algunas aeronaves pueden tener más del 50 por ciento de sus estructuras primarias fabricadas de materiales compuestos. Se pueden usar materiales compuestos en aeronaves para reducir el peso de la aeronave. Esta disminución de peso puede mejorar la capacidad de carga útil y la eficiencia en el uso del combustible.
Además, los materiales compuestos pueden proporcionar una vida útil más larga para varios componentes en una aeronave. Los materiales compuestos pueden ser materiales resistentes y livianos creados mediante la combinación de dos o más componentes diferentes. Por ejemplo, un material compuesto puede incluir fibras y resinas. Las fibras y las resinas se pueden combinar para formar un material compuesto curado.
Además, mediante el uso de materiales compuestos, se pueden crear partes de una aeronave en piezas o secciones más grandes. Por ejemplo, un fuselaje en una aeronave puede ser creado en secciones cilíndricas que se pueden juntar para formar el fuselaje de la aeronave. Otros ejemplos pueden incluir, sin limitación, secciones de ala unidas para formar un ala o secciones de estabilizador unidas para formar un estabilizador.
Un larguero es un ejemplo de un componente que puede fabricarse a partir de materiales compuestos. Un larguero es un miembro alargado y está configurado para acoplarse a otra estructura, tal como un panel. Por ejemplo, un larguero puede estar fijado a un panel de revestimiento para una aeronave. Este panel de revestimiento se puede usar en un ala, fuselaje u otro componente de la aeronave. El larguero también puede ayudar a transportar y/o transferir cargas. Por ejemplo, un larguero puede transferir una carga desde un panel de revestimiento a otra estructura. Esta otra estructura puede ser, por ejemplo, un armazón o una costilla. Diseñar largueros con un peso y características de rendimiento deseados puede suponer un reto. Por ejemplo, un larguero con características de rendimiento deseadas puede ser más complejo o pesar más de lo deseado. Con una mayor complejidad, el tiempo y el costo de fabricación de un larguero también pueden aumentar.
Si el larguero tiene un peso deseado, las características de rendimiento pueden ser tales que se pueden requerir largueros adicionales cuando se desea un solo larguero.
El documento de la técnica anterior WO 01/62495 A2, que refleja el trabajo anterior del solicitante, desvela un relleno de radio compuesto laminado (multipliegue) que incluye una pluralidad de pliegues de tejido reforzado con telas cortadas para rellenar un hueco de radio (incluyendo, si procede, el sobrellenado intencional) para aumentar la resistencia absoluta, para aumentar la resistencia específica, o para reducir el coste reduciendo el agrietamiento y la distorsión en el radio de un conjunto compuesto. El documento de la técnica anterior describe también el método de fabricación y el método de uso para este tipo de relleno de radio compuesto laminado.
En el documento WO 01/62495 A2, se desvelan varios tipos de dicho relleno de radio, incluyendo un simple apilamiento triangular de pliegues con una orientación de /-45°, o un apilamiento que se ajusta perfectamente a la forma del embutido superficial. Este documento de la técnica anterior desvela además un relleno de radio compuesto laminado que tiene un cuerpo de fibra laminado y una punta unidireccional. En esta realización, el cuerpo de relleno laminado tiene dos secciones distintas que son trapezoidales en sección transversal y que se corresponden con el segmento de base y el segmento intermedio de la presente invención. Cada una de estas secciones tiene un determinado número de pliegues con una orientación de /- 45°.
Por lo tanto, sería ventajoso disponer de un método y un aparato que tenga en cuenta al menos algunos de los problemas discutidos anteriormente, así como posiblemente otros problemas.
Sumario
En una realización ventajosa, un sistema estructural comprende:
un miembro alargado compuesto que tiene un lado configurado para fijarse a una estructura;
un canal en el lado que se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto; y
un determinado número de estructuras compuestas configuradas para su colocación en el canal y configuradas para fijar una porción del lado del miembro alargado compuesto a la estructura;
en el que el determinado número de estructuras compuestas está configurado para aumentar una capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan al miembro alargado compuesto de la estructura,
en el que el determinado número de estructuras compuestas comprende capas de material compuesto que tienen una primera disposición en la que los diferentes porcentajes de las capas de material compuesto se disponen en diferentes ángulos relativos a un eje que atraviesa el miembro alargado compuesto de tal manera que una segunda disposición para el miembro alargado compuesto tiene esencialmente los mismos porcentajes dispuestos esencialmente al igual que la primera disposición, y
en el que la primera disposición comprende aproximadamente un 50 por ciento de las capas dispuestas alrededor de cero grados con respecto al eje, alrededor del 40 por ciento de las capas dispuestas aproximadamente 45 grados con respecto al eje, y alrededor del 10 por ciento de las capas dispuestas aproximadamente 90 grados con respecto al eje.
Realizaciones ventajosas adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes 2-8.
Las características, funciones y ventajas se pueden lograr de forma independiente en diversas realizaciones de la presente divulgación o se pueden combinar en otras realizaciones en las que se pueden ver más detalles con referencia a la siguiente descripción y dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Las características novedosas que se consideran características de las realizaciones ventajosas se exponen en las reivindicaciones adjuntas. Sin embargo, las realizaciones ventajosas, así como un modo de uso preferido, objetivos adicionales y ventajas de los mismos se entenderán mejor haciendo referencia a la siguiente descripción detallada de una realización ventajosa de la presente divulgación tras la lectura junto con los dibujos adjuntos, en los que: La Figura 1 es una ilustración de un método de fabricación y servicio de aeronaves de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 2 es una ilustración de una aeronave en la que se puede implementar una realización ventajosa;
La Figura 3 es una ilustración de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 4 es una ilustración de una vista en perspectiva de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 5 es una ilustración de una vista en sección transversal de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 6 es una ilustración de un lineal de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 7 es una ilustración de una tabla de valores para las características de las capas compuestas de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención;
La Figura 8 es una ilustración de una tabla de valores de características para capas compuestas de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención;
La Figura 9 es una ilustración de un sistema estructural en un ala de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 10 es una ilustración de un sistema estructural en un ala de acuerdo con una realización ventajosa;
Las Figuras 11-14 son ilustraciones de un sistema estructural durante las diferentes etapas de conformación del sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa;
Las Figuras 15-17 son ilustraciones de paneles a partir de los cuales se forman estructuras compuestas para lineales de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 18 es una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso para aumentar la capacidad de retorno para un miembro alargado compuesto de acuerdo con una realización ventajosa;
La Figura 19 es una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso de conformación de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa; y
La Figura 20 es una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso de conformación de una estructura de relleno de acuerdo con una realización ventajosa.
Descripción detallada
Con referencia más particularmente a los dibujos, las realizaciones de la divulgación pueden describirse en el contexto del método 100 de fabricación y servicio de aeronaves como se muestra en la Figura 1 y una aeronave 200 como se muestra en la Figura 2. Volviendo primero a la Figura 1, se representa una ilustración de un método de fabricación y servicio de aeronaves de acuerdo con una realización ventajosa. Durante la preproducción, el método 100 de fabricación y servicio de aeronaves puede incluir la especificación y el diseño 102 de una aeronave 200 en la Figura 2 y el aprovisionamiento de material 104.
Durante la producción, tiene lugar la fabricación del subconjunto106 y la integración del sistema 108 de una aeronave 200. A partir de entonces, la aeronave 200 puede pasar por la certificación y entrega 110 con el fin de ser puesta en servicio 112. Mientras está en servicio 112 por un cliente, la aeronave 200 está programada para mantenimiento y servicio de rutina 114, que pueden incluir modificación, reconfiguración, renovación y otro mantenimiento o servicio.
Cada uno de los procesos de fabricación de aeronaves y método de servicio 100 puede ser realizado o llevado a cabo por un integrador de sistemas, un tercero y/o un operador. En estos ejemplos, el operador puede ser un cliente. Para fines de esta descripción, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitación, cualquier número de fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir, sin limitación, cualquier número de vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una aerolínea, una empresa de alquiler, una entidad militar, una organización de servicios, etc.
Con referencia ahora a la Figura 2, se representa una ilustración de una aeronave en la que se puede implementar una realización ventajosa. En este ejemplo, la aeronave 200 se produce mediante el método 100 de fabricación y servicio de aeronaves en la Figura 1 y puede incluir la aeroestructura 202 con una pluralidad de sistemas 204 y el interior 206. Los ejemplos de sistemas 204 incluyen uno o más del sistema de propulsión 208, el sistema eléctrico 210, el sistema hidráulico 212 y el sistema ambiental 214. Se puede incluir cualquier número de otros sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, se pueden aplicar diferentes realizaciones ventajosas a otras industrias, tales como la industria automotriz.
Los aparatos y métodos incorporados en la presente memoria pueden emplearse durante al menos una de las etapas del método de fabricación y servicio de aeronaves 100. Como se usa en la presente memoria, la expresión "al menos uno de", cuando se usa con un listado de artículos, significa que pueden usarse diferentes combinaciones de uno o más de los artículos enumerados y solo se puede necesitar uno de cada artículo del listado. Por ejemplo, "al menos uno del artículo A, artículo B y artículo C" puede incluir, por ejemplo, sin limitación, artículo A, o artículo A y artículo B. Este ejemplo también puede incluir artículo A, artículo B y artículo C, o artículo B y artículo C.
En un ejemplo ilustrativo, los componentes o subconjuntos producidos en la fabricación de componentes y subconjuntos 106 en la Figura 1 pueden fabricarse o elaborarse de manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 200 está en servicio 112 en la Figura 1. Como otro ejemplo, se pueden usar varias realizaciones de aparatos, realizaciones de métodos o una combinación de las mismas durante las etapas de producción, tales como la fabricación 106 de componentes y subconjuntos y la integración del sistema 108 en la Figura 1. Un determinado número, cuando se refiere a artículos, significa uno o más artículos. Por ejemplo, varias realizaciones de aparatos representan una o más realizaciones de aparatos. Puede ser usada una serie de realizaciones de aparatos, realizaciones de método o una combinación de las mismas, mientras la aeronave 200 está en servicio 112 y/o durante el mantenimiento y servicio 114 en la Figura 1. El uso de varias de las diferentes realizaciones ventajosas puede acelerar esencialmente el ensamblaje y/o reducir el costo de la aeronave 200.
Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta una serie de consideraciones diferentes. Por ejemplo, las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que el diseño actual de largueros emplea el uso de materiales compuestos denominados lineales. Un lineal es un material compuesto que puede colocarse en un área o canal que se extiende a lo largo del larguero u otro tipo de miembro alargado.
Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que actualmente, estos lineales están diseñados para facilitar la fabricación de largueros. Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que diferentes características o parámetros sobre los lineales pueden no coincidir con características o parámetros en el resto del larguero con este tipo de objetivo en mente.
Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que este tipo de diseño de lineal en el larguero puede reducir las características de rendimiento deseadas, tales como la cantidad de fuerza necesaria para alejar el larguero de un panel de revestimiento.
Por lo tanto, las diferentes realizaciones ventajosas proporcionan un método y un aparato para un larguero que tiene una mayor capacidad para resistir fuerzas que pueden alejar el larguero de otra estructura a la que está fijado el larguero. Las diferentes realizaciones ventajosas reconocen y tienen en cuenta que una realización ventajosa puede aplicarse a cualquier tipo de miembro alargado que tenga una base en la que esté presente un lineal.
En una realización ventajosa, un aparato comprende un miembro alargado compuesto, un canal y varias estructuras compuestas. El miembro alargado compuesto tiene un lado configurado para fijarse a una estructura. El canal se encuentra en el lado del miembro alargado compuesto y se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto. El determinado número de estructuras compuestas está configurado para su colocación en el canal y para fijar una porción del lado del miembro alargado compuesto a la estructura. El determinado número de estructuras compuestas está configurado para aumentar la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan al miembro alargado compuesto de la estructura.
Con referencia ahora a la Figura 3, se representa una ilustración de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa. En estos ejemplos ilustrativos, el sistema estructural 300 se representa en forma de bloque. El sistema estructural 300 está ubicado en la aeronave 301 en estos ejemplos ilustrativos. Como se representa, el sistema estructural 300 comprende el miembro alargado compuesto 302, el determinado número de estructuras compuestas 304 y la estructura 306.
En estos ejemplos representados, el miembro alargado compuesto 302 se forma a partir de las capas 312 del material compuesto 314. Por ejemplo, las capas 312 del material compuesto 314 se colocan y conforman en la forma 316 para el miembro alargado compuesto 302. La forma 316 puede tener forma en T 317 en estos ejemplos ilustrativos.
Como se representa, la forma en T 317 para el miembro alargado compuesto 302 está formada por una primera sección 320 y una segunda sección 322 del miembro alargado compuesto 302. En estos ejemplos ilustrativos, la primera sección 320 puede denominarse sección de base, y la segunda sección 322 puede denominarse sección vertical. La primera sección 320 y la segunda sección 322 pueden formar parte de la misma estructura en estos ejemplos. Por supuesto, en otros ejemplos ilustrativos, la primera sección 320 y la segunda sección 322 pueden formarse a partir de diferentes estructuras.
La segunda sección 322 se coloca esencialmente perpendicular a la primera sección 320 para formar una forma en T 317 para el miembro alargado compuesto 302. En particular, la segunda sección 322 es la porción del miembro alargado compuesto 302 que se extiende lejos de la primera sección 320 en una dirección que es esencialmente perpendicular a la primera sección 320.
En estos ejemplos ilustrativos, la primera sección 320 es esencialmente plana. Además, la primera sección 320 es una sección discontinua. En particular, la primera sección 320 puede ser discontinua cuando la segunda sección 322 se une con la primera sección 320.
La segunda sección 322 se une con la primera sección 320 en la primera ubicación 321 y la segunda ubicación 323 de la segunda sección 322. La primera ubicación 321 de la segunda sección 322 tiene una primera forma curvada 324 con un primer radio 326. La segunda ubicación 323 de la segunda sección 322 tiene una segunda forma curvada 328 con un segundo radio 330.
El primer radio 326 es un radio para un círculo que se ajusta esencialmente a la primera forma curvada 324. El segundo radio 330 es un radio para un círculo que se ajusta esencialmente a la segunda forma curvada 328. En estos ejemplos ilustrativos, el primer radio 326 puede ser esencialmente igual al segundo radio 330.
La primera sección 320 y la segunda sección 322 están colocadas una respecto de la otra para formar un canal 332. En particular, el canal 332 está formado entre la primera ubicación 321 y la segunda ubicación 323 de la segunda sección 322. El primer radio 326 de la primera forma curvada 324 para la primera ubicación 321 y el segundo radio 330 de la segunda forma curvada 328 para la segunda ubicación 323 determinan la forma 333 del canal 332.
En estos ejemplos ilustrativos, el canal 332 se forma en el primer lado 334 del miembro alargado compuesto 302. El canal 332 se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto 302 en estos ejemplos. El miembro alargado compuesto 302 también tiene un segundo lado 331 opuesto al primer lado 334.
El primer lado 334 puede ser, por ejemplo, un lado de base para tanto la primera sección 320 como la segunda sección 322. El primer lado 334 está configurado para fijarse a la estructura 306. La estructura 306 puede ser, por ejemplo, sin limitación, un panel de revestimiento, una costilla, un larguero de ala, una carga de base, una placa de base y/o algún otro tipo adecuado de estructura.
En un ejemplo ilustrativo, el primer lado 334 de la primera sección 320 del miembro alargado compuesto 302 es esencialmente plano. La estructura 306 puede estar fijada al primer lado 334 de la primera sección 320 de modo que la superficie 337 de la estructura 306 contacte directamente el primer lado 334 de la primera sección 320 en este ejemplo ilustrativo.
En estos ejemplos ilustrativos, un primer componente, tal como la estructura 306, puede estar fijado a un segundo componente, tal como el miembro alargado compuesto 302, de varias maneras diferentes. Por ejemplo, un primer componente puede estar fijado a un segundo componente por unión, curado, sujeción, encolado, conexión y/o fijación, de alguna otra manera adecuada de los dos componentes entre sí.
El primer lado 334 de la segunda sección 322 en la primera ubicación 321 y la segunda ubicación 323 forman una primera pared 338 y una segunda pared 340 del canal 332. De esta manera, el primer lado 334 de la segunda sección 322 en la primera ubicación 321 y la segunda ubicación 323 pueden no contactar directamente con la superficie 337 de la estructura 306 cuando la estructura 306 está fijada al miembro alargado compuesto 302. Además, cuando se fija al miembro alargado compuesto 302, la superficie 337 de la estructura 306 forma una tercera pared 341.
El determinado número de estructuras compuestas 304 se puede colocar en el canal 332. El determinado número de estructuras compuestas 304 puede estar compuesto por capas 346 de material compuesto 348. Como se representa, el determinado número de estructuras compuestas 304 tiene una forma 350 que se ajusta esencialmente a la forma 333 del canal 332. El determinado número de estructuras compuestas 304 forma la estructura de relleno 336 para el canal 332. La estructura de relleno 336 se puede denominar lineal en estos ejemplos ilustrativos. Cada número de estructuras compuestas 304 es un segmento de la estructura de relleno 336. Por ejemplo, el determinado número de estructuras compuestas 304 puede comprender un segmento de base, un segmento superior y un conjunto de segmentos intermedios ubicados entre el segmento de base y el segmento superior. Como se usa en la presente memoria, un "conjunto de artículos" significa ningún artículo o más artículos. Por ejemplo, un conjunto de segmentos intermedios puede ser un conjunto vacío o un conjunto nulo.
En estos ejemplos ilustrativos, el determinado número de estructuras compuestas 304 tiene el primer número de características 352 que coinciden esencialmente con el segundo número de características 354 para el miembro alargado compuesto 302. El primer número de características 352 y el segundo número de características 354 pueden comprender, por ejemplo, sin limitación, al menos uno de un coeficiente de expansión térmica, un módulo de Young, y otras características adecuadas.
Como un ejemplo ilustrativo, las capas 346 para el determinado número de estructuras compuestas 304 pueden tener una configuración 351. La configuración 351 para las capas 346 se selecciona de modo que el primer número de características 352 para el determinado número de estructuras compuestas 304 coincida esencialmente con el segundo número de características 354 para el miembro alargado compuesto 302. Por ejemplo, con la configuración 351, un valor para un módulo de Young para el determinado número de estructuras compuestas 304 puede estar dentro de un intervalo deseado de un valor para un módulo de Young para el miembro alargado compuesto 302. Además, las capas 346 para el determinado número de estructuras compuestas 304 pueden tener una primera disposición 353 que es esencialmente igual a la segunda disposición 355 para las capas 312 para el miembro alargado compuesto 302. La primera disposición 353 para las capas 346 del determinado número de estructuras compuestas 304 es una disposición de capas 346 con respecto al eje 357 a través del miembro alargado compuesto 302. En particular, la primera disposición 353 para las capas 346 es una disposición de fibras en capas 346 con respecto al eje 357 a través del miembro alargado compuesto 302.
Según la invención, la primera disposición 353 comprende aproximadamente un 50 por ciento de las capas 346 dispuestas a aproximadamente cero grados con respecto al eje 357, aproximadamente un 40 por ciento de las capas 346 dispuestas a aproximadamente 45 grados con respecto al eje 357, y aproximadamente un 10 por ciento de las capas 346 dispuestas a aproximadamente 90 grados con respecto al eje 357. La segunda disposición 355 para las capas 312 del miembro alargado compuesto 302 tiene esencialmente los mismos porcentajes de capas 312 dispuestas esencialmente igual que la primera disposición 353.
El determinado número de estructuras compuestas 304 está configurado para fijar la estructura 306 al miembro alargado compuesto 302. Más específicamente, el determinado número de estructuras compuestas 304 fija una porción de la superficie 337 de la estructura 306 a las porciones del primer lado 334 en la primera ubicación 321 y la segunda ubicación 323 de la segunda sección 322 para el miembro alargado compuesto 302.
Cuando el primer número de características 352 y el segundo número de características 354 coinciden esencialmente, aumenta la capacidad 356 del miembro alargado compuesto 302 para resistir las fuerzas 358. Las fuerzas 358 se generan cuando se aplica presión al miembro alargado compuesto 302 y a la estructura 306. Por ejemplo, se puede aplicar una presión al miembro alargado compuesto 302 y a la estructura 306 cuando está en funcionamiento la aeronave 301.
Como un ejemplo ilustrativo, la presurización en una cabina de aeronave 301 puede hacer que se aplique una presión al miembro alargado compuesto 302 y a la estructura 306 cuando el miembro alargado compuesto 302 y la estructura 306 forman parte de un fuselaje de la aeronave 301. Como otro ejemplo ilustrativo, se puede aplicar presión al miembro alargado compuesto 302 y a la estructura 306 en respuesta al movimiento de combustible en un depósito de combustible en un ala de la aeronave 301 cuando el miembro alargado compuesto 302 y la estructura 306 forman parte del ala de la aeronave 301.
La presión aplicada al miembro alargado compuesto 302 y a la estructura 306 puede ocurrir en una dirección esencialmente perpendicular a la superficie 337 de la estructura 306 en estos ejemplos ilustrativos. Esta presión genera fuerzas 358. Las fuerzas 358 pueden incluir cualquier fuerza que aleje el miembro alargado compuesto 302 de la estructura 306 cuando la estructura 306 esté fijada al miembro alargado compuesto 302 en el primer lado 334. En otras palabras, las fuerzas 358 incluyen cualquier fuerza que cree un esfuerzo de tracción cuando el miembro alargado compuesto 302 esté fijado a la estructura 306.
Las fuerzas 358 pueden ser esencialmente perpendiculares a la superficie 337 de la estructura 306 en estos ejemplos ilustrativos. Además, las fuerzas 358 pueden ser esencialmente perpendiculares al primer lado 334 de la primera sección 320 del miembro alargado compuesto 302.
La ilustración del sistema estructural 300 en la Figura 3 no implica limitaciones físicas o arquitectónicas en la forma en que una realización ventajosa puede ser implementada. Se pueden usar otros componentes además de y/o en lugar de los ilustrados. Algunos componentes pueden ser innecesarios. Además, los bloques son presentados para ilustrar algunos componentes funcionales. Uno o más de estos bloques pueden combinarse y/o dividirse en diferentes bloques cuando se implementan en una realización ventajosa.
Por ejemplo, en algunos ejemplos ilustrativos, se puede fijar más de una estructura al miembro alargado compuesto 302 en el primer lado 334. Como un ejemplo ilustrativo, la segunda estructura 360 puede estar fijada a la estructura 306. Por ejemplo, cuando la estructura 306 adopta la forma de una carga de base, la segunda estructura 360 puede ser un panel de revestimiento que está fijado a la carga de base. En algunos ejemplos ilustrativos, la carga de base puede tener la misma disposición que la segunda disposición 355 para el miembro alargado compuesto 302.
Como otro ejemplo ilustrativo, la tercera estructura 362 puede estar fijada al segundo lado 331 de la segunda sección 322 del miembro alargado compuesto 302. La tercera estructura 362 puede ser, por ejemplo, una costilla, un larguero de ala o algún otro tipo adecuado de estructura.
En otros ejemplos ilustrativos, el sistema estructural 300 puede incluir uno o más miembros compuestos además o en lugar del miembro alargado compuesto 302 fijado a la estructura 306. Por ejemplo, se puede fijar una pluralidad de largueros a la estructura 306 en forma de un panel de revestimiento para formar el sistema estructural 300. En algunos casos, el sistema estructural 300 puede estar ubicado en una plataforma distinta de la aeronave 301. Por ejemplo, el sistema estructural 300 puede ubicarse en una plataforma seleccionada entre al menos una de una plataforma móvil, una plataforma estacionaria, una estructura terrestre, una estructura acuática, una estructura espacial, una aeronave, un buque de superficie, un tanque, un transporte de tropa, un tren, una nave espacial, una estación espacial, un satélite, un submarino, un automóvil, una central eléctrica, un puente, una presa, una fábrica y un edificio.
Con referencia ahora a la Figura 4, se representa una ilustración de una vista en perspectiva de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa. En este ejemplo ilustrativo, el sistema estructural 400 es un ejemplo de una implementación para el sistema estructural 300 en la Figura 3. Los diferentes componentes mostrados en esta figura y en las Figuras 5, 6 y 9-17 pueden combinarse con los componentes de la Figura 3, usarse con componentes en la Figura 3, o una combinación de los dos. Adicionalmente, algunos de los componentes en esta figura pueden ser ejemplos ilustrativos de cómo los componentes mostrados en forma de bloque en la Figura 3 pueden implementarse como estructuras físicas.
Como se representa, el sistema estructural 400 incluye el larguero 402, la carga de base 404, el revestimiento 407, y el lineal 406. El larguero 402 es un ejemplo de una implementación para el miembro alargado compuesto 302 en la Figura 3. La carga de base 404 es un ejemplo de una implementación para la estructura 306 en la Figura 3, y el lineal 406 es un ejemplo de una implementación para la estructura de relleno 336 en la Figura 3.
En este ejemplo ilustrativo, el larguero 402 es un larguero de cuchilla. El larguero 402 tiene primer lado 403 y el segundo lado 405. Además, el larguero 402 tiene una primera sección 408 y una segunda sección 410. La primera sección 408 y la segunda sección 410 forman parte de la misma estructura en este ejemplo. Como se representa, la primera sección 408 es una sección discontinua.
La segunda sección 410 está colocada con relación a la primera sección 408 de tal manera que la segunda sección 410 se extiende lejos de la primera sección 408 en la dirección de la flecha 411. La flecha 411 tiene una dirección que es esencialmente perpendicular a la primera sección 408.
En este ejemplo representado, la segunda sección 410 se une con la primera porción 412 de la primera sección 408 en la primera ubicación 414 de la segunda sección 410 y la segunda porción 416 de la primera sección 408 en la segunda ubicación 418 de la segunda sección 410. La primera ubicación 414 tiene una primera forma curvada 422. La segunda ubicación 418 tiene una segunda forma curvada 424.
En este ejemplo ilustrativo, la carga de base 404 está fijada al primer lado 403 del larguero 402. En particular, la primera superficie 426 de la carga de base 404 contacta con el primer lado 403 de la primera sección 408. El revestimiento 407 está fijado a la segunda superficie 427 de la carga de base 404. Como se representa, la primera superficie 426 no entra en contacto con el primer lado 403 de la segunda sección 410.
El canal 428 está formado en el primer lado 403 del larguero 402 entre la primera ubicación 414 y la segunda ubicación 418 de la segunda sección 410. El primer lado 403 en la primera ubicación 414 forma la primera pared 415 para el canal 428, y el primer lado 403 en la segunda ubicación 418 forma la segunda pared 417 para el canal 428. Además, la primera superficie 426 de carga de base 404 forma la tercera pared 419 para el canal 428. De esta manera, el canal 428 tiene una forma 430 que es cónica en este ejemplo ilustrativo.
El lineal 406 se encuentra en el canal 428. El lineal 406 comprende varias estructuras compuestas 431. El determinado número de estructuras compuestas 431 es un ejemplo de una implementación para el determinado número de estructuras compuestas 304 en la Figura 3. El determinado número de estructuras compuestas 431 está comprendido por capas compuestas 432. Las capas compuestas 432 son capas de material compuesto. La configuración de las capas compuestas 432 se selecciona de modo que la forma 433 del lineal 406 se ajusta esencialmente a la forma 430 del canal 428. Además, con el lineal 406, la capacidad del larguero 402 para resistir las fuerzas que alejan el larguero 402 de la carga de base 404 y/o el revestimiento 407 aumenta en comparación con cuando el lineal 406 está ausente o cuando está presente un tipo diferente de lineal. Estas fuerzas están en la dirección de la flecha 411.
Como se representa, las capas compuestas 432 para el lineal 406 pueden colocarse esencialmente perpendiculares al primer lado 403 y la primera superficie 426 de la carga de base 404. Además, cada una de las capas compuestas 432 puede disponerse con un ángulo particular con respecto al eje 438 a través del larguero 402.
Con referencia ahora a la Figura 5, se representa una ilustración de una vista en sección transversal de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa. En este ejemplo ilustrativo, se representa una vista en sección transversal del sistema estructural 400 de la Figura 4 tomada a lo largo de las líneas 5-5 en la Figura 4. La segunda sección 410 del larguero 402 está colocada esencialmente perpendicular con respecto a la primera sección 408 del larguero 402.
Como se representa en este ejemplo, la primera forma curvada 422 tiene un primer radio 500. Además, la segunda forma curvada 424 tiene un segundo radio 502. El primer radio 500 es una distancia desde la porción del primer lado 403 en la primera ubicación 414 que forma la primera forma curvada 422 hasta el punto 504. De manera similar, el segundo radio 502 es una distancia desde la porción del primer lado 403 en la segunda ubicación 418 que forma la segunda forma curvada 424 hasta el punto 506.
La primera forma curvada 422 es un ejemplo de una implementación para la primera forma curvada 324 en la Figura 3. La segunda forma curvada 424 es un ejemplo de una implementación para la segunda forma curvada 328 en la Figura 3. En este ejemplo ilustrativo, cada una de la primera forma curvada 422 y la segunda forma curvada 424 adoptan la forma de una porción de un círculo. Por supuesto, en otros ejemplos ilustrativos, cada una de la primera forma curvada 422 y la segunda forma curvada 424 puede adoptar alguna otra forma adecuada, tal como, por ejemplo, una porción de un óvalo, un arco, una porción de una elipse u otra tipo adecuado de forma curvada.
Volviendo ahora a la Figura 6, se representa una ilustración de un lineal de acuerdo con una realización ventajosa. En este ejemplo ilustrativo, el lineal 406 de las Figuras 4-5 se representa con mayor detalle. Como se representa, el lineal 406 tiene una configuración 601 para el determinado número de estructuras compuestas 431 que comprenden capas compuestas 432. En particular, el determinado número de estructuras compuestas 431 incluye la estructura compuesta 602, la estructura compuesta 604 y la estructura compuesta 606.
La estructura compuesta 602 está configurada para contactar con la tercera pared 419 del canal 428 y una porción de base de la primera pared 415 y la segunda pared 417 en la Figura 4. La estructura compuesta 606 está configurada para contactar una porción apical de la primera pared 415 y la segunda pared 417 del canal 428 en la Figura 4. La estructura compuesta 604 está situada entre la estructura compuesta 602 y la estructura compuesta 609. Estas estructuras compuestas conforman la forma 433 para el lineal 406 que se ajusta esencialmente a la forma 430 del canal 428 en la Figura 4.
La estructura compuesta 602, la estructura compuesta 604 y la estructura compuesta 606 también pueden denominarse segmentos. Por ejemplo, la estructura compuesta 602 puede ser un segmento de base, la estructura compuesta 606 puede ser un segmento superior y la estructura compuesta 604 puede ser un segmento intermedio entre el segmento de base y el segmento superior.
En este ejemplo ilustrativo, la estructura compuesta 602 se forma a partir de las capas compuestas 608, la estructura compuesta 604 se forma a partir de las capas compuestas 610, y la estructura compuesta 606 se forma a partir de las capas compuestas 612.
La configuración 601 para el lineal 406 se selecciona de modo que la forma 433 del lineal 406 se ajuste esencialmente a la forma 430 del canal 428 en las Figuras 4-5. Como se representa, la base 614 de la estructura compuesta 602 tiene una longitud 616. La base 618 de la estructura compuesta 604 tiene una longitud 620, y la base 622 de la estructura compuesta 606 tiene una longitud 624.
Además, la estructura compuesta 602 tiene una altura 626, la estructura compuesta 604 tiene una altura 628 y la estructura compuesta 606 tiene una altura 630. Adicionalmente, la estructura compuesta 602 tiene un ángulo 632 en la base 614. La estructura compuesta 604 tiene un ángulo 634 en la base 618. La estructura compuesta 606 tiene un ángulo 636 en la base 622.
Con referencia ahora a la Figura 7, se representa una ilustración de una tabla de valores para características para capas compuestas de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención. En este ejemplo ilustrativo, la tabla 700 proporciona valores para las características de las capas compuestas 608 para la estructura compuesta 602 en el lineal 406 en la Figura 6.
Como se representa, la tabla 700 incluye la capa 702, el material 704, el ángulo 706 y el espesor 708. La capa 702 identifica la capa particular dentro de las capas compuestas 608. En estos ejemplos ilustrativos de realizaciones para capas compuestas 608, las capas compuestas 608 incluyen aproximadamente 20 capas de material compuesto.
Además, el material 704 identifica el tipo particular de material a partir del cual se forma una capa. En este ejemplo ilustrativo, todas las capas compuestas 608 están comprendidas por el mismo tipo de material. El ángulo 706 identifica el ángulo en el que se dispone una capa con respecto al eje 438 a través del larguero 402 en la Figura 4. Como se representa, se pueden disponer diferentes capas en diferentes ángulos con respecto al eje 438. El espesor 708 identifica el espesor de una capa. En estos ejemplos ilustrativos, todas las capas compuestas 608 tienen esencialmente el mismo espesor.
Las capas compuestas 610 para la estructura compuesta 604 en la Figura 6 pueden tener esencialmente las mismas características que las capas compuestas 608. Por ejemplo, las capas compuestas 610 también pueden incluir aproximadamente 20 capas que comprenden esencialmente el mismo material y tienen esencialmente el mismo espesor. Además, las diferentes capas en las capas compuestas 610 pueden estar dispuestas teniendo esencialmente los mismos ángulos con respecto al eje 438 en la Figura 4 que las capas compuestas 608.
Con referencia ahora a la Figura 8, se representa una ilustración de una tabla de valores para las características de las capas compuestas de acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la invención. En este ejemplo ilustrativo, la tabla 800 proporciona valores para las características de las capas compuestas 612 para la estructura compuesta 606 en el lineal 406 en la Figura 6. Similar a la tabla 700 en la Figura 7, la tabla 800 incluye la capa 802, el material 804, el ángulo 806 y el espesor 808. Las realizaciones de cada una de las características para las capas descritas en cada una de la primera forma curvada 422 y la segunda forma curvada 424 en la Figura 4 se pueden combinar con cada una de las características para las capas descritas en la Figura 7.
Con referencia ahora a la Figura 9, se representa una ilustración de un sistema estructural en un ala de acuerdo con una realización ventajosa. En este ejemplo ilustrativo, el sistema estructural 900 está ubicado dentro del ala 901 de una aeronave, tal como la aeronave 301 en la Figura 3. El sistema estructural 900 incluye largueros 902 fijados al panel de revestimiento 904. Los largueros 902, en este ejemplo ilustrativo, son largueros de sombrero. En este ejemplo representado, las estructuras de relleno (no mostradas en esta vista), tales como la estructura de relleno 336 en la Figura 3, pueden fijar al menos una parte de cada uno de los largueros 902 a una carga de base (no mostrada en esta vista). Las cargas de base (no mostradas) para los largueros 902 conectan los largueros 902 al panel de revestimiento 904.
Además, como se ilustra, la costilla 906 está fijada a los largueros 902 y al panel de revestimiento 904. La costilla 906 es una costilla tirante en este ejemplo ilustrado. Las estructuras de relleno (no mostradas) proporcionan una mayor capacidad para los largueros 902 para resistir las fuerzas que alejan los largueros 902 y/o la costilla 906 del panel de revestimiento 904 en la dirección de la flecha 908.
Volviendo ahora a la Figura 10, se representa una ilustración de un sistema estructural en un ala de acuerdo con una realización ventajosa. En este ejemplo ilustrativo, el sistema estructural 1000 está ubicado dentro del ala 1001 de una aeronave, tal como la aeronave 301 en la Figura 3.
El sistema estructural 1000 incluye largueros 1002 fijados al panel de revestimiento 1004. Los largueros 1002 son largueros de sombrero en este ejemplo representado.
El uso de estructuras de relleno (no mostradas), tal como la estructura de relleno 336 en la Figura 3, para fijar porciones de largueros 1002 al panel de revestimiento 1004 proporciona una mayor capacidad para los largueros 1002 para resistir las fuerzas que alejan los largueros 1002 del panel de revestimiento 1004 en la dirección de la flecha 1008. Esta mayor capacidad para resistir estas fuerzas permite que la costilla 1006 se fije a los largueros 1002 sin fijarse al panel de revestimiento 1004.
Con referencia ahora a las Figuras 11-14, se representan ilustraciones de las diferentes etapas de formación de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa. Estas figuras proporcionan un ejemplo de formación de un sistema estructural, tal como el sistema estructural 300 en la Figura 3.
Volviendo ahora a la Figura 11, se colocan las capas compuestas 1100. Las capas compuestas 1100 son ejemplos de una implementación para las capas 312 del material compuesto 314 en la Figura 3. Las capas compuestas 1100 pueden usarse para conformar una forma para un miembro alargado compuesto, tal como la forma 316 para el miembro alargado compuesto 302 en la Figura 3. En la Figura 12, el elemento calefactor 1200 se coloca sobre las capas compuestas 1100. El elemento calefactor 1200 es una manta eléctrica en este ejemplo ilustrativo. Además, el elemento de aislamiento 1202 se coloca sobre el elemento calefactor 1200. El elemento de aislamiento 1202 es una manta de aislamiento en este ejemplo ilustrativo. Con el elemento calefactor 1200 y el elemento de aislamiento 1202 sobre las capas compuestas 1100, las capas compuestas 1100 se calientan. En un ejemplo ilustrativo, las capas compuestas 1100 se calientan a aproximadamente 110 grados Fahrenheit para dar forma a las capas compuestas 1100 para conformar una forma de un larguero.
Con referencia ahora a la Figura 13, las capas compuestas 1100 se han calentado para conformar la forma 1300. Las capas compuestas 1100 con forma 1300 forman el larguero 1302. En este ejemplo ilustrativo, el canal 1304 se forma en el larguero 1302.
En la Figura 14, el lineal 1400 se coloca en el canal 1304. El lineal 1400 puede implementarse usando, por ejemplo, el lineal 406 en la Figura 6. Se puede colocar una carga de base (no se muestra) sobre el lineal 1400 y el larguero 1302. Luego se puede colocar un panel de revestimiento (no mostrado) sobre la carga de base. El larguero 1302, el lineal 1400, la carga de base y el panel de revestimiento se curan entre sí. Este curado puede realizarse calentando estos diferentes componentes entre sí. Por ejemplo, estos componentes diferentes se pueden curar en un horno, un autoclave o algún otro dispositivo adecuado configurado para calentar componentes.
En algunos casos, los componentes pueden colocarse en una bolsa. Estos componentes pueden luego calentarse, mientras que se aplica un vacío a la bolsa para generar presión y calor para formar un sistema estructural a partir del ensamblaje de los componentes.
Con referencia ahora a las Figuras 15-17, se representan ilustraciones de paneles a partir de los cuales se forman estructuras compuestas para lineales de acuerdo con una realización ventajosa. Estas estructuras compuestas se pueden cortar para formar varios lineales, tales como el lineal 406 en la Figura 6.
Volviendo ahora a la Figura 15, el panel 1500 está comprendido por capas compuestas. El panel 1500 tiene una altura 1501. Los cortes se realizan en el panel 1500 para formar estructuras compuestas 1502, 1504 y 1506. Estas estructuras compuestas tienen esencialmente la misma forma y tamaño. La estructura compuesta 602 en la Figura 6 se puede formar de una manera similar a la forma en que se forman las estructuras compuestas 1502, 1504 y 1506. Por supuesto, se pueden cortar estructuras compuestas adicionales del panel 1500.
En la Figura 16, el panel 1600 está comprendido por capas compuestas. El panel 1600 tiene una altura 1601. Los cortes se realizan en el panel 1600 para formar estructuras compuestas 1602, 1604 y 1606. Estas estructuras compuestas tienen esencialmente la misma forma y tamaño. La estructura compuesta 604 en la Figura 6 se puede formar de una manera similar a la forma en que se forman las estructuras compuestas 1602, 1604 y 1606.
Adicionalmente, en la Figura 17, el panel 1700 está comprendido por capas compuestas. El panel 1700 tiene una altura 1701. Los cortes se realizan en el panel 1700 para formar estructuras compuestas 1702 y 1704. Estas estructuras compuestas tienen esencialmente la misma forma y tamaño. La estructura compuesta 606 en la Figura 6 se puede formar de una manera similar a la forma en que se forman las estructuras compuestas 1702 y 1704. Las estructuras compuestas formadas en las Figuras 15, 16 y 17 pueden apilarse una encima de la otra para formar lineales. En un ejemplo ilustrativo, la estructura compuesta 1502 puede apilarse encima de la estructura compuesta 1602, que puede apilarse encima de la estructura compuesta 1702 para formar un lineal. Estas estructuras compuestas se apilan para formar un lineal que tiene una forma que se ajusta esencialmente a un canal particular en un miembro alargado compuesto.
Como otro ejemplo, la estructura compuesta 1504 puede apilarse encima de la estructura compuesta 1604, que puede apilarse encima de la estructura compuesta 1704 para formar otro lineal. Este lineal tiene esencialmente el mismo tamaño y forma que el lineal formado al apilar las estructuras compuestas 1502, 1602 y 1702.
En otros ejemplos ilustrativos, se pueden realizar otros cortes en otras porciones del panel 1700, tal como la porción 1706, para formar otras estructuras compuestas para el lineal. Como un ejemplo ilustrativo, se pueden realizar cortes en el panel 1700 para formar la estructura compuesta 1708. La estructura compuesta 1708 puede usarse en el mismo lineal que las estructuras compuestas 1502, 1602 y 1702, o en un lineal diferente.
Con referencia ahora a la Figura 18, se representa una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso para aumentar la capacidad de retorno para un miembro alargado compuesto de acuerdo con una realización ventajosa. El proceso ilustrado en la Figura 18 puede implementarse para aumentar la capacidad de retorno para el miembro alargado compuesto 302 en la Figura 3.
El proceso comienza operando una aeronave (operación 1800). En particular, en la operación 1800, el proceso aplica una presión al miembro alargado compuesto y una estructura fijada a un lado del miembro alargado compuesto. El miembro alargado compuesto puede ser, por ejemplo, un larguero. La estructura puede ser, por ejemplo, un panel de revestimiento.
En respuesta a la operación de la aeronave, el proceso genera fuerzas configuradas para alejar el miembro alargado compuesto de una estructura (operación 1802), y el proceso termina después. Las fuerzas están en una dirección esencialmente perpendicular a una superficie de la estructura. En este ejemplo ilustrativo, un canal se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto en el lado del miembro alargado compuesto fijado a la estructura.
El determinado número de estructuras compuestas está configurado para fijar una parte del lado del miembro alargado compuesto a la estructura de tal manera que aumenta la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan al miembro alargado compuesto de la estructura. La capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan al miembro alargado compuesto de la estructura es la capacidad de retorno para el miembro alargado compuesto.
Con referencia ahora a la Figura 19, se representa una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso de formación de un sistema estructural de acuerdo con una realización ventajosa. El proceso ilustrado en la Figura 19 puede implementarse para formar el sistema estructural 300 en la Figura 3.
El proceso comienza colocando capas para un miembro alargado compuesto (operación 1900). Estas capas pueden ser, por ejemplo, capas de material compuesto. El miembro alargado compuesto puede ser, por ejemplo, un larguero, un refuerzo, o algún otro tipo adecuado de miembro alargado compuesto. El proceso luego da forma a las capas para conformar una forma para el miembro alargado compuesto con un lado configurado para la fijación a una estructura (operación 1902). La operación 1902 se puede realizar, por ejemplo, calentando las capas para conformar la forma del miembro alargado compuesto. La estructura puede ser, por ejemplo, un panel de revestimiento, una carga de base y/o alguna otra estructura que tenga una superficie esencialmente plana. Un canal que se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto está presente en el lado configurado para la fijación a la estructura.
Posteriormente, el proceso coloca una serie de estructuras compuestas en el canal (operación 1904). El determinado número de estructuras compuestas forma una estructura de relleno que está configurada para fijar una porción del lado del miembro alargado compuesto a la estructura. El determinado número de estructuras compuestas aumenta la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto de la estructura.
El proceso luego coloca la estructura con respecto al lado del miembro alargado compuesto (operación 1906). Por ejemplo, en la operación 1906, la estructura puede colocarse sobre el miembro alargado compuesto de modo que una superficie de la estructura contacte directamente al menos con una porción del lado de la estructura compuesta. Luego, el proceso cura las capas en la forma para el miembro alargado compuesto con el determinado número de estructuras compuestas en el canal y la estructura para formar el sistema estructural (operación 1908), con el proceso que termina después.
Con referencia ahora a la Figura 20, se representa una ilustración de un diagrama de flujo de un proceso de conformación de una estructura de relleno de acuerdo con una realización ventajosa. El proceso ilustrado en la Figura 20 puede implementarse para formar la estructura de relleno 336 en la Figura 3.
El proceso establece capas compuestas para formar una estructura compuesta para su colocación en una porción de un canal en un miembro alargado compuesto (operación 2000). La estructura compuesta sirve para colocar una estructura de relleno en el canal del miembro alargado compuesto. Las capas compuestas para la estructura compuesta se compactan para formar un panel (operación 2002). Esta compactación se realiza aplicando presión a las capas compuestas para formar el panel. El panel tiene una altura que es esencialmente la altura deseada para la estructura compuesta.
Posteriormente, el proceso realiza cortes en el panel para formar la estructura compuesta (operación 2004). En la operación 2004, los cortes pueden realizarse en ángulos seleccionados para formar la estructura compuesta que tiene un tamaño y una forma que se ajusta esencialmente a la porción correspondiente del canal.
Acto seguido, el proceso determina si se necesitan estructuras compuestas adicionales para formar varias estructuras compuestas necesarias para la estructura de relleno (operación 2006). Si no se necesitan estructuras compuestas adicionales, el proceso determina si se ha formado más de una estructura compuesta para la estructura de relleno (operación 2008). Si no se ha formado más de una estructura compuesta para la estructura de relleno, el proceso finaliza. Si se ha formado más de una estructura compuesta, el proceso fija las estructuras compuestas entre sí (operación 2010), y el proceso finaliza posteriormente. En la operación 2010, las estructuras compuestas pueden estar fijadas entre sí de forma apilada, una al lado de la otra, y/o de alguna otra manera adecuada, de modo que una forma general de las estructuras compuestas se ajuste esencialmente a la forma del canal del miembro alargado compuesto.
Con referencia nuevamente a la operación 2006, si se necesitan estructuras compuestas adicionales para la estructura de relleno, el proceso vuelve a la operación 2000 como se ha descrito anteriormente para formar una nueva estructura compuesta.
Los diagramas de flujo y los diagramas de bloques en las diferentes realizaciones representadas ilustran la arquitectura, la funcionalidad y el funcionamiento de algunas implementaciones posibles de aparatos y métodos en una realización ventajosa. A este respecto, cada bloque en los diagramas de flujo o diagramas de bloques puede representar un módulo, segmento, función y/o una parte de una operación o etapa.
En algunas implementaciones alternativas de una realización ventajosa, la función o funciones indicadas en el bloque pueden ocurrir fuera del orden indicado en las figuras. Por ejemplo, en algunos casos, dos bloques mostrados en sucesión pueden ejecutarse de manera esencialmente concurrente o los bloques a veces pueden ejecutarse en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad involucrada. Además, se pueden añadir otros bloques además de los bloques ilustrados en un diagrama de flujo o diagrama de bloques.
Por lo tanto, las diferentes realizaciones ventajosas proporcionan un larguero que tiene una mayor capacidad para resistir fuerzas que pueden alejar el larguero de otra estructura a la que está fijado el larguero. En una realización ventajosa, un sistema estructural comprende un miembro alargado compuesto, varias estructuras compuestas y una estructura. El miembro alargado compuesto tiene un lado configurado para la fijación a la estructura y un canal en el lado del miembro alargado compuesto. El canal se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto. El determinado número de estructuras compuestas está configurado para su colocación en el canal. Además, el determinado número de estructuras compuestas está configurado para fijar una parte del lado del miembro alargado compuesto a la estructura. El determinado número de estructuras compuestas está configurado para aumentar la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto de la estructura.
De esta manera, las diferentes formas de realización ventajosas proporcionan un sistema estructural que permite un mayor número de costillas intermedias en comparación con las costillas tirantes que se van a usar en el ala de una aeronave. Las costillas intermedias tienen un peso reducido en comparación con las costillas tirantes. Con los largueros que tienen una mayor capacidad para resistir las fuerzas que pueden alejar los largueros de un panel de revestimiento en el que están fijados los largueros, se pueden usar costillas intermedias además de y/o en lugar de costillas tirantes en un ala para reducir el peso del ala.
En una realización, se desvela un sistema estructural para una aeronave que incluye un miembro compuesto que tiene una sección de base y una sección vertical en el que la sección vertical se extiende lejos de la sección de base en una dirección esencialmente perpendicular a la sección de base para conformar una forma en T.
En una variante, la sección vertical se une con la sección de base en una primera ubicación de la sección vertical y una segunda ubicación de la sección vertical en la que la primera ubicación tiene una primera forma curvada y la segunda ubicación tiene una segunda forma curvada en la que la primera la forma curvada y la segunda forma curvada tienen un radio esencialmente idéntico.
En una variante adicional, se forma un canal entre la primera ubicación y la segunda ubicación y se extiende a lo largo de una longitud del miembro compuesto; y en el que el miembro compuesto tiene un primer módulo de Young. En otra variante, una estructura de relleno incluye segmentos configurados para ajustarse a una forma del canal y en el que los segmentos tienen un segundo módulo de Young que está dentro de un intervalo deseado desde el primer módulo de Young. Además, el miembro compuesto puede tener un primer coeficiente de expansión térmica y la estructura de relleno tiene un segundo coeficiente de expansión térmica que es esencialmente igual al primer coeficiente de expansión térmica.
En una realización, se desvela un aparato que incluye un miembro alargado compuesto que tiene un lado configurado para fijarse a una estructura, un canal en el lado que se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto, y una serie de estructuras compuestas configuradas para su colocación en el canal y configuradas para fijar una parte del lado del miembro alargado compuesto a la estructura.
En una variante, el determinado número de estructuras compuestas se puede configurar para aumentar la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto de la estructura. En otra variante, el determinado número de estructuras compuestas tiene un primer número de características que coinciden esencialmente con un segundo número de características para el miembro alargado compuesto de tal manera que aumenta la capacidad del miembro alargado compuesto para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto de la estructura.
En otra variante, el determinado número de estructuras compuestas comprende capas que tienen una configuración que da como resultado un valor para un primer módulo de Young para el determinado número de estructuras compuestas que está dentro de un intervalo deseado a partir de un valor para un segundo módulo de Young para el miembro alargado compuesto.
En otra variante, el miembro alargado compuesto y la estructura se ubican en una plataforma seleccionada entre una plataforma móvil, una plataforma estacionaria, una estructura terrestre, una estructura acuática, una estructura espacial, una aeronave, un buque de superficie, un tanque, un transporte de tropa, un tren, una nave espacial, una estación espacial, un satélite, un submarino, un automóvil, una central eléctrica, un puente, una presa, una fábrica y un edificio. En una variante, el miembro alargado compuesto se selecciona entre uno de un larguero y un refuerzo. La descripción de las diferentes realizaciones ventajosas se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos y no pretende ser exhaustiva o limitada a las realizaciones en la forma desvelada. Muchas modificaciones y variaciones resultarán evidentes para los expertos en la materia. Además, diferentes realizaciones ventajosas pueden proporcionar diferentes ventajas en comparación con otras realizaciones ventajosas. La realización o las realizaciones seleccionadas se eligen y describen con el fin de explicar mejor los principios de las realizaciones, la aplicación práctica, y para permitir que otros expertos en la materia entiendan la divulgación de diversas realizaciones con diversas modificaciones que sean adecuadas para el uso particular contemplado.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema estructural que comprende:
un miembro alargado compuesto (302) que tiene un lado configurado para fijarse a una estructura (306); un canal (332) en el lado que se extiende a lo largo de una longitud del miembro alargado compuesto (302); y un determinado número de estructuras compuestas (304) configuradas para su colocación en el canal (332) y configuradas para fijar una porción del lado del miembro alargado compuesto (302) a la estructura (306); en el que el determinado número de estructuras compuestas (304) está configurado para aumentar la capacidad (356) del miembro alargado compuesto (302) para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto (302) de la estructura (306),
en el que el determinado número de estructuras compuestas (304) comprende capas (346) de material compuesto que tienen una primera disposición (353) en el cual varios porcentajes de las capas (346) de material compuesto (348) están dispuestos en diferentes ángulos con respecto a un eje (357) a través del miembro alargado compuesto (302) de modo que una segunda disposición (355) para el miembro alargado compuesto (302) tiene esencialmente los mismos porcentajes dispuestos esencialmente igual que la primera disposición (353), y
en el que la primera disposición (353) comprende aproximadamente un 50 por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente cero grados con respecto al eje (357), aproximadamente un 40 por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente 45 grados con respecto al eje (357), y aproximadamente un 10 por ciento de las capas (346) dispuestas a aproximadamente 90 grados con respecto al eje (357).
2. El sistema estructural de la reivindicación 1, en el que una porción del miembro alargado compuesto (302,402) se extiende en una dirección que es esencialmente perpendicular a la porción del lado.
3. El sistema estructural de la reivindicación 1 o 2, en el que el determinado número de estructuras compuestas (304,431) tiene un coeficiente de expansión térmica que coincide esencialmente con un coeficiente de expansión térmica para el miembro alargado compuesto (302,402), de modo que aumenta la capacidad (356) del miembro alargado compuesto (302,402) para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto (302,402) de la estructura (306,404).
4. El sistema estructural de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el determinado número de estructuras compuestas (304,431) tiene un módulo de Young que coincide esencialmente con un módulo de Young para el miembro alargado compuesto (302,402), de modo que aumenta la capacidad (356) del miembro alargado compuesto (302,402) para resistir las fuerzas que alejan el miembro alargado compuesto (302,402) de la estructura (306,404).
5. El sistema estructural de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el miembro alargado compuesto (302,402) comprende:
una primera sección (320.420); y
una segunda sección (322,422) colocada esencialmente perpendicular a la primera sección (320,420), en el que la segunda sección (322,422) une la primera sección (320,408) en una primera ubicación (321,414) de la segunda sección (322,410) que tiene una primera forma curvada (324,422) con un primer radio (326,500) y una segunda ubicación (323,418) de la segunda sección (322,410) que tiene una segunda forma curvada (328,424) con un segundo radio (330,502), en el que el primer radio (326,500) y el segundo el radio (330,502) son esencialmente iguales, y en el que la primera sección (320,420) y la segunda sección (322,410) se colocan una con respecto a la otra para formar el canal (332,428) entre la primera ubicación (321,414) y la segunda ubicación (323,414).
6. El sistema estructural de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el miembro alargado compuesto (302) se selecciona entre uno de un larguero (402, 1302) y un refuerzo.
7. El sistema estructural de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la estructura (306) se selecciona entre uno de un panel de revestimiento (904,1004), un larguero de ala, una costilla (906,1006) y una carga de base (404).
8. El sistema estructural de las reivindicaciones 6 y 7, en el que el miembro alargado compuesto (302) es un larguero (402,1302), un lado del larguero (402,1302) es un primer lado (334,403), la estructura (306) es un panel de revestimiento (904,1004) fijado al primer lado (334,403) del larguero (402,1302), y una costilla (906,1006) está fijada a un segundo lado (331,405) del larguero (402,1302 ) que es esencialmente opuesto al primer lado (334,403).
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