ES2800182T3 - Disposición estructural de caja para una aeronave y procedimiento de fabricación de la misma - Google Patents
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Abstract
Disposición estructural de caja (1) para una aeronave que comprende: - una primera (2) y una segunda capas de composite (3), - al menos una banda de larguero (4) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) a lo largo de una dirección longitudinal, y - una pieza de conducto (5) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) y montada sobre la banda de larguero (4) para proporcionar una disposición estructural de caja acanalada (1); caracterizada porque la pieza de conducto (5) tiene una sección hueca (6) que comprende al menos un conducto (7) dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resiliente (8).
Description
DESCRIPCIÓN
Disposición estructural de caja para una aeronave y procedimiento de fabricación de la misma
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a una nueva disposición estructural de caja para una aeronave, en particular, para ser utilizada en un ala, en un plano de cola horizontal (HTP) y en un plano de cola vertical (VTP) de una aeronave. Más en particular, es un objeto de la invención proporcionar una disposición estructural de caja que facilite las tareas de instalación y mantenimiento en la aeronave, permitiendo que las conexiones/bifurcaciones de las conexiones eléctricas e hidráulicas se realicen desde el exterior de la estructura sin tener que proporcionar accesos a su interior. Otro objeto de la invención es proporcionar una caja más fiable para una aeronave que pueda reducir la fatiga que sufren las cajas tradicionales que están fijadas de manera convencional en puntos de soporte discretos.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de dicha disposición estructural de caja.
Antecedentes de la invención
El uso de materiales compuestos formados por una matriz orgánica y fibras orientadas de manera unidireccional, tales como plástico reforzado con fibras de carbono (CFRP), en la fabricación de componentes estructurales de una aeronave, tales como alas, HTP, VTP, etc., es bien conocido en la industria aeronáutica.
También es bien conocido que, para proporcionar suministro hidráulico y/o eléctrico en la aeronave, se requieren instalaciones de tubos y arneses en toda la aeronave.
Normalmente, estas instalaciones se realizan conectando tubos y arneses en puntos discretos de los componentes estructurales de la aeronave.
Habitualmente, estos tubos/arneses siguen rutas específicas para alcanzar los lugares en los que se requiere una conexión de suministro. Para ello, estas instalaciones requieren, con frecuencia, la perforación de varios componentes estructurales de la aeronave.
La solicitud de patente PCT WO2010/116170 A2 desvela una estructura de ala que comprende una cubierta superior, una cubierta inferior y un larguero, en la que dicha estructura de ala está dispuesta para contener combustible en un área de contención de combustible entre las cubiertas superior e inferior en un lado sobre una banda de larguero. La solicitud de patente de los Estados Unidos US2009/0218450 A1 desvela un accesorio para conectar de manera pivotante un elemento de control aerodinámico a una estructura de aeronave y un procedimiento para instalar un elemento de control utilizando tal accesorio.
Las figuras 1 y 2 muestran un HTP convencional (10) equipado con un tubo hidráulico (15). Tal y como se muestra, el tubo hidráulico (15) sigue una dirección longitudinal (envergadura) y cruza las cajas laterales de HTP (16), provocando aberturas (18) en los largueros de HTP anterior (13) y posterior (14). La figura 2 muestra una vista frontal (figura 2a) y una vista en perspectiva (figura 2b) de una de las cajas laterales de HTP (16) de la figura 1 en la que se muestra el tubo hidráulico (15) cruzando los largueros de HTP anterior (13) y posterior (14).
Este enrutamiento ad hoc complica la instalación, la inspección o la extracción de los tubos/del cableado y también el acceso a los elementos circundantes.
Así mismo, este enrutamiento tiene efectos sobre el comportamiento aerodinámico y de soporte de carga de los componentes, dado que los paneles de acceso (puertas de servicio) deben estar provistas en las cubiertas para alcanzar estas instalaciones de tubos/arneses.
Por lo tanto, sería deseable proporcionar medios técnicos que simplifiquen la instalación, la inspección y la extracción de tubos y arneses en los componentes estructurales de la aeronave.
Sumario de la invención
La presente invención supera los inconvenientes mencionados anteriormente proporcionando una disposición estructural de caja para una aeronave que simplifica las tareas de instalación y mantenimiento cuando se tienen que conducir tubos/líneas/cableado a través de los componentes estructurales de la aeronave.
Un aspecto de la presente invención se refiere a una disposición estructural de caja para una aeronave que comprende una primera y una segunda capas de composite, al menos una banda de larguero extendida entre los bordes opuestos de la primera y la segunda capas de composite a lo largo de una dirección longitudinal y una pieza de conducto extendida entre los bordes opuestos de la primera y la segunda capas de composite, y que tiene una sección hueca que comprende al menos un conducto dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resistente. La pieza de conducto está montada sobre la banda de larguero para proporcionar una disposición estructural de caja
acanalada.
De este modo, la invención proporciona una nueva disposición de caja con una acanaladura diseñada para conducir, de manera interna, los tubos y/o arneses requeridos para proporcionar suministro eléctrico o hidráulico en la aeronave. Con este diseño, la invención minimiza el taladrado de los componentes estructurales de la aeronave para permitir el paso de tubos y/o arneses a través de ellos.
Así mismo, esta configuración acanalada permite que las conexiones/bifurcaciones se realicen desde fuera de la estructura integrada, lo que aumenta la fiabilidad y la integridad de la instalación y minimiza las posibles fugas hidráulicas.
Además, esta disposición de caja está diseñada para atenuar los efectos de vibración o fatiga que experimentan las disposiciones de caja tradicionales, que están equipadas con puntos discretos de soporte para el paso de tubos y/o arneses. Por el contrario, la invención proporciona un soporte continuo que distribuye las cargas a través de un área mayor montando la pieza de conducto sobre la banda de larguero, que se extiende a lo largo de la primera y la segunda capas de composite en una dirección longitudinal.
Otros aspectos de la invención se refieren a un plano de cola horizontal, a un ala y a un plano de cola vertical que comprende una disposición estructural de caja como se describió anteriormente.
Por último, otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de una disposición estructural de caja para una aeronave, que comprende las etapas de proporcionar una primera y una segunda capas de material compuesto y al menos una banda de larguero extendida entre los bordes opuestos de la primera y la segunda capas de composite, disponer la banda de larguero entre los bordes opuestos de la primera y la segunda capas de composite a lo largo de una dirección longitudinal, proporcionar una pieza de conducto extendida entre los bordes opuestos de la primera y la segunda capas de composite y que tiene una sección hueca que comprende al menos un conducto dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resiliente, y montar la pieza de conducto sobre la banda de larguero para formar un disposición estructural de caja acanalada.
El procedimiento de la invención proporciona una manera simple de producir cajas fiables, que están especialmente diseñados para simplificar la instalación de tubos y arneses por toda la aeronave.
Breve descripción de los dibujos
Para una mejor comprensión de la invención, se proporcionan los siguientes dibujos con fines ilustrativos y no limitativos, en los que:
La figura 1 muestra una vista esquemática de un HTP convencional equipado con un tubo hidráulico que cruza ambas cajas laterales de HTP.
La figura 2 muestra una vista frontal esquemática (dibujo A) y una vista en perspectiva (dibujo B) de una disposición estructural de caja de una de las cajas laterales de h Tp de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista frontal esquemática (dibujo A) y una vista en perspectiva (dibujo B) de una disposición estructural de caja para una aeronave, de acuerdo con una realización preferente de la presente invención.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de la pieza de conducto (dibujo A) y la pieza de conducto montada sobre la banda de larguero (dibujo B), de acuerdo con una realización preferente de la presente invención.
La figura 5 muestra una vista esquemática en perspectiva (dibujo A) de un HTP equipado con la disposición estructural de caja de la presente invención y una vista en sección transversal (dibujo B) del eje A-A' representado en el dibujo A.
Realización preferente de la invención
Las figuras 3a y 3b muestran una disposición estructural de caja (1) para una aeronave de acuerdo con una realización preferente. De acuerdo con la invención, la disposición estructural de caja (1) comprende una primera (2) y una segunda capas de composite (3), al menos una banda de larguero (4) dispuesta transversalmente entre la primera (2) y la segunda capas de composite (3), y una pieza de conducto (5) montada sobre al menos una banda de larguero (4).
La banda de larguero (4) se extiende entre bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) siguiendo una dirección longitudinal. De este modo, la banda de larguero (4) tiene sustancialmente la misma longitud que la primera (2) y la segunda capas de composite (3) para proporcionar un soporte continuo a la pieza de conducto (5).
La pieza de conducto (5) también se extiende entre bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3). De este modo, la pieza del conducto (5) tiene una longitud similar (o la misma) que la banda de larguero (4) para proporcionar una encapsulación continua (y soporte) para los tubos o arneses (19) a lo largo de la
disposición estructural de caja (1).
Como se muestra en las figuras 4a y 4b, la sección hueca (6) de la pieza de conducto (5) encierra dos conductos (7) (acanaladuras o canales) rodeados por un material resiliente (8). Los conductos (7) están dimensionados para recibir tubos o arneses (19), que, preferentemente, estará recubierto con una cubierta dura (20) para proporcionar rigidez y una fácil inserción en el interior de los conductos (7).
Preferentemente, los conductos (7) pueden incluir un lecho de espuma (21) para facilitar la introducción de los tubos o arneses (19).
Como se muestra en las figuras 4a y 4b, la pieza de conducto (5) tiene, preferentemente, una sección transversal en forma de omega con una superficie de montaje plana (9) para facilitar su acoplamiento a la banda de larguero (4).
Preferentemente, el material resiliente (8) consiste en espuma o plástico.
De acuerdo con otro aspecto, la invención se refiere a un plano de cola horizontal (10) que comprende la disposición estructural de caja (1) descrita anteriormente.
Las figuras 5a y 5b muestran una vista en perspectiva y en sección transversal de un plano de cola horizontal (10). El plano de cola horizontal (10) tiene revestimientos superior (11) e inferior (12), y largueros anterior (13) y posterior (14) dispuestos a lo largo de la dirección de la envergadura. De acuerdo con la invención, el plano de cola horizontal (10) comprende, además, la disposición estructural de caja (1) descrita anteriormente, en la que los revestimientos superior e inferior (11, 12) comprenden la primera (2) y la segunda capas de composite (3), y en la que al menos una pieza de conducto (5) está montada sobre cada uno de los largueros anterior (13) y posterior (14).
Tal y como se muestra, la pieza de conducto (5) y la banda de larguero (4) se extienden, preferentemente, entre los bordes opuestos más cortos de la primera y la segunda capas de composite (2, 3), siguiendo así la dirección de la envergadura.
La invención proporciona un concepto de instalación alternativo que ofrece una superficie limpia y lisa para fines aerodinámicos. El posible peso adicional de la pieza de conducto hasta el final del estabilizador se compensa con el beneficio aerodinámico de una superficie tan limpia.
De manera similar, la invención se refiere, además, a un ala y a un plano de cola vertical que comprende una disposición estructural de caja como se describe.
La invención, por último, se refiere a un procedimiento de fabricación de una disposición estructural de caja (1) para una aeronave como se describió anteriormente. El procedimiento comprende las etapas de:
proporcionar una primera y una segunda capas de material compuesto (2, 3),
proporcionar al menos una banda de larguero (4) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3),
disponer la banda de larguero (4) entre bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) a lo largo de una dirección longitudinal,
proporcionar una pieza de conducto (5) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) y que tiene una sección hueca (6) que comprende al menos un conducto (7) dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resiliente (8),
montar la pieza de conducto (5) sobre la banda de larguero (4) para formar una disposición estructural de caja acanalada (1).
Las piezas grandes y simples de tubos/arneses se pueden instalar fácilmente desde un lado en la fábrica. En el caso de los estabilizadores (HTP, VTP), las conexiones/bifurcaciones se pueden realizar desde fuera de sus cajas, eliminando entonces la necesidad de paneles de acceso (puertas de servicio) en el medio de estos componentes. El posible peso adicional se compensa con la limpieza de la superficie que conlleva beneficios aerodinámicos.
Claims (8)
1. Disposición estructural de caja (1) para una aeronave que comprende:
- una primera (2) y una segunda capas de composite (3),
- al menos una banda de larguero (4) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) a lo largo de una dirección longitudinal, y
- una pieza de conducto (5) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) y montada sobre la banda de larguero (4) para proporcionar una disposición estructural de caja acanalada (1);
caracterizada porque la pieza de conducto (5) tiene una sección hueca (6) que comprende al menos un conducto (7) dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resiliente (8).
2. Disposición estructural de caja (1) para una aeronave, de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el conducto (7) de la pieza de conducto (5) tiene un lecho de espuma (21) para facilitar la introducción de tubos o arneses (19).
3. Disposición estructural de caja (1) para una aeronave, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pieza de conducto (5) tiene una sección transversal en forma de omega con una superficie de montaje plana (9).
4. Disposición estructural de caja para una aeronave, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el material resiliente (8) consiste en espuma o plástico.
5. Plano de cola horizontal (10) para una aeronave, teniendo el plano de cola horizontal (10) unos revestimientos superior (11) e inferior (12) y unos largueros anterior (13) y posterior (14) dispuestos a lo largo de la dirección de la envergadura, comprendiendo, además, el plano de cola horizontal (10) una disposición estructural de caja (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que los revestimientos superior e inferior (11, 12) comprenden la primera (2) y la segunda capas de composite (3), y en el que al menos una pieza de conducto (5) está montada sobre cada uno de los largueros anterior (13) y posterior (14).
6. Ala para una aeronave, teniendo el ala revestimientos superior e inferior, y largueros anterior y posterior dispuestos a lo largo de la dirección de la envergadura, comprendiendo, además, el ala una disposición estructural de caja (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en la que los revestimientos superior e inferior comprenden la primera y la segunda capas de composite, y en la que al menos una pieza de conducto está montada sobre cada uno de los largueros anterior y posterior.
7. Plano de cola vertical para una aeronave, teniendo el plano de cola vertical revestimientos superior e inferior, y largueros anterior y posterior dispuestos a lo largo de la dirección de la envergadura, comprendiendo, además, el plano de cola vertical una disposición estructural de caja (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que los revestimientos superior e inferior comprenden la primera y la segunda capas de composite, y en el que la al menos una pieza de conducto está montada sobre cada uno de los largueros anterior y posterior.
8. Procedimiento de fabricación de una disposición estructural de caja (1) para una aeronave, que comprende las etapas de:
proporcionar una primera y una segunda capas de material compuesto (2, 3),
proporcionar al menos una banda de larguero (4) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3),
disponer la banda de larguero (4) entre bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) a lo largo de una dirección longitudinal,
caracterizado porque el procedimiento comprende además proporcionar una pieza de conducto (5) extendida entre los bordes opuestos (2a, 2b, 3a, 3b) de la primera y la segunda capas de composite (2, 3) y que tiene una sección hueca (6) que comprende al menos un conducto (7) dimensionado para recibir tubos o arneses y rodeado por un material resiliente (8),
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