ES2902069T3

ES2902069T3 - Deflector para aeronave y método asociado

Info

Publication number: ES2902069T3
Application number: ES19170732T
Authority: ES
Inventors: Oliver Seack
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: RU2693141C2; EP3009344A1; RU2015143701A3; US11084565B2; US20160107743A1; EP3536602A1; JP2016078838A; CN105523166A; EP3536602B1; US10086923B2; CN105523166B; JP6738134B2; RU2015143701A; EP3009344B1; US20190031314A1

Abstract

Un deflector para una aeronave, estando formado el deflector por una estructura de panel (1) que comprende: un elemento de área (2) que define una extensión de área con una primera superficie (3) y una segunda superficie (4) opuesta, y que tiene un grosor (5) entre la primera y segunda superficie (3, 4); y una pluralidad de elementos rigidizadores (6) alargados que se fijan al elemento de área (2) y se extienden sobre al menos una de la primera y segunda superficie (3, 4), donde al menos algunos de los elementos rigidizadores (6) se ramifican o bifurcan en un punto de ramificación (P) en al menos dos elementos rigidizadores ramificados (6'); donde dicho deflector se caracteriza por: una pluralidad de elementos rigidizadores intercostales (9) que se intersecan con los elementos rigidizadores (6, 6') alargados para definir una pluralidad de vanos de panel (7).

Description

DESCRIPCIÓN

Deflector para aeronave y método asociado

La presente invención hace referencia a un deflector para una aeronave o vehículo espacial que incluye una nueva estructura de panel y un nuevo método para producir dicha estructura de panel, así como también a una aeronave o vehículo espacial que incluye dicha estructura de panel. Aunque esta invención está diseñada especialmente para utilizar en el sector aeronáutico y aeroespacial, se apreciará que también se puede emplear en aplicaciones náuticas y terrestres, tal como en aplicaciones de ferrocarril y/o automoción.

En los sectores aeronáticos y aeroespacial, los paneles rigidizados, y especialmente los paneles rigidizados con larguerillos se han convertido en un estándar a modo de solución constructiva ligera. De hecho, de manera habitual más de un 90 % del fuselaje o “revestimiento” externo de las aeronaves modernas de pasajeros está diseñado como paneles rigidizados con larguerillos. A este respecto, un “larguerillo” es un elemento rigidizador que aumenta la rigidez a flexión fuera del plano de un panel estructural o elemento de área. Con los larguerillos, un panel está reforzado frente a un pandeo global sometido a compresión y carga a cortante. La inestabilidad resultante y la carga de colapso del elemento de panel se desplaza de ese modo a una carga más elevada con una menor penalización de peso estructural en comparación con el simple engrosamiento del propio elemento de panel. Los larguerillos también limitan las dimensiones de cualquier pandeo en el elemento de panel o revestimiento a regiones localizadas entre los larguerillos (es decir, los vanos de revestimiento), de modo que se produzca el denominado pandeo local. Mediante la reducción de las dimensiones del campo de pandeo (es decir, el tamaño de los vanos de revestimiento), se incrementa la resistencia a pandeo del elemento de panel o revestimiento.

El documento WO 2010/082047 A1 describe una estructura de superficie aerodinámica para una aeronave que comprende un elemento de rigidización corrugado longitudinal que se fija a los largueros frontal y posterior de la estructura de superficie aerodinámica.

Aunque los esfuerzos de diseño están dirigidos continuamente a la reducción de la masa de una aeronave con el fin de optimizar el consumo de combustible, sigue siendo crítico a pesar de ello que la resistencia y seguridad de la estructura de la aeronave no se vea comprometida y que aún se cumplan los estándares de los ensayos. Con estos antecedentes, el inventor ha concebido una estructura de panel nueva y mejorada para un vehículo, y en particular una aeronave, que puede satisfacer los estándares actuales de seguridad y ensayos al tiempo que también facilita una construcción de menor masa. Se puede encontrar otro ejemplo en el documento US2002/100840A1.

De acuerdo con la invención, se proporciona un deflector tal como se cita en la reivindicación 1 y un método de producción de dicha estructura de panel tal como se cita en la reivindicación 10. Asimismo, también se proporciona una aeronave o un vehículo espacial tal como se cita en la reivindicación 16. Las características preferidas se citan en las reivindicaciones dependientes.

Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto, la invención proporciona una estructura de panel para un vehículo, y especialmente para una aeronave o un vehículo espacial, que comprende: un elemento de área, tal como un elemento de panel o elemento de revestimiento; y una pluralidad de elementos rigidizadores alargados que se fijan al elemento de área y se extienden al menos sobre uno de sus lados; donde al menos uno de la pluralidad de elementos rigidizadores se ramifica o bifurca en un punto de ramificación o un punto de bifurcación en dos o más elementos rigidizadores ramificados. De manera habitual, el elemento de área tiene una extensión de área y comprende un primer lado y un segundo lado opuesto, con un grosor del elemento de área definido entre el primer y segundo lado. Los elementos rigidizadores se fijan al elemento de área y se extienden sobre al menos uno de su primer y segundo lado.

De esta forma, la invención proporciona una estructura de panel nueva y mejorada que emplea la ramificación, especialmente la bifurcación, de los elementos rigidizadores para modificar una separación o distancia entre puntos correspondientes de los elementos rigidizadores en una región del elemento de área o elemento de panel que está expuesto a una carga más elevada durante la utilización. Es decir, mediante la ramificación o la bifurcación del elemento rigidizador en al menos dos elementos rigidizadores ramificados, es posible aumentar la densidad de rigidizadores (es decir, reducir la separación o distancia entre puntos correspondientes de los elementos rigidizadores) en esa región del elemento de área o elemento de panel. Por tanto, se apreciará que la invención contempla que se puede dividir un elemento rigidizador en más de dos elementos rigidizadores ramificados (p. ej., por medio de una “bifurcación triple” o “bifurcación cuádruple”). Aunque por simplicidad, el término “bifurcado” y sus variaciones, tales como “bifurcación”, que se utilizan en la presente se sobreentenderá que hace referencia a una división o ramificación de un elemento en dos o más elementos ramificados, en lugar de estar limitado a únicamente dos elementos ramificados. Aunque el reforzamiento localizado para cargas no uniformes de una estructura de panel se ha proporcionado convencionalmente mediante un engrosamiento del elemento de área o elemento de panel, la presente invención proporciona un menor peso y un planteamiento de diseño más económico. En particular, la utilización de elementos rigidizadores bifurcados (p. ej., los larguerillos) otorga una mayor libertad al diseño de una estructura de panel rigidizada con un peso adicional relativamente bajo. Cabe destacar que la expresión “elemento de área” en esta divulgación es una expresión general para un elemento, tal como un panel, revestimiento o lámina, que presenta una extensión de área relativamente grande entre dos superficies opuestas, o lados de este, en comparación con una dimensión de grosor entre esas superficies o lados.

En un diseño de estructura de panel convencional, en una fase temprana de diseño se fijará normalmente un paso entre puntos correspondientes de los elementos rigidizadores (p. ej., los larguerillos). Si un vano de revestimiento entre los larguerillos experimenta pandeo en el proceso de diseño convencional, se aumenta a continuación el grosor del revestimiento de los vanos de revestimiento afectados. No obstante, el aumento del grosor del revestimiento para impedir el pandeo es mucho menos eficiente que aplicar rigidizadores. Esto se debe a la relación no lineal diferente entre la resistencia a pandeo del elemento de revestimiento en pandeo local y la resistencia a pandeo de los rigidizadores frente al pandeo global. Una resistencia a pandeo local del revestimiento escala con la segunda potencia de su grosor, mientras que la resistencia a pandeo global de un rigidizador escala de manera habitual con la tercera potencia de una altura del rigidizador. Como el grosor del revestimiento es en general pequeño en comparación con la altura del rigidizador, se debe añadir considerablemente más masa al revestmiento para impedir el pandeo en comparación con los rigidizadores. Por tanto, los elementos rigidizadores bifurcados en la estructura de panel de la invención proporciona un nuevo diseño de estructura de panel ligero y práctico.

En una realización preferida de la invención, un ángulo de bifurcación entre elementos rigidizadores ramificados disminuye a medida que los elementos rigidizadores ramificados se alejan del punto de bifurcación. Dicho de otro modo, los elementos rigidizadores ramificados, de manera deseable, divergen menos a medida que se alejan del punto de bifurcación y pueden seguir una trayectoria en la que, tras la bifurcación, los elementos rigidizadores ramificados se extiendan a continuación de manera aproximadamente paralela entre sí. Con esta finalidad, al menos uno de los dos elementos rigidizadores ramificados, y de manera opcional ambos, se pueden extender a través de una inflexión o un acodamiento para reducir o disminuir el ángulo de bifurcación a medida que los elementos rigidizadores ramificados se alejan del punto de bifurcación. En particular, la inflexión o el acodamiento del o de los elementos rigidizadores ramificados se realiza preferentemente a través de un ángulo predeterminado de retroceso hacia el otro de los dos elementos rigidizadores ramificados. Este cambio en la trayectoria o dirección de los elementos rigidizadores ramificados tras la bifurcación inicial sirve para suavizar una transición entre las distintas separaciones o distancias entre puntos correspondientes de los elementos rigidizadores y/o elementos rigidizadores ramificados.

En una realización particularmente preferida, cada uno de una pluralidad de elementos rigidizadores en el elemento de área se ramifica o bifurca en al menos dos elementos rigidizadores ramificados en un punto de ramificación o punto de bifurcación respectivo. Por lo tanto, los puntos de ramificación o puntos de bifurcación respectivos están distribuidos o desplazados preferentemente entre sí, especialmente en una dirección radial. Las posiciones distribuidas o desplazadas de los puntos de ramificación o punto de bifurcación sirven para proporcionar una transición en general suave desde una separación o distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos de la estructura de panel hasta otra separación o distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos en una región adyacente de la estructura de panel.

En una realización preferida, los elementos rigidizadores y los elementos rigidizadores ramificados se disponen de modo que proporcionen una separación o paso entre punto correspondiente aproximadamente uniforme entre elementos rigidizadores adyacentes y/o elementos rigidizadores ramificados adyacentes en una región local de la estructura de panel.

En una realización particularmente preferida de la invención, el elemento de área (es decir, el elemento de panel o elemento de revestimiento) de la estructura de panel tiene una configuración redondeada, tal como se encuentra de manera habitual en un mamparo de presión de un fuselaje de aeronave, o una configuración que se estrecha o una configuración rectangular en general. A este respecto, la estructura de panel es particularmente adecuada para paneles que tienen cargas internas no uniformes y/o paneles que tiene cargas externas no uniformes o concentradas.

En una realización preferida, la estructura de panel puede comprender una parte de un componente estructural y puede incluir, por ejemplo, la pluralidad de elementos rigidizadores dispuestos entre, y fijados a, dos o más elementos de área o elementos de panel, de modo que los elementos rigidizadores formen una estructura o entramado de refuerzo, el cual está encerrado y/o cubierto por los elementos de área o elementos de panel respectivos.

De acuerdo con otro aspecto, la presente invención proporciona un método de producción de una estructura de panel para un vehículo, tal como una aeronave o un vehículo espacial, que comprende:

proporcionar un elemento de área, y especialmente un elemento de panel o elemento de revestimiento, que define una extensión de área que tiene una primera superficie y una segunda superficie opuesta, con un grosor del elemento de área entre la primera y segunda superficie; y

disponer una pluralidad de elementos rigidizadores alargados que se extienden sobre al menos una de la primera y segunda superficie del elemento de área para su fijación al elemento de área;

donde el paso de disponer los elementos rigidizadores comprende la ramificación o bifurcación de al menos uno de los elementos rigidizadores en un punto de ramificación o punto de bifurcación en dos o más elementos rigidizadores ramificados.

En una realización preferida, se selecciona o determina una posición o ubicación en el elemento de área del punto de ramificación en el o los rigidizadores en función de: un umbral de pandeo de una región del elemento de área adyacente al o a los elementos rigidizadores y una carga de diseño mínima necesaria para el elemento de área en esa región; y/o una fuerza longitudinal máxima permisible en el o los elementos rigidizadores.

Tal como se analiza anteriormente, en una realización preferida, el paso de disponer los elementos rigidizadores comprende disminuir un ángulo de ramificación o un ángulo de bifurcación entre los elementos rigidizadores ramificados, a medida que los elementos rigidizadores ramificados se alejan del punto de ramificación. Más en particular, el paso de disponer los elementos rigidizadores puede incluir extender o dirigir al menos uno de los elementos rigidizadores ramificados, y de manera opcional ambos, a través de una inflexión o acodamiento para reducir el ángulo de ramificación o ángulo de bifurcación a medida que los elementos rigidizadores ramificados se alejan del punto de bifurcación.

En una realización particularmente preferida de la invención, el paso de disponer los elementos rigidizadores comprende bifurcar cada uno de una pluralidad de los elementos rigidizadores en un punto de bifurcación respectivo en al menos dos elementos rigidizadores ramificados. A continuación, el método puede comprender preferentemente, además: distribuir o desplazar los puntos de bifurcación unos con respecto a otros, por ejemplo, desplazar los puntos de bifurcación entre sí en una dirección radial.

En una realización preferida, el paso de disponer los elementos rigidizadores comprende un modelado digital con respecto a las posiciones de los elementos rigidizadores. El método de producción de la estructura de panel incluye preferentemente una técnica de fabricación aditiva por capas (ALM), que proporciona una flexibilidad de diseño elevada con respecto a las restricciones geométricas. A este respecto, se puede utilizar ALM para depositar y levantar tanto el propio elemento de área como los elementos rigidizadores que se fijan y se extienden sobre al menos una superficie o lado del elemento de área en una construcción integral o de una pieza; p. ej., en función de un modelo digital de la estructura de panel. En una realización alternativa, los elementos rigidizadores de la estructura de panel se pueden depositar y levantar en, y fijados a, un elemento de área formado previamente. El método de producción de la estructura de panel no es necesario que emplee técnicas de ALM y puede comprender otros pasos de fabricación, tal como fresado, colada, remachado, soldadura, así como técnicas para materiales compuestos (p. ej., materiales compuestos de polímero reforzado con fibras FRP) unidos mediante pegado y/o sujeción.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención proporciona un vehículo, tal como una aeronave o un vehículo espacial, que tiene al menos una estructura de panel, y preferentemente varias, de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente.

Para una compresión más completa de la presente invención y de sus ventajas se explican algunas realizaciones de la invención con más detalle en la descripción que sigue a continuación haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales caracteres de referencia similares designan partes similares, en los cuales:

La figura 1

muestra (a) una vista en planta, (b) una vista frontal y (c) una vista lateral de una aeronave que muestra las áreas adecuadas (oscurecidas o sombreadas) para una estructura de panel de acuerdo con la invención; en concreto, más de un 90 % de un fuselaje o revestimiento externo de una aeronave de pasajeros moderna incluye paneles rigidizados con larguerillos.

La figura 2

muestra un ejemplo de un diseño de fuselaje de aeronave típico con cuadernas y larguerillos.

La figura 3

es un ejemplo de una estructura de panel rigidizada con larguerillos rectangular, con un patrón de larguerillos típico.

La figura 4

muestra un ejemplo de una estructura de panel que se estrecha con larguerillos paralelos que se encuentra en un ala.

La figura 5

muestra un ejemplo de una estructura de panel rigidizada, esféricamente curva y redondeada para un mamparo de presión en el interior de un fuselaje de aeronave.

La figura 6

es una vista en perspectiva esquemática de una estructura de panel rigidizada con larguerillos convencional con una carga típica que se supone constante.

La figura 7

es una estructura de panel rigidizada con larguerillos rectangular, convencional e idealizada mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b). La carga uniforme (flechas) da como resultado una distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos uniforme combinada con un grosor de revestimiento uniforme. El panel se optimiza para este tipo de carga manteniendo la distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos y el grosor de revestimiento uniformes.

La figura 8

es un ejemplo de una estructura de panel rigidizada con larguerillos rectangular, mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b), de forma convencional con una carga no uniforme real sobre su borde derecho. (Nota: para una mayor claridad, no se muestra el cortante a lo largo de los bordes de panel largos que resulta del desequilibrio de la carga sobre los bordes de panel cortos izquierdo y derecho).

La figura 9

es un ejemplo de una estructura de panel rigidizada con larguerillos rectangular de la técnica actual con una carga no uniforme. Esta estructura de panel tiene una distancia entre puntos correspondientes uniforme de los larguerillos, pero unos grosores de revestimiento variables no uniformes para impedir el pandeo.

La figura 10

muestra un patrón de elementos rigidizadores en un lado inferior de una hoja nenúfar gigante de la especie Victoria cruziana.

La figura 11

es un ejemplo de un panel rigidizado con larguerillos esférico o circular con larguerillos radiales rectos. El campo de pandeo b varía con el radio r.

La figura 12

muestra una comparación de distintas configuraciones de rigidizadores para estructuras de paneles rigidizadas con larguerillos esféricas o circulares, (a) un patrón clásico con larguerillos radiales (y circunferenciales) rectos, que produce un tamaño del campo de pandeo en aumento desde el centro hasta el borde externo; (b) un patrón con laguerillos radiales bifurcados de manera simple que da como resultado un tamaño del campo de pandeo variable desde el centro hasta el borde externo; y (c) una configuración de rigidizadores de acuerdo con una realización de la invención que tiene larguerillos radiales bifurcados con puntos de bifurcación en distintas posiciones radiales y rigidizadores acodados después de la bifurcación para mantener los tamaños del campo de pandeo en general uniformes, o tan uniformes como sea posible, sobre el área de panel.

La figura 13

es un boceto de una configuración de larguerillos en una estructura de panel esférica o circular de una realización con larguerillos radiales bifurcados. Los puntos de bifurcación están situados en distintas posiciones radiales r y los pares de larguerillos bifurcados que se originan desde el punto de bifurcación están acodados uno hacia otro para mantener la anchura del campo de pandeo b tan uniforme como sea posible a lo largo del radio r. Esto da como resultado unos tamaños de campos de pandeo más uniformes que en las configuraciones de larguerillos mostradas en las figuras 12 (a) y (b).

La figura 14

es una vista esquemática de (a) una estructura de panel rectangular con una configuración de larguerillos convencional que tiene una distancia entre puntos correspondientes uniforme de los larguerillos, y (b) una estructura de panel rectangular con una configuración de laguerillos bifurcada de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 15

es un ejemplo de una estructura de panel rectangular, mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b), de acuerdo con una realización de la invención, con una carga no uniforme y con una configuración de larguerillos bifurcada, con las bifurcaciones distribuidas o desplazadas en puntos de referencia en dirección x diferentes para mantener el grosor uniforme del revestimiento de panel.

La figura 16

es una ilustración esquemática del punto de bifurcación P, el ángulo de bifurcación p, el acodamiento K y el ángulo de acodamiento hacia dentro y.

La figura 17

muestra una realización de una estructura de panel esféricamente curva y circular con una configuración de rigidizadores que se puede utilizar, p. ej., como mamparo de presión trasero en el interior de un fuselaje de aeronave.

La figura 18

es una realización de una estructura de panel rectangular de acuerdo con la invención en una aplicación para un alerón o deflector de aeronave. El elemento de revestimiento superior se retira para mostrar los rigidizadores internos con las bifurcaciones.

La figura 19

es un ejemplo de una estructura de panel que se estrecha de la técnica actual, mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b), con una configuración de rigidizadores paralela convencional.

La figura 20

es un ejemplo de una estructura de panel que se estrecha de la técnica actual, mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b), con una configuración de rigidizadores concéntrica convencional.

La figura 21

es una realización de una estructura de panel que se estrecha de la invención, mostrada en una vista desde el extremo (a) y una vista en planta (b), con una configuración de rigidizadores bifurcada.

La figura 22

es un diagrama de flujo que muestra una realización de un método de diseño de paneles de acuerdo con la invención, con respecto al pandeo y la bifurcación de rigidizadores.

La figura 23

muestra ejemplos de configuraciones de rigidizadores para estructura de panel rectangulares de acuerdo con la invención; en concreto (a) una configuración de rigidizadores con una relación de distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos de 4:9 de izquierda a derecha, (b) una configuración de rigidizadores con una relación de distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos de 4:11, teniendo ambas variantes rigidizadores longitudinales únicamente. Las variantes (c) y (d) tienen las mismas relaciones de distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos que en las variantes (a) y (b), respectivamente, aunque incluyen rigidizadores transversales para el soporte lateral de los rigidizadores longitudinales.

La figura 24

es un diagrama de flujo que muestra una realización de un método de diseño de paneles de acuerdo con la invención.

Los dibujos anexos se incluyen para proporcionar una mejor comprensión de la presente invención y se incorporan en, y forma parte de, esta memoria descriptiva. Los dibujos ilustran realizaciones particulares de la invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención. Se apreciarán con facilidad otras realizaciones de la invención y muchas de las ventajas inherentes de la invención a medida que se comprende mejor al hacer referencia a la siguiente descripción detallada.

Se apreciará que no se representan necesariamente algunos elementos comunes y muy conocidos que pueden ser útiles o necesarios en una realización comercialmente factible, con el fin de facilitar una visión más resumida de las realizaciones. Los elementos de los dibujos no se ilustran necesariamente a escala entre sí. Se apreciará además que ciertas acciones y/o pasos en una realización de un método se pueden describir o representar con un orden particular de incidencia, aunque aquellos que son expertos en la técnica sobreentenderán que dicha especificidad con respecto a la secuencia no se requiere necesariamente. También se sobreentenderá que los términos y expresiones utilizadas en la presente memoria descriptiva tienen el significado común que está acordado para dichos términos y expresiones con respecto a sus áreas de investigación y estudio respectivas correspondientes, excepto cuando por el contrario se hayan expuesto significados específicos en la presente.

Haciendo referencia en primer lugar a la figura 1 de los dibujos, se ilustra una aeronave comercial de pasajeros A que tiene un fuselaje F, unas alas W, un plano de cola vertical T y un plano de cola horizonta1H. Más de un 90 % del revestimiento externo de la aeronave A está diseñado como, y comprende, paneles rigidizados, tal como se ilustra en la figura 2. En particular, los elementos de panel del revestimiento externo se rigidizan mediante elementos de larguerillos S que se extienden de manera longitudinal y paralela y elementos de cuadernas o costillas R que se extienden de manera circunferencial. Asimismo, las estructuras de panel internas de la aeronave A también se diseñan de manera habitual como paneles rigidizados con larguerillos. Por ejemplo, estas pueden incluir estructuras de panel de las alas W que incluyen largueros y costillas, o partes de los estabilizadores o planos de cola vertical y horizontal T, H, además de los flaps y alerones, y/o un mamparo de presión BH en el interior del fuselaje F. Las figuras 3 a 5 de los dibujos muestran ejemplos de dichos tipos de estructuras de panel. En consecuencia, una estructura de panel de la presente invención es adecuada para que se utilice en un amplio rango de aplicaciones diferentes en la industria aeronáutica.

Haciendo referencia a la figura 6, por ejemplo, una estructura de panel 1 convencional comprende un elemento de panel o elemento de revestimiento 2 que tiene una extensión de área relativamente grande sobre su primer (es decir, interno) lado o primera superficie 3 y un segundo (es decir, externo) lado o segunda superficie 4 del elemento de área o revestimiento 2 en comparación con un grosor 5 relativamente pequeño. Esta estructura de panel 1 puede comprender, por ejemplo, una parte de un fuselaje curvo de aeronave F. El lado interno 3 del elemento de revestimiento 2 comprende una pluralidad de elementos rigidizadores alargados 6 fijados al elemento de revestimiento 2 para reforzarlo, mientras que el lado externo 4 opuesto del elemento de panel o revestimiento 2 permanece en general uniforme. Los elementos rigidizadores 6 incluyen los larguerillos S (p. ej., larguerillos en U o larguerillos de casquete) que se extienden longitudinalmente y elementos de cuaderna o costillas R que se extienden transversalmente. Las regiones o secciones localizadas del elemento de revestimiento 2 rodeadas por los elementos rigidizadores 6 (es decir, entre los larguerillos S y las costillas R) se denominan “vanos” de panel o “vanos” de revestimiento 7.

Durante el diseño convencional de una estructura de panel 1, en una fase temprana de diseño se fijará de manera habitual una separación o distancia entre puntos correspondientes uniforme 8, 8’ de los elementos rigidizadores 6 (p. ej., las costillas o los larguerillos). Si no se ve afectado por otras restricciones, tal como las separaciones de las ventanillas en los paneles de fuselaje 2, la distancia entre puntos correspondientes constante 8 de los larguerillos resulta de unas suposiciones simplificadas para las distribuciones de carga que actúan sobre las estructuras de panel 1 rigidizadas con larguerillos (véase la figura 7). Por ejemplo, normalmente se supone una carga lineal constante N distribuida a lo largo de un borde del elemento de panel 2. Dichas suposiciones se realizan para establecer unos ensayos genéricos con unos métodos de esfuerzos y dimensionamiento razonables, que se pueden aplicar en general a toda clase de paneles sometidos a cargas diferentes. En el mejor de los casos, las cargas se suponen que varían linealmente (aumentan o disminuyen) para englobar los efectos de la flexión o las cargas varían a lo largo de la longitud. En estructuras de panel 1 de aeronaves reales, tales como fuselajes, alas y similares, la carga N’ de un panel rigidizado con larguerillos 2 a lo largo de una sección transversal arbitraria es mucho más compleja. Es decir, la carga no es uniforme ni varía linealmente a lo largo de una sección transversal. En la figura 8 se muestra una carga N’ más realista a lo largo del borde derecho de la estructura de panel 1.

Por tanto, los procesos de diseño de paneles convencionales para estructuras de panel 1 rigidizadas con métodos de dimensionamiento y fabricación estándar proporcionan únicamente un compromiso con una distancia entre puntos correspondientes uniforme 8 de los larguerillos y una sección transversal constante para toda la estructura de panel 1. La distancia entre puntos correspondientes uniforme 8 definida de los larguerillos 6 y la sección transversal constante de este método se aplican a todas las partes de la estructura de panel 1, aunque es evidente que estos parámetros predefinidos solo se pueden optimizar para una situación de carga en una única sección transversal del panel. Si la distancia entre puntos correspondientes o la separación 8 de los larguerillos no es lo suficientemente pequeña como para impedir el pandeo local del revestimiento 2 en el proceso de diseño convencional, se aumentará de manera local un grosor 5 del elemento de revestimiento o panel 2, tal como se representa mediante el sombreado en la figura 9, donde el sombreado más oscuro representa un mayor grosor.

La propiedad mecánica que impide el pandeo de una estructura es su capacidad de soportar la flexión. La capacidad de soportar la flexión o el pandeo escala de manera diferente, respectivamente, para el pandeo local de un elemento de panel o elemento de revestimiento en un vano de panel o vano de revestimiento en comparación con el pandeo global de un larguerillo. La teoría de pandeo describe la capacidad de un revestimiento para soportar el pandeo mediante la tensión crítica O^crit.rev. Si la tensión en el elemento de panel es más elevada que este valor, el panel pandea.

La tensión crítica O^crit.revescala con el cuadrado del grosor del revestimiento t^rev:

O^crit.rev~ t^rev2(ec. 1)

Por otra parte, el comienzo del pandeo de los larguerillos escala con la tercera potencia de la altura del larguerillo

O^{crit,larquerillo}~ h^larguerillo3(ec. 2)

Como el efecto de impedir el pandeo mediante el aumento del grosor del revestimiento es, por lo tanto, mucho menor que mediante el aumento de la altura estructural de un larguerillo, el aumento del grosor del revestimiento es una manera menos eficiente desde el punto de vista del peso para impedir el pandeo del revestimiento. Dicho de otro modo, las soluciones convencionales que aumentan el grosor del revestimiento para impedir el pandeo local del revestimiento no se benefician de un posible peso mínimo.

La estructura de panel 1 de la presente invención evita estas restricciones mediante el empleo de una configuración de rigidizadores (larguerillos) que está inspirada en una solución biológica descubierta en el nenúfar gigante (Victoria amazónica y Victoria cruziana). A su vez, este diseño se puede combinar con la libertad de diseño de las nuevas tecnologías de fabricación del grupo de técnicas de fabricación aditiva por capas (ALM), tal como sinterizado selectivo por láser (SLS) y fusión selectiva por láser (SLM). Por lo tanto, los paneles diseñados y fabricados de acuerdo con la invención pueden tener un peso menor y también unos costes recurrentes reducidos, ya que las técnicas de ALM permiten la fabricación de piezas totalmente integradas que reducen el esfuerzo de ensamblaje. La figura 10 de los dibujos muestra el lado inferior de una hoja de nenúfar gigante (Victoria cruziana), que está rigidizada mediante una disposición de nervios principales S dirigidos en general radialmente y nervios secundarios C más pequeños orientados circunferencialmente. Los nervios principales S y los nervios secundarios C rodean o encierran zonas o vanos B cuasi cuadrados de la parte plana de la piel de la hoja. Los nervios principales S comienzan en un punto central cercano a un centro de la hoja y se extienden en una dirección radial hacia un borde de la hoja. Por lo tanto, aumenta una distancia circunferencial entre nervios principales S adyacentes con el aumento de la distancia desde el centro de la hoja. No obstante, parece que una vez que la distancia circunferencial entre dos nervios principales S supera un cierto valor, los nervios principales se bifurcan en dos o más nervios principales ramificados S’ para mantener la distancia entre los nervios principales S, S’ dentro de ciertos límites. Se considera que esa bifurcación de sus nervios principales S ayuda a la planta a controlar el área de cada vano de piel B. Es decir, el nenúfar gigante adapta localmente una distancia entre puntos correspondientes o una separación de sus elementos rigidizadores S, S’ a sus necesidades específicas con respecto al metabolismo y la carga estructural. Esto ayuda al nenúfar gigante a maximizar la captación de energía procedente de la luz solar con un gasto mínimo de energía y material para formar las hojas. Y considerando el módulo elástico y la resistencia relativamente bajos de las fibras de la planta en comparación con los materiales técnicos, la rigidez de la hoja es sorprendente.

Por tanto, una característica fundamental de una estructura de panel 1 de acuerdo con la presente invención hace referencia a la utilización de bifurcaciones de rigidizadores para controlar el tamaño del campo de pandeo (local). En particular, el diseño de panel de la invención adapta el tamaño de un vano de revestimiento 7 (es decir, el campo de pandeo) con el fin de impedir el pandeo y adopta un grosor de revestimiento 5 únicamente para satisfacer los requisitos de resistencia o rigidez. En el diseño propuesto, esto se realiza mediante la variación local de un tamaño del campo de pandeo o vano de revestimiento 7 de un vano a otro vano de modo que se satisfagan los requisitos de pandeo en cada región sin aumentar el grosor del revestimiento. En su lugar, se incrementa el número de elementos rigidizadores 6 en la región afectada del elemento de panel 2. En una zona de transición entre una región del elemento de panel 2 que tiene una densidad de rigidizadores menor y una región del elemento de panel 2 que tiene una densidad de rigidizadores mayor, los elementos rigidizadores 6 se pueden bifurcar de manera similar a los nervios principales S de la hoja de nenúfar gigante.

Para resaltar las diferencias entre una estructura de panel 1 de la invención que tiene una configuración de rigidizadores inspirada por el nenúfar gigante y las estructuras de panel con configuraciones de rigidizadores de la técnica actual convencionales se hace referencia a los dibujos de las figuras 11 y 12.

La figura 11 de los dibujos muestra una configuración de rigidizadores convencional para un panel rigidizado con larguerillos con forma circular o esférica. Los propios rigidizadores 6 son rectos y se extienden radialmente desde un centro del panel 2 hasta el borde exterior del panel. Esta configuración produce una anchura del campo de pandeo b que varía con el radio r; es decir, b(r2) > b(n).

El dibujo de la figura 12 compara estructuras de panel 1 que tienen configuraciones de rigidizadores diferentes. Cada una de las configuraciones de rigidizadores (a) y (b) tiene una distancia entre puntos correspondientes b de los larguerillos que varía con el radio r; es decir, b(r). Por tanto, la distancia entre puntos correspondientes b(r) de los larguerillos no es constante:

b(r) t constante (ec. 3)

Por el contrario, al aplicar el concepto de la invención se puede obtener una estructura de panel 1 que tiene una configuración de rigidizadores tal como la que se muestra en la figura 12(c). Con la excepción de las ubicaciones donde uno de los rigidizadores 6 se bifurca y la parte central más interna del panel 2, la distancia entre puntos correspondientes 8 de los rigidizadores radiales 6 se mantiene más o menos constante a lo largo del radio: b(r) = constante (ec. 4)

Por otra parte, los puntos de bifurcación P de los rigidizadores 6 no están situados en un radio r común, tal como se muestra para el principio en la figura 12(b). En su lugar, las posiciones de las bifurcaciones P tienen radios r variables. Este principio se puede observar quizás de manera más evidente haciendo referencia a la figura 13. Es decir, se puede suavizar la transición de una distancia entre puntos correspondientes b(n) de los larguerillos a otros larguerillos b(r2) y la distancia entre puntos correspondientes b(r) de los larguerillos se puede mantener aproximadamente uniforme con la variación del radio del panel. Por otra parte, los vanos de panel o vanos de revestimiento aproximadamente cuadrados 7 (es decir, los campos de pandeo local) también conservan aproximadamente el mismo tamaño con la variación del radio n y r2.

Además de desarrollar una estructura de panel 1 de acuerdo con la invención con un elemento de panel o elemento de revestimiento 2 rigidizado con larguerillos, esféricamente curvo o circular, el principio básico de una estructura de panel 1 que tiene rigidizadores 6 bifurcados se puede emplear para paneles rectangulares, tal como se muestra en las figuras 14 y 15. El dibujo de la figura 14 compara una estructura de panel convencional con larguerillos dispuestos con una distancia entre puntos correspondientes uniforme en la figura 14(a), con un boceto de una estructura de panel 1 de acuerdo con una realización de la invención en la figura 14(b), que tiene unos larguerillos 6 que se bifurcan. La figura 15 muestra una estructura de panel 1 rectangular de acuerdo con una realización de la invención con una carga lateral no uniforme N’. La estructura de panel 1 tiene unos rigidizadores 6 (p. ej., larguerillos) que se extienden longitudinalmente en el elemento de panel 2, con tres de los larguerillos 6 que se bifurcan en los puntos de bifurcación P respectivos en al menos dos larguerillos ramificados 6’. Los puntos de bifurcación P se distribuyen o desplazan entre sí en puntos de referencia en la dirección x diferentes, de acuerdo la resistencia a pandeo local requerida con el fin de mantener un grosor 5 uniforme o constante del elemento de panel o revestimiento 2.

El ángulo de bifurcación p de los rigidizadores 6 es en general de aproximadamente 60°, aunque este puede variar, preferentemente dentro de un intervalo de ±20°. Tal como se destaca anteriormente, los rigidizadores ramificados bifurcados 6’ no continúan rectos con el mismo ángulo de bifurcación p después del punto de bifurcación P. En su lugar, el ángulo de bifurcación p entre los elementos rigidizadores ramificados 6’ disminuye de manera habitual a medida que los elementos rigidizadores ramificados 6’ se alejan de su punto de bifurcación P respectivo. Esto es evidente a partir de la figura 16, que muestra el detalle de un punto de bifurcación P en la estructura de panel 1 de la figura 15. En particular, ambos elementos rigidizadores ramificados 6’ se extienden a través de una inflexión o acodamiento K respectivo de ángulo y para reducir o disminuir el ángulo de bifurcación p a medida que los rigidizadores ramificados 6’ se alejan de su punto de bifurcación P. Por tanto, los rigidizadores ramificados 6’ están acodados hacia dentro uno hacia otro mediante mediante el ángulo de acodamiento hacia dentro y, tal como se muestra en la figura 16. De manera habitual, el ángulo de acodamiento hacia dentro y es la mitad del ángulo de bifurcación p o más pequeño. Esta característica ayuda a mantener las distancias entre puntos correspondientes 8 de los rigidizadores y el tamaño del campo de pandeo 7 en general uniformes (más o menos) sobre la totalidad del elemento de panel 2. La utilización de rigidizadores bifurcados sin reducir el ángulo de bifurcación p después de la bifurcación, p. ej., por medio de un acodamiento hacia dentro, da como resultado una configuración de rigidizadores con distancias entre puntos correspondientes variables y no uniformes, tal como se muestra en la figura 12(b).

La figura 17 de los dibujos muestra una posible aplicación de una estructura de panel 1 de la invención a modo de mamparo de presión trasero para su colocación en el interior del fuselaje de popa de la aeronave (p. ej., comparar con la figura 5). La figura 18 muestra otra posible aplicación de una estructura de panel 1 de la invención a modo de aleron o deflector, que se podría producir de una sola vez con una máquina de ALM. Esta vista en perspectiva de la figura 18 muestra el alerón o deflector con un elemento de panel o revestimiento 2 retirado para dejar a la vista la configuración de rigidizadores. Por tanto, cabe destacar que la estructura de panel 1 de la invención se puede materializar en un componente estructural que puede comprender, por ejemplo, dos o más elementos de revestimiento o elementos de panel 2 que cubren o encierran la pluralidad de elementos rigidizadores 6, 6’.

Por otra parte, haciendo referencia a las figuras 19 a 21, se observa que esta invención también se puede aplicar a estructuras de panel 1 que se estrechan, las cuales pueden variar de anchura a lo largo de su longitud. Las figuras 19 y 20 muestran dos ejemplos de estructuras de panel que se estrechan que tienen unas configuraciones de rigidizadores convencionales. Mediante la aplicación de los principios de la presente invención, con puntos de bifurcación P distribuidos y acodamientos hacia dentro K, la configuración de rigidizadores de la estructura de panel 1 que se estrecha se puede modificar tal como se muestra en la figura 21.

Aunque las diversas realizaciones de las estructuras de panel 1 descritas anteriormente incluyen los elementos rigidizadores 6 fijados a un lado o superficie 3 del elemento de panel 2 respectivo, mientras el otro lado o superficie 4 opuesto del elemento de panel 2 permanece libre de rigidizadores, aquellos que son expertos en la técnica apreciarán, dependiendo de los requisitos particulares de la estructura 1, que en otras realizaciones los elementos rigidizadores 6 se pueden fijar a ambos lados 3, 4 del elemento de panel 2.

En la figura 22 se muestra en principio en forma de diagrama de flujo, un método para determinar si un elemento rigidizador 6 de una estructura de panel 1 rigidizada de acuerdo con la invención se debería bifurcar o si, por el contrario, dos elementos rigidizadores (ramificaciones) 6, 6’ se deberían combinar en uno, con respecto a las propiedades de pandeo local del elemento de panel 2. Aquellos que son expertos en este campo sobreentienden que el pandeo de los paneles es únicamente uno de los múltiples criterios que una estructura de panel rigidizada 1, p. ej., para el sector aeronáutico o aeroespacial, necesita satisfacer. Otros criterios incluyen, por ejemplo, la resistencia y la tolerancia frente a daños. Por lo tanto, el diagrama de flujo representado en la figura 22 presenta únicamente una parte del proceso de diseño y dimensionamiento global de los paneles.

El proceso propuesto comienza con un diseño de panel preliminar dado en el paso 1. En el paso 2, se determinarán los factores de reserva RF frente al pandeo para cada caso de carga LC(i) de diseño y cada modo de pandeo Modo(j) deseado, RF^{pand,LC(i),Modo(j)}. Dependiendo del valor de RF^{pand,LC(i),Modo(j)}, puede haber dos posibilidades de cómo se puede mejorar el panel:

En primer lugar, si RF^{pand,LC(i),Modo(j)}es mayor de uno más un cierto umbral £ (véase la “terminología” a continuación para una explicación) entonces el panel tiene reservas frente al pandeo, incluso para el caso de carga más crítico y el panel se puede aligerar mediante el aumento de la distancia entre puntos correspondientes de los largueros en esas zonas. Esto se hace combinando dos (o más) rigidizadores o larguerillos en un único rigidizador. Este camino se sigue cuando la respuesta a la pregunta del paso 3 es “no”.

En el otro caso, si el paso 3 se contesta con un “sí”, la siguiente decisión se debe tomar en el paso 4: si RF^{pand,LC(i),Modo(j)}es menor de 1, entonces se debe seguir el camino con la contestación “no”. Esto significa que el panel 2 comenzará a pandear antes de que se alcance la carga de diseño. Con el fin de trasladar el comienzo del pandeo a cargas más elevadas, se incrementa localmente la distancia entre puntos correspondientes 8 de los rigidizadores en el área afectada. Esto se hace bifurcando uno (o más) de los rigidizadores o larguerillos 6.

Después de la modificación de los rigidizadores 6, el proceso vuelve a iterar desde el paso 2 hacia delante, hasta que todos los RF^{pand,LC(i),Modo(j)}se encuentren entre 1 y 1+£. En este caso, la estructura de panel 1 rigidizada se diseña con un peso mínimo frente al pandeo de acuerdo con la invención.

Por tanto, el método incluye preferentemente determinar si un elemento rigidizador o larguerillo de la estructura de panel se debería bifurcar en función de uno o más de los criterios:

i) si el revestimiento del campo de pandeo rodeado por los elementos rigidizadores o larguerillos comienza a pandear antes de una carga de diseño mínima requerida, y/o

ii) si el flujo de fuerza longitudinal en el interior del propio larguerillo es mayor que el valor admisible.

Por otra parte, el método puede incluir determinar si se deberían combinar dos (o más) elementos rigidizadores o larguerillos de una estructura de panel en función de los criterios:

i) si el revestimiento del campo de pandeo que rodeado por los larguerillos comienza a pandear a una cierta cantidad por encima de la carga de diseño mínima requerida definida por el umbral £, y/o

ii) si el flujo de fuerza longitudinal en el interior del propio larguerillo es menor que el valor admisible.

Por último, haciendo referencia a la figura 24 de los dibujos, se muestra un diagrama de flujo que ilustra de manera esquemática los pasos en un método de producción de una estructura de panel 1 para un vehículo, especialmente para una aeronave A, de acuerdo con una cualquiera de las realizaciones de la invención descritas anteriormente con respecto a las figuras 13 a 23. A este respecto, el primer recuadro I de la figura 24 representa el paso de proporcionar un elemento de área 2, especialmente un elemento de panel o elemento de revestimiento, que define una extensión de área que comprende una primera superficie 3 y una segunda superficie 4 opuesta, teniendo el elemento de área 2 un grosor 5 sustancialmente constante entre la primera y segunda superficie 3, 4. El segundo recuadro II representa a continuación el paso de disponer una pluralidad de elementos rigidizadores 6 alargados extendiéndose sobre al menos una de la primera y segunda superficie 3, 4 del elemento de área 2, para su fijación al elemento de área 2. A continuación, a modo de paso complementario de disponer los elementos rigidizadores 6, el tercer recuadro III representa el paso de dividir o bifurcar al menos uno de los elementos rigidizadores en un punto de bifurcación P en dos (o más) elementos rigidizadores ramificados 6’, dependiendo de los requisitos de resistencia frente al pandeo local del elemento de área 2. De manera opcional, los pasos representados por el recuadro II y el recuadro III de la figura 24 se pueden llevar a cabo en un modelado digital de la estructura de panel 1. El recuadro final IV en la figura 24 de los dibujos representa el paso de fabricar o producir físicamente la estructura de panel 1 con los elementos rigidizadores 6, 6’ fijados al elemento de área 2 de acuerdo con la disposición diseñada en los pasos representados por el recuadro II y el recuadro III. Los pasos de fabricación o producción pueden comprender una técnica de fabricación aditiva por capas (ALM), tal como SLM o SLS, en la que los elementos rigidizadores 6, 6’ se depositen y se levanten en el elemento de área 2 y fijados a este. A este respecto, el elemento de área 2 también se puede depositar y levantar con la técnica de ALM, de modo que un único proceso de ALM pueda producir la estructura de panel 1 como una estructura integral o de una pieza. Como alternativa, el método puede comprender otras técnicas de fabricación convencionales, tal como fresado, colada, remachado, soldadura y/o técnicas para la fabricación de componentes de materiales compuestos, tales como materiales compuestos de polímero reforzado con fibras (FRP) unidos mediante pegado y/o sujeción.

Se debería apreciar que la realización ejemplar o las realizaciones ejemplares son únicamente ejemplos y no pretenden limitar el alcance, la aplicabilidad o la configuración en modo alguno. Más bien, el compendio anterior y la descripción detallada proporcionarán a aquellos que son expertos en la técnica un plan de acción conveniente para implementar al menos una realización ejemplar, y se sobreentiende que se pueden realizar diversos cambios en la función y disposición de los elementos descritos en una realización ejemplar sin alejarse del alcance tal como se expone en las reivindicaciones adjuntas.

En este documento, se pretende que los términos “comprende”, “que comprende”, “incluye”, “que incluye”, “contiene”, “que contiene”, “tiene”, “que tiene” y sus variaciones, se sobreentiendan en un sentido inclusivo (es decir, no excluyente), de modo que el proceso, método, dispositivo, aparato o sistema descrito en la presente no esté limitado a esas características, partes, elementos o pasos citados, sino que puede incluir otros elementos, características, partes o pasos no listados de manera expresa o inherentes a dicho proceso, método, artículo o aparato. Por otra parte, se pretende que los términos “un”, “una” utilizados en la presente se sobreentiendan que significan uno o más, a menos que se diga explícitamente lo contrario. Además, los términos “primero”, “segundo”, “tercero”, etc., se utilizan simplemente como etiquetas, y no pretenden imponer requisitos numéricos sobre, o establecer una cierta clasificación de importancia de, sus objetos.

Terminología

ALM

Fabricación aditiva por capas. Esto es un tipo de tecnología de fabricación que se utiliza para levantar piezas capa a capa.

b

distancia entre puntos correspondientes de los larguerillos o anchura de un vano de revestimiento.

£

umbral. En el contexto de esta divulgación, el umbral £ se utiliza junto con el factor de reserva para el pandeo, RFpand. Por razones prácticas, un panel rigidizado real con diversos casos de carga críticos puede no diseñarse normalmente para una condición, donde el factor de reserva mínimo frente al pandeo RFpand,min es exactamente igual a 1 sobre la totalidad del panel. Con el fin de decidir si un rigidizador se debería bifurcar o combinar, se acepta un cierto umbral por encima de 1. El valor de £ se basa en la experiencia y típicamente se encuentra en el intervalo de 0.1 a 0.5.

LC

caso de carga.

Modo

modo, p. ej., modo de pandeo.

nLC

número de casos de carga.

nmodes

número de modos (pandeo).

RF

factor de reserva. Medida para describir las reservas de una estructura con respecto a una resistencia o un criterio de fallo específicos. Un factor de reserva mayor de, o igual a, uno (RF > 1) implica que la estructura soporta las cargas aplicadas de una manera aceptable. Un factor de reserva menor de uno (RF < 1) implica que la estructura no cumple con el requisito de resistencia. El factor de reserva se determinará mediante análisis o ensayos.

RFpand

factor de reserva con respecto al pandeo.

r

radio

SLM

Fusión selectiva por láser. Un tipo de tecnología de ALM que construye piezas a partir de una soldadura conjunta de partículas pulverulentas microscópicas. La soldadura se produce de manera muy localizada en el interior de un láser enfocado con un diámetro típicamente de menos de 0.5 mm. Al contrario que el SLS, las partículas pulverulentas con el SLM se fundirán completamente y se soldarán conjuntamente para generar piezas con un contenido muy bajo de huecos y una resistencia y durabilidad elevadas.

SLS

Sinterizado selectivo por láser. Un tipo de tecnología de ALM que construye piezas a partir de una sinterización conjunta de partículas pulverulentas microscópicas mediante un láser enfocado. Como las partículas pulverulentas no se funden completamente tal como en SLM, el contenido de huecos es más elevado y la resistencia se reduce ligeramente en comparación con las piezas realizadas mediante SLM.

Ocrit

tensión crítica. En el contexto de esta divulgación, Ocrit es el nivel de tensión en el panel cuando este comienza a pandear.

Lista de símbolos de referencia

1 estructura de panel

2 elemento de área o elemento de panel o elemento de revestimento

3 primer lado del elemento de área

4 segundo lado del elemento de área

5 grosor del elemento de área

6 elemento rigidizador o larguerillo

6’ elemento rigidizador ramificado o larguerillo ramificado

6'' elemento rigidizador ramificado o larguerillo ramificado

7 región o vano del elemento de panel o elemento de revestimiento

8 distancia entre puntos correspondientes o separación de los elementos rigidizadores o larguerillos 8' distancia entre puntos correspondientes o separación de los elementos rigidizadores o las costillas 9 rigidizador lateral o intercostal

A aeronave

F fuselaje o revestimiento externo

W ala

T plano de cola vertical

H plano de cola horizontal

S larguerillo

S' larguerillo modificado

R elemento de cuaderna o costilla

BH mamparo de presión

B vano de la piel de la hoja

C intercostal de la hoja

P punto de ramificación o punto de bifurcación

P ángulo de ramificación o ángulo de bifurcación

K inflexión o acodamiento

y ángulo de acodamiento hacia dentro

N carga uniforme

N' carga no uniforme

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un deflector para una aeronave, estando formado el deflector por una estructura de panel (1) que comprende:

un elemento de área (2) que define una extensión de área con una primera superficie (3) y una segunda superficie (4) opuesta, y que tiene un grosor (5) entre la primera y segunda superficie (3, 4); y

una pluralidad de elementos rigidizadores (6) alargados que se fijan al elemento de área (2) y se extienden sobre al menos una de la primera y segunda superficie (3, 4), donde al menos algunos de los elementos rigidizadores (6) se ramifican o bifurcan en un punto de ramificación (P) en al menos dos elementos rigidizadores ramificados (6’); donde dicho deflector se caracteriza por:

una pluralidad de elementos rigidizadores intercostales (9) que se intersecan con los elementos rigidizadores (6, 6’) alargados para definir una pluralidad de vanos de panel (7).

2. Un deflector de acuerdo con la reivindicación 1, donde un ángulo de ramificación o bifurcación (p) entre los elementos rigidizadores ramificados (6’) disminuye a medida que los elementos rigidizadores ramificados (6’) se alejan del punto de ramificación (P).

3. Un deflector de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde al menos uno de los elementos rigidizadores ramificados (6’), y preferentemente ambos, se extiende a través de una inflexión o un acodamiento (K) para reducir o disminuir el ángulo de bifurcación (p) a medida que los elementos rigidizadores ramificados (6’) se alejan del punto de ramificación (P).

4. Un deflector de acuerdo con la reivindicación 3, donde la inflexión o el acodamiento (K) de al menos un elemento rigidizador ramificado (6’) es según un ángulo (y) hacia dentro en dirección al otro elemento rigidizador ramificado (6’).

5. Un deflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde cada uno de una pluralidad de elementos rigidizadores (6) se ramifica o bifurca en un punto de ramificación (P) respectivo en dos o o más elementos rigidizadores ramificados (6’).

6. Un deflector de acuerdo con la reivindicación 5, donde los puntos de ramificación (P) respectivos están distribuidos o desplazados entre sí.

7. Un deflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde los elementos rigidizadores (6) y los elementos rigidizadores ramificados (6’) se disponen para proporcionar una distancia entre puntos correspondientes o separación (8) aproximadamente uniforme entre los elementos rigidizadores (6) adyacentes y/o los elementos rigidizadores ramificados (6’) adyacentes en una región localizada de la estructura de panel (1).

8. Un deflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el grosor (6) del elemento de área (2) se mantiene sustancialmente constante.

9. Un deflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además un elemento de revestimiento que cubre o encierra la pluralidad de elementos rigidizadores (6, 9).

10. Un método de producción de un deflector para una aeronave, que comprende:

proporcionar un elemento de área (2) que define una extensión de área que comprende una primera superficie (3) y una segunda superficie opuesta (4), teniendo el elemento de área (2) un grosor (5) definido entre la primera y segunda superficie (3, 4); y

disponer una pluralidad de elementos rigidizadores alargados (6) que se extienden sobre al menos una de la primera y segunda superficie (3, 4) del elemento de área (2) para la fijación al elemento de área (2), donde el paso de disponer los elementos rigidizadores (6) comprende ramificar o bifurcar al menos uno de los elementos rigidizadores (6) en un punto de ramificación (P) en dos o más elementos rigidizadores ramificados (6’); y

disponer una pluralidad de elementos rigidizadores intercostales (9) que se intersecan con los elementos rigidizadores (9) alargados para definir una pluralidad de vanos de panel (7) sobre al menos una de la primera y segunda superficie (3, 4) del elemento de área (2) para la fijación al elemento de área (2).

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, donde se selecciona una posición del punto de ramificación (P) en el o los rigidizadores (6) en función de:

un umbral de pandeo de una región (7) del elemento de área (2) adyacente a, al menos, un elemento rigidizador (6) y una carga de diseño mínima requerida para el elemento de área (2) en esa región (7), y/o una fuerza longitudinal permisible máxima en el o los elementos rigidizadores (6).

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11, donde el paso de disponer los elementos rigidizadores (6) comprende disminuir un ángulo de bifurcación (p) entre los elementos rigidizadores ramificados (6’) a medida que los elementos rigidizadores ramificados (6’) se alejan del punto de ramificación (P).

13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, donde el paso de disponer los elementos rigidizadores (6) comprende extender al menos uno de los elementos rigidizadores ramificados (6’), y preferentemente ambos, a través de una inflexión o un acodamiento (K) para reducir el ángulo de bifurcación (p) a medida que los elementos rigidizadores ramificados (6’) se alejan del punto de ramificación (P).

14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, donde el paso de disponer los elementos rigidizadores (6) comprende ramificar o bifurcar una pluralidad de los elementos rigidizadores (7) en un punto de ramificación (P) respectivo en dos o más elementos rigidizadores ramificados (6’); comprendiendo además el método: distribuir o desplazar los puntos de ramificación (P) entre sí, especialmente en una dirección radial.

15. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, donde cada uno de los pasos de disponer los elementos rigidizadores (6) alargados y el paso de disponer los elementos rigidizadores intercostales (9) comprende un modelado digital preliminar con respecto a las posiciones de los elementos rigidizadores (6) alargados y los elementos rigidizadores intercostales (9); y/o

donde el método comprende una técnica de fabricación aditiva por capas (ALM) con la que cualquiera o ambos del elemento de área (2) y/o los elementos rigidizadores (6, 9) se depositan y levantan en una construcción integral, preferentemente en función de un modelo digital de la estructura de panel (1), o donde el método comprende pegar y/o sujetar los elementos rigidizadores (6) de polímero reforzado con fibras al elemento de área (2).

16. Una aeronave (A) o un vehículo espacial, que incluye al menos un deflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 y/o formado mediante un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15.