ES2947934T3 - Utillaje modular para caja de torsión multilarguero - Google Patents

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Ruiz Francisco Javier Honorato
De La Fuente Eugenio Pineyroa
Gozalbo Alfonso Gonzalez
Fuertes Angel Pascual
Blanco Jorge Juan Galiana
Martin Diego Garcia
Rubio Alfonso Parra
Beato Jorge Martin
Alcojor Carlos Delgado
Hernando Eduardo Gonzalez
Elvira Alberto Gallegos
Rodriguez José Francisco Alonso
René Schröder
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Abstract

La presente invención proporciona herramientas para fabricar cajas de torsión multilarguero con diferentes alturas de alma, comprendiendo la herramienta un módulo de mandril que tiene una geometría de viga hueca que comprende una primera base y una segunda base opuestas a la primera base, y dos paredes que se extienden entre dicha primera base y dicha segunda base, y al menos un módulo espaciador configurado para acoplarse con el módulo de mandril, en donde la altura del alma de una caja de torsión multilarguero está definida por el acoplamiento entre el módulo de mandril y al menos un módulo espaciador. La invención también proporciona un método para fabricar cajas de torsión multilarguero con diferentes alturas de alma. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Utillaje modular para caja de torsión multilarguero
Campo técnico de la invención
La presente invención pertenece al campo de las estructuras aeronáuticas y, más particularmente, al campo de utillaje modular para fabricar cajas de torsión multilarguero.
Antecedentes de la invención
En la industria aeronáutica, los fabricantes de aeronaves civiles de pasajeros modernas a menudo proporcionan a los operadores la posibilidad de o bien estirar o bien contraer la capacidad de pasajeros de productos exitosos, en la medida que, por ejemplo, las aerolíneas pueden desear adaptar y optimizar la capacidad de pasajeros o equipaje de una ruta específica. La familia A320 es un claro ejemplo de tal familia de aeronaves: desde el A318 contraído hasta el A321 estirado. Cada una de estas aeronaves se diseña para cumplir y garantizar requisitos específicos de misión y desempeño. Por lo tanto, desde un punto de vista económico y de fabricación, los fabricantes a menudo construyen componentes con un alto grado de criterios comunes, con el fin de ser capaces de dotar a los operadores con una gama más amplia de posibles configuraciones para una familia de aeronaves.
Es decir, los diferentes modelos de una familia de aeronaves dada comparten una serie de componentes, tales como secciones de fuselaje, cabina, ala, empenaje, etc. En un ejemplo particular de un componente estructural de aeronave, el empenaje (VTP: Plano de Cola Vertical, y HTP: Plano de Cola Horizontal) generalmente se dimensiona para satisfacer los requisitos críticos del miembro más corto de la familia.
Si bien esto tiene todo el sentido en términos de criterios comunes en los componentes a través de toda la familia de aeronaves, también significa que la mitad de los miembros de la familia y las versiones estiradas (fuselaje más largo) tienen que transportar un empenaje sobredimensionado con la penalización correspondiente en términos de rendimiento para el avión de pasajeros debido al peso y resistencia aerodinámica adicionales.
Además, este diseño conceptual que consiste en proporcionar estructuras comunes para ser implementadas en diferentes miembros de una familia de aeronaves con una gama de tamaños de aeronaves conduce a inconvenientes adicionales en términos de costes recurrentes para el fabricante de aeronaves debido al material y a las horas de mano de obra innecesarias.
Recientemente, se han desarrollado algunos planteamientos modulares para diferentes estructuras y componentes de superficies de aeronaves, tales como superficies de sustentación, en donde se mantienen algunas partes de tales componentes, manteniendo las mismas dimensiones para todos los miembros de una familia de aeronaves. En el documento EP3421352A1 se describen ejemplos de un planteamiento modular, en donde una caja de torsión se modifica aumentando la altura del alma de los largueros delantero y trasero mientras que se mantienen las cubiertas superior e inferior comunes. La adición de diferentes bordes de ataque y de salida permite la modificación de la forma en planta de la superficie de sustentación y, por lo tanto, permite personalizar el tamaño de la superficie de sustentación a los requisitos de tamaño de un miembro particular de la familia de aeronaves.
No obstante, el concepto de utillaje actual para la fabricación de dichas piezas diferentes, tales como cajas de torsión, de las estructuras y componentes de aeronaves, comprende elementos tales como placas base, placas de calafateo, mandriles en forma de c, etc. que tienen dimensiones fijas.
En particular, una de las diferentes piezas fabricadas usando utillaje de dimensiones fijas es una “caja de torsión multilarguero”. Este elemento se entiende como un componente para una estructura de aeronave cuyos elementos principales son un larguero delantero, un larguero trasero, largueros intermedios, cubiertas superior e inferior y también, en su caso, nervaduras situadas junto con las áreas de introducción de carga. También, una caja de torsión multilarguero puede comprender una pluralidad de larguerillos, que son elementos de refuerzo longitudinales configurados para soportar una sección de las áreas de introducción de carga situadas entre los largueros para evitar el pandeo y/o la flexión bajo cargas de compresión o de cizalla.
En particular, se conoce un concepto para una caja de torsión multilarguero a partir del documento EP2153979A1, en donde se describen una estructura de caja de torsión multilarguero integrada de material compuesto para aeronave y un método para fabricar una estructura de caja de torsión multilarguero integrada de material compuesto. Por consiguiente, en caso de cualquier cambio de dimensión para cualquiera de las partes componentes, tales como la altura del alma de la caja de torsión, se deberían fabricar nuevos elementos de utillaje, tales como mandriles en forma de C, para cumplir con los requisitos de tamaño.
El documento EP 2361753 A1 describe un método y ensamblaje para fabricar un componente de sección hueca de una sola pieza con material compuesto fibroso.
El documento US 5817269 A describe un método y concepto de utillaje para fabricar piezas compuestas complejas.
Compendio de la invención
La presente invención proporciona una solución a los problemas antes mencionados, mediante un utillaje modular para fabricar cajas de torsión multilarguero según las reivindicaciones 1, 2 y 6, y un método para ensamblar un conjunto de utillaje para fabricar una caja de torsión multilarguero según la reivindicación 11. En las reivindicaciones dependientes, se definen realizaciones preferidas de la invención.
En este documento los términos “material compuesto” o “laminado compuesto” se entenderán como cualquier tipo de material, por ejemplo CFRP (Polímeros Reforzados con Fibra de Carbono), que comprende dos o más partes físicamente distinguibles y mecánicamente separables, las dos o más partes que no son capaces de disolverse unas entre otras.
Los términos “altura del alma de caja de torsión multilarguero” o “altura de caja de torsión multilarguero” se entenderán como la distancia entre los forros o cubiertas superior e inferior de una caja de torsión multilarguero. Por lo tanto, la invención proporciona utillaje modular para fabricar diferentes cajas de torsión multilarguero con diferentes tamaños, definiendo una altura del alma deseada, permitiendo de este modo la optimización de tamaño de la caja de torsión multilarguero con el fin de cumplir los requisitos de tamaño de una estructura de aeronave particular de una familia de aeronaves.
Ventajosamente, el utillaje modular según la presente invención proporciona los procesos industriales para fabricar cajas de torsión multilarguero con gran flexibilidad, dado que permite optimizar las dimensiones de la caja de torsión multilarguero para un miembro dado de una familia de aeronaves usando elementos de utillaje compartidos.
También ventajosamente, esta flexibilidad que permite personalizar el tamaño de las diferentes cajas de torsión multilarguero que son parte de una estructura de aeronave mejora en consecuencia el rendimiento de dicha estructura de aeronave en un miembro particular de una familia de aeronaves, en la medida que el peso y la resistencia aerodinámica se pueden optimizar adecuadamente. Por lo tanto, el rendimiento general de la aeronave también se mejora.
El utillaje modular permite minimizar el coste de modificación asociado (por ejemplo, evitar usar conjuntos de utillaje completamente nuevos para cajas de torsión multilarguero con diferente tamaño).
Además, también se minimizan los costes no recurrentes potenciales debido a la reducción del número de utillaje y plantillas específicas gracias al planteamiento de utillaje modular en la fabricación de cajas de torsión multilarguero. En este sentido, además de minimizar costes no recurrentes, esta reducción del número de utillaje y plantillas específicas permite también reducir los costes recurrentes asociados a las operaciones de gestión y mantenimiento (limpieza, movimiento, etc.).
Además, el utillaje modular según la presente invención permite reducir el área de producción dedicada, según las soluciones de fabricación actuales en el estado de la técnica, para almacenar la elevada cantidad de utillaje requerido para hacer diferentes cajas de torsión multilarguero a altos ritmos de producción, minimizando también la inversión requerida para lanzar nuevos programas.
Ventajosamente, con respecto al campo de aplicación de la presente invención, el utillaje y el método proporcionados son de particular interés en el campo de la fabricación de una “caja de torsión multilarguero” en un “proceso de un solo paso”.
Con respecto al “proceso de un solo paso”, se entenderá como el proceso de obtención de la configuración final de la caja de torsión multilarguero, partiendo del material compuesto nuevo proporcionado en los diferentes elementos de utillaje, en un único proceso de curado.
Descripción de los dibujos
Estas y otras características y ventajas de la invención llegarán a ser entendidas claramente a la vista de la descripción detallada de la invención que llega a ser evidente a partir de una realización preferida de la invención, dada solo como ejemplo y que no se limitar a la misma, con referencia a los dibujos.
Figura 1: Esta figura muestra el utillaje para fabricar una única configuración de una caja de torsión multilarguero como se usaba anteriormente en la industria aeronáutica.
Figura 2: Esta figura muestra una representación esquemática del principio de modularidad de cajas de torsión multilarguero con diferentes alturas del alma producidas por el utillaje según la presente invención.
Figura 3: Esta figura muestra una representación esquemática de dos configuraciones diferentes de utillaje modular según una realización de la presente invención, cada configuración que define una altura del alma diferente para fabricar una caja de torsión multilarguero.
Figura 4: Esta figura muestra dos configuraciones diferentes de un conjunto de utillaje modular según una realización de la presente invención, cada configuración que define una altura de alma diferente para fabricar una caja de torsión multilarguero.
Figura 5: Esta figura muestra un utillaje modular según una realización de la presente invención, en donde dos miembros de módulo de mandril y un módulo separador están acoplados definiendo una altura del alma para fabricar una caja de torsión multilarguero.
Figura 6: Esta figura muestra dos configuraciones diferentes de la unión entre un módulo separador en forma de z y las proyecciones de los extremos distales de dos miembros de módulo de mandril según una realización de la presente invención.
Figura 7: Esta figura muestra una representación esquemática de dos configuraciones diferentes de utillaje modular según una realización de la presente invención, cada configuración que define una altura del alma diferente para fabricar una caja de torsión multilarguero.
Figura 8: Esta figura muestra un utillaje modular que comprende varias configuraciones de un acoplamiento entre un módulo de mandril y un módulo separador, dispuestos en combinación para fabricar una caja de torsión multilarguero.
Figura 9: Esta figura muestra una aeronave que comprende una caja de torsión multilarguero fabricada según una realización de la presente invención
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 ilustra esquemáticamente una solución de utillaje usada actualmente en la industria aeronáutica, junto con una vista superior de un ejemplo de caja de torsión multilarguero (100). En particular, el utillaje (101) comprende varios mandriles de altura fija (102) para fabricar una única configuración de una caja de torsión multilarguero (100). El utillaje (101) mostrado se usa para producir una caja de torsión multilarguero (100) mediante un método de formación en caliente.
El utillaje (101) comprende una placa base (103) que realiza las funciones de sustentación y transporte del resto de elementos que son parte del utillaje (101) requerida para aplicar un proceso termodinámico a la caja de torsión multilarguero (100) hecha de material compuesto, al tiempo que se asegura el cumplimiento de las tolerancias estructurales y dimensionales restrictivas.
Se proporcionan diferentes capas de material compuesto a lo largo de parte de la superficie externa de los mandriles (102), obteniendo la distribución deseada del material compuesto que se someterá al proceso de curado. En particular, en la Figura 1 el material compuesto se distribuye siguiendo un patrón en forma de C, de manera que los mandriles (102) se puedan distribuir alternando la orientación del patrón en forma de C para producir los largueros (100.1) juntando dos paredes completamente cubiertas con material compuesto; y para producir varios larguerillos o elementos de refuerzo (100.2) conectando las paredes que solamente están parcialmente cubiertas con material compuesto.
En este sentido, se muestran varios mandriles (102) ensamblados entre sí con laminados compuestos nuevos estratificados para proporcionar a la estructura su forma final, antes de dicho proceso de curado, para construir la caja de torsión multilarguero (100) completa. Además, las placas de calafateo (103) externas se usan para asegurar las tolerancias aerodinámicas.
Con respecto a los mandriles (102) de altura fija usados en la técnica anterior, como se muestra en la Figura 1, se construyen soldando dos vigas de aluminio en forma de C y se ensamblan y coordinan entre ellos por medio de barras longitudinales (105) en forma de hipódromo.
Usando este utillaje (101), es posible fabricar una caja de torsión multilarguero (100) combinando forros (100.3, 100.4), larguerillos (101.2) y largueros (101.1). Como todo mandril (102) tiene una forma fija predefinida, en caso de cualquier cambio de altura de la caja de torsión multilarguero (100), se deberían implementar nuevos mandriles (102) para producir la estructura (100) requerida.
La Figura 2 ilustra esquemáticamente el principio de la invención usando como ejemplo un conjunto de superficies de sustentación modulares. En este ejemplo particular, la caja de torsión multilarguero (100) se modifica solamente variando la altura del alma de los largueros delantero y trasero (101.11, 101.12) al tiempo que se mantienen los forros superior (100.3) e inferior (100.4) comunes. Luego, la adición de diferentes bordes de ataque (106) y de salida (107) permite la modificación de la forma en planta de la superficie de sustentación y, por lo tanto, permite personalizar el tamaño de la superficie de sustentación a los requisitos de tamaño de un miembro particular de la familia de aeronaves.
Se ha de señalar que la Figura 2 es simplemente una representación esquemática del concepto y no se ha tenido en cuenta el aumento implícito en el espesor relativo (t/c, relación espesor a cuerda). Se supone que las diferentes cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas correspondientes a cada realización compensan el aumento de cargas debido a la cuerda LE/TE más larga gracias al aumento de la altura del alma.
Además, en aras de la simplicidad, la Figura 2 no muestra un aumento en la cuerda del borde de salida.
La Figura 3 muestra una representación esquemática de una vista frontal de dos configuraciones diferentes de utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma (z1, z2) según una realización de la presente invención.
En particular, la Figura de la izquierda muestra un módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador (12A), y la Figura de la derecha muestra el mismo módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador (12A') más grande, permitiendo de este modo producir una caja de torsión multilarguero (100) más alta para una estructura diferente de una aeronave (1000) de la familia.
Por consiguiente, el mismo utillaje modular (10) permite proporcionar diferentes alturas del alma a un conjunto de cajas de torsión multilarguero (100), personalizando de este modo el tamaño de dichas cajas de torsión multilarguero (100) a los requisitos de tamaño de un miembro particular de una familia de aeronaves (1000).
Los módulos separadores (12A, 12A') mostrados comprenden una geometría de viga hueca, con una primera base inferior plana (12A.1, 12A.1'), sustancialmente paralela a una segunda base superior plana (12A.2, 12A.2'), que está separada de la primera base inferior plana (12A.1, 12A.1') una distancia determinada por dos paredes paralelas (12A.3, 12A.4; 12A.3', 12A.4') que se extienden sustancialmente de manera perpendicular entre la primera base inferior plana (12A.1, 12A.1') y la segunda base superior plana (12A.2, 12A.2').
De manera similar, el módulo de mandril (11) comprende una geometría de viga hueca, con una primera base inferior plana (11.1), sustancialmente paralela a una segunda base superior plana (11.2), que está separada de la primera base inferior plana (11.1) una distancia determinada por dos paredes paralelas (11.3, 11.4) que se extienden sustancialmente de manera perpendicular entre la primera base inferior plana (11.1) y la segunda base superior plana (11.2).
En las figuras tanto de la izquierda como de la derecha, el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A, 12A') están apilados, el módulo de mandril (11) que está apoyado sobre la parte superior de cada módulo separador (12A, 12A'), de manera que la primera base inferior plana (11.1) del módulo de mandril (11) se apoye sobre la segunda base superior plana (12A.2, 12A.2') de cada módulo separador (12A, 12A'). El ancho del módulo de mandril (11), esto es, la distancia entre las paredes (11.3, 11.4) es igual al ancho de cada módulo separador (12A, 12A'). De este modo, el apilamiento (15) del módulo de mandril (11) y cada módulo separador (12A, 12A') tiene una geometría sustancialmente rectangular, que comprende dos celdas cerradas.
La Figura 4 muestra una vista frontal de dos configuraciones diferentes de utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma (z1, z2) según una realización de la presente invención. En particular, la figura de la izquierda muestra un módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador (12A), y la Figura de la derecha muestra el mismo módulo de mandril (11) acoplado al mismo módulo separador (12A) y acoplado también a un módulo separador (12D) adicional en forma de estructura en forma de tablón, para alcanzar una altura (z2) mayor que la altura (z1) alcanzada sin la estructura en forma de tablón (12D), permitiendo de este modo producir una caja de torsión multilarguero (100) más alta para una estructura diferente de una aeronave (1000) de la familia.
El módulo separador (12A) compartido mostrado comprende una geometría de viga hueca, con una primera base inferior plana (12A.1), paralela a una segunda base superior plana (12A.2), que está separada de la primera base inferior plana (12A.1) una distancia determinada por dos paredes paralelas (12A.3, 12A.4) que se extienden perpendicularmente entre la primera base inferior plana (12A.1) y la segunda base superior plana (12A.2).
En la figura de la izquierda, el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) están apilados de la misma manera que en las realizaciones mostradas en la Figura 3. Esto es, el módulo de mandril (11) está apoyado sobre la parte superior del módulo separador (12A), de manera que la primera base inferior plana (11.1) del módulo de mandril (11) se apoye sobre la segunda base superior plana (12A.2) del módulo separador (12A). Además, el ancho del módulo de mandril (11), esto es, la distancia entre las paredes (11.3, 11.4) es igual al ancho de los módulos separadores (12A). De este modo, el apilamiento (15) del módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) tiene una geometría sustancialmente rectangular, que comprende dos celdas cerradas.
No obstante, en la figura de la derecha, la estructura en forma de tablón (12D) se interpone entre el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A), de manera que la primera base inferior plana (11.1) del módulo de mandril (11) se apoye sobre una superficie superior de la estructura en forma de tablón (12D), y la estructura en forma de tablón (12D) se apoye sobre la segunda base superior plana (12A.2) del módulo separador (12A).
Además, ambas configuraciones con y sin la estructura en forma de tablón (12D) interpuesta entre las mismas comprenden medios de sujeción complementarios para guiar el proceso de acoplamiento y para fijar dicho acoplamiento una vez que se ha completado.
En particular, en la figura de la izquierda, el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) comprenden un orificio ciego taladrado en las superficies de contacto (11.1, 12A.2) del apilamiento usando una máquina NC para lograr tolerancias ajustadas y permitir una coordinación precisa entre ambos orificios, de modo que un pasador (13) pueda penetrar ambos orificios, sustancialmente de manera perpendicular a ambas superficies de contacto (11.1, 12.2), asegurando de este modo el acoplamiento. De la misma manera, en la figura de la derecha, la estructura en forma de tablón (12D) apilada entre el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) se ha taladrado en coordinación con los orificios de las superficies de contacto (11.1, 12A.2) de modo que un pasador más largo (13') pueda pasar a través de todo el apilamiento (15), fijando de este modo el apilamiento entre el módulo de mandril (11), la estructura en forma de tablón (12D) y el módulo separador (12A).
La Figura 5 muestra una vista frontal de una configuración de un módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador (12B) de utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) según otra realización de la invención, en donde el módulo de mandril (11) se divide en un primer (16) y un segundo (17) miembros de módulo de mandril.
En particular, el primer miembro de módulo de mandril (16) comprende una primera base (16.1), una primera pared (16.2) y una segunda pared (16.3) que se extiende desde dicha primera base (16.1); y el segundo miembro de módulo de mandril (17) comprende una segunda base (17.1), una primera pared (17.2) y una segunda pared (17.3) que se extiende desde dicha segunda base (17.1).
Por un lado, la primera pared (16.2) del primer miembro de módulo de mandril (16) se muestra apoyando la primera pared (17.2) del segundo miembro de módulo de mandril (17) a lo largo de una parte de sus longitudes. Ambas primeras paredes (16.2, 17.2) están configuradas para deslizarse una sobre otra, de manera que, cuando se sustituya el módulo separador (12B), o se ajuste para acoplarse con los miembros de módulo de mandril (16, 17) en una posición diferente, la altura del alma (z) definida del acoplamiento cambie por ello, dichas paredes (16.2, 17.2) que se deslizan una sobre otra con el fin de adaptarse a la nueva configuración.
En este sentido, dichas primeras paredes (16.2, 17.2) se ilustran comprendiendo una reducción de espesor a lo largo de la parte de sus longitudes configurada para conectar mecánicamente la otra primera pared (16.2, 17.2) respectiva. De esta forma se maximiza la longitud de la parte en contacto, de manera que ambas primeras paredes (16.2, 17.2) puedan deslizarse una sobre otra a lo largo de una pluralidad de configuraciones para definir diferentes alturas del alma para una caja de torsión multilarguero (100) a ser fabricada. En particular, tras un cambio en la altura del alma definida del acoplamiento debido a la sustitución o cambio en la posición del módulo separador (12B) interpuesto entre ambos miembros de módulo de mandril (16, 17), dichas primeras paredes (16.2, 17.2) se deslizan una sobre otra con el fin de adaptarse a la nueva configuración, al mismo tiempo que permanecen en contacto mecánico, evitando de este modo que el volumen hueco interno tenga cualquier fuga de vacío.
Por otro lado, el módulo separador (12B) se muestra interpuesto entre los extremos distales (16.4, 17.4) de las segundas paredes (16.3, 17.3). En este sentido, las partes del extremo distal (16.4, 17.4) de ambos miembros de módulo de mandril (16, 17) se inclinan oblicuamente hacia las interfaces de unión (19.1, 19.2). De una manera similar, el módulo separador (12B) mostrado tiene una parte sustancialmente formada como un trapecio, que comprende dos superficies inclinadas configuradas para apoyarse en los extremos distales (16.4, 17.4) a lo largo de dichas interfaces de unión (19.1, 19.2).
Esta configuración particular con superficies oblicuas en contacto mecánico a lo largo de las interfaces de unión (19.1, 19.2) dota al utillaje modular (10) con un ajuste de altura continuo como resultado de las potenciales opciones de acoplamiento para los miembros de módulo de mandril (16, 17) y el módulo separador (12b ) a lo largo de las interfaces de unión (19.1, 19.2).
La Figura 6 muestra una realización alternativa para sustituir las superficies oblicuas en contacto mecánico en las interfaces de unión (19.1, 19.2) mostradas en la Figura 5. En particular, la figura muestra una realización particular de un acoplamiento entre los extremos distales (16.4, 17.4) de los miembros de módulo de mandril (16, 17) y el módulo separador (12B) logrado por medio de dos proyecciones rectangulares (16.5, 17.5) que se proporciona solamente en una parte de las superficies de contacto de los extremos distales (16.4, 17.4), dado que el resto de la superficie está configurada para coincidir con el módulo separador (12B), que , en esta realización particular, tiene forma de cuerpo en forma de z.
Por lo tanto, dicho cuerpo en forma de z (12B) está configurado para coincidir con las proyecciones (16.5, 17.5) de cada extremo distal (16.4, 17.4) respectivo, siendo interpuesto de este modo entre ellos.
Además, dado que asegurar la estanqueidad interna a lo largo del ciclo de curado del compuesto es necesario para asegurar que el ciclo se realice en las condiciones adecuadas que eviten defectos debidos a fugas de vacío, tales como porosidad, las interfaces de unión (19.1, 1.2) se han dotado con selladores de goma planos (18.1) que se interponen entre las superficies de contacto tanto de las proyecciones rectangulares (16.5, 17.5) como del cuerpo en forma de z (12B).
Aparte de la adición de selladores de goma planos (18.1), con el fin de mejorar el efecto de sellado, así como la estabilidad del acoplamiento, una tuerca de anclaje encapsulada (18.2) junto con un anillo de sellado se ha proporcionado en cada interfaz de unión (19.1, 19.2).
La Figura 7 muestra una vista frontal de dos configuraciones diferentes de utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma (z1, z2) según una realización de la presente invención. La figura de la izquierda muestra un módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador (12C), y la figura de la derecha muestra el mismo módulo de mandril (11) acoplado a un módulo separador mayor (12C'), permitiendo de este modo producir una caja de torsión multilarguero (100) más alta para una estructura diferente de una aeronave (1000) de la familia.
En particular, el módulo separador (12C, 12C') se proporciona directamente en el módulo de mandril (11) mediante un proceso de fabricación de capas aditivas. Más en particular, la configuración correspondiente a la figura de la izquierda muestra un módulo de mandril (11) hecho de aluminio, en donde las dos bases (11.1, 11.2) opuestas y las paredes (11.3, 11.4) se han rodeado completamente por un laminado compuesto que se ha proporcionado directamente sobre la superficie externa del módulo de mandril (11), envolviendo de este modo dicho módulo de mandril (11), mediante tecnología de trenzado.
De este modo, la longitud de las paredes (11.3, 11.4) del módulo de mandril (11), junto con el espesor del módulo separador (12C) acoplado a las mismas, resultante de la cantidad de material compuesto proporcionado sobre el módulo de mandril (11), definen una altura total (z1) correspondiente a la altura del alma de una caja de torsión multilarguero (100) a ser fabricada.
Con respecto a la configuración correspondiente a la figura de la derecha, se ha depositado material compuesto adicional rodeando el módulo de mandril (11), alcanzando de este modo una mayor altura (z2) que permite producir una caja de torsión multilarguero (100) más alta.
La Figura 8 muestra un utillaje modular (10) que comprende varias configuraciones de un acoplamiento entre un módulo de mandril (11) y un módulo separador (12A), dispuesto en combinación para fabricar una caja de torsión multilarguero (100), según los pasos de un método para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la presente invención.
En particular, se ha determinado una distancia z1 como la altura del alma de una caja de torsión multilarguero (100) a ser fabricada. Luego, se han acoplado dos módulos de mandril (11, 11') a los módulos separadores (12A, 12A') respectivos personalizados para lograr la altura del alma (z1) determinada, según las realizaciones mostradas en la Figura 3. Posteriormente, los módulos de mandril (11, 11') y los módulos separadores (12A, 12A') acoplados a los mismos se han dotado con material compuesto distribuido según un patrón en forma de C.
Luego, los dos módulos de mandril (11, 11') acoplados a los respectivos módulos separadores (12A, 12A') se han dispuesto y coordinado entre ellos mismos por medio una barra longitudinal con forma de hipódromo (24), de manera que se hayan definido dos larguerillos (23) juntando las paredes parcialmente cubiertas con material compuesto. Además, un primer larguero (20) se ha definido por el material compuesto proporcionado en una de las paredes completamente cubierta con material compuesto.
De una manera similar, dos módulos de mandril que están divididos cada uno en dos miembros de módulo de mandril (16, 17; 16', 17') respectivos acoplados uno con otro se han acoplado a módulos separadores (12B, 12B') respectivos personalizados para lograr la altura del alma determinada (z1), según las realizaciones mostradas en la Figura 5. Posteriormente, los miembros de módulo de mandril (16, 17; 16', 17') y los módulos separadores (12B, 12B') acoplados a los mismos se han dotado con material compuesto distribuido según un patrón en forma de C. Luego, los miembros de módulo de mandril (16, 17; 16', 17') acoplados a los módulos separadores (12B, 12B') respectivos se han dispuesto y coordinado entre ellos mismos por medio de una barra longitudinal con forma rectangular (25), de manera que se hayan definido dos larguerillos (23) juntando las paredes parcialmente cubiertas con material compuesto. Además, un segundo larguero (22) se ha definido por el material compuesto proporcionado sobre una de las paredes completamente cubierta con material compuesto.
Luego, los cuatro módulos de mandril y los respectivos módulos separadores se han ensamblado y coordinado además entre ellos mismos con el fin de definir un larguero (21) intermedio juntando las otras paredes completamente cubiertas con material compuesto de cada disposición correspondiente a las realizaciones de las figuras 3 y 5.
Luego, se ha proporcionado material compuesto tanto sobre la base superior como sobre la inferior del utillaje modular (10) ensamblado con el fin de definir el forro superior (26) y el forro inferior (27) de una caja de torsión multilarguero (100).
La Figura 9 muestra una aeronave (1000) que comprende una caja de torsión multilarguero (100) fabricada según la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma, el utillaje modular (10) que comprende:
- un módulo de mandril (11) que tiene una geometría de viga hueca que comprende una primera base (11.1) y una segunda base (11.2) opuesta a la primera base (11.1), y dos paredes (11.3, 11.4) que se extienden entre dicha primera base (11.1) y dicha segunda base (11.2), y
- al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12D) configurado para acoplarse con el módulo de mandril (11), en donde la altura del alma de una caja de torsión multilarguero (100) se define por el acoplamiento entre el módulo de mandril (11) y el al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12d )
caracterizado por que:
el al menos un módulo separador (12A) comprende una geometría de viga hueca que comprende una primera base (12A.1) y una segunda base (12A.2) opuesta a la primera base (12A.1), y dos paredes (12A.3, 12a .4) que se extienden entre dicha primera base (12A.1) y dicha segunda base (12A.2), y por que
el módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) están configurados para apilarse uno con otro, de manera que la base de uno del módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A) se apoye sobre una base del otro del módulo de mandril (11) y el módulo separador (12A), el apilamiento (15) que tiene de este modo una geometría de viga hueca, dicha geometría de viga hueca del apilamiento que comprende:
- dos bases opuestas (15.1, 15.2), una correspondiente a una base (11.1, 11.2) del módulo de mandril (11), y la otra correspondiente a una base (12A.1, 12A.2) del módulo separador (12A), y dos paredes externas definidas por las paredes (11.3, 11.4) del módulo de mandril (11) y las paredes (12A.3, 12A.4) del módulo separador (12A).
2. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma, el utillaje modular (10) que comprende:
- un módulo de mandril (11) de geometría de viga hueca que comprende una primera base (11.1) y una segunda base (11.2) opuesta a la primera base (11.1), y dos paredes (11.3, 11.4) que se extienden entre dicha primera base (11.1) y dicha segunda base (11.2), y
- al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12D) configurado para acoplarse con el módulo de mandril (11), en donde la altura del alma de una caja de torsión multilarguero (100) se define por el acoplamiento entre el módulo de mandril (11) y el al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12d )
en donde el módulo de mandril (11) comprende un primer miembro de módulo de mandril (16) y un segundo miembro de módulo de mandril (17) configurados para acoplarse uno con otro,
el primer miembro de módulo de mandril (16) comprende la primera base (16.1) y dos paredes (16.2, 16.3) que se extienden desde dicha primera base (16.1),
el segundo miembro de módulo de mandril (17) comprende la segunda base (17.1),
caracterizado por que el segundo miembro de módulo de mandril (17) comprende dos paredes (17.2, 17.3) que se extienden desde dicha segunda base (17.1), y por que
una primera pared (16.2) del primer miembro de módulo de mandril (16) está configurada para apoyarse en una primera pared (17.2) del segundo miembro de módulo de mandril (17) a lo largo de al menos una parte de la longitud de cada pared (16.2, 17.2),
cada una de las otras paredes (16.3, 17.3) del primer miembro de módulo de mandril (16) y el segundo miembro de módulo de mandril (17) comprende un extremo distal (16.4, 17.4) configurado para acoplarse con el al menos un módulo separador (12B), y por que
dicho módulo separador (12B) está configurado para interponerse entre los extremos distales (16.4, 17.4) de las paredes del primer y segundo miembros de módulo de mandril (16, 17).
3. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la reivindicación anterior,
en donde los extremos distales (16.4, 17.4) configurados para acoplarse con el módulo separador (12B) comprenden cada uno una proyección (16.5, 17.5), y
en donde el módulo separador (12B) tiene un cuerpo en forma de z configurado para engancharse con dichas proyecciones (16.5, 17.5).
4. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la reivindicación anterior, que comprende además medios de sellado de juntas (18) situados en las interfaces (19.1, 19.2) entre los extremos distales (16.4, 17.4) de los miembros de módulo de mandril (16, 17) y el módulo separador (12B), los medios de sellado de juntas (18) que están configurados para dotar con hermeticidad al aire a las interfaces de juntas (19.1, 19.2).
5. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la reivindicación anterior, en donde los medios de sellado de juntas (18) comprenden un sellador de goma (18.1) y/o al menos una tuerca de anclaje encapsulada (18.2).
6. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma, el utillaje modular (10) que comprende:
- un módulo de mandril (11) que tiene una geometría de viga hueca que comprende una primera base (11.1) y una segunda base (11.2) opuesta a la primera base (11.1), y dos paredes (11.3, 11.4) que se extienden entre dicha primera base (11.1) y dicha segunda base (11.2), y
- al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12D) configurado para acoplarse con el módulo de mandril (11), en donde la altura del alma de una caja de torsión multilarguero (100) está definida por el acoplamiento entre el módulo de mandril (11) y el al menos un módulo separador (12A, 12B, 12c , 12D)
en donde el al menos un módulo separador (12C) está configurado para envolver el módulo de mandril (11), de manera que el módulo separador (12C) se adhiera a la primera y segunda bases (11.1, 11.2), y a las paredes (11.3, 11.4) del módulo de mandril (11),
caracterizado por que el módulo separador (12C) configurado para envolver el módulo de mandril (11) es un laminado compuesto.
7. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de mandril (11) está hecho de aluminio.
8. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la reivindicación 1, en donde la primera base (11.1) y/o la segunda base (11.2) y/o al menos una pared (11.3, 11.4) del módulo de mandril (11) comprende unos primeros medios de sujeción, y en donde el al menos un módulo separador (12A, 12D) comprende unos segundos medios de sujeción configurados para coincidir con los primeros medios de sujeción, fijando de este modo el módulo de mandril (11) al módulo separador (12A, 12D) por ello.
9. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según la reivindicación anterior, en donde uno del primer y segundo medios de sujeción comprende al menos un pasador (13) complementario a al menos un orificio dispuesto en el otro del primer y segundo medios de fijación, de manera que el al menos un pasador (13) esté configurado para engancharse con el al menos un orificio.
10. Un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) con diferentes alturas del alma según cualquiera de las reivindicaciones 1, 8 o 9, o la reivindicación 7 cuando depende de la reivindicación 1, en donde el al menos un módulo separador (12D) es una estructura en forma de tablón dotada con una superficie plana y espesor sustancialmente constante.
11. Un método para ensamblar un conjunto de utillaje para fabricar una caja de torsión multilarguero (100), el método que comprende los siguientes pasos:
- proporcionar un utillaje modular (10) para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,
- definir la altura del alma de la caja de torsión multilarguero (100) a ser fabricada, y
- acoplar el módulo mandril (11) y el al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12D) para dotar al utillaje modular con la altura del alma definida de la caja de torsión multilarguero (100).
12. Un método para ensamblar un conjunto de utillaje para fabricar una caja de torsión multilarguero (100) según la reivindicación anterior, el método que comprende además los siguientes pasos:
- proporcionar al menos un utillaje modular (10') adicional para fabricar cajas de torsión multilarguero (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,
- definir una cuerda de la caja de torsión multilarguero (100) a ser fabricada,
- acoplar el al menos un módulo de mandril (11') adicional y el al menos un módulo separador (12A', 12B', 12C', 12D') adicional para dotar al utillaje modular (10') adicional con la altura del alma definida de la caja de torsión multilarguero (100), disponiendo el módulo de mandril (11) acoplado a al menos un módulo separador (12A, 12B, 12C, 12D) y el al menos un modulo de mandril (11') adicional acoplado al modulo separador (12A', 12B', 12C', 12D') adicional para proporcionar un arreglo con la cuerda definida.
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