IT202000003976A1 - Metodo di realizzazione di una struttura monolitica scatolata in materiale composito per fusoliere e ali di aeromobili - Google Patents

Metodo di realizzazione di una struttura monolitica scatolata in materiale composito per fusoliere e ali di aeromobili Download PDF

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Stefano Giuseppe Corvaglia
Nicola Gallo
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?STRUTTURA MONOLITICA SCATOLATA IN MATERIALE COMPOSITO PER FUSOLIERE E ALI DI AEROMOBILI E METODO DI REALIZZAZIONE DI TALE STRUTTURA?
SETTORE TECNICO
La presente invenzione ? relativa ad una struttura monolitica scatolata in materiale composito per fusoliere e ali di un aeromobile, in particolare per uno stabilizzatore orizzontale di un velivolo, cui la descrizione che segue far? esplicito riferimento senza per questo perdere in generalit?.
La presente invenzione ? altres? relativa ad un metodo di realizzazione della suddetta struttura scatolata monolitica.
STATO DELL?ARTE
Come ? noto, lo stabilizzatore orizzontale ? un componente strutturale con superfici fisse che fa parte generalmente della parte di coda della fusoliera di un velivolo.
Lo stabilizzatore reca al suo interno una struttura monolitica scatolata realizzata in materiale composito e comprendente essenzialmente:
- una parete superiore;
- una parete inferiore affacciata alla parete superiore e disposta spaziata da quest?ultima di una quantit? non nulla; ed
- una pluralit? di elementi di interconnessione o longheroni (in inglese ?spars?) estendentisi tra le pareti superiore ed inferiore e delimitanti tra loro e con le suddette pareti superiore ed inferiore rispettive cavit? allungate estendentisi, ciascuna, tra un?apertura anteriore ed un?apertura posteriore disposte su piani trasversali alle pareti stesse ed ai longheroni.
L?utilizzo del materiale composito permette di ridurre il peso complessivo degli aeromobili e di ottenere allo stesso tempo strutture molto resistenti.
Le pareti superiore ed inferiore sono approssimativamente parallele e pi? precisamente leggermente convergenti tra loro verso le aperture anteriori o verso le aperture posteriori.
I longheroni sono costituiti da tramezzi sostanzialmente ortogonali, o pi? in generale trasversali, alle pareti superiore ed inferiore.
La struttura descritta viene realizzata mediante un metodo noto che comprende le fasi di seguito indicate a partire da un preimpregnato a matrice (in resina) termoindurente rinforzato da fibre di diversa natura come fibre in carbonio, fibre aramidiche, fibre in vetro, ecc.
Innanzitutto, ciascun longherone, nella condizione di preimpregnato, viene preformato su appositi attrezzi di preformatura realizzando due profilati allungati aventi sezioni a C e costituiti da una schiena e da due ali sporgenti ortogonalmente dai bordi di estremit? opposti della schiena; al fine di formare un longherone, i due profilati a C vengono uniti tra loro lungo le rispettive schiene in modo da presentare le concavit? contrapposte.
In particolare, ciascun profilato a C viene laminato su tre facce piane di un attrezzo di preformatura a profilo sostanzialmente parallelepipedo; una prima faccia dell?attrezzo viene completamente rivestita dal preimpregnato, mentre altre due facce adiacenti alla prima faccia, ortogonali a quest?ultima e parallele tra loro, vengono rivestite soltanto per un tratto.
Dopo il necessario consolidamento sotto vuoto e ad una predeterminata temperatura, i profilati a C vengono uniti a due a due nel modo sopra descritto in modo da formare il numero desiderato di longheroni, i quali vengono mantenuti in posizione ed alla distanza prefissata per la successiva fase di cura da rispettivi attrezzi di supporto rigidi aventi la forma di spine allungate.
L?operazione di preformatura ? un processo di applicazione di vuoto e temperatura che consente l?acquisizione da parte del materiale preimpregnato di una forma consolidata senza subire un processo di polimerizzazione.
Ciascun attrezzo di supporto ? costituito da un corpo allungato rigido e pieno sostanzialmente parallelepipedo, delimitato da facce piane ed avente una sezione trasversale corrispondente come forma a quella delle cavit? allungate della struttura da realizzare.
Prima di posizionare ciascun longherone, ancora in forma di preimpregnato preformato, tra due attrezzi di supporto, questi ultimi vengono sottoposti ad un?operazione di vestizione che consiste nelle seguenti fasi successive:
- applicare su ciascun attrezzo di supporto uno strato di agente separatore, ad esempio sotto forma di pellicola, per facilitare la successiva estrazione dell?attrezzo di supporto stesso dalla rispettiva cavit? allungata;
- calzare su ciascun attrezzo di supporto cos? preparato un sacco tubolare lasciando un eccesso di quest?ultimo in corrispondenza di ciascuna estremit? dell?attrezzo di supporto stesso per una successiva operazione di sigillatura;
- avvolgere su ciascun attrezzo di supporto ed all?esterno del sacco tubolare un tessuto di ventilazione fissandone i lembi con un sigillante;
- calzare su ciascun attrezzo di supporto cos? preparato un film separatore tubolare lasciando anche in questo caso un eccesso di quest?ultimo in corrispondenza di ciascuna estremit? dell?attrezzo di supporto stesso per la successiva operazione di sigillatura;
- sigillare le estremit? del sacco tubolare e del film separatore tubolare mediante un sigillante;
- applicare il vuoto ed attendere che il film separatore tubolare stringa l?intera vestizione sul relativo attrezzo di supporto.
A questo punto, i longheroni preformati e costituiti, ciascuno, da due profilati a C uniti tra loro lungo le rispettive schiene, vengono posizionati tra gli attrezzi di supporto precedentemente sottoposti all?operazione di vestizione sopra descritta; in particolare, ciascun longherone preformato viene disposto in modo tale che:
- le schiene della relativa coppia di profilati a C che lo costituiscono siano interposte tra due facce piane affacciate di due attrezzi di supporto tra loro adiacenti; e
- le ali di ciascun profilato siano appoggiate su rispettive facce piane del relativo attrezzo di supporto, parallele tra loro e sostanzialmente ortogonali alla faccia piana che supporta la schiena del profilato stesso.
L?assieme cosi formato costituito dai longheroni preformati e dagli attrezzi di supporto precedentemente vestiti viene inserito in uno stampo di formatura includente una piastra inferiore, una piastra superiore e due pareti laterali opposte colleganti le piastre inferiore e superiore.
In particolare, su ciascuna delle due piastre superiore ed inferiore vengono laminati uno o pi? strati di materiale preimpregnato destinati a definire le pelli superiore ed inferiore che andranno a costituire, dopo la fase di cura, le pareti superiore ed inferiore della struttura scatolata da realizzare.
Pi? precisamente, sulla piastra inferiore dello stampo di formatura portante la pelle inferiore, vengono posizionati i longheroni preformati tenuti in posizione dai rispettivi attrezzi di supporto; successivamente, la piastra superiore dello stampo di formatura portante la pelle superiore viene chiusa sulle pareti laterali dello stampo stesso e sull?assieme costituito dai longheroni preformati e dagli attrezzi di supporto.
A questo punto, sull?intero stampo di formatura vengono disposti in successione un film separatore, un tessuto di ventilazione ed un film da sacco; quest?ultimo viene sigillato mediante sigillante alla base dello stampo di formatura.
Il film separatore tubolare disposto su ciascun attrezzo di supporto viene aperto alle estremit?; la parte in eccesso in lunghezza rispetto al relativo attrezzo di supporto viene tagliata.
I sacchi tubolari presenti sui rispettivi attrezzi di supporto vengono svolti alle estremit? e sigillati.
Si realizza quindi il cosiddetto sacco a busta, sigillando il bordo del film da sacco esterno disposto sullo stampo di formatura con le estremit? dei sacchi tubolari degli attrezzi di supporto ed inoltre sigillando le estremit? dei sacchi tubolari contigui tra loro.
A questo punto vien applicato il vuoto all?interno del sacco a busta fino a quando il materiale del sacco esterno si stringe verso la superficie esterna dello stampo di formatura.
Le estremit? dei sacchi tubolari vengono quindi aperte e, continuando ad applicare il vuoto, si ottiene il distacco dei sacchi tubolari stessi dai rispettivi attrezzi di supporto tendendo a minimizzare il volume racchiuso all?interno del sacco a busta.
Gli attrezzi di supporto vengono a questo punto estratti e l?assieme cos? formato viene portato in autoclave per effettuare l?operazione di cura a determinati valori di pressione e temperatura (ad esempio per le resine epossidiche, la temperatura di cura ? di circa 180?C e la pressione di cura ? compresa tra 6 e 7 bar).
Il metodo descritto e gli attrezzi utilizzati permettono di posizionare correttamente i preformati e di mantenerne la posizione durante le operazioni di chiusura dello stampo di formatura e di realizzazione del sacco a busta.
L?estrazione degli attrezzi di supporto prima del ciclo di cura evita che tali attrezzi, nelle condizioni di pressione e temperatura necessari per la cura, si deformino in modo non adeguato a garantire l?uniforme applicazione della pressione su tutte le parti in materiale composito.
I sacchi tubolari invece consentono un?applicazione uniforme della pressione sulle parti in composito da essi contattate.
La richiedente ha tuttavia osservato che il metodo descritto e la struttura scatolata ottenuta mediante lo stesso sono suscettibili di miglioramenti. In particolare, ? sentita nel settore la necessit? di semplificare il metodo in modo da renderlo pi? efficiente e meno costoso; inoltre, la qualit? di finitura delle superfici, in particolare quelle interne alla struttura scatolata, richiede ulteriori miglioramenti.
OGGETTO E RIASSUNTO DELL?INVENZIONE
Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un metodo di realizzazione di una struttura monolitica scatolata in materiale composito per una fusoliera di un aeromobile, il quale risulti di elevata affidabilit? e di costo limitato e consenta di soddisfare almeno una delle esigenze sopra specificate e connesse con i metodi di realizzazione di strutture monolitiche scatolate in materiale composito di tipo noto.
Secondo l?invenzione, questo scopo viene raggiunto da un metodo di realizzazione di una struttura monolitica scatolata in materiale composito per una fusoliera di un aeromobile come rivendicato nella rivendicazione 1.
Ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare una struttura monolitica scatolata in materiale composito per una fusoliera di un aeromobile, la quale presenti un?elevata qualit? di finitura e consenta di soddisfare le esigenze sopra specificate.
Secondo l?invenzione, questo scopo viene raggiunto da un una struttura monolitica scatolata in materiale composito per una fusoliera di un aeromobile come rivendicata nella rivendicazione 9.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ne viene descritta nel seguito una forma preferita di realizzazione non limitativa, a puro titolo esemplificativo e con l?ausilio dei disegni allegati, in cui:
- la figura 1 ? una vista prospettica di una parte di coda di un velivolo, incorporante al suo interno una struttura monolitica scatolata in materiale composito realizzata secondo i dettami della presente invenzione;
- la figura 2 ? una vista prospettica, in scala ingrandita e con parti asportate per chiarezza, della struttura monolitica scatolata di figura 1;
- la figura 3 illustra in vista prospettica un attrezzo di supporto in successive fasi durante un?operazione di laminazione di una parte di un longherone della struttura delle figure 1 e 2;
- la figura 4 ? una vista prospettica esplosa in scala ridotta di una serie di attrezzi di supporto di figura 3 durante l?assemblaggio di una pluralit? di longheroni della struttura delle figure 1 e 2;
- la figura 5 ? una vista prospettica esplosa di uno stampo di formatura, il quale ? utilizzato per la realizzazione della struttura delle figure 1 e 2 ed in cui, a tale scopo, ? destinata ad essere inserita una serie di attrezzi di supporto di figura 3; e
- le figure 6 e 7 sono viste prospettica in scala ingrandita dello stampo di formatura di figura 5 durante successive fasi del metodo di realizzazione della struttura delle figure 1 e 2.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Con riferimento alle figure 1 e 2, ? indicata nel suo complesso con 1 una struttura monolitica scatolata in materiale composito per una fusoliera di un aeromobile, in particolare per uno stabilizzatore orizzontale 2 di una fusoliera 3 di un velivolo, ad esempio di un aereo 4.
La struttura 1 (figura 2) comprende essenzialmente: - una parete superiore 5;
- una parete inferiore 6 affacciata, lungo la propria superficie di estensione maggiore, alla superficie di estensione maggiore della parete superiore 5 e disposta spaziata da quest?ultima di una quantit? non nulla; ed
- una pluralit? di elementi di interconnessione o longheroni 7 (in inglese ?spars?) estendentisi tra le pareti superiore 5 ed inferiore 6 e delimitanti tra loro e con le suddette pareti superiore 5 ed inferiore 6 una serie di cavit? 8 allungate estendentisi, ciascuna, tra rispettive aperture 9 anteriore e posteriore (solo quelle anteriori visibili in figura 2) disposte su piani trasversali alle pareti 5, 6 stesse ed ai longheroni 7.
Le pareti superiore 5 ed inferiore 6 sono, nella fattispecie illustrata, approssimativamente parallele tra loro. Secondo una possibile alternativa non illustrata, le pareti superiore 5 ed inferiore 6 potrebbero anche essere leggermente convergenti tra loro verso le aperture 9 anteriori o posteriori.
I longheroni 7 sono costituiti da tramezzi sostanzialmente ortogonali, o pi? in generale trasversali, alle pareti superiore 5 ed inferiore 6 ed allungati in una direzione longitudinale sostanzialmente parallela alle pareti superiore 5 ed inferiore 6.
La struttura 1 viene realizzata a partire da un preimpregnato a matrice polimerica, ad esempio in resina termoindurente, rinforzato da fibre che possono avere diversa natura come ad esempio fibre in carbonio e/o fibre aramidiche e/o fibre in vetro, ecc.
In alternativa, la struttura 1 potrebbe essere anche realizzata a partire da un preimpregnato a matrice in resina termoplastica rinforzato da fibre del tipo sopra indicato.
In entrambi i casi, le pareti superiore 5 ed inferiore 6 sono realizzate a partire da rispettive pelli 5a, 6a (figura 5) nel suddetto preimpregnato rinforzato da fibre, laminate su rispettive superfici piane, come verr? descritto in maggiore dettaglio nel seguito.
Con riferimento alle figure 3 e 4, ciascun longherone 7 viene ottenuto a partire da due profilati 11 allungati nella citata direzione longitudinale, aventi sezioni a C e costituiti, ciascuno, da una schiena 12 e da due appendici di estremit? 13 sporgenti trasversalmente in direzione sostanzialmente ortogonale dai bordi di estremit? opposti della schiena 12 stessa e disposte dallo stesso lato di quest?ultima. In particolare, al fine di formare un longherone 7, i due profilati 11 vengono uniti tra loro lungo le rispettive schiene 12 in modo da presentare le concavit? contrapposte.
Vantaggiosamente, i profilati 11 nel suddetto materiale preimpregnato vengono laminati su rispettivi attrezzi di supporto 15 allungati nella citata direzione longitudinale, i quali sono destinati successivamente a mantenere i longheroni 7 nelle posizioni predefinite all?interno della struttura 1 in fase di realizzazione ed i quali hanno una composizione a base di materiale di rinforzo e di polimero atta a consentire il passaggio da uno stato rigido ad uno stato elastomerico flessibile e viceversa in risposta ad un riscaldamento e rispettivamente ad un raffreddamento, ossia in risposta ad uno stimolo di temperatura.
Il polimero costituente gli attrezzi di supporto 15 ? vantaggiosamente un polimero termoindurente o termoplastico a memoria di forma di tipo noto. Il polimero pu? essere ad esempio un polimero a memoria di forma epossidico, un polimero a memoria a forma di estere di cianato, un polimero a memoria a forma di poliuretano, un polimero a memoria a forma di vinile, un polimero a memoria a forma di poliimmide, un polimero a memoria a forma di maleimmide, o loro combinazioni, inclusi copolimeri.
Grazie alle propriet? del polimero a memoria di forma, gli attrezzi di supporto 15 possono recuperare la loro forma rigida originale nonostante un uso ripetuto esteso e dopo numerosi cicli di riscaldamento e raffreddamento.
Il materiale di rinforzo degli attrezzi di supporto 15 include una o pi? fibre elastiche.
In particolare, il materiale di rinforzo pu? contenere, inoltre, fibre di nylon, fibre di lycra, fibre di poliestere, fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre aramidiche, fibre di boro, fibre di basalto, fibre polimeriche, fibre tritate, maglie, preforme di fibre tridimensionali, tessuti a trama normale, tessuti in twill, o altri tipi di tessuto e loro combinazioni. Un esempio commerciale adatto di fibre di nylon ? il nylon prodotto da Invista (Wichita, Kans.).
Gli attrezzi di supporto 15, in alcune forme di realizzazione, possono contenere due o pi? diversi tipi di materiali di rinforzo.
Con riferimento alle figure da 3 a 7, ciascun attrezzo di supporto 15 presenta una forma parallelepipeda allungata nella citata direzione longitudinale e cava nella medesima direzione. In particolare, ciascun attrezzo di supporto 15 presenta una sezione trasversale a profilo esterno poligonale complementare al profilo della rispettiva cavit? 8 da formare nella struttura 1. Nell?esempio illustrato, ciascun attrezzo di supporto 15 ? delimitato da quattro pareti 16 laterali parallele a due a due e ciascuna ortogonale alle due pareti 16 adiacenti.
Le pareti 16 sono raccordate tra loro da spigoli 17 smussati e delimitano una cavit? 18 longitudinale passante del rispettivo attrezzo di supporto 15.
Ciascun profilato 11 viene laminato esternamente su tre pareti 16 contigue del relativo attrezzo di supporto 15 nello stato rigido previa applicazione di un agente adesivo a base di resina (noto in inglese come ?tackifier?).
In particolare, una parete 16 dell?attrezzo di supporto 15 nello stato rigido viene completamente rivestita dal preimpregnato del relativo profilato 11, mentre altre due pareti 16 ad essa adiacenti vengono rivestite soltanto per un tratto predefinito.
Ciascun attrezzo di supporto 15 pu? quindi supportare su lati opposti due profilati 11 a C in preimpregnato.
Grazie al suo stato rigido, ? possibile stendere uno o pi? strati di preimpregnato su ciascun attrezzo di supporto 15; inoltre, grazie alla loro composizione, non ? necessario procedere ad una vestizione degli attrezzi di supporto 15 prima della laminazione dei profilati 11.
Dopo che i profilati 11 sono stati stesi sulle rispettive pareti 16 di ciascun attrezzo di supporto 15, quest?ultimo viene racchiuso e sigillato in un sacco esterno (in s? noto e non illustrato) in cui viene poi applicato in modo noto il vuoto per ottenere la compattazione dei profilati 11 stessi.
A questo punto, accostando o affiancando tra loro lateralmente gli attrezzi di supporto 15 portanti esternamente i rispettivi profilati 11 in preimpregnato (figura 4) compattati, ? possibile unire i profilati 11 stessi a due a due lungo le rispettive schiene 12 per formare i longheroni 7, i quali vengono quindi mantenuti alla distanza desiderata gli uni dagli altri tramite gli attrezzi di supporto 15.
In particolare, ciascun longherone 7 in preimpregnato viene disposto in modo tale che:
- le schiene 12 della relativa coppia di profilati 11 che lo costituiscono siano interposte tra due pareti 16 affacciate di due attrezzi di supporto 15 tra loro adiacenti; e
- le appendici di estremit? 13 di ciascun profilato 11 siano appoggiate su rispettive pareti 16 del relativo attrezzo di supporto 15, sostanzialmente parallele tra loro e sostanzialmente ortogonali alla parete 16 che supporta la schiena 12 del profilato 11 stesso.
Poich? le pareti 16 piane di ciascun attrezzo di supporto 15 sono unite dagli spigoli 17 smussati, i profilati 11 assumono la medesima forma esterna delle pareti 16 stesse su cui vengono adagiati e dello spigolo 17 smussato che le unisce.
Pertanto, tra ciascuna coppia di appendici di estremit? 13 adiacenti e complanari si forma un recesso 19 avente una sezione approssimativamente conformata a V. I recessi 19 vengono colmati da rispettivi cordoni di riempimento 20 o noodles in preimpregnato (figure 4 e 5) aventi profilo complementare a quello dei recessi 19 stessi.
L?assieme cos? formato costituito dai longheroni 7 in preimpregnato, dagli attrezzi di supporto 15 che li mantengono in posizione e dai cordoni di riempimento 20 viene inserito in uno stampo di formatura 21 includente una piastra inferiore 22, una piastra superiore 23 e due piastre laterali 24 opposte colleganti le piastre inferiore 22 e superiore 23 (figura 5).
In particolare, lo stampo di formatura 21 risulta internamente cavo e presenta quindi, anteriormente e posteriormente, rispettive aperture di estremit? 25 (solo quella anteriore ? visibile in figura 5) delimitate da rispettive superfici a cornice anteriore 27 e posteriore 28 definite dai bordi di testa opposti delle piastre inferiore, superiore e laterali 22, 23, 24.
In dettaglio, su ciascuna delle due piastre inferiore e superiore 22, 23 vengono laminati uno o pi? strati (in inglese ?plies?) di materiale preimpregnato rinforzato di fibre, del tipo sopra descritto, destinati a definire le pelli superiore 5a ed inferiore 6a che andranno a costituire, dopo la fase di cura, le pareti superiore 5 ed inferiore 6 della struttura 1 da realizzare.
Pi? precisamente, su ciascuna delle piastre inferiore e superiore 22, 23 viene preventivamente applicato un agente adesivo a base di resina (noto in inglese come ?tackifier?) e successivamente vengono laminati i diversi strati di materiale preimpregnato rinforzato di fibre. Tale agente adesivo viene applicato almeno alle parti delle piastre inferiore e superiore 22, 23 destinate a ricevere il materiale preimpregnato rinforzato di fibre.
Preferibilmente, dopo la laminazione di un numero prefissato di strati, ad esempio ogni quattro strati, viene eseguita una fase di compattazione sotto vuoto avvolgendo la relativa piastra inferiore 22 o superiore 23 ed il preimpregnato in un sacco sigillato (in s? noto e non illustrato), all?interno del quale viene applicato in modo noto il vuoto.
A questo punto, sulla piastra inferiore 22 dello stampo di formatura 21, portante la pelle inferiore 6a, vengono posizionati i longheroni 7 preformati ed i cordoni di riempimento 20 tenuti in posizione dai rispettivi attrezzi di supporto 15.
Successivamente, la piastra superiore 23 dello stampo di formatura 21, portante la pelle superiore 5a, viene chiusa sulle piastre laterali 24 dello stampo di formatura 21 stesso e sull?assieme costituito dai longheroni 7 preformati, dai cordoni di riempimento 20 e dagli attrezzi di supporto 15.
In questa condizione (figure 6 e 7), gli attrezzi di supporto 15 sporgono con rispettive porzioni di estremit? 15a anteriori e posteriori (solo quelle anteriori sono visibili nelle figure 6 e 7) dalle aperture 25 anteriore e posteriore dello stampo di formatura 21.
Vengono quindi infilati all?interno di ciascun attrezzo di supporto 15 un tessuto di ventilazione (in s? noto e non illustrato) ed un sacco tubolare 30 sporgente anteriormente e posteriormente dall?attrezzo di supporto 15 stesso.
Su ciascuna delle superfici a cornice anteriore 27 e posteriore 28 viene sigillata mediante sigillante un?estremit? assiale 31 di un ulteriore sacco esterno tubolare 32 adatto a disporsi in uso intorno alle porzioni di estremit? 15a anteriori o posteriori degli attrezzi di supporto 15.
A questo punto, le estremit? dei sacchi tubolari 30 sporgenti anteriormente dai rispettivi attrezzi di supporto 15 vengono sigillate mediante sigillante ad un?estremit? assiale 33 del relativo sacco esterno tubolare 32 opposta all?estremit? assiale 31; un?identica operazione di sigillatura viene effettuata tra il relativo sacco esterno tubolare 32 sigillato posteriormente allo stampo di formatura 21 e le estremit? dei sacchi tubolari 30 sporgenti posteriormente dai rispettivi attrezzi di supporto 15.
Tutte le estremit? dei sacchi tubolari 30 contigui vengono quindi chiuse e sigillate tra loro.
Si realizzano in questo modo i cosiddetti sacchi a busta, anteriore e posteriore, indicati ciascuno con il riferimento 35.
Lo stampo di formatura 21 cos? preparato, insieme agli attrezzi di supporto 15, alle pelli superiore ed inferiore 5a, 6a, ai longheroni 7, ai cordoni di riempimento 20 ed ai sacchi a busta 35 viene portato in autoclave per effettuare l?operazione di cura a prefissati valori di pressione e temperatura (ad esempio per le resine epossidiche, la temperatura di cura ? di circa 180?C e la pressione di cura ? compresa tra 6 e 7 bar).
Durante la fase di cura, le pareti 16 degli attrezzi di supporto 15, a causa dello stimolo di temperatura, passano dallo stato rigido allo stato elastomerico flessibile. Infatti, gli attrezzi di supporto 15 sono configurati per assumere lo stato elastomerico flessibile ad una temperatura inferiore alla temperatura di cura e superiore a 50?C. La pressione di cura agisce sia all?esterno della struttura 1 in formazione sia all?interno degli attrezzi di supporto 15 e quindi all?interno delle cavit? 8 della struttura 1 stessa attraverso i sacchi tubolari 30 che premono cos? sulle pareti 16 rese flessibili dal cambiamento di stato. Per effetto della pressione di cura, le pareti 16 vanno quindi a premere in modo uniforme sul materiale preimpregnato che polimerizza.
Terminata la fase di cura, gli attrezzi di supporto 15 vengono nuovamente riscaldati per passare allo stato elastomerico flessibile cos? da poter essere estratti dalle cavit? 8 della struttura 1 appena formata.
Per effetto del metodo sopra descritto ed in particolare dell?uso degli attrezzi di supporto 15 che passano dallo stato rigido allo stato elastomerico flessibile durante l?operazione di cura, ? possibile ottenere una struttura 1 presentante su tutte le superfici comprese tra la parete superiore 5 e la parete inferiore 6 una rugosit? superficiale media inferiore o uguale a 2 micron.
Questo risultato ? particolarmente importante perch? permette di ottenere sulla struttura 1 delle superfici lisce che forniscono un riscontro preciso e stabile alla connessione di dispositivi o altre strutture della fusoliera 3 dell?aereo 4.
Il metodo descritto risulta semplificato e pi? rapido rispetto a quelli noti in quanto i profilati 11 vengono laminati direttamente sugli attrezzi di supporto 15 e non su appositi attrezzi di preformatura per poi essere trasferiti sugli attrezzi di supporto. Inoltre, non ? necessario estrarre gli attrezzi di supporto 15 prima della fase di cura in quanto tali attrezzi assumono uno stato elastomerico flessibile durante l?operazione di cura andando a premere in modo uniforme sul materiale preimpregnato.
Risulta chiaro che al metodo e alla struttura 1 qui descritti ed illustrati possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Metodo di realizzazione di una struttura (1) monolitica scatolata per fusoliere (3a) e ali (3b) di aeromobili (4) utilizzando un materiale preimpregnato a matrice polimerica rinforzato da fibre, la detta struttura (1) comprendendo: - una parete superiore (5); - una parete inferiore (6) affacciata alla detta parete superiore (5) e disposta spaziata dalla parete superiore (5) stessa di una quantit? non nulla; ed - almeno un elemento di interconnessione (7) estendentesi trasversalmente tra le dette pareti superiore (5) ed inferiore (6), collegato ad esse e delimitante con le pareti superiore (5) ed inferiore (6) stesse rispettive cavit? (8) allungate; il detto metodo comprendendo le fasi di: a) predisporre almeno due attrezzi di supporto (15) allungati, aventi, ciascuno, una sezione trasversale a profilo esterno poligonale complementare al profilo delle cavit? (8) da formare nella detta struttura (1); b) disporre esternamente, su tre pareti (16) contigue di ciascun attrezzo di supporto (15), un profilato (11) allungato realizzato nel detto materiale preimpregnato, avente una sezione trasversale a C e comprendente una schiena (12) e due appendici di estremit? (13) sporgenti trasversalmente dalla detta schiena (12) e disposte dallo stesso lato della schiena (12) stessa; c) unire i detti profilati (11) lungo le rispettive schiene (12) affiancando tra loro i detti attrezzi di supporto (15) in modo tale che i profilati (11) stessi presentino concavit? contrapposte; d) laminare uno o pi? strati di detto materiale preimpregnato su una piastra inferiore (22) di uno stampo di formatura (21) per formare una pelle inferiore (6a) destinata a costituire la detta parete inferiore (6) della detta struttura (1); e) inserire l?assieme formato dai detti attrezzi di supporto (15) e dai detti profilati (11) nella fase c) sulla detta pelle inferiore (6a) portata dalla detta piastra inferiore (6) del detto stampo di formatura (21) e tra rispettive piastre laterali (24) di delimitazione dello stampo di formatura (21) stesso; i detti profilati (11) essendo disposti con rispettive appendici di estremit? (13) complanari a contatto della detta pelle inferiore (6a); f) laminare uno o pi? strati di detto materiale preimpregnato su una piastra superiore (23) del detto stampo di formatura (21) per formare una pelle superiore (5a) destinata a costituire la detta parete superiore (5) della detta struttura (1); g) montare la detta piastra superiore (23) sulle dette piastre laterali (24) del detto stampo di formatura (21) in posizione affacciata alla detta piastra inferiore (22) in modo tale che la detta pelle superiore (5a) sia posta a contatto con le appendici di estremit? (13) dei detti profilati (11) opposte alle appendici di estremit? (13) a contatto con la pelle inferiore (6a); h) portare in autoclave lo stampo di formatura (21) cos? realizzato e riempito con le pelli superiore ed inferiore (5a, 6a) e con i profilati (11) a temperatura e pressione di cura predefinite; caratterizzato dal fatto che: - i detti attrezzi di supporto (15) sono internamente cavi ed hanno una composizione a base di materiale di rinforzo e di polimero atta a consentire il passaggio da uno stato rigido ad uno stato elastomerico flessibile e viceversa in risposta ad un riscaldamento e rispettivamente ad un raffreddamento; - i detti attrezzi di supporto (15) sono configurati per assumere lo stato elastomerico flessibile ad una temperatura inferiore alla temperatura di cura e superiore a 50?C; - la fase b) ? realizzata laminando direttamente il detto materiale preimpregnato sulla superficie esterna delle pareti (16) dei detti attrezzi di supporto (15) allo stato rigido; e - durante la fase h), la pressione di cura viene applicata sia all?interno dello stampo di formatura (21) sia all?interno dei detti attrezzi di supporto (15), le cui pareti (16) sono rese flessibili dal passaggio dallo stato rigido allo stato elastomerico flessibile e sono quindi spinte dalla pressione di cura stessa ad aderire ai detti profilati (11) ed alle dette pelli inferiore (6a) e superiore (5a).
  2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente, inoltre, preliminarmente alla fase h), le fasi di: i) infilare all?interno di ciascun attrezzo di supporto (15) almeno un sacco tubolare (30) sporgente da rispettive porzioni di estremit? (15a) opposte anteriore e posteriore dell?attrezzo di supporto (15) stesso; l) sigillare in corrispondenza di ciascuna delle estremit? opposte anteriore e posteriore (27, 28) dello stampo di formatura (21) una prima estremit? assiale (31) di un rispettivo sacco esterno tubolare (32) adatto a disporsi in uso intorno alle rispettive porzioni di estremit? (15a) anteriori o posteriori degli attrezzi di supporto (15) sporgenti dallo stampo di formatura (21) stesso; e m) sigillare le estremit? contigue dei sacchi tubolari (30) sporgenti anteriormente e posteriormente dai rispettivi attrezzi di supporto (15) tra loro e a rispettive seconde estremit? assiali (33) dei relativi sacchi esterni tubolari (32) opposte alle prime estremit? assiali (31); la detta pressione di cura essendo applicata all?interno dei detti sacchi tubolari (30).
  3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la fase b) ? preceduta unicamente da una fase n) di applicare un primo agente adesivo a base di resina almeno sulle parti delle pareti (16) degli attrezzi di supporto (15) allo stato rigido destinate a ricevere il detto materiale preimpregnato.
  4. 4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le fasi d) e f) sono precedute da una fase o) di applicare un secondo agente adesivo a base di resina almeno sulla parte delle dette piastre inferiore (22) e superiore (23) del detto stampo di formatura (21) destinate a ricevere il detto materiale preimpregnato.
  5. 5) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il polimero dei detti attrezzi di supporto (15) ? un polimero termoindurente o termoplastico a memoria di forma.
  6. 6) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il materiale di rinforzo dei detti attrezzi di supporto (15) include una o pi? fibre elastiche.
  7. 7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui vengono formati almeno due elementi di interconnessione (7), in cui nella detta fase a) vengono predisposti almeno tre detti attrezzi di supporto (15) allungati, ed in cui, nella detta fase b), sulle pareti (16) di almeno uno dei detti attrezzi di supporto (15) vengono laminati direttamente su lati opposti due detti profilati (11).
  8. 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente, inoltre, dopo la fase h), una fase p) di riscaldare nuovamente gli attrezzi di supporto (15) per portarli nello stato elastomerico flessibile ed estrarli dalle rispettive cavit? (8) della struttura (1) appena formata.
  9. 9) Struttura (1) monolitica scatolata per fusoliere (3a) e ali (3b) di aeromobili (4) realizzata mediante il metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e caratterizzata dal fatto di presentare su tutte le superfici comprese tra la detta parete superiore (5) e la detta parete inferiore (6) una rugosit? superficiale media inferiore o uguale a 2 micron.
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