ES2391102A1

ES2391102A1 - Disposicion de union de dos cajones de material compuesto con una pieza intermedia y procedimiento de fabricacion de dicha pieza intermedia

Info

Publication number: ES2391102A1
Application number: ES201030026A
Authority: ES
Inventors: Loreto Martinez Fernandez; Oscar De la Cruz Garcia; Antonio De Julian Aguado
Original assignee: Airbus Operations SL
Current assignee: Airbus Operations SL
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2030-01-14
Also published as: WO2011086220A2; ES2391102B1; EP2524795A2; WO2011086220A3; CN102781651A; RU2012134644A; US20110167614A1; CA2787313A1

Abstract

Disposición de unión de dos cajones (11, 11') de material compuesto con una pieza intermedia (31) y procedimiento de fabricación de dicha pieza intermedia (31). La unión se efectúa mediante remaches entre los revestimientos (15, 15'; 17, 17') de dichos cajones (11, 11') y las alas superior e inferior (33, 35) de dicha pieza (31) que tiene forma de T. El procedimiento de fabricación comprende los siguientes pasos: a) Proporcionar dos preformas (41, 41') en forma de C, configuradas de manera que sus almas (43, 43') sean o paralelas entre sí y sus alas superiores e inferiores (55, 55'; 57, 57') sean sensiblemente paralelas a las zonas finales de dichos revestimientos (15, 15'; 17', 15'); b) Proporcionar dos preformas planas (45, 47) de refuerzo de las alas (35, 37); e) Conformar y curar la pieza (31) a partir de dichas preformas (41, 41', 45, 47) mediante un procedimiento RTM.

Description

DISPOSICIÓN DE UNIÓN DE DOS CAJONES DE MATERIAL COMPUESTO CON UNA PIEZA INTERMEDIA Y PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE DICHA PIEZA INTERMEDIA

5: CAMPO DE LA INVENCIÓN

1 o: La presente invención se refiere a una disposición de unión de dos cajones de material compuesto con una pieza intermedia y al procedimiento de fabricación de dicha pieza intermedia y en particular a una disposición de unión de los cajones laterales de un estabilizador horizontal de una aeronave con una pieza intermedia en forma de doble T.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

15 2 o 2 5 3 o: En la actualidad y particularmente en la industria aeronáutica se utilizan de forma masiva materiales compuestos de matriz orgánica y fibras continuas principalmente basadas en resinas epoxídicas y fibras de carbono en una gran diversidad de elementos estructurales. Las estructuras aeronáuticas exigen, como es bien conocido, la integración de diversos elementos estructurales. Por ejemplo, los fuselajes requieren la integración del revestimientos con diversos elementos estructurales tales como vigas, cuadernas o larguerillos. A diferencia de lo que sucedía cuando se utilizaban materiales metálicos en los que prácticamente solo existía la opción de uniones mecánicas para la integración de los diversos elementos estructurales de un determinado componente, los materiales compuestos permiten que esa integración pueda realizarse también mediante uniones químicas. En ciertas estructuras aeronáuticas, la unión de dos componentes debe hacerse de manera que se produzca una transmisión eficiente de la carga entre ambos componentes lo que requiere habitualmente la utilización de piezas intermedias. Eso sucede particularmente en el caso de la unión de los cajones

laterales de un estabilizador horizontal de una aeronave puesto que el

estabilizador horizontal de cola debe comportarse como una unidad estructural.

Se trata por otra parte de una unión sometida tanto a las cargas aerodinámicas

como a las cargas derivadas del mecanismo utilizado para el trimado del

5: estabilizador horizontal.

Al tratarse de una unión problemática se conocen distintas propuestas

tanto de uniones a cortadura como de uniones a tracción y utilizando piezas

intermedias de materiales metálicos, compuestos o mixtos.

En una de esas propuestas, descrita en US 2009159742, se utiliza una

1 o: pieza intermedia en material compuesto con forma de doble T.

La utilización de piezas intermedias en forma de doble T descritas en ese

documento puede ser problemática para ciertas configuraciones de cajones

laterales y la presente invención está orientada a la solución de esos

problemas.

15

SUMARIO DE LA INVENCION

Es un objeto de la presente invención proporcionar una disposición de

unión entre dos cajones de torsión, tales como los cajones laterales de un

2 o: estabilizador horizontal de cola de una aeronave, mediante una pieza

intermedia en forma de doble T que facilite el montaje de las piezas para la

realización de dicha unión.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento de

fabricación de dicha pieza intermedia que permita que tenga una configuración

2 5: óptima para su función como pieza intermedia de unión de dichos cajones

laterales.

En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un

procedimiento de fabricación de una pieza con forma de doble T con un alma y

unas alas superior e inferior utilizada como pieza intermedia de unión de dos

3 o: componentes estructurales con forma de cajón, comprendiendo revestimientos

superiores e inferiores, efectuándose dicha unión entre los revestimientos

superiores e inferiores de dichos componentes y las alas superior e inferior de

dicha pieza, estando realizados tanto dicha pieza como dichos cajones en

material compuesto, que comprende los siguientes pasos:

-a) Proporcionar dos preformas en forma de C, configuradas de manera

5: que sus almas sean paralelas entre sí y sus alas superiores e inferiores sean

sensiblemente paralelas a las zonas finales de dichos revestimientos.

-b) Proporcionar dos preformas planas de refuerzo de las alas.

-e) Conformar y curar la pieza a partir de dichas preformas mediante un

procedimiento RTM.

10: En realizaciones preferentes, dichas preformas planas se disponen en

una zona central de las alas de la pieza intermedia en forma de doble T sin

extenderse en toda su anchura con dos o más segmentos escalonados hacia su

eje longitudinal. Se consigue con ello un procedimiento eficaz para la

fabricación de una pieza intermedia en forma de doble T que facilita la

15: transferencia gradual de cargas entre los cajones.

En otras realizaciones preferentes, dichas preformas planas comprenden

zonas locales de refuerzo en uno de sus extremos. Se consigue con ello un

procedimiento eficaz para la fabricación una pieza intermedia en forma de doble

T configurada de manera apropiada para la recepción de cargas locales tales

2 o: como las cargas derivadas de mecanismos de trimado del estabilizador

horizontal de cola.

En otras realizaciones preferentes, las piezas intermedias de unión se

aplican a cajones con o sin diedro y a cajones multi-costilla o multi-larguero. Se

consigue con ello un procedimiento eficaz aplicable para la fabricación una

2 5: pieza intermedia en forma de doble T configurada de manera apropiada para

los tipos básicos de cajones laterales de estabilizadores horizontales de cola de

aeronaves.

En un segundo aspecto, los objetos mencionados se consiguen

proporcionando una disposición de unión de dos componentes estructurales

3 o: con forma de cajón comprendiendo un revestimiento superior, un revestimiento

inferior, utilizando una pieza intermedia de unión con forma de doble T y

efectuándose la unión entre los revestimientos de dichos componentes y las

alas superior e inferior de dicha pieza mediante remaches, estando realizados

tanto dicha pieza como dichos componentes en material compuesto, en el que

dicha pieza se fabrica según el procedimiento mencionado.

5: En una realización preferente, en dicha disposición de unión se utilizan al

menos dos filas de remaches en cada zona de distinto espesor de las alas

superior e inferior de la pieza. Se consigue con ello una disposición de unión

muy eficaz para la transferencia de cargas entre los cajones.

Otras características y ventajas de la presente invención se

1 o: desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización

ilustrativa del objeto de la invención en relación a las figuras adjuntas.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

15: La Figura 1 muestra una disposición de unión de dos cajones laterales

de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con una pieza

intermedia en forma de T conocida en la técnica.

La Figura 2 muestra una pieza intermedia en forma de T según la

presente invención y la Figura 3 las preformas utilizadas en el procedimiento de

2 o: de fabricación de esa pieza intermedia según la presente invención.

La Figura 4 muestra una vista en sección transversal de una disposición

de unión de dos cajones laterales con diedro de un estabilizador horizontal de

cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de T según la

presente invención.

2 5: La Figura 5 muestra una vista en sección transversal de una disposición

de unión de dos cajones laterales sin diedro de un estabilizador horizontal de

cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de T según la

presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

Describiremos seguidamente realizaciones de la invención para el caso 11' y, por otro lado, para facilitar una transferencia gradual de la carga en la

de una disposición de unión de dos cajones laterales 11, 11' de un estabilizador

horizontal de cola de una aeronave con una pieza intermedia en forma de doble

T. Tanto los cajones laterales 11, 11' como la pieza intermedia están realizadas

5: con un material compuesto de fibra de carbono reforzada con plástico (CFRP).

En el caso de la disposición de unión descrita en US 2009159742 puede

verse, siguiendo la Figura 1, que está basada en el solape de las alas 25, 27 de

la pieza 21 en forma de doble T con las zonas finales de los revestimientos 15,

17; 15', 17' de los cajones laterales 11, 11 ', para facilitar una unión remachada

1 o: entre ellas. Por otra parte, esa disposición de unión permite que el montaje de

la estructura se lleve a cabo posicionando en su sitio los cajones laterales 11,

11' e introduciendo posteriormente entre ellos la pieza 21.

Esa disposición de junta requiere un aplanado de las zonas finales de los

revestimientos 15, 17; 15', 17' para que se asienten en las alas planas 25, 27 de

15: la pieza.

Según una realización preferente de la presente invención la disposición

de junta de dos cajones laterales 11, 11' de un estabilizador de cola de una

aeronave con una pieza intermedia 31 en forma de doble T, con un alma 33 y

dos alas 35, 37 según se muestra en la Figura 2, se basa en la fabricación de

2 o: la pieza mediante un procedimiento RTM ("Res in Transfer Moulding"), es decir

un proceso de moldeo cerrado, con inyección de resina utilizando las preformas

mostradas en la Figura 3: dos preformas 41, 41' con forma de C, con almas 43,

43' y alas 55, 57; 55', 57' y dos preformas planas 45, 47 (como bien

comprenderá el experto en la materia el término "planas" no debe entenderse

2 5: en su sentido rigurosamente geométrico).

Como se ilustra en las Figuras 4 y 5, la pieza intermedia 31 fabricada

según dicho procedimiento, utilizando moldes apropiados, para,

respectivamente, unos cajones 11, 11' con y sin diedro, tiene unas alas 35, 37

resultantes de la unión de las alas 55, 55'; 57, 57' de las preformas en C con las

3 o: preformas planas 45, 4 7 que están configuradas específicamente, por un lado,

para adaptarse a la configuración particular de los extremos de los cajones 11,

unión.

La mencionada adaptabilidad de la pieza 31 a la configuración de los

extremos de los cajones 11, 11' permite que la presente invención sea aplicable

5: a cajones con o sin diedro así como a cajones multi-costilla o multi-larguero.

Por su parte, y en referencia en particular a las Figuras 3 y 4, puede

verse que las preformas 45, 47 pueden configurarse con segmentos de distinto

espesor tanto longitudinal como transversalmente.

Así puede verse, en la Figura 3 que la preforma superior 45 comprende

1 o: un segmento base 61 sobre el que se sitúa el segmento 63 que se extiende

longitudinalmente sobre toda el ala superior pero que tiene una menor anchura

que el segmento 61, sobre el que, a su vez, se sitúan segmentos 65 y 67 en

uno de sus extremos. Con esa configuración se facilita, por un lado, la

transferencia gradual de cargas entre los cajones 11, 11' gracias al

15: escalonamiento de los segmentos 61, 63 y, por otro, se proporciona un refuerzo

local con los segmentos 65, 67 que pueda resultar necesario.

En la Figura 4 la preforma superior 45 comprende un segmento base 61

que no se extiende sobre la totalidad del ala superior de la pieza 31 -lo que

supone que las primeras filas de remaches se apliquen a la unión de los

2 o: revestimientos 15, 15' y las zonas procedentes de las 55, 55' de las preformas

en C-y sobre él se extienden escalonadamente segmentos 63, 65 y 67 de

anchura decreciente. Con esa configuración escalonada se facilita la

transferencia gradual de cargas entre los cajones 11, 11' a través de la pieza

31. En la Figura 4 se muestra una realización preferente con dos filas de

25: remaches 81 en cada zona de diferente espesor.

Entre otras, la presente invención tiene las siguiente ventajas:

-Se reduce considerablemente el numero de piezas que intervienen en

la unión de cajones 11, 11 '.

-Las caras interiores 55, 55'; 57, 57' de la pieza intermedia 31 en

30: contacto con los revestimientos 15, 15', 17, 17' de los cajones laterales tienen,

utilizando un útil apropiado, un acabado óptimo, que facilita el cumplimiento de

los: requerimientos de tolerancias de fabricación y montaje, que se realiza

mediante el desplazamiento de la pieza intermedia 31, una vez que los cajones

laterales 11, 11' están posicionados en su sitio, sin ningún movimiento posterior

de los cajones 11, 11 '.

s: Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión

con: realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas

modificaciones dentro de su: alcance, no considerando éste como limitado por

las: anteriores realizaciones, sino por el contenido de
las

siguientes.

10

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T

con un alma (33) y unas alas superior e inferior (35, 37), utilizada como pieza

5

intermedia de unión de dos componentes estructurales (11, 11 ') con forma de

cajón, comprendiendo revestimientos superiores (15, 15') y revestimientos

inferiores (17, 17'), efectuándose dicha unión entre los revestimientos

superiores e inferiores (15, 15'; 17, 17') de dichos componentes (11, 11 ') y las

alas superior e inferior (35, 37) de dicha pieza (31 ), estando realizados tanto

1 o

dicha pieza (31) como dichos cajones (11, 11 ') en material compuesto,

caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

-a) proporcionar dos preformas (41, 41 ') en forma de C, configuradas de

manera que sus almas (43, 43') sean paralelas entre sí y sus alas superiores e

inferiores (55, 55'; 57, 57') sean sensiblemente paralelas a las zonas finales de

15

dichos revestimientos (15, 15'; 17', 15');

-b) proporcionar dos preformas planas (45, 47) de refuerzo de las alas

(35, 37);

-e) conformar y curar la pieza (31) a partir de dichas preformas (41, 41 ',

45, 47) mediante un procedimiento RTM.

20
2.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T

según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas preformas planas (45,

47) se disponen en una zona central de las alas (35, 37) de la pieza (31) sin

extenderse en toda su anchura.

25
3.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T

según la reivindicación 2, caracterizado porque dichas preformas planas (45,

47) comprenden al menos dos segmentos (61, 63; 71, 73) de distinto espesor,

teniendo los segmentos de mayor espesor (63, 73) menor anchura que los

3 o

segmentos de menor espesor (61, 71 ).
4.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según la reivindicación 3, caracterizado porque dichas preformas planas (45, 4 7) comprenden zonas locales de refuerzo en uno de sus extremos.

5

5.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos (15, 17; 15', 17') de dichos cajones (11, 11 ') no son paralelas entre sí.

1 o

6.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos (15, 17; 15', 17') de dichos cajones (11, 11 ') son paralelas entre sí.

15

7.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según la reivindicación 6, caracterizado porque las zonas finales de los revestimientos superiores (15, 15') y los revestimientos inferiores (17, 17') de dichos cajones (11, 11 ') no están alineados entre sí.

2 o

8.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque dichos cajones (11, 11 ') son cajones multi-costilla.

2 5

9.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque dichos cajones (11, 11 ') son cajones multi-larguero.

3 o

10.-Procedimiento de fabricación de una pieza (31) con forma de doble T según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque dichos cajones (11, 11 ')son los cajones laterales de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave.
11.-Disposición de unión de dos componentes estructurales (11, 11 ')con

forma

de cajón comprendiendo un revestimiento superior (15, 15'), un

revestimiento inferior (17, 17'), utilizando

una pieza intermedia de unión (31)

5

con forma de doble T y efectuándose la unión entre los revestimientos (15, 15';

17, 17') de dichos componentes (11, 11 ') y las alas superior e inferior (33, 35)

de dicha pieza (31) mediante remaches, estando realizados tanto dicha pieza

(31) como dichos componentes (11, 11 ') en material compuesto, caracterizado

porque dicha pieza (31) se fabrica según el procedimiento objeto de alguna de

1 o

las reivindicaciones 1-1 O.
12.

Disposición de unión según la reivindicación 11, caracterizada

porque se utilizan al menos dos filas de remaches (81)

en cada zona de distinto

espesor de las alas superior e inferior (33, 35) de la pieza (31 ).

15