ES2378702A1 - Herrajes para la cogida del estabilizador vertical de cola de una aeronave. - Google Patents
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Abstract
Herrajes (41, 71) para la cogida del estabilizador vertical de cola de una aeronave en una zona de su fuselaje trasero íntegramente fabricados con un material compuesto que comprenden: a) una primera pieza (43, 73) que incluye las orejetas (45, 45'; 75, 75') de cogida del estabilizador vertical de cola y las paredes verticales (47, 47'; 77, 77') de unión del herraje (41, 71) a las cuadernas (7); b) al menos una pareja de piezas adicionales (49, 49'; 79, 79') que incluyen paredes horizontales (51, 51'; 81, 81') de unión del herraje (41, 71) al revestimiento (5). El herraje (71) para una cogida con carga inclinada también comprende una segunda pareja de piezas (90, 90') con forma de angular que incluyen unas paredes verticales (93, 93') de unión con las orejetas (75, 75'). La invención también se refiere a procedimientos de montaje de dichos herrajes (41, 71).
Description
Herrajes para la cogida del estabilizador
vertical de cola de una aeronave.
La presente invención se refiere a herrajes para
la cogida del estabilizador vertical de cola de una aeronave y más
particularmente a herrajes fabricados con material compuesto.
A pesar de la tendencia de los últimos años de
implantar el uso de materiales compuestos (denominados
composites), tales como el CFRP (Carbon Fiber Reinforced
Plastic), en el mayor número posible de componentes de una
aeronave debido al ahorro de peso que este material supone con
respecto al aluminio (el material metálico usado preferente en
aeronaves) la mayor parte de los fabricantes de aeronaves se
muestran reticentes a emplear fibra de carbono para fabricar
herrajes, debido a que su complejidad hace que su fabricación sea
bastante cara.
Ello es aplicable especialmente a los herrajes
utilizados para la cogida de los estabilizadores verticales de cola
que siguen siendo realizados con materiales metálicos.
Junto a su mayor peso, la utilización de
herrajes metálicos como elementos de cogida de componentes
realizados con materiales compuestos en zonas de fuselaje de la
aeronave también realizadas con materiales compuestos plantea
diversos problemas, particularmente los relacionados con la
reducción del área efectiva del revestimiento y con las dificultades
de montaje.
La fabricación con materiales compuestos de
herrajes con una forma similar a los metálicos es posible pero,
aparte del coste derivado de la complejidad de forma presentan,
entre otros, el inconveniente de que resulta muy difícil conseguir
que, con esa forma, la estructura de los laminados sea una
estructura optimizada para llevar a cabo la distribución de cargas
requerida.
La presente invención está orientada a la
solución de esos inconvenientes.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar herrajes fabricados íntegramente con material compuesto
para la cogida del estabilizador vertical de cola en la zona trasera
del fuselaje de una aeronave estructurada en base a un revestimiento
fabricado con un material compuesto como una pieza unitaria y unas
cuadernas fabricadas así mismo con un material compuesto.
Es otro objeto de la presente invención
proporcionar herrajes para la cogida del estabilizador vertical de
cola en la zona trasera del fuselaje de una aeronave que puedan
montarse fácilmente.
En un primer aspecto, esos y otros objetos se
consiguen con un herraje que comprende:
- Una primera pieza fabricada con un material
compuesto que incluye las orejetas de cogida del estabilizador
vertical de cola y las paredes verticales de unión del herraje las
cuadernas del fuselaje.
- Al menos una pareja de piezas adicionales
fabricadas con un material compuesto que incluyen las paredes
horizontales de unión del herraje al revestimiento del fuselaje.
En una realización preferente dicha pareja de
piezas adicionales tienen forma de angular y están previstas para
que sus paredes horizontales queden unidas al revestimiento por su
cara interior y para que sus paredes verticales queden unidas a la
primera pieza. Se consigue con ello un herraje apropiado para una
cogida del estabilizador vertical de cola de carga vertical.
En otra realización preferente, el herraje
también comprende una segunda pareja de piezas adicionales,
fabricadas también con un material compuesto, con forma de angular
que están previstas para que sus paredes horizontales queden unidas
al revestimiento por su cara superior y sus paredes verticales
queden unidas a las orejetas de la primera pieza. Se consigue con
ello un herraje apropiado para una cogida del estabilizador vertical
de cola de carga incli-
nada.
nada.
En un segundo aspecto, esos y otros objetos se
consiguen proporcionando procedimientos de montaje de dichos
herrajes.
En una realización preferente, el montaje del
herraje destinado a una cogida del estabilizador vertical de cola de
carga vertical comprende los siguientes pasos:
- Montar la primera pieza por la parte interior
del revestimiento habiendo incorporado previamente los casquillos a
los taladros de las orejetas.
- Montar la pareja de piezas adicionales uniendo
las paredes horizontales al revestimiento mediante una unión
mecánica y uniendo las paredes verticales a la primera pieza
mediante una unión mecánica ó una unión química.
Se consigue con ello un procedimiento de montaje
muy sencillo que no necesita tareas adicionales en la línea final de
montaje.
En otra realización preferente, el montaje del
herraje destinado a una cogida del estabilizador vertical de cola de
carga inclinada comprende los siguientes pasos:
- Montar la primera pieza por la parte interior
del revestimiento.
- Montar la primera pareja de piezas adicionales
uniendo las paredes horizontales al revestimiento mediante una unión
mecánica y uniendo las paredes verticales a la primera pieza
mediante una unión mecánica ó una unión química.
- Montar la segunda pareja de piezas adicionales
uniendo las paredes horizontales al revestimiento mediante una unión
mecánica y uniendo las paredes verticales a las orejetas mediante
una unión química ó mediante la instalación de los casquillos que
deben incorporarse a los taladros de ambos elementos.
Se consigue con ello un procedimiento de montaje
sencillo de ese tipo de herraje.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras
que se acompañan.
La Figura 1 es una vista en perspectiva en un
herraje de cogida de un estabilizador vertical de cola montado sobre
el fuselaje trasero de una aeronave conocido en la técnica.
La Figura 2 es una vista en perspectiva del
herraje de la Figura 1.
Las Figuras 3a y 3b son, respectivamente,
secciones transversales de la Figura 1 según los ejes
A-A y B-B.
La Figuras 4a y 4b son vistas en perspectiva de
un herraje de cogida de un estabilizador vertical de cola de carga
vertical según la presente invención.
La Figura 5 es una vista en sección transversal
del herraje de las Figuras 4a y 4b.
La Figuras 6a y 6b son vistas en perspectiva de
un herraje de cogida de un estabilizador vertical de cola de carga
inclinada según la presente invención.
La Figura 7 es una vista en sección transversal
del herraje de las Figuras 6a y 6b.
Para una mejor comprensión de la invención
describiremos en primer término un herraje de cogida de un
estabilizador vertical de cola conocido en la técnica en referencia
a las Figuras 1-3.
Se trata de un herraje 11 de una pieza con unas
orejetas 15, 15' para recibir el elemento de carga del estabilizador
vertical, una pareja de paredes horizontales 21, 21' que se unen al
revestimiento 5 y una pareja de paredes verticales 27, 27'
(continuas o segmentadas en dos partes como se muestra en la Figura
2, dependiendo de la ubicación del herraje) que se unen a las
cuadernas 7 del fuselaje. En las Figuras 3a y 3b se pueden observar
en detalle las correspondientes uniones.
Como bien entenderá el experto en la materia los
términos "horizontal" y "vertical" no deben entenderse en
un sentido geométrico rigurosamente estricto sino como términos
meramente identificativos de los componentes mencionados del
herraje. Por su parte, la forma del cuerpo central 13 del herraje 11
puede variar de unos herrajes a otros dependiendo de su
ubicación.
Como ya apuntamos, la problemática básica
planteada por un herraje metálico con la forma del herraje 11,
aparte del peso, viene determinada por los condicionantes de su
montaje. Al ser una sola pieza mecanizada, el ajuste para el montaje
se debe de realizar en el contacto con el revestimiento 5 y los
taladros 19, 19' de las orejetas 15, 15' deban ser retrabajados
en situ para asegurar que su eje queda situado en la posición
correcta lo que exige una instalación "in situ" de los
casquillos que hay que montar en ellos para cooperar con el perno de
unión del elemento del estabilizador vertical de cola con las
orejetas 15, 15' entre las que se introduce.
Ese mismo tipo de problemas se darían en el caso
de un herraje de material compuesto con una forma similar y,
adicionalmente, el relacionado con la dificultad de optimizar sus
laminados ya que los condicionantes de la distribución de cargas
obligarían a grandes espesores en algunos componentes,
particularmente las orejetas 15, 15' como sugiere la propia
representación gráfica de la Figura 2.
En relación con ese estado de la técnica, la
idea básica de la presente invención es configurar el herraje en dos
o más partes que faciliten tanto la optimización de los laminados de
sus distintos componentes como su montaje.
En una realización preferente de la invención
para herrajes de cogida de estabilizadores verticales de cola con
carga vertical, el herraje 41, ilustrado en las Figuras
4-5, consta de tres piezas, todas ellas fabricadas
en material compuesto:
- Una primera pieza 43 incluye las orejetas 45,
45' de cogida del estabilizador vertical de cola y las paredes
verticales 47, 47' de unión a las cuadernas del fuselaje. La
configuración unitaria de esta pieza 43 facilita su montaje.
- Una pareja de piezas 49, 49' (coloreadas en
negro en la Figura 4a) con forma de angular cuyas paredes
horizontales 51, 51' son las paredes de unión del herraje 41 al
revestimiento 5 del fuselaje y con unas paredes verticales 53, 53'
previstas para unirse al cuerpo central 44 de la primera pieza
43.
La pieza 43 se monta por la parte interior del
revestimiento 5 del fuselaje (requiriendo un hueco menor) y su
configuración permite que pueda situarse fácilmente en su posición
correcta por lo que los taladros 48, 48' de las orejetas 45, 45'
pueden llevar incorporados los casquillos 50, 50' mencionados
anteriormente evitando tener que montarlos "in
situ".
Tras ello, las piezas 49, 49' se unen al cuerpo
central 44 de la pieza 43 en la línea final de montaje con lo que se
asegura su posicionamiento correcto, preferentemente por medios
mecánicos y en particular mediante remaches, aunque en el caso de
las paredes verticales 53, 53' también pueden unirse por medios
químicos y en particular mediante adhesivos. La eventual holgura
entre las paredes horizontales 51, 51' y el revestimiento 5 del
fuselaje se puede cubrir con una lámina de relleno apropiada.
Esa división del herraje 41 en las piezas 43,
49, 49' permite optimizar sus correspondientes laminados en función
de las cargas que tiene que soportar cada una de ellas. La pieza 43
necesita un porcentaje elevado de telas en la misma dirección de la
entrada de carga mientras que las piezas 49, 49' necesitan un
apilado más orientado a pasar las cargas de cortadura al
revestimiento 5 del fuselaje.
En otra realización preferente para herrajes de
cogida de estabilizadores verticales de cola con carga inclinada, el
herraje 71, ilustrado en las Figuras 6-7, consta de
cinco piezas, todas ellas fabricadas en material compuesto:
- Una primera pieza 73 incluye las orejetas 75,
75' de cogida del estabilizador vertical de cola y las paredes
verticales 77, 77' de unión a las cuadernas del fuselaje.
- Una pareja de piezas 79, 79' (coloreadas en
negro en la Figura 6a) con forma de angular cuyas paredes
horizontales 81, 81' son las paredes de unión del herraje al
revestimiento del fuselaje y sus paredes verticales 83, 83' están
previstas para unirse al cuerpo central 74 de la primera pieza
73.
- Una segunda pareja de piezas adicionales 90,
90' (coloreadas en negro en la Figura 6a) con forma de angular que
están previstas para que en la operación de montaje del herraje sus
paredes horizontales 91, 91' queden unidas al revestimiento por su
cara superior y sus paredes verticales 93, 93' queden unidas a las
orejetas 75, 75' de la primera pieza 73.
La primera pieza 73 del herraje 71 se monta por
la parte interior del revestimiento 5 del fuselaje como en el caso
anterior y, de manera análoga, puede situarse fácilmente en su
posición correcta por lo que los taladros 78, 78' de las orejetas
75, 75' quedan situados en su posición definitiva y no necesitan ser
retrabaja-
dos.
dos.
Las piezas 79, 79' se unen, como en el caso
anterior, al cuerpo central 74 de la pieza 73 en la línea final de
montaje con lo que se asegura su posicionamiento correcto,
preferentemente por medios mecánicos y en particular mediante
remaches, aunque en el caso de las paredes verticales 83, 83'
también pueden unirse por medios químicos y en particular mediante
adhesivos. La eventual holgura entre las paredes horizontales 81,
81' y el revestimiento 5 del fuselaje se puede cubrir con una lámina
de relleno apropiada.
Por su parte, las piezas 90, 90' se montan por
la parte exterior del revestimiento 5 en la línea final de montaje
con lo que se asegura su posicionamiento correcto. Sus paredes
verticales 93, 93' se unen a las orejetas 75, 75' mediante adhesivos
o simplemente mediante los casquillos 80, 80' que se introducen en
los taladros 78, 78' de ambas piezas y sus paredes horizontales 91,
91' se unen al revestimiento 5 mediante remaches. La eventual
holgura entre las paredes horizontales 91, 91' y el revestimiento 5
del fuselaje se puede cubrir con una lámina de relleno
apropiada.
Esa división del herraje 71 en las piezas 73,
79, 79', 90, 90' permite optimizar sus correspondientes laminados en
función de las cargas que tiene que soportar cada una de ellas.
Puede observarse en este sentido la función complementaria aportada
por las paredes verticales 93, 93' de las piezas 90, 90' a las
orejetas 75, 75' para soportar la carga inclinada del estabilizador.
De hecho y como se muestra en la Figuras 6a y 6b la superficie de
dichas paredes verticales 93, 93' es mayor que la de las orejetas
75, 75'.
Hay que tener en cuenta al respecto que cuando
la carga que actúa sobre el herraje 71 no incide verticalmente sobre
las orejetas 75, 75' la dirección de la carga no coincide con la
dirección de 0º de sus laminados que es la principal lo que
obligaría, utilizando la configuración convencional, a que los
espesores de las orejetas 75, 75' fueran muy elevados ocasionando
que la longitud de los casquillos 80, 80' pudiera ser mayor que la
distancia entre dichas orejetas 75, 75'.
En las realizaciones que acabamos de describir
pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas dentro del
alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (6)
1. Herraje (41, 71) para la cogida del
estabilizador vertical de cola de una aeronave en una zona de su
fuselaje trasero estructurada en base a un revestimiento (5)
fabricado con un material compuesto como una pieza unitaria y unas
cuadernas (7) fabricadas con un material compuesto,
caracterizado porque comprende:
a) una primera pieza (43, 73) fabricada con un
material compuesto que incluye las orejetas (45, 45'; 75, 75') de
cogida del estabilizador vertical de cola y las paredes verticales
(47, 47'; 77, 77') de unión del herraje (41, 71) a las cuadernas (7)
del fuselaje;
b) al menos una pareja de piezas adicionales
(49, 49'; 79, 79') fabricadas con un material compuesto que incluyen
las paredes horizontales (51, 51'; 81, 81') de unión del herraje
(41, 71) al revestimiento (5) del fuselaje.
2. Herraje (41) según la reivindicación 1, para
una cogida del estabilizador vertical de cola con carga vertical,
caracterizado porque dicha pareja de piezas adicionales (49,
49') tienen forma de angular y están previstas para que en la
operación de montaje del herraje (41) sus paredes horizontales (51,
51') queden unidas al revestimiento (5) por su cara interior y para
que sus paredes verticales (53, 53') queden unidas a la primera
pieza (43).
3. Herraje (71) según la reivindicación 1, para
una cogida del estabilizador vertical de cola con carga inclinada,
caracterizado porque dicha pareja de piezas adicionales (79,
79') tienen forma de angular y están previstas para que en la
operación de montaje del herraje (71) sus paredes horizontales (81,
81') queden unidas al revestimiento (5) por su cara interior y sus
paredes verticales (83, 83') queden unidas a la primera pieza (73) y
porque también comprende una segunda pareja de piezas adicionales
(90, 90') con forma de angular que están previstas para que en la
operación de montaje del herraje (71) sus paredes horizontales (91,
91') queden unidas al revestimiento por su cara superior y sus
paredes verticales (93, 93') queden unidas a las orejetas (75, 75')
de la primera pieza (73).
4. Herraje (71) según la reivindicación 3,
caracterizado porque la superficie de las paredes verticales
(93, 93') de la segunda pareja de piezas adicionales (90, 90') es
mayor que la superficie de las orejetas (75, 75').
5. Procedimiento de montaje del herraje (41)
objeto de la reivindicación 2, caracterizado porque comprende
los siguientes pasos:
a) montar la primera pieza (43) con los
casquillos (50, 50') incorporados a los taladros (48, 48') de las
orejetas (45, 45') por la parte interior del revestimiento (5);
b) montar la pareja de piezas adicionales (49,
49') uniendo las paredes horizontales (51, 51') al revestimiento (5)
mediante una unión mecánica y uniendo las paredes verticales (53,
53') a la primera pieza (43) mediante una unión mecánica ó una unión
química.
6. Procedimiento de montaje del herraje (41)
objeto de las reivindicaciones 3-4,
caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
a) montar la primera pieza (73) por la parte
interior del revestimiento (5);
b) montar la pareja de piezas adicionales (79,
79') uniendo las paredes horizontales (81, 81') al revestimiento (5)
mediante una unión mecánica y uniendo las paredes verticales (83,
83') a la primera pieza (73) mediante una unión mecánica ó una unión
química;
c) montar la segunda pareja de piezas
adicionales (90, 90') uniendo las paredes horizontales (91, 91') al
revestimiento (5) mediante una unión mecánica y uniendo las paredes
verticales (93, 93') a las orejetas (75, 75') mediante una la
primera pieza (73) mediante una unión química ó mediante la
instalación de los casquillos (80, 80') a través de los taladros
(78, 78') de ambos elementos.
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