FUSELAJE DE AERONAVE CON CUADERNAS ALTAMENTE RESISTENTES.

Fuselaje de aeronave con cuadernas altamente resistentes. La estructura de una sección del fuselaje comprende un revestimiento (10),

una pluralidad de cuadernas (30) colocadas transversalmente al eje longitudinal del fuselaje y una pluralidad de larguerillos longitudinales (20); los larguerillos están configurados con una sección transversal cerrada que comprende una cubierta (21), dos almas (23, 25) y dos pies (27, 29) unidos al revestimiento (10); las cuadernas (30) están configuradas en al menos uno de sus sectores con un pie (31) unido al revestimiento (10), un alma (33) con huecos en las zonas de cruce con dichos larguerillos (20), una cabeza (35) y una extensión de cabeza (37), que no interfiere con los larguerillos; las cuadernas (30) están unidas, al menos, a las cubiertas (21) de los larguerillos en sus zonas de cruce.

Fuselaje de aeronave con cuadernas altamente resistentes

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un fuselaje de aeronave y más particularmente a un fuselaje de aeronave con cuadernas altamente resistentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La industria aeronáutica requiere estructuras que, por una parte, soporten las cargas a las que son sometidas, cumpliendo altas exigencias de resistencia y rigidez y, por otra parte, sean lo más ligeras posible. Una consecuencia de ello es el uso cada vez más extendido de los materiales compuestos en estructuras primarias porque, utilizando convenientemente estos materiales, se puede conseguir un importante ahorro de peso en comparación con las estructuras diseñadas con materiales metálicos.

Los materiales compuestos más utilizados en la industria aeronáutica son los consistentes en fibras o haces de fibra embebidos en una matriz de resina termoestable o termoplástica, en forma de material preimpregnado ó "prepeg". Sus principales ventajas se refieren a:

- Su elevada resistencia específica respecto a los materiales metálicos. Se trata de la ecuación resistencia/peso.

- Su excelente comportamiento ante cargas de fatiga.

- Las posibilidades de optimización estructural debidas a la anisotropía del material y la posibilidad de combinar fibras con diferentes orientaciones, permitiendo el diseño de elementos con diferentes propiedades mecánicas, ajustadas a las diferentes necesidades en términos de cargas aplicadas.

Como es bien sabido, los principales elementos estructurales de los fuselajes de aeronave son el revestimiento, los larguerillos y las cuadernas. El revestimiento se rigidiza longitudinalmente con larguerillos para disminuir su espesor y ser competitivo en peso, mientras que las cuadernas impiden la inestabilidad general del fuselaje y pueden estar sometidas a introducciones locales de carga. Dentro del fuselaje de una aeronave podemos encontrar otros elementos estructurales, como es el caso de vigas, que sirven de marco a secciones abiertas del fuselaje o bien que sirven para soportar las cargas introducidas por el suelo de la cabina de la citada aeronave.

La estructura más utilizada actualmente para un fuselaje consta, por un lado, de un revestimiento con larguerillos integrados, co-pegados o co-curados y, por otro lado, de cuadernas, flotantes o completas, que se fabrican aparte y que se remachan posteriormente al revestimiento del fuselaje. El documento US 5, 242, 523 describe una estructura de ese tipo.

Larguerillos en forma de omega han sido ampliamente utilizados en fuselajes en los últimos años porque tienen una gran inercia y puede proporcionar soporte y estabilidad a un gran panel de revestimiento debido a su geometría. Estas características, junto con las ventajas que presenta para su fabricación, debido a la simplificación y la reducción de los útiles, y por tanto de costes, hacen muy interesante su uso en el refuerzo de los revestimientos de fuselajes.

En cuanto a las cuadernas se han propuesto cuadernas tanto de sección cerrada como de sección abierta para fuselajes. Cuadernas con forma de sección abierta tales como las cuadernas usadas en US 5, 242, 523 son realmente convenientes desde el punto de vista de fabricación, aunque requieren almas fuertemente estabilizadas mientras que las cuadernas con forma de sección cerrada, como las cuadernas en forma de omega, que tienen una mayor resistencia, plantean problemas de fabricación.

La presente invención se centra en la búsqueda de una solución para estos inconvenientes.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar una estructura de fuselaje de aviones de gran resistencia.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar una estructura de fuselaje de aviones de gran resistencia totalmente hecha de un material compuesto que permita una simplificación de fabricación.

Estos y otros objetos se consiguen con una sección de fuselaje de una aeronave cuya estructura comprende un revestimiento, una pluralidad de cuadernas colocadas transversalmente al eje longitudinal del fuselaje y una pluralidad de larguerillos longitudinales configurados con una sección transversal cerrada que comprende una cubierta, dos almas y dos pies unidos al revestimiento, en la que:

- dichas cuadernas están configurados en al menos uno de sus sectores con un pie unido al revestimiento, un alma (a un ángulo con el pie comprendido entre 90º y 170º) con huecos en las zonas de cruce con dichos larguerillos, una cabeza y una extensión de cabeza (a un ángulo con ella comprendido entre 90º y 170º) , que no interfiere con los larguerillos;

- dichas cuadernas están unidas, al menos, a las cubiertas de los larguerillos en sus zonas de cruce.

En realizaciones de la presente invención, dichas cuadernas también comprenden un segundo pie extendiéndose desde dicha extensión de cabeza que se une a las cubiertas de los larguerillos en sus zonas de cruce. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada que proporciona un entramado de alta resistencia.

En realizaciones de la presente invención, dichas cuadernas se unen a las cubiertas de los larguerillos en sus zonas de cruce usando placas angulares de manera que uno de sus lados se une a las extensiones de cabeza de las cuadernas y el otro se une a las cabezas de los larguerillos. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada que simplifica la fabricación del fuselaje.

En realizaciones de la presente invención, dichas cuadernas se unen a los larguerillos en sus zonas de cruce usando herrajes intermedios con un lado de unión a las extensiones de cabeza de las cuadernas y unas bridas o unos pies que se unen, respectivamente, a las almas o pies de los larguerillos. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada que proporciona una unión reforzada entre cuadernas y larguerillos.

En realizaciones de la presente invención las extensiones de cabeza de dichas cuadernas incluyen piezas de conexión con las cubiertas de los larguerillos en sus zonas de cruce y dichas piezas de conexión incluyen extensiones conectoras que se unen a las cubiertas de los larguerillos. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada en las que la configuración de las cuadernas incluye las piezas de conexión con las cubiertas de los larguerillos.

En realizaciones de la presente invención la unión entre los pies del larguerillo y el revestimiento está reforzada por medio de remaches en las secciones del larguerillo en las que las cuadernas se unen a las cubiertas de los larguerillos. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada que evita riesgos de desunión entre larguerillos y revestimiento debido a la introducción de cargas de las cuadernas en los larguerillos.

En realizaciones de la presente invención las almas de las cuadernas y/o las cabezas de las cuadernas tienen una forma curvada o corrugada. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada que mejora la resistencia a pandeo de las cuadernas.

En realizaciones de la presente invención, dicho revestimiento, dichas cuadernas y dichos larguerillos están realizados en material compuesto. Se proporciona por lo tanto, una estructura de fuselaje usando una combinación de cuadernas con forma de sección abierta con larguerillos con forma de sección cerrada adaptada a las características del material compuesto para, particularmente, reducir los costes de fabricación.

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.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las Figuras 1a y 1b muestran, respectivamente, secciones transversales esquemáticas de dos larguerillos de forma cerrada.

Las Figuras 2a y 2b muestran, respectivamente, secciones transversales esquemáticas de dos cuadernas con forma de S según la presente invención.

La Figura 3 es una vista...

1. Sección de fuselaje de una aeronave cuya estructura comprende un revestimiento (10) , una pluralidad de cuadernas (30) colocadas transversalmente al eje longitudinal del fuselaje y una pluralidad de larguerillos longitudinales (20) configurados con una sección transversal cerrada que comprende una cubierta (21) , dos almas (23, 25) y dos pies (27, 29) unidos al revestimiento (10) , caracterizada porque:

- dichas cuadernas (30) están configurados en al menos uno de sus sectores con un pie (31) unido al revestimiento (10) , un alma (33) con huecos en las zonas de cruce con dichos larguerillos (20) , una cabeza (35) y una extensión de cabeza (37) , que no interfiere con los larguerillos (20) ;

- dichas cuadernas (30) están unidas, al menos, a las cubiertas (21) de los larguerillos en sus zonas de cruce.

2. Sección de fuselaje según la reivindicación 1, en la que:

-dichas cuadernas (30) también comprenden un segundo pie (39) extendiéndose desde dicha extensión de cabeza (37) ;

-dicho segundo pie (39) se une a las cubiertas (21) de los larguerillos en sus zonas de cruce.

3. Sección de fuselaje según la reivindicación 1, en la que dichas cuadernas (30) se unen a las cubiertas (21) de los larguerillos en sus zonas de cruce usando placas angulares (41) de manera que uno de sus lados se une a las extensiones de cabeza (37) de las cuadernas (30) y el otro se une a las cabezas (21) de los larguerillos.

4. Sección de fuselaje según la reivindicación 1, en la que dichas cuadernas (30) se unen a los larguerillos (20) en sus zonas de cruce usando herrajes intermedios (52) con un lado (54) de unión a las extensiones de cabeza (37) de las cuadernas (30) y unas bridas (56, 58) que se unen a las almas (23, 25) de los larguerillos.

5. Sección de fuselaje según la reivindicación 1, en la que dichas cuadernas (30) se unen a los larguerillos (20) en sus zonas de cruce usando herrajes intermedios (53) con un lado (55) de unión a las extensiones de cabeza (37) de las cuadernas (30) y unos pies (57, 59) que se unen a los pies (27, 29) de los larguerillos.

6. Sección de fuselaje según la reivindicación 1, en la que:

- las extensiones de cabeza (37) de dichas cuadernas (30) incluyen piezas de conexión (63) con las cubiertas

(21) de los larguerillos en sus zonas de cruce;

- dichas piezas de conexión (37) incluyen extensiones conectoras (65) que se unen a las cubiertas (21) de los larguerillos.

7. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que la unión entre los pies (27, 29) del larguerillo y el revestimiento (10) está reforzada por medio de remaches (69) en las secciones del larguerillo en las que las cuadernas (30) se unen a las cubiertas (21) de los larguerillos.

8. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que al menos las almas (33) de las cuadernas tienen una forma curvada o corrugada.

9. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que al menos las cabezas (35) de las cuadernas tienen una forma curvada o corrugada.

10. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en la que el ángulo entre el pié (31) de las cuadernas y el alma (33) de las cuadernas está comprendido entre 90º y 170º.

11. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que el ángulo entre la cabeza (35) de las cuadernas y la extensión de cabeza (37) de las cuadernas está comprendido entre 90º y 170º.

12. Sección de fuselaje según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en la que dicho revestimiento (10) , dichas cuadernas (30) y dichos larguerillos (20) están realizados en material compuesto.