DISPOSITIVO DE ALABES DIRECTORES PARA UN MOTOR DE PROPULSION.

Disposición de álabes directores (1) para reenviar el flujo en el canal de derivación (2) de un motor de propulsión (3),

con un anillo exterior (4) y un anillo interior (5), y dispuestos entremedias de forma esencialmente radial unos álabes directores (6), presentando el anillo exterior (4) unos elementos (7) para unir con una estructura exterior del motor de propulsión (8), y el anillo interior (5) elementos (9) para unir con una estructura interior del motor de propulsión (10), estando previstos varios segmentos (11), donde cada segmento (11) está compuesto por lo menos por un álabe director (6) con una parte (12) del anillo exterior (4) con por lo menos dos alas (14) para la fijación con la estructura exterior del motor de propulsión (8) y una parte (13) del anillo interior (5) con por lo menos dos alas (15) para la fijación con la estructura interior del motor de propulsión (10), de una sola pieza, caracterizada porque los segmentos (11) están fabricados de plástico reforzado con fibra y porque por lo menos una mayoría de las fibras de cada segmento (11) están dispuestas de modo continuo desde las alas (14) de la parte del anillo exterior (12) pasando a través del por lo menos un álabe director (6) a las alas (15) de la parte del anillo interior (13), mediante varios cambios de dirección

La invención se refiere a un sistema de álabes directores para reenviar el flujo en el canal de derivación de un motor de propulsión, con un anillo exterior y un anillo interior, y dispuestos entremedias esencialmente de forma radial unos álabes directores, presentando el anillo exterior elementos para unir a una estructura exterior del motor de propulsión, y el anillo interior unos elementos para unir a una estructura interior del motor de propulsión, estando previstos varios segmentos.

La invención está orientada especialmente a motores de reacción tales como los que se emplean en aviones, en particular de grandes aviones de pasajeros o de carga. El motor de reacción trabaja de acuerdo con el principio de la propulsión por reacción, donde se aspira el aire ambiente y se expulsa como chorro propulsor. Alrededor del motor de propulsión está dispuesto lo que se llama un canal de derivación de forma anular, a través del cual fluye parte del aire. Este canal de derivación o bypass está limitado por la estructura interior del motor de propulsión que rodea al núcleo del motor, y la estructura exterior del motor de propulsión Para el reenvío del flujo dentro del canal de derivación se emplean álabes directores situados entre la estructura interior y la estructura exterior del motor de propulsión. Estos álabes directores están realizados generalmente de metal, en particular de titanio, y están unidos correspondientemente con la estructura interior y con la estructura exterior del motor de propulsión

Para conseguir la estabilidad necesaria están dispuestos generalmente unos elementos adicionales entre la estructura interior y la estructura exterior del motor de propulsión Estos tirantes adicionales incrementan el coste de fabricación y también el peso del conjunto del motor de propulsión empeorando la calidad aerodinámica en el bypass.

Uno de los principales objetivos de la técnica aeronáutica es la reducción de pesos, y como consecuencia el ahorro de carburante. Por este motivo se fabrican numerosos componentes de un avión de unos materiales compuestos de plástico en lugar de metal. La tendencia en el desarrollo tiende al empleo de materiales compuestos de plástico reforzados con fibras, también en el campo de la estructura. También en el campo de la estructura del motor de propulsión se trata de fabricar componentes de los materiales compuestos de plástico reforzado con fibra, más ligeros, ahorrando de este modo peso. [0005] El documento US 4.596.621 A muestra por ejemplo un procedimiento para la fabricación de lo que se denomina una cascada, tal como se emplea en el mecanismo de inversión del empuje en los motores de propulsión, a base de materiales compuestos de plástico reforzados con fibra. Especialmente en el caso de componentes de geometría más compleja sin embargo no resulta económica la fabricación no automatizada o sólo parcialmente automatizada con

materiales compuestos de plástico.

También el documento US 5.624.618 A describe un procedimiento para la formación de componentes de geometría compleja a partir de materiales compuestos, donde también se mencionan aquí las llamadas cascadas por medio de las cuales se dirige la fuerza de empuje del aire en sentido opuesto. A diferencia de la disposición de álabes directores objeto de la presente, en las cascadas según el documento US 5.624.618 A no se plantean unos requisitos tan rigurosos en cuanto a estabilidad.

El documento DE 103 23 132 A1 describe un álabe director regulable de plástico reforzado con fibra así como un procedimiento par la fabricación del mismo.

Una disposición de álabes directores de la clase presente se conoce por ejemplo por el documento EP 1 167 693 B1, donde los álabes directores están dotados en sus extremos de unos revestimientos aerodinámicos que contienen los elementos para efectuar la unión con el anillo interior y con el anillo exterior de la estructura del motor de propulsión De acuerdo con ello, la fijación de los segmentos resulta relativamente compleja y ha de efectuarse mediante unos elementos de unión dispuestos en dirección radial.

También en la disposición de álabes directores según el documento US 5.584.654 A1 la fijación de los distintos segmentos entraña una complejidad considerable.

El diseño según el documento GB 2 418 460 A muestra una disposición de álabes directores que se caracteriza por una disposición de densidad especialmente baja.

El objetivo de la presente invención es crear una disposición de álabes directores de la clase presente, que cumpla no sólo los objetivos aerodinámicos sino también los estáticos, y presente un peso lo más reducido posible. Por lo tanto la disposición de álabes directores se deberá poder fabricar de modo integral y además de ello se deberá poder sustituir rápidamente. Se deberán evitar o al menos reducir los inconvenientes de las disposiciones conocidas de álabes directores.

El objetivo de la invención se resuelve por el hecho de que cada segmento está fabricado de una sola pieza a base de un álabe director con una parte del anillo exterior con por lo menos dos alas para la fijación a la estructura exterior del motor de propulsión y una parte del anillo interior con por lo menos dos alas para la fijación con la estructura interior del motor de propulsión y porque los segmentos están fabricados de plástico reforzado con fibra y porque por lo menos una parte importante de las fibras de cada segmento están dispuestas de modo continuo desde las alas de la parte del anillo exterior a través del por lo menos un álabe director hasta las alas de la parte del anillo interior, mediante diversos cambios de dirección. Al estar dividida la disposición de los álabes directores en varios segmentos, éstos se pueden fabricar de forma relativamente sencilla y rápida, a pesar de su geometría compleja. Una disposición total integral de álabes directores para un motor de reacción de un avión para pasajeros, que comprende dimensiones de varios metros, no se podría fabricar actualmente por razones técnicas ni económicas. Por el hecho de que cada segmento está fabricado por lo menos a base de un álabe director con una parte del anillo exterior y una parte del anillo interior, cada segmento de la disposición de álabes directores cumple el objetivo estático requerido, por lo que no se precisan más tirantes entre la estructura exterior y la estructura interior del motor de propulsión Esto a su vez da lugar a una reducción del peso total del motor de propulsión Por medio de las alas orientadas preferentemente en la dirección periférica del motor de propulsión se pueden unir los segmentos de forma especialmente sencilla con la estructura interior y exterior del motor de propulsión fijándolos correspondientemente. Mediante la integración de las alas en dos segmentos se integran los elementos de fijación en la disposición de álabes directores. Las uniones entre los componentes de la disposición de álabes directores desaparecen por principio, pero según los requisitos de rigidez pueden estar previstos o necesarios. Mediante la instalación de la disposición de álabes directores en el motor de propulsión se consigue la estabilidad necesaria y se pueden transmitir a la célula del avión las cargas del motor que se producen. Otra ventaja debida a la subdivisión de la disposición de álabes directores en varios segmentos consiste en que en el caso de que se dañe una parte de la disposición de álabes directores solamente sea necesario sustituir el segmento o los segmentos afectados, y no sea necesario reparar toda la disposición de álabes directores. Debido a emplear para los segmentos un material compuesto de plástico reforzado con fibra se puede reducir notablemente el peso en comparación con las formas de construcción convencionales de metal. Los modernos materiales compuestos de plástico reforzados con fibra soportan sin ningún problema las temperaturas que aparecen en el canal de bypass de un motor de propulsión que son generalmente de 100-130°C. La disposición de álabes directores objeto de la presente consiste en un material compuesto de plástico reforzado con fibra y cumple tanto los objetivos estáticos como los aerodinámicos. Por el hecho de que al menos una gran parte de las fibras de cada segmento está dispuesta de modo continuo desde las alas de la parte anular exterior pasando a través del por lo menos un álabe director hasta las alas de la parte anular interior, con varios cambios de dirección, se puede conseguir una resistencia suficientemente alta, en particular en disposiciones de álabes directores...

1. Disposición de álabes directores (1) para reenviar el flujo en el canal de derivación (2) de un motor de propulsión (3), con un anillo exterior (4) y un anillo interior (5), y dispuestos entremedias de forma esencialmente radial unos álabes directores (6), presentando el anillo exterior (4) unos elementos (7) para unir con una estructura exterior del motor de propulsión (8), y el anillo interior (5) elementos (9) para unir con una estructura interior del motor de propulsión (10), estando previstos varios segmentos (11), donde cada segmento (11) está compuesto por lo menos por un álabe director (6) con una parte (12) del anillo exterior (4) con por lo menos dos alas (14) para la fijación con la estructura exterior del motor de propulsión (8) y una parte (13) del anillo interior

(5) con por lo menos dos alas (15) para la fijación con la estructura interior del motor de propulsión (10), de una sola pieza, caracterizada porque los segmentos (11) están fabricados de plástico reforzado con fibra y porque por lo menos una mayoría de las fibras de cada segmento (11) están dispuestas de modo continuo desde las alas (14) de la parte del anillo exterior (12) pasando a través del por lo menos un álabe director (6) a las alas (15) de la parte del anillo interior (13), mediante varios cambios de dirección.

2. Disposición (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque los segmentos (11) están fabricados en plástico reforzado con fibra de carbono.

3. Disposición (1) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque en el material compuesto de plástico reforzado con fibra van cosidos o entretejidos materiales reactivos tales como por ejemplo hilos de termoplástico.

4. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los cosidos en el material compuesto de plástico reforzado con fibra están previstos esencialmente en dirección transversal a la dirección de las capas.

5. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque cada segmento (11) está fabricado por un procedimiento de inyección de resina.

6. Disposición (1) según la reivindicación 5, caracterizada porque cada segmento (11) está fabricado por el procedimiento RTM (Resin Transfer Moulding).

7. Disposición (1) según la reivindicación 5, caracterizada porque cada segmento (11) está fabricado por el procedimiento VARTM (RTM asistido por vacío).

8. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el las alas (14, 15) están dispuestos varios orificios (16, 17) para alojamiento de bulones o similares como elementos (7, 9) para realizar la unión con las estructura del motor de propulsión (8, 10).

9. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los segmentos (11) están unidos entre sí.

10. Disposición (1) según la reivindicación 8, caracterizada porque los segmentos (11) están pegados entre sí.

11. Disposición (1) según la reivindicación 9, caracterizada porque los segmentos (11) están unidos entre sí de modo liberable por medio de elementos de unión tales como por ejemplo bulones, tornillos o similares.

12. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque en las alas (14, 15) de los segmentos (11) están dispuestos elementos de refuerzo de plástico reforzado con fibra.

13. Disposición (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque en los segmentos (11) están dispuestos revestimientos o elementos de protección (19).

14. Disposición (1) según la reivindicación 13, caracterizada porque en los bordes del por lo menos un álabe director (6) de cada segmento (11) están dispuestos revestimientos, especialmente en el borde anterior (18) con relación al flujo de aire.

15. Disposición (1) según la reivindicación 13, caracterizada porque en los bordes de por lo menos un álabe director (6) de cada segmento (11) están dispuestos elementos de protección (19), en particular en el borde anterior (18) con relación al flujo de aire.