Un conjunto (100) de ala para uso en un avión (300), que comprende:

una estructura (110) de soporte que tiene una primera parte final adaptada para ser acoplada al avión (300); un conjunto (102) de panel superior y una pareja de cuerdas superiores (104) del larguero, que se extienden en la dirección del larguero, estando conectados mutuamente dicho conjunto de panel superior y cada una de dichas cuerdas superiores del larguero, y formadas a partir de material metálico, estando acoplado el conjunto (102) del panel superior a la estructura (110) de soporte; un conjunto (112) de panel inferior y una pareja de cuerdas inferiores (114) del larguero, que se extienden en la dirección del larguero, estando conectados mutuamente dicho conjunto de panel inferior y cada una de dichas cuerdas inferiores del larguero, y formadas a partir de material compuesto, estando acoplado el conjunto (112) del panel inferior a la estructura (110) de soporte, y una pareja de partes (120) de interfaz, situadas en extremos opuestos de las cuerdas de la estructura (110) de soporte, acoplando cada parte (120) de interfaz una de las cuerdas superiores (104) del larguero con la correspondiente cuerda inferior (114) del larguero

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención está relacionada en general con conjuntos de alas de avión y, más específicamente, con conjuntos de alas de avión que tienen paneles de materiales compuestos y metálicos.

Tales conjuntos de alas están divulgados en la solicitud de patente europea EP 0 732 262 A2.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los conjuntos de alas de los modernos aviones comerciales convencionales incluyen generalmente una caja de ala hecha de paneles de aluminio, largueros y nervaduras. Aunque se han conseguido resultados deseables utilizando conjuntos de ala de la técnica anterior, hay espacio para la mejora. Por ejemplo, la reducción del peso estructural de un avión es generalmente igual a un mejor rendimiento de la aeronave. Con respecto a los aviones comerciales, tal rendimiento mejorado tiene valor en el mercado. Se han examinado materiales compuestos como alternativa al aluminio, sin embargo, los materiales compuestos son generalmente costosos en comparación con el aluminio, y pueden no ser muy adecuados para transportar altas cargas de compresión experimentadas en ciertas circunstancias.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar un ala mejorada.

Este objeto se resuelve con un conjunto de ala para uso en un avión, que comprende: una estructura de soporte que tiene una primera parte extrema adaptada para ser acoplada a la aeronave, un conjunto de panel superior y una pareja de cuerdas superiores del larguero formadas a partir de un material metálico, estando acoplado el conjunto del panel superior a la estructura de soporte, un conjunto de panel inferior y una pareja de cuerdas inferiores del larguero formadas a partir de un material compuesto, estando acoplado el conjunto de panel inferior la estructura de soporte, y una pareja de partes de interfaz, situadas en los extremos opuestos de las cuerdas de la estructura de soporte, acoplando cada una de las cuerdas superiores del larguero a las cuerdas inferiores del larguero.

La presente invención está dirigida a las alas de avión que tienen tanto paneles de materiales compuestos como metálicos. Los modos de realización de los métodos y sistemas de acuerdo con la presente invención pueden proporcionar ventajosamente sustanciales ahorros en peso, características de protección más robustas contra rayos/EME (entorno electromagnético), mejores características de tolerancia a daños de fuentes discretas, y coste mejorado con respecto a la competencia de conjuntos de ala de la técnica anterior.

En un modo de realización, un conjunto de ala incluye una estructura de soporte que tiene una primera parte extrema adaptada para ser acoplada a un avión, un conjunto de panel superior formado por un material metálico y acoplado a la estructura de soporte, y un conjunto de panel inferior formado por un material compuesto y acoplado a la estructura de soporte. El material metálico puede ser aluminio, titanio o cualquier otro material adecuado, y el material compuesto puede ser un material plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) u otro material compuesto adecuado. En un modo de realización alternativo, el conjunto de panel superior incluye una primera parte de entramado de tendencia descendente, situado próximamente a la primera parte extrema de la estructura de soporte, y el conjunto de panel inferior incluye una segunda parte de entramado de tendencia ascendente, estando esta segunda parte de entramado próxima a la primera parte de entramado, comprendiendo además el conjunto de ala un miembro de interfaz de un material aislante dispuesto entre la primera y la segunda partes de entramado, y al menos una sujeción que acopla la segunda parte de entramado, el miembro de interfaz y la primera parte de entramado a la estructura de soporte.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se describen con detalle a continuación modos de realización preferidos y alternativos de la presente invención, con referencia a los dibujos siguientes.

La FIGURA 1 es una vista en alzado superior de un conjunto de ala de acuerdo

con un modo de realización de la invención;

La FIGURA 2 es una vista en sección transversal final del conjunto de ala de la

FIGURA 1, tomada a lo largo de la línea 2-2;

La FIGURA 3 es una vista en alzado ampliada de una parte de interfaz, de

acuerdo con un modo de realización de la invención;

La FIGURA 4 es un gradiente de esfuerzos de la parte de interfaz de la figura 3;

y

La FIGURA 5 es una vista en alzado lateral de un avión con conjuntos de ala de

acuerdo con otro modo de realización de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La presente invención está relacionada con conjuntos de alas de avión que tienen paneles de materiales compuestos y metálicos. Muchos detalles específicos de ciertos modos de realización de la invención, se establecen en la descripción siguiente y en las FIGURAS 1-5, para proporcionar una comprensión completa de tales modos de realización. Sin embargo, un experto en la técnica comprenderá que la presente invención puede tener modos de realización adicionales, o que la presente invención puede ser puesta en práctica sin diversos detalles que se describen en la descripción siguiente.

En general, los modos de realización de la presente invención proporcionan conjuntos de ala que tienen paneles tanto de material compuesto como de aluminio.

Tales conjuntos de ala son conocidos por la solicitud de patente europea EP 0 732 262 A2, donde la cuerda de compresión consiste en material metálico y la cuerda de tensión consiste en un material compuesto fibroso.

Ciertos materiales compuestos, incluyendo los materiales de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP) se comportan bien con la tensión y resisten los daños de la fatiga. El aluminio tiene unas propiedades de compresión relativamente buenas, pero un rendimiento relativamente inferior con la tensión y la fatiga. Por tanto, los conjuntos de ala que incluyen paneles compuestos en zonas que experimentan principalmente cargas de tensión, y los paneles de aluminio en otras zonas que experimentan principalmente cargas de compresión, pueden proporcionar una reducción sustancial de peso en comparación con los conjuntos de ala de la técnica anterior, y pueden proporcionar un conjunto de ala que es más ligero que un conjunto de ala construido enteramente con aluminio, o con un conjunto de ala totalmente de CFRP.

Se encuentran diversas complejidades diferentes en el desarrollo de modos de realización de conjuntos de ala que tienen tanto paneles de CFRP como paneles de aluminio, incluyendo 1) la corrosión galvánica en los interfaces CFRP/aluminio, 2) distintas tasas de expansión inducida térmicamente y 3) límites de esfuerzo incompatibles del aluminio y del CFRP. Estas zonas de preocupación se abordan en la presente divulgación y han sido, al menos parcialmente, mitigadas por los modos de realización de la presente invención, como se describe con más detalle a continuación.

La FIGURA 1 es una vista en alzado superior de un conjunto 100 de ala de acuerdo con un modo de realización de la invención. La FIGURA 2 es una vista en sección transversal final del conjunto 100 de ala de la FIGURA 1, tomada a lo largo de la línea 2-2. En este modo de realización, el conjunto 100 de ala incluye un conjunto 102 de panel superior y unas cuerdas superiores 104 del larguero. El conjunto 102 de panel superior y las cuerdas superiores 104 del larguero están formados a partir de aluminio u otro material metálico adecuado, tal como el titanio. De forma similar, el conjunto 100 de ala incluye un conjunto inferior 112 de ala y las cuerdas inferiores 114 del larguero. El conjunto 112 del panel inferior y las cuerdas inferiores 114 del larguero están formados a partir de material compuesto, tal como, por ejemplo, el CFRP.

Como se ilustra en la figura 3, el conjunto 102 del panel superior incluye un forro superior 108 y una pluralidad de miembros superiores 106 de entramado. Los miembros 106 de entramado acoplan el forro superior 108 a una estructura 110 de soporte del conjunto 100 de ala. De forma similar, el conjunto 112 del panel inferior incluye un forro inferior 118 y una pluralidad de miembros inferiores 116 de entramado que acoplan el forro inferior 118 a la estructura 110 de soporte.

Una pareja de partes 120 de interfaz situadas en extremos opuestos...

1. Un conjunto (100) de ala para uso en un avión (300), que comprende:

una estructura (110) de soporte que tiene una primera parte final adaptada para ser acoplada al avión (300); un conjunto (102) de panel superior y una pareja de cuerdas superiores (104) del larguero, que se extienden en la dirección del larguero, estando conectados mutuamente dicho conjunto de panel superior y cada una de dichas cuerdas superiores del larguero, y formadas a partir de material metálico, estando acoplado el conjunto (102) del panel superior a la estructura (110) de soporte; un conjunto (112) de panel inferior y una pareja de cuerdas inferiores (114) del larguero, que se extienden en la dirección del larguero, estando conectados mutuamente dicho conjunto de panel inferior y cada una de dichas cuerdas inferiores del larguero, y formadas a partir de material compuesto, estando acoplado el conjunto (112) del panel inferior a la estructura (110) de soporte, y una pareja de partes (120) de interfaz, situadas en extremos opuestos de las cuerdas de la estructura (110) de soporte, acoplando cada parte (120) de interfaz una de las cuerdas superiores (104) del larguero con la correspondiente cuerda inferior (114) del larguero.

2. El conjunto de ala de la reivindicación 1, en el que el material metálico incluye al menos uno entre el aluminio y el titanio, y en el que el material compuesto incluye un material de plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP).

3. El conjunto de ala de la reivindicación 1 o 2, en el que una primera parte

(105) de entramado que se extiende hacia debajo de la cuerda superior (104) del larguero se solapa con un segunda parte (115) de entramado que se extiende hacia arriba de la cuerda inferior (114) del larguero.

4. El conjunto de ala de la reivindicación 3, en el que un miembro (122) de nervadura se extiende hacia arriba a lo largo de una primera y segunda partes (105, 115) de entramado de las cuerdas superior e inferior (104, 114) del larguero.

5. El conjunto de ala de la reivindicación 4, en el que un miembro (126) de interfaz está dispuesto entre la primera parte (105) de entramado de la cuerda superior

(104) del larguero y la segunda parte (115) de entramado de la cuerda inferior (114) del larguero, y también entre la segunda parte (115) de entramado de la cuerda inferior

(114) del larguero y la estructura (110) de soporte.

6. El conjunto de ala de la reivindicación 5, en el que una pluralidad de sujeciones (124) pasa a través del miembro (122) de nervadura, de una o más de la primera y segunda partes (105, 115) de entramado de las cuerdas superior e inferior (104, 114) del larguero y del miembro (126) de interfaz, fijando estos componentes a la estructura

(110) de soporte.

7. El conjunto de ala de la reivindicación 1, en el que el conjunto (102) del panel superior incluye una primera parte (105) de entramado con tendencia descendente, situada próxima a la primera parte final de la estructura (110) de soporte, y el conjunto

(112) del panel inferior incluye una segunda parte (115) de entramado con tendencia ascendente, estando la segunda parte (115) de entramado próxima a la primera parte

(105) de entramado, comprendiendo además el conjunto de ala un miembro (126) de interfaz de un material aislante, dispuesto entre la primera y la segunda partes (105, 115) de entramado, y al menos una sujeción (124) que acopla la segunda parte (115) de entramado, el miembro (126) de interfaz y la primera parte (105) de entramado a la estructura (110) de soporte.

8. El conjunto de ala de la reivindicación 7, que comprende además un miembro (122) de nervadura que se extiende a lo largo, y está acoplado con una de ellas, de al menos una entre la primera y la segunda partes (105, 115) de entramado.

9. El conjunto de ala de la reivindicación 7, en el que el conjunto (102) del panel superior incluye una cuerda superior (104) del larguero próxima al primer extremo de la estructura (110) de soporte, siendo la primera parte (105) de entramado una parte de la cuerda superior (104) del larguero, y donde el conjunto (112) de panel inferior incluye una cuerda inferior (114) del larguero, siendo la segunda parte (115) de entramado una parte de la cuerda inferior (114) del larguero.

10. El conjunto de ala de la reivindicación 1 o 7, en el que hay acoplado un forro superior (108) a la estructura (110) de soporte, por una pluralidad de miembros (106)

de entramado, y hay acoplado un segundo forro (118) a la estructura (110) de soporte, por una pluralidad de segundos miembros (116) de entramado.

11. El conjunto de ala de la reivindicación 7, que comprende además al menos un tapajuntas (128) dispuesto sobre al menos una parte del borde de al menos una de las partes primera y segunda (105, 115) de entramado.

12. El conjunto de ala de la reivindicación 6 o 7, en el que el miembro (126) de interfaz está formado por material de chapa aislante de fibra de vidrio.

13. Un avión que comprende:

un fuselaje (306) que tiene una estructura aérea (307);

una unidad (302) de propulsión que está acoplada a uno entre el fuselaje (306) y 15 la estructura aérea (307); y

una pareja de conjuntos de ala de acuerdo con la reivindicación 1.