La estructura comprende: un anillo de mamparo (22) con una porción anterior y una porción posterior inclinada hacia arriba y hacia atrás,

por la que se conecta al mamparo de presión (1); una cuaderna simple (18), que se conecta a la porción anterior del anillo de mamparo (22); una platabanda extendida (23), que se dispone entre la porción anterior del anillo de mamparo (22) y el revestimiento (6, 7); y unos herrajes de tensión (24, 25), que se acoplan entre la platabanda extendida (23) y los larguerillos (8, 9)

Estructura de ensamblaje del mamparo de presión de una aeronave.

Campo de la invención

La presente invención se concibe para la industria aeronáutica, en el campo del diseño y la construcción de aeronaves.

Objeto de la invención

La presente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, tiene por objeto proporcionar una estructura de ensamblaje del mamparo de presión de una aeronave.

El mamparo de presión es el elemento que cierra la zona presurizada de la aeronave por su parte más posterior. Desde un punto de vista estructural, este elemento tiene forma cóncava desde el lado de la zona presurizada y sustancialmente semiesférica, de manera que se proporcione un aprovechamiento óptimo del material del mamparo para absorber las carga debidas a la diferencia de presión, en adelante cargas de presión.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de ensamblaje tal que todas las piezas que lo conforman puedan ser fácilmente fabricadas en material compuesto, con el consiguiente ahorro en peso que ello supone, factor determinante en la industria aeronáutica.

Estado de la técnica anterior a la invención

Convencionalmente, el mamparo de presión se ensambla a la aeronave a través de una cuaderna que separa una sección anterior de otra sección posterior del fuselaje, secciones correspondientes a las zonas presurizada y no presurizada de la aeronave, respectivamente. Con esta configuración, fundamentalmente la estructura de ensamblaje del mamparo debe ser capaz, además de absorber las cargas de presión, de proporcionar la resistencia adecuada para el acoplamiento entre las secciones anterior y posterior del fuselaje así como la rigidización transversal adecuada del fuselaje.

Para ello, las estructuras de ensamblaje del mamparo de presión conocidas incorporan una cuaderna con simetría cilíndrica (siguiendo el contorno del fuselaje), quedando definida por su sección de simetría, como a continuación se describe.

La cuaderna está constituida por un alma, un ala superior y un ala inferior. Convencionalmente, el ala superior de la cuaderna tiene una porción anterior y una porción posterior.

El mamparo de presión se fija a la porción posterior del ala superior de la cuaderna, para ello la porción posterior se proyecta hacia arriba y hacia atrás con cierta inclinación respecto al revestimiento. Esta inclinación viene determinada por una línea tangente al mamparo de presión, teniendo un valor aproximado y orientativo de 60º. Convencionalmente, la conexión del mamparo a la cuaderna se realiza con medios de fijación mecánicos como remaches.

Por otra parte, el revestimiento de la sección anterior y de la sección posterior del fuselaje se fijan al ala inferior de la cuaderna a través de una placa de refuerzo denominada platabanda que se dispone entre el ala inferior de la cuaderna y el revestimiento. Convencionalmente, la conexión entre el ala inferior de la cuaderna y el revestimiento se realiza por medios de fijación mecánicos como remaches.

Para asegurar la continuidad del acoplamiento de las secciones anterior y posterior del fuselaje, y por ende la continuidad de los esfuerzos a absorber por los larguerillos y el revestimiento de las respectivas secciones, una estructura de ensamblaje conocida incorpora unos herrajes de tensión anterior y posterior. Estos herrajes de tensión acoplan los larguerillos y el revestimiento de la sección anterior a los larguerillos y revestimiento de la sección posterior del fuselaje a través de la cuaderna. Cada uno de estos herrajes de tensión se fijan por un lado a los larguerillos y por otro lado a la cuaderna, por medios de fijación mecánicos como remaches. Los herrajes de tensión convencionalmente se fijan a la cuaderna tanto a través del alma como a través de la porción anterior del ala superior de la misma. Por su parte, los herrajes de tensión posteriores convencionalmente se fijan a la cuaderna solamente a través del alma de la misma.

También con la función de asegurar la continuidad del acoplamiento entre las secciones anterior y posterior, así como de refuerzo para la absorción de las cargas de presión y por tanto para descargar la cuaderna, se conocen elementos estructurales, que disponiéndose en el lado de la zona presurizada, consisten esencialmente en tirantes que se acoplan entre la cuaderna y en otra cuaderna de refuerzo conectada a los larguerillos de la sección anterior.

Los elementos de la estructura convencional de ensamblaje del mamparo de presión, es decir la cuaderna, la platabanda, los herrajes de tensión y los tirantes y cuadernas de refuerzo, convencionalmente se fabrican de metal. En particular, la cuaderna necesariamente ha de fabricarse de metal y por la técnica de mecanizado, considerando el estado de esfuerzos que debe absorber por su constitución como se ha descrito, teniendo en cuenta que ello proporciona la resistencia óptima con peso y coste mínimo. Así, pensando en la fabricación en material compuesto mediante la técnica convencional de RTM, la solución directa de fabricar en material compuesto la cuaderna de la estructura de ensamblaje conocida mediante esta técnica, que se consideraría ideal para este caso, presenta aun así serios inconvenientes. En primer lugar conllevaría a un redimensionamiento desproporcionado de la cuaderna considerando el número de capas de fibras orientadas que habría que apilar para dotar a la cuaderna de la resistencia adecuada. En segundo lugar, la cuaderna a obtener presentaría vulnerabilidad al problema de la delaminación de capas, sobre todo en la zona de la intersección entre el alma y el ala superior donde preferentemente se concentrarían esfuerzos en la dirección perpendicular al laminado. Y en tercer lugar, requeriría de un utillaje relativamente complicado debido a la forma relativamente compleja de la sección de la cuaderna.

Descripción de la invención

Con objeto de resolver los inconvenientes del estado de la técnica la presente invención proporciona una estructura de ensamblaje del mamparo de presión que puede fabricarse toda ella fácilmente en material compuesto.

La estructura de ensamblaje del mamparo de presión de la invención se concibe, al igual que la estructura convencional, también para acoplar la sección anterior de la sección posterior del fuselaje correspondientes a las zonas presurizada y no presurizada de la aeronave respectivamente. Así, la estructura de ensamblaje del mamparo debe ser capaz, además de absorber las cargas de presión, de proporcionar la resistencia adecuada para el acoplamiento entre las secciones anterior y posterior del fuselaje así como la rigidización transversal adecuada del fuselaje.

Para ello, la estructura de ensamblaje del mamparo de presión reivindicada, a diferencia de la estructura de ensamblaje conocida, incorpora una cuaderna simple y un anillo de mamparo, ambos elementos con simetría cilíndrica (siguiendo el contorno del fuselaje) y por tanto quedando definidos por su sección de simetría, como a continuación se describe.

El anillo de mamparo tiene la función de recibir las cargas de presión del mamparo. Se caracteriza por tener una forma en L, con dos porciones rectas: una porción anterior y otra porción posterior. Así, el mamparo de presión se conecta a la porción posterior del anillo de mamparo, proyectándose la porción posterior hacia arriba y hacia atrás con cierta inclinación respecto al revestimiento, viniendo determinada la inclinación por una línea tangente al mamparo de presión.

Por otra parte, la cuaderna simple tiene la función de rigidizar la sección transversal del fuselaje, de manera desacoplada de la función de absorber las cargas de presión del mamparo, que es proporcionada por el anillo de mamparo. Para ello la cuaderna tiene un ala superior, un alma y un ala inferior.

La cuaderna simple se conecta al anillo de mamparo y, el conjunto de cuaderna y anillo, se fijan al revestimiento por interposición de una placa de refuerzo o platabanda extendida, entre la porción anterior del anillo de mamparo y el revestimiento. Tanto la sección anterior como la sección posterior del revestimiento se fijan a la porción anterior del anillo de mamparo, de modo que dicha porción anterior del anillo tiene la función de recibir los esfuerzos del acoplamiento de las secciones del fuselaje.

En la disposición de la cuaderna simple sobre el anillo de mamparo se encuentra adecuado...

1. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión de una aeronave, para acoplar una sección anterior (4) con otra sección posterior (5) del fuselaje, correspondientes a zonas presurizada (2) y no presurizada (3), respectivamente; las secciones anterior (4) y posterior (5) comprendiendo larguerillos (8, 9) y revestimiento (6, 7);

la estructura caracterizada porque comprende:

- un anillo de mamparo (22), que se extiende con simetría cilíndrica según el contorno del fuselaje, la sección de simetría teniendo una forma de L, con una porción anterior y una porción posterior, la porción posterior inclinada hacia arriba y hacia atrás y conectándose al mamparo de presión (1);

- una cuaderna simple (18), que se extiende con simetría cilíndrica según el contorno del fuselaje, la sección de simetría teniendo un ala superior (19), un alma (20) y un ala inferior (21); el ala inferior (21) de la cuaderna simple (18) conectándose a la porción anterior del anillo de mamparo (22);

- una platabanda extendida (23); que se extiende con simetría cilíndrica según el contorno del fuselaje, disponiéndose entre la porción anterior del anillo de mamparo (22) y el revestimiento (6, 7); y

- unos herrajes de tensión (24, 25); que se acoplan entre la platabanda extendida (23) y los larguerillos (8, 9).

2. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 1, caracterizado porque los revestimientos de las secciones anterior (6) y posterior (7) del fuselaje se fijan al conjunto de la cuaderna simple (18), anillo de mamparo (22) y platabanda extendida (23) con medios mecánicos como remaches.

3. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 2, caracterizado porque los revestimientos de las secciones anterior (6) y posterior (7) del fuselaje se fijan al conjunto de platabanda extendida, larguerillos (8, 9) y herrajes de tensión (24, 25), de las respectivas secciones anterior (6) y posterior (7) del fuselaje, con medios mecánicos como remaches.

4. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3, caracterizado porque adicionalmente comprende una pluralidad de placas de rigidización (26) para evitar el pandeo local de la cuaderna simple (18), que se conecta entre la cuaderna simple (18) y la porción anterior del anillo de mamparo (22).

5. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque el anillo de mamparo (22) forma parte integrada del mamparo de presión (1) .

6. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque el anillo de mamparo (22) se fija al mamparo de presión (1) con medios mecánicos.

7. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-6, caracterizada porque la cuaderna simple (19) se divide en una pluralidad de tramos, dispuestos a lo largo del contorno del fuselaje y sustancialmente no separados entre sí; acoplándose dichos tramos entre sí mediante medios convencionales.

8. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque la cuaderna simple (19) es de material compuesto, obteniéndose por la técnica de RTM.

9. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque el anillo de mamparo (22) es de material compuesto, obteniéndose por la técnica de preimpregnado.

10. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque la platabanda extendida (23) es de material compuesto, obteniéndose por la técnica de preimpregnado.

11. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque los herrajes de tensión (24, 25) son de material compuesto, obteniéndose por la técnica de preimpregnado con termoconformado/prensado.

12. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 4, caracterizada porque las placas de rigidización (26) son de material compuesto, obteniéndose por la técnica de preimpregnado con termoconformado/prensado.

13. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque el mamparo de presión (1) y el anillo de mamparo (22) son de material compuesto, y se conectan entre sí por una técnica seleccionada del grupo consistente en cocurado y copegado.

14. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 3-4, caracterizada porque la cuaderna simple (18) y el anillo de mamparo (22) son de material compuesto, y se conectan entre sí por una técnica seleccionada del grupo consistente en cocurado y copegado.

15. Estructura de ensamblaje del mamparo de presión, según la reivindicación 4, caracterizada porque las placas de rigidización (26), la cuaderna simple (18) y el anillo de mamparo (22) son de material compuesto, y se conectan entre sí por una técnica seleccionada del grupo consistente en cocurado y copegado.