Procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento.

Los elementos postizos (1) son piezas que se adosan al objeto a ensayar para medición de propiedades aerodinámica y verificar el efecto adverso que se provoca en estas superficies de control, tales como los estabilizadores horizontal y vertical, elementos de hipersustentación, etc.Una vez conocida la geometría que ha de tener el elemento postizo por las condiciones de vuelo, condiciones atmosféricas y la superficie aerodinámica original, se reproduce por estereolitrografía la forma del elemento postizo (1) formándose a la vez unas extensiones (4) que siguen la geometría aerodinámica del objeto (3) y que quedan situadas en posiciones estratégicamente seleccionadas, actuando el conjunto a modo de plantilla en negativo que se ciñe y sigue las formas del borde de ataque. A continuación se aplica adhesivo a la superficie del elemento postizo (1) sin que afecte a las extensiones (4) ya que han de ser después eliminadas

Procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento.

Objeto de la invención

La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento, encuadrándose por tanto la invención en el campo técnico de los sistemas de medición de propiedades aerodinámicas de objetos, y que están expuestos a un flujo de aire en un túnel de viento, tal es el caso de formas de hielo u otros aditamentos para analizar su comportamiento.

Es un objeto de la invención el minimizar el tiempo de instalación dentro del túnel de estos elementos postizos, quedando perfectamente ajustados en el punto exacto de posicionamiento en la superficie aerodinámica a ensayar.

Antecedentes de la invención

En el diseño de los elementos que componen un avión, tal como fuselaje, alas, timones, etc., es preciso conocer las propiedades aerodinámicas de tales componentes. A la vista del gran tamaño de los aviones, los ensayos aerodinámicos se realizan con maquetas que reproducen a escala la totalidad o al menos parte del avión, cuyas maquetas se someten a ensayo en un túnel de viento.

En tales ensayos es necesario comprobar el comportamiento aerodinámico de las superficies de control, (estabilizadores horizontal y vertical, elementos de hipersustentación, etc.). Es de vital importancia verificar el efecto adverso de formación de hielo en esta superficie de control y que éste se mantenga dentro de los limites de seguridad previstos.

En la simulación de los elementos postizos se utilizan herramientas para la generación de la geometría exterior en función de las condiciones de vuelo, condiciones atmosféricas y de la superficie aerodinámica original. Una vez que la geometría del elemento postizo es conocida, ésta se puede realizar, utilizando procesos de creación rápida de prototipos, como la estereolitografía, para su montaje en maquetas y su posterior ensayo aerodinámico en túnel de viento.

Para una adecuada simulación y evaluación del efecto aerodinámico es importante mantener un correcto posicionamiento del elemento postizo respecto de la superficie original. Este posicionamiento se suele llevar a cabo mediante uno de los siguientes métodos:

- Utilizando varios taladros de precisión en la superficie aerodinámica y sus correspondientes fijas en la forma de hielo.

- Utilizando ranuras en la superficie aerodinámica y sus correspondientes relieves en el elemento postizo a acoplar.

- Utilizando plantillas de posicionamiento con la forma en negativo de parte de la superficie aerodinámica y del elemento postizo.

Los dos primeros métodos proporcionan un posicionamiento adecuado pero estas soluciones implican una modificación (taladrado o fresado) adicional de la superficie aerodinámica en un área especialmente sensible que podría comprometer las mediciones en configuración limpia (sin elementos postizos).

El tercer método no implica ninguna modificación extra de la superficie aerodinámica, el elemento postizo pivota sobre el borde de ataque de la superficie aerodinámica y se fija cuando encuentra su forma en negativo en la plantilla, siendo difícil de establecer con este método un exacto posicionamiento del elemento postizo y se emplea más tiempo en la fijación.

En general todos los métodos convencionales implican un gasto de tiempo considerable en la instalación dentro del túnel, son complicados de fabricar y ajustar y no permiten un exacto posicionamiento. Dado que los costes de operación de los túneles de viento son elevados, es necesario buscar alternativas de montaje que mejoren la exactitud del posicionamiento y faciliten la instalación reduciendo el tiempo empleado.

Descripción de la invención

En líneas generales, el procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento, objeto de la presente invención, consigue la fijación de éstos sin producir modificaciones en las superficies de la maqueta y por ende sin que se alteren sus cualidades aerodinámicas.

Esto se consigue mediante la explotación de las cualidades de los procesos de creación rápida de prototipos y más concretamente de procesos de estereolitografía.

La estereolitografía es un proceso de realización rápida de prototipos que utiliza la estratificación para la construcción de un modelo de diseño. La tecnología utiliza resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican cuando están expuestas a la luz ultravioleta. Un programa informático traduce un modelo CAD 3D en formato electrónico "STL" utilizado por las máquinas estereolitográficas, organizando la información en capas. Un láser de rayo ultravioleta traza cada sección del modelo CAD sobre la superficie de una cuba de resina fotopolimérica, materializando así el modelo CAD de esa zona, capa a capa.

Mediante el proceso de estereolitografía se puede aprovechar, al mismo tiempo que se genera la geometría del elemento postizo, para producir unas extensiones flexibles a modo de pinza, conformadas con la misma geometría de la maqueta en las posiciones de la superficie donde se vayan a fijar dichas extensione flexibles para actuar a modo de plantilla en negativo. Estas plantillas tienen un determinado espesor y están unidas a la forma del elemento postizo definiendo al menos dos plataformas utilizando un mínimo de material para mantener la rigidez adecuada y facilitar, una vez fijado el elemento postizo a la superficie aerodinámica, la posterior eliminación de dichas extensiones o plataformas.

La innovación que introduce este método que la invención propone al fabricar en una misma pieza el elemento postizo y su plantilla como una extensión aerodinámica de la misma, mediante estereolitografía:

- Por un lado, al acoplarse al borde de ataque de la superficie aerodinámica o al punto deseado de la misma, proporcione un seguro y adecuado posicionamiento.

- Por otro lado, este ajuste adecuado se obtiene sin tener que alterar en ningún modo la superficie aerodinámica con fijas ni ranuras.

- Por último, la simplicidad de este método en instalación de elementos postizos en maquetas de túnel de viento proporciona una reducción de tiempo de instalación considerable.

Una vez obtenida la geometría del elemento postizo con sus extensiones flexibles, teniendo estas últimas una rigidez adecuada para cumplir eficazmente su cometido, se aplica adhesivo a la superficie del elemento postizo que ha de quedar en contacto con la superficie original de la maqueta, sin que dicho adhesivo afecte a las extensiones flexibles. Pasado el tiempo de fraguado del adhesivo se retiran las extensiones por rotura o corte en la zona de nacimiento de las mismas.

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Breve descripción de los dibujos

Figura 1. es una vista esquemática en alzado, de una típica forma de hielo en el borde de ataque de una maqueta de estabilizador horizontal mostrado parcialmente, fijada con el procedimiento de posicionamiento y sujeción acorde con la invención.

Figura 2. Es una vista en perspectiva de una forma de hielo provista de dos extensiones flexibles en cada uno de sus bordes longitudinales.

Figura 3. es una vista en perspectiva de un estabilizador horizontal de una maqueta de avión, incluyendo una serie de formas de hielo con extensiones flexibles, las cuales han de fijarse al borde de ataque del estabilizador horizontal y están representadas en explosión.

Descripción de la forma de realización preferida

Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo el procedimiento posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayo en túnel de viento, que la invención propone, parte de obtener la forma geométrica del elemento postizo, en este ejemplo una forma de hielo (1) previamente determinada, en relación con la geometría que presenta el borde de ataque (2) de la superficie original aerodinámica del objeto, en este caso un estabilizador horizontal (3) de un avión.

Acorde con la invención se forman en el mismo proceso...

1. Procedimiento de posicionamiento y sujeción de elementos postizos para maquetas de ensayos en túnel de viento, caracterizado porque una vez conocida la geometría del elemento postizo (1), comprende:

- crear un prototipo por estereolitografía del elemento postizo (1) en el que a la vez se forman unas extensiones flexibles (4) a modo de pinza, conformadas con la misma geometría de la superficie de la maqueta, en las posiciones de la superficie donde se vayan a fijar dichas extensiones flexibles (4) y a modo de plantilla en negativo,

- aplicar adhesivo a la superficie del elemento postizo (1) que ha de quedar en contacto con la superficie original sin que afecte a las extensiones (4), y

- retirar las extensiones flexibles (4) pasado el tiempo de fraguado del adhesivo, por rotura o corte en la zona de nacimiento de las mismas.