Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión y herramienta de curado usada en el mismo.

Método de fabricación de larguerillos con forma "T" para un avión, en el que los larguerillos con forma de "T" tienen un alma del larguerillo y un pie del larguerillo, comprendiendo el método: una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir una geometría de semi-larguerillos con una sección transversal con forma de "L", una segunda etapa para colocar juntos los dos semi-larguerillos con forma de "T" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T", una tercera etapa donde el larguerillo con forma de "T" resultante es coencolado sobre un revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos, y una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado. El método se caracteriza porque los angulares de aleación de invar se cortan en un área del radio, eliminando una parte de los mismos que cubren el pie del larguerillo para definir una pieza de aleación de invar que no tiene pie.

Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión y herramienta de curado usada en el mismo.

Objeto de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para construir estructuras de aviones que reduzcan el tiempo, el trabajo y las dificultades de montaje, especialmente cuando sobre los larguerillos se monta otra pieza.

El objeto principal de la presente invención es minimizar un efecto conocido como "efecto de sombrero mejicano" experimentado por los larguerillos con forma de "T". Esto significa minimizar el hecho de que el espesor del larguerillo se hace menor que el espesor nominal en el extremo del alma del larguerillo y mayor que el espesor nominal en el extremo del pie del larguerillo.

De esta manera, otro objeto de la invención es evitar el uso de suplementos sólidos cuando tiene que montarse otra pieza sobre el pie del larguerillo.

Un objeto adicional de la presente invención es describir una herramienta de curado usada para superar el efecto mencionado anteriormente.

Por último, otro objeto de la presente invención se refiere a facilitar la etapa de desmoldeo de los larguerillos de la bolsa de vacío.

Campo de la invención

La presente invención está comprendida dentro de la industria aeronáutica y se refiere a larguerillos para aviones. Más particularmente, se refiere a larguerillos de material compuesto con forma de "T" y a los métodos de fabricación de los mismos.

Antecedentes de la invención

En la construcción de aviones, un larguerillo o larguero de fuselaje o refuerzo es una tira fina hecha de fibra de carbono. Varias tiras son coencoladas sobre un revestimiento curado para construir una parte del avión (por ejemplo, las alas, el HTP, etc.).

Un tipo muy común de larguerillos es el que tiene una sección transversal con forma de "T" que define un alma del larguerillo y un pie del larguerillo.

Normalmente, un método de fabricación de un larguerillo con forma de "T" para un avión comprende una primera etapa de conformado de laminados en caliente para conseguir una geometría de semi-larguerillos con sección transversal con forma de "L", y una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos, conformados en caliente, para conseguir un larguerillo con forma de "T". Después, el larguerillo con forma de "T" es coencolado sobre un revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos.

También es bien conocido en la industria aeronáutica que dicho método comprende una tercera etapa, que es un ciclo de curado, en el que las herramientas de curado, preferiblemente angulares de aleación de invar de aproximadamente 90º, se colocan siguiendo el contorno del larguerillo con forma de "T" conformado en caliente dentro de una bolsa de vacío durante el ciclo de curado. Debe observarse que los angulares de invar tienen una abertura de 90º cuando el revestimiento sobre el que los larguerillos son coencolados es un revestimiento plano. Pero, cuando el revestimiento es curvo, entonces el ángulo entre el pie y el alma de un larguerillo varía ligeramente, haciendo de esta manera que la abertura del angular de invar sea distinta de 90º.

Estos larguerillos con forma de "T", que se forman por los métodos de fabricación tradicionales en los que los larguerillos no curados se unen conjuntamente sobre las capas superficiales curadas con la herramienta de curado del larguerillo dentro de la bolsa de vacío, están sometidos al inconveniente de "efecto de sombrero mejicano", que es el hecho de que el espesor del larguerillo:

- se hace menor que el espesor nominal en el extremo del alma del larguerillo, y

- se hace mayor que el espesor nominal en los extremos del pie del larguerillo.

De esta manera, si cualquier otra pieza tiene que montarse sobre el pie del larguerillo y la diferencia de espesor entre los puntos más finos y más gruesos del pie del larguerillo es demasiado grande, tiene que añadirse un suplemento sólido para nivelar la superficie sobre la que tiene que montarse la otra pieza. El uso de estos suplementos sólidos aumenta las dificultades de montaje y la cantidad de trabajo implicado.

La Solicitud de Patente ES P201030219 describe un método tradicional de fabricación de larguerillos, especialmente con una sección transversal con forma de "T".

Por lo tanto, era deseable encontrar un método de fabricación de larguerillos con el que se minimice el inconveniente de "efecto de sombrero mejicano" explicado anteriormente.

Descripción de la invención

La presente invención se diseña para superar los inconvenientes mencionados anteriormente de los larguerillos con forma de "T".

A lo largo de toda la presente invención el término "invar", conocido también genéricamente como FeNi36 (64FeNi en Estados Unidos), es una aleación de níquel (36%) y acero (64%), destacada por su bajo coeficiente de expansión térmica (CET), único. El nombre "invar" procede de la palabra invariable, que hace referencia a su ausencia de expansión o contracción cuando cambia la temperatura.

De esta manera, una aleación de invar presenta una expansión extremadamente baja a aproximadamente temperatura ambiente, haciéndola particularmente útil en aplicaciones donde se requiere una expansión térmica mínima y una alta estabilidad dimensional, tal como en instrumentos de precisión como dispositivos optoelectrónicos, bancos ópticos y láser, componentes electrónicos y otras clases de instrumentos científicos. También tiene una gran aplicabilidad en la fabricación de herramientas para curar materiales compuestos. La expresión "materiales compuestos" incluye diversos materiales basados en polímeros y no poliméricos, no homogéneos, denominados habitualmente "materiales compuestos reforzados", "materiales compuestos de fibra de carbono" u otros términos adicionales conocidos en la técnica.

De esta manera, la presente invención describe un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión que tienen un alma del larguerillo y un pie del larguerillo, y comprendiendo el método:

- una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir una geometría de semi-larguerillos con sección transversal con forma de "L",

- una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos con forma de "L" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T",

- una tercera etapa de coencolado del larguerillo con forma de "T" resultante sobre un revestimiento curado con una línea adhesiva entre ellos, y

- una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado.

El método se caracteriza porque antes de realizar la cuarta etapa los angulares de invar se cortan en un área del radio eliminando una parte de los mismos que cubre el pie del larguerillo para definir una pieza de aleación de invar sin pie.

Preferiblemente, los angulares de aleación de invar se cortan en un área del radio en aquellas zonas donde se van a montar otras piezas. En dichas realizaciones, la zona en la que se va a montar otra pieza es el pie del larguerillo; de esta manera, la pieza a montar permanece en contacto directo con el pie del larguerillo.

En una segunda realización de la presente invención, se dispone un soporte elastomérico sobre el pie del larguerillo una vez cortado el angular de invar. El soporte elastomérico cubre el pie del larguerillo. Este soporte elastomérico hace trabajo de molde, por lo que se retira al final del proceso para su reutilización durante varios ciclos. En una realización preferida, este soporte elastomérico es de goma.

Además, para facilitar el desmoldeo de los larguerillos, en una tercera realización de la presente invención un elemento de fibra de vidrio ya precurado es coencolado con el pie del larguerillo (3) sobre el lugar que ha dejado libre la parte del angular de aleación de invar eliminada. Como es conocido en la técnica, este elemento al ir coencolado, queda fijado al pie del larguerillo de forma permanente, y, al montarse precurado, también da forma a dicho pie como si se tratara de un molde. En el montaje preparatorio de este proceso de curado y coencolado, la fibra de vidrio precurada estaría en contacto directo...

1. Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión, en el que los larguerillos con forma de "T" (1) tienen un alma del larguerillo (2) y un pie del larguerillo (3), comprendiendo el método:

- una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono para conseguir semi-larguerillos (4) con sección transversal con forma de "L",

- una segunda etapa para colocar juntos dos semi-larguerillos (4) con forma de "L" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T"(1),

- una tercera etapa donde el larguerillo con forma de "T" resultante (4) es coencolado sobre un revestimiento curado (5) con una línea adhesiva (6) entre ellos, y

- una cuarta etapa para curar el larguerillo con forma de "T" obtenido (1) dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar (7) como herramientas de curado,

caracterizado porque

antes de realizar la cuarta etapa, los angulares de aleación de invar (7) se cortan en un área del radio (8) eliminando una parte de los angulares de aleación de invar (7) que cubre el pie del larguerillo (3) para definir una pieza de aleación invar (7, 7'') sin pie.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el corte que define la pieza de aleación de invar (7') es un corte radial.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el corte que define la pieza de aleación de invar (7'') es un corte recto.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque antes de realizar la cuarta etapa, y una vez que los angulares de aleación de invar 7 se han cortado definiendo la pieza de aleación invar (7') que no tiene pie, se dispone un soporte elastomérico (12) sobre el pie del larguerillo (3).

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque antes de realizar la cuarta etapa y una vez que los angulares de aleación de invar (7) se han cortado definiendo la pieza de aleación de invar (7', 7'') que no tiene pie, un elemento de fibra de vidrio precurado es coencolado con el pie del larguerillo (3) sobre el lugar que ha dejado libre la parte del angular de aleación de invar eliminado.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el soporte elastomérico (12) es de goma.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que más de un larguerillo con forma de "T" (1) se coencola al mismo tiempo, caracterizado porque se coloca un relleno (9) entre pies de larguerillo adyacentes (3) para evitar el efecto de borde.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el relleno (9) se selecciona de entre el grupo consistente en fibra de carbono, metal, fibra de vidrio o cualquier resina que se cure a temperatura ambiente.

9. Herramienta de curado usada en el método de la reivindicaciones 1 a 8 que es una pieza de aleación invar (7', 7'') que no tiene pie, caracterizada porque es un angular de aleación de invar (7) en el que la parte del angular de aleación de invar (7) que cubre el pie del larguerillo (3) se ha cortado en un área del radio (8) y se ha eliminado.