PIEZA DE MATERIAL COMPUESTO CON LARGUERILLO EN RAMPA.

PIEZA DE MATERIAL COMPUESTO CON LARGUERILLO EN RAMPA CAMPO DE LA INVENCION 5 La presente invención se refiere una pieza de material compuesto con un elemento de refuerzo integrado que origina una rampa debida a las zonas de diferente espesor que existen y, más en particular, a un revestimiento de un cajón de torsión de un ala de aeronave con un larguerillo de refuerzo situado en una rampa entre zonas de diferente espesor. 10 ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN En la industria aeronáutica son bien conocidos procesos de fabricación de piezas que comprenden básicamente una primera etapa de apilado de telas 15 por ATL "Automatic Tape Lay-Up" y una segunda etapa de curado en autoclave. En la etapa de apilado se colocan en un molde/útil de forma apropiada capas de un material compuesto tal como el preimpregnado que es una mezcla de refuerzo fibroso y matriz polimérica susceptible de almacenamiento. Ese material se puede presentar en diversas formas y en particular en 2 O forma de tela. Para las matrices termoendurecibles la resina generalmente se cura parcialmente o se lleva mediante otro proceso a una viscosidad controlada, llamada B-etapa. Las telas de material compuesto no se colocan aleatoriamente sino que se disponen en cada zona en un número y con una orientación de su refuerzo 25 fibroso, típicamente de fibra de carbono, determinados en función de la naturaleza y la magnitud de los esfuerzos que vaya a soportar la pieza en cada zona. Se utilizan para ello generalmente máquinas ATL ("Automatic Tape Layup") . Las máquinas de encintado automático son muy eficientes para fabricar 3 O laminados planos o sustancialmente planos ya que las pendientes admisibles por dichas máquinas son pequeñas.

Sin embargo, hay estructuras aeronáuticas que incluyen rampas en las que si bien sería deseable, desde un punto de vista de diseño, que tengan pendientes superiores a las admisibles por las máquinas ATL, se diseñan finalmente con unas pendientes más suaves para adaptarse a los condicionantes de la fabricación con esas máquinas, lo que tiene diversos inconvenientes a cuya solución está orientada la presente invención.

SUMARIO DE LA INVENCION 10 Un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de apilado de una pieza realizada en material compuesto, tal como un revestimiento de un cajón de torsión de un ala de aeronave, cuya configuración incluya una rampa entre dos zonas de diferente espesor dimensionada de 15 manera que permita la ubicación en dicha rampa de un elemento de refuerzo, tal como un larguerillo, optimizando el peso de la pieza y que permita su fabricación utilízando un proceso ATL Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de apilado de una pieza realizada en material compuesto tal como un revestimiento 2 O de un cajón de torsión de un ala de aeronave, cuya configuración incluya una rampa entre dos zonas de diferente espesor dimensionada de manera que permita la ubicación en ella de un elemento de refuerzo, tal como un larguerillo, y facilite su curado eficiente. Esos y otros objetos se consiguen mediante una pieza fabricada a partir 25 de un apilado de telas de material compuesto, que incluye al menos una zona con un primer sector de mayor espesor que el de las zonas circundantes y un segundo sector interior al primer sector y de mayor espesor que él, con un elemento longitudinal de refuerzo situado sobre un borde de dicha zona en la que: 30 a) cada grupo de telas de dichos sectores está dimensionado para formar en dicho borde una rampa de una pendiente de un valor predeterminado 1/p aceptable para que el pié de dicho elemento longitudinal de refuerzo quede dispuesto sobre la rampa. b) el apilado de dichos sectores se realiza disponiendo en primer término las telas del primer sector y sobre ellas las telas del segundo sector de manera que en el tramo coincidente de dicho borde la pendiente de la rampa resultante sea 1/ (p/2) . 5 En una realización preferente, dicha pendiente predeterminada 1/p es menor o igual a 1/40. Se consigue con ello permitir la fabricación de la pieza permitiendo el correcto copegado del elemento longitudinal de refuerzo sobre una rampa que incluye quiebros. En otra realización preferente dicha pieza es un revestimiento del cajón 10 de torsión de un ala de aeronave y la zona con dichos sectores de mayor espesor una zona de cogida de un motor. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa del objeto de la invención en relación a las figuras adjuntas. 15 DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Las Figuras 1 y 2 son vistas esquemáticas en sección de una pieza de material compuesto mostrando soluciones conocidas para la ubicación de 2 O larguerillos en zonas en rampa. La Figura 3 es una vista esquemática en sección de una pieza de material compuesto mostrando una posibilidad inaceptable de ubicación de un larguerillo en una zona en rampa, La Figura 4 es una vista en planta del apilado de una pieza de material 25 compuesto según la presente invención. La Figura 5 es una vista parcial de detalle del apilado de la zona de la pieza de mayor espesor a la que se refiere la presente invención. La Figura 6 es una vista en perspectiva del larguerillo dispuesto sobre el borde en rampa de dicha zona. 30

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

La presente invención resulta aplicable a piezas fabricadas en material compuesto con zonas de grandes diferencias de espesor y larguerlllos de refuerzo, alguno de los cuales pueden estar ubicadas en las rampas de transición entre esas zonas, que implican requerimientos ajustados a la hora de fijar las pendientes de las rampas de transición entre zonas de diferente espesor.

Estos requerimientos, particularmente los aplicables a las rampas en las que deben quedar ubicados larguerillos para permitir su correcto copegado, obligan, en los casos en los que las diferencias de espesor son muy acusadas, lOa extender mucho las rampas con el consiguiente impacto en peso como sucede en particular en el caso de los revestimientos de los cajones de torsión de alas de aeronaves que son piezas con enormes cambios de espesor. Un diseño convencional mostrado en la Figura 1 es una pieza 3 en la que el larguerillo de refuerzo 31 se dispone en un tramo plano entre dos rampas entre las zonas de diferente espesor 9, 7. Aunque en este caso, dichas rampas pueden tener pendientes del orden de 1/10, el diseño no es satisfactorio por el alto peso de la pieza. Para minimizar dicho peso, se conocen diseños con el larguerillo 31 dispuesto en una rampa entre las zonas de diferente espesor 9, 7 como el 2 O mostrado en la Figura 2. Con ese diseño, la rampa de la pieza 3' debe tener una pendiente del orden de 1/40 exigida por el proceso de curado del larguerillo lo que implica que el peso de la pieza siga siendo alto. A su vez, y como se muestra en la Figura 3, si la diferencia de espesor entre las zonas 9, 7 de la pieza 3" es muy grande, la rampa se extiende mucho 25 Y obligaría a ubicar al siguiente larguerillo 31' en el cambio de pendiente entre el tramo inclinado de la rampa y la zona 7, que es una ubicación inaceptable. Se conocen también diseños con dos larguerillos dispuestos en una rampa extendida que no son satisfactorios porque aumentan el peso y el coste de la pieza y pueden presentar problemas de calidad por las dificultades del 30 curado de la pieza con dos larguerillos ubicados en una rampa.

Se conocen asimismo diseños en los que la rampa empieza después del primer larguerillo, quedando solo el segundo en la rampa, pero esto implica un alto peso de la pieza. De lo anterior se deduce que resultaría deseable poder fabricar piezas en 5 material compuesto del tipo de los revestimientos de cajones de torsión de alas de aeronaves (es decir, piezas grandes con grandes cambios de espesor) que, cumpliendo el requerimiento de los larguerillos estén situados en pendientes menores ó iguales a 1/40, permitan reducir al máximo el peso de la pieza. Según una realización preferente de la presente invención y como se 10 muestra en las Figuras 4-6 la pieza 11 comprende una zona 13, con un primer sector 17 de mayor espesor que el de las zonas circundantes y un segundo sector 19 interior al primer sector 17 y de mayor espesor, con un borde 21 en el que debe quedar ubicar un larguerillo 31 siguiendo una traza 33. Para lograr que, por un lado, el larguerillo cumpla el requerimiento de 15 estar situado sobre rampas de pendientes menores ó iguales a 1/40 y que, por otro, se minimice la extensión de la rampa entre la zona 13 y la zona circundante de la pieza 11 en el borde 21, se dimensionan los grupos de telas 27, 27', ... 29, 29', .o. correspondientes a dichos sectores 17, 19 para formar en dicho borde 21 rampas de una pendiente de 1/40 aceptable...

1. Una pieza (11) fabricada a partir de un apilado de telas de material compuesto, que incluye al menos una zona (13) con un primer sector (17) de mayor espesor que el de las zonas circundantes y un segundo sector (19) interior al primer sector (17) y de mayor espesor que él, con un elemento longitudinal de refuerzo (31) situado sobre un borde (21) de dicha zona (13) , caracterizada porque:

a) cada grupo de telas (27, 27', ... ; 29, 29', ... ) de dichos sectores (17, 19)

está dimensionado para formar en dicho borde (21) una rampa de una pendiente de un valor predeterminado 1/p aceptable para que el pié de dicho elemento longitudinal de refuerzo (31) quede dispuesto sobre la rampa;

b) el apilado de dichos sectores (17, 19) se realiza disponiendo en primer término las telas (27, 27', ... ) del primer sector (17) y sobre ellas las telas (29, 15 29', ... ) del segundo sector (19) de manera que en el tramo coincidente (35) de dicho borde (21) la pendiente de la rampa resultante sea 1/ (p/2) .

2. Una pieza (11) según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha pendiente predeterminada 1/p es menor o igual a 1/40.

3. Una pieza (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque forma parte del revestimiento de un ala de una aeronave.