Pieza (5) de material compuesto con una rampa (13) entre dos zonas (11,

15) teniendo la segunda zona (15) menor longitud que la primera zona (11) cuya estructura comprende, desde su cara exterior (21) a su cara interior (23): una primera sección (31) formada por al menos dos telas continuas (41) extendidas paralelamente a su cara exterior (21), estando comprendida la pendiente de la rampa (13) entre el 20% y el 50%; una cuña (33) con forma de prisma triangular con su cara mayor (27) dimensionada de manera que forme una rampa con una pendiente inferior al 20%; una segunda sección (35) formada por una pluralidad de telas continuas (45) que se extienden paralelamente a la superficie delimitada por dicha primera sección (31) con dicha cuña (33) dispuesta sobre ella. La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de la pieza (5).

Pieza de material compuesto con una rampa entre dos zonas.

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a la estructura del apilado de una pieza de material compuesto con una rampa entre dos zonas que se fabrica curando en autoclave dicho apilado y, más en particular, a la estructura del apilado de una pieza de material compuesto de una estructura aeronáutica.

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 por ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático 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 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 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 Lay-up” o Encintado Automático) .

Las máquinas de encintado automático son muy eficientes para fabricar laminados planos o sustancialmente planos ya 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, “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático, 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

Un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de apilado de una pieza realizada en material compuesto cuya configuración incluya una rampa entre dos zonas y que permita su fabricación utilizando una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático, aunque la pendiente de la rampa sea superior a la requerida por la utilización de ese tipo de máquina.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de apilado de una pieza realizada en material compuesto cuya configuración incluya una rampa entre dos zonas que facilite su fabricación utilizando una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático sin variaciones en la configuración de la rampa que impliquen aumentos de peso.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de apilado de una pieza realizada en material compuesto cuya configuración incluya una rampa entre dos zonas que facilite su fabricación utilizando una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático sin variaciones en la configuración de la rampa que condicionen la unión a la pieza de elementos adicionales.

En un primer aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante una pieza fabricada a partir de un apilado de telas de material compuesto que incluye una rampa entre una primera zona y una segunda zona, generalmente de menor longitud que la primera zona, cuya estructura comprende desde su cara exterior a su cara interior:

- Una primera sección formada por al menos dos telas continuas que se extienden paralelamente a la cara exterior de la pieza estando comprendida la pendiente de la cara exterior de la rampa entre el 20% y el 50%.

- Una cuña con forma de prisma triangular dispuesta sobre dicha primera sección y con su cara mayor dimensionada de manera que forme una rampa con una pendiente inferior al 20% terminando al comienzo de dicha segunda zona.

- Una segunda sección formada por una pluralidad de telas continuas que se extienden paralelamente a la superficie delimitada por dicha primera sección con dicha cuña dispuesta sobre ella.

En una realización preferente de la presente invención, la pendiente de la cara exterior de la rampa está comprendida entre el 20% y el 35% y la pendiente de la cara mayor de la cuña es inferior al 15%. Se consigue con ello una estructura de apilado aplicable a buena parte de las piezas de material compuesto de estructuras aeronáuticas diseñadas con rampas.

En una realización preferente de la presente invención, la pendiente de la cara exterior de la rampa está comprendida entre el 20% y el 35% y la pendiente de la cara mayor de la cuña es inferior al 15%. Se consigue con ello una estructura de apilado aplicable a buena parte de las piezas de material compuesto diseñadas con rampas.

En otra realización preferente de la presente invención, dicha cuña está realizada en un material compuesto que se cura en el mismo ciclo que la pieza. Se consigue con ello facilitar su fabricación.

En un segundo aspecto, se proporciona un procedimiento de fabricación de la pieza mencionada que comprende el apilado de telas de material compuesto sobre un útil de apilado con la forma de la cara exterior de la pieza y su curado en un dispositivo apropiado mediante el cual:

- En una primera etapa se apilan las telas de la primera sección con una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático y se compactan manualmente.

- En una segunda etapa de se coloca la cuña.

- En una tercera etapa se apilan y compactan las telas de la segunda sección con una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático.

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.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La Figura 1 es una vista esquemática en sección de una pieza de material compuesto con una rampa entre dos zonas cuya parte superior ilustra la estructura deseable desde el punto de vista de diseño y su parte inferior ilustra la estructura utilizada para adaptarse a los condicionantes exigidos por la utilización de una máquina ATL “Automatic Tape Lay-Up” o Encintado Automático en la etapa de encintado de la pieza.

La Figura 2 es una vista esquemática en sección de la misma pieza de la Figura 1 con unos elementos rigidizadores para ilustrar uno de los problemas planteados por la técnica conocida en las piezas con rampas.

La Figura 3a es una vista de un estabilizador horizontal de cola de una aeronave con un cajón de torsión cuyo revestimiento es una pieza con una rampa entre dos zonas y la Figura 3b es una vista parcial de detalle de una zona de cogida de un componente del borde de salida.

La Figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de la estructura de una pieza con una rampa entre dos zonas según la presente invención.

Las Figuras 5a, 5b y 5c son vistas esquemáticas del proceso de encintado de una pieza con una rampa entre dos zonas según la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

La presente invención resulta aplicable a piezas fabricadas en material compuesto con una rampa como las piezas 3, 3’ ilustradas en las Figuras 1 y 2 con una rampa 13 entre dos zonas 11, 15. En esas Figuras también se representa una pieza 7, de menor espesor que las piezas 3, 3’ que debe unirse a ellas en la zona 15 quedando su cara exterior alineada con la de la zona 11.

Como ejemplo de piezas de ese tipo en la industria aeronáutica, cabe citar a los revestimientos de los cajones de torsión de los estabilizadores horizontales de cola mostrados en las Figuras 3a y 3b en los que la zona 11 de las piezas 3, 3’ se correspondería con el revestimiento 5 del cajón propiamente dicho y la zona 15 lo haría con la faldilla 7 de cogida de componentes 9 del borde de ataque y del borde de salida que, a su vez, se corresponderían con la pieza 7. Las rampas 13, 13’ vienen determinadas por la diferencia de espesor entre la pieza 7 y las piezas 3, 3’ para que la cara exterior...

1. Una pieza (5) fabricada a partir de un apilado de telas de material compuesto que incluye una rampa (13) entre una primera zona (11) y una segunda zona (15) caracterizada porque, desde su cara exterior (21) a su cara interior (23) , su estructura comprende:

- una primera sección (31) formada por al menos dos telas continuas (41) que se extienden paralelamente a la cara exterior (21) de la pieza (5) , estando comprendida la pendiente de la cara exterior (25) de la rampa (13) entre el 20% y el 50%;

- una cuña (33) con forma de prisma triangular dispuesta sobre dicha primera sección (31) y con su cara mayor (27) dimensionada de manera que forme una rampa con una pendiente inferior al 20% terminando al comienzo de dicha segunda zona (15) ;

- una segunda sección (35) formada por una pluralidad de telas continuas (45) que se extienden paralelamente a la superficie delimitada por dicha primera sección (31) con dicha cuña (33) dispuesta sobre ella.

2. Una pieza (5) según la reivindicación 1, caracterizada porque la pendiente de la cara exterior (25) de la rampa (13) está comprendida entre el 20% y el 35% y la pendiente de la cara mayor (27) de la cuña (33) es inferior al 15%.

3. Una pieza (5) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada porque dicha cuña (33) está realizada en un material compuesto que se cura en el mismo ciclo que la pieza (5) .

4. Una pieza (5) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizada porque forma parte del revestimiento de un cajón de torsión de un estabilizador horizontal de una aeronave.

5. Un procedimiento de fabricación de una pieza (5) según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende el apilado de telas de material compuesto sobre un útil de apilado (39) con la forma de la cara exterior de la pieza (5) y su curado en un dispositivo apropiado, caracterizado porque:

a) en una primera etapa se apilan las telas (41) de la primera sección (31) con una máquina de Encintado Automático y se compactan manualmente;

b) en una segunda etapa de se coloca la cuña (33) ;

c) en una tercera etapa se apilan y compactan las telas (45) de la segunda sección (35) con una máquina de Encintado Automático.