Un herraje delantero de trimado y su ensamblaje a la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión.

Un herraje delantero de trimado y su ensamblaje a la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión.

Se trata de un ensamblaje entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión que comprende un herraje delantero de trimado (1, 1a y 1b), una placa de cortadura o cizalla frontal (2), una placa de cortadura o cizalla superior (4), una placa de cortadura o cizalla inferior (5), y una pieza de unión "rib post" (3), de forma tal que minimice las cargas que se transfieren a los cajones laterales, a la vez que permita el adecuado trimado del estabilizador horizontal. Asimismo, se describe un herraje delantero de trimado compacto, hecho en una sola pieza y en material compuesto.

Un herraje delantero de trimado y su ensamblaje a la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión.

Objeto de la invención La presente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, tiene por objeto proporcionar un ensamblaje entre un herraje delantero de trimado con una unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de una aeronave, de forma tal que dicho ensamblaje minimice las cargas que se transfieren a los cajones laterales, a la vez que permita el adecuado trimado del estabilizador horizontal.

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

Un tercer objeto de la presente invención es proporcionar un herraje delantero de trimado compacto, hecho en una sola pieza y en material compuesto.

Campo técnico de la invención Como se desprende del apartado anterior, la presente invención encuentra aplicación dentro de la industria aeronáutica, en el campo técnico de las estructuras de aeronaves y, particularmente, en las uniones entre un herraje delantero de trimado y la unión entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de una aeronave.

Concretamente se aplica a la unión entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de una aeronave.

Estado de la técnica anterior a la invención Los cajones laterales o cajones de torsión del estabilizador horizontal de un avión son estructuras bien conocidas en la industria aeronáutica y constituyen uno de los elementos estructurales principales del estabilizador horizontal de un avión.

Así, un cajón de torsión se define como una estructura constituida por: largueros, normalmente rectos y dispuestos longitudinalmente en la estructura; costillas, dispuestas transversalmente entre los largue ros y unidas a éstos; y un revestimiento, dispuesto de forma tal que cubra la estructura formada por largueros y costillas, y unido a ella.

Los largueros tienen la función de absorber los esfuerzos de flexión; las costillas distribuyen los esfuerzos a los largueros y dan forma al revestimiento, y el revestimiento distribuye las cargas aerodinámicas de sustentación y resistencia que se aplican sobre su superficie aerodinámica a las costillas y largueros. También, los cajones de torsión suelen incorporar larguerillos, unidos a la superficie interior del revestimiento, que aportan estabilidad al revestimiento y evitan su pandeo.

Tradicionalmente, en el estado de la técnica, las uniones entre los cajones laterales se realizan mediante uniones en cortadura, ya sea por medio de placas que unen los revestimientos de ambos cajones laterales o con piezas algo más complicadas que unen los revestimientos de ambos cajones laterales, donde dichas piezas se sitúan cercanas al plano de simetría o están contenidas en él. Como ejemplo de dichas piezas podemos citar a la costilla central o el herraje delantero de trimado. Además, tradicionalmente, la fabricación de este tipo de piezas, debido a los requerimientos de estrechas tolerancias y alta resistencia, suele desembocar en la utilización de materiales caros y difíciles de mecanizar, como por ejemplo el titanio, lo cual eleva sustancialmente los costes de fabricación y montaje, a la vez que eleva el peso de la aeronave.

Además, es comúnmente conocido que la industria aeronáutica requiere estructuras que sean capaces de soportar las altas cargas a las que son sometidas, cumpliendo exigencias de resistencia y rigidez, exigiéndoles que sean lo más ligeras posibles a la vez que cumplan con todos los requisitos de seguridad exigidos por las autoridades de aviación.

En este sentido, las uniones a tracción continúan investigándose para evaluar su potencial ahorro, tanto en peso, como en costes de fabricación y montaje, para mejorar las prestaciones de una aeronave.

En los últimos años se han desarrollado uniones a tracción para unir partes de una aeronave y se han aplicado ya para uniones entre piezas pequeñas de un avión. La Patente US 6.415.496 describe un procedimiento de unión a tracción-compresión de carácter desmontable y/o fijo para aplicar a materiales compuestos.

Uno de los campos de aplicación de dicha Patente es la unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión. Sin embargo, para que este tipo de unión a tracción pueda aplicarse en la unión entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal es necesario resolver, primero, el problema que plantea la unión o ensamblaje entre dicha unión a tracción resultante y el resto de piezas que se sitúan en esa zona.

Entre las piezas que se sitúan en la zona donde se produce la unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal se encuentra el herraje delantero de trimado (front fitting) , herraje que une la parte delantera del plano medio del estabilizador, con un tornillo sin fin que, al girar, hace que la parte delantera del estabilizador horizontal suba o baje y, así, rote alrededor de un eje situado en su parte trasera, variando el ángulo de ataque del estabilizador horizontal. Es decir que el herraje delantero de trimado es aquel que sirve para variar la altura del punto de cogida del estabilizador horizontal, permitiendo así el trimado del estabilizador.

Adicionalmente, hay que destacar que el herraje delantero de trimado ha de ser un herraje “fail-safe” es decir a prueba de fallos, lo cual dificulta aún más el diseño en esa zona.

Con lo cual, como tradicionalmente la unión entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal era una unión en cortadura y ahora se trata de lograr una unión a tracción, entonces todas las piezas que conforman la unión o ensambladura entre esta unión a tracción entre cajones laterales y el herraje delantero de trimado, así como el propio herraje delantero de trimado y la forma de pasar o transmitirse las cargas a los cajones laterales deben reestudiarse y rediseñarse con nuevos conceptos para adaptarlos al nuevo tipo de unión a tracción.

Además, otra consecuencia de los requisitos de resistencia, rigidez y aligeramiento de las estructuras aeronáuticas es el uso, cada vez más extendido, de los materiales compuestos en estructuras primarias, los cuales, bien aplicados, pueden suponer importantes ahorros en peso y montaje frente al diseño metálico.

Es decir que se trata de estudiar la estructura, las cargas y el conjunto de piezas situadas alrededor de la unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal para encontrar la manera más adecuada de ensamblar dicha unión con el herraje delantero de trimado.

A lo largo de la presente memoria se entenderá que un material compuesto (término en inglés “composite”) es aquel que consiste esencialmente en una resina o material plástico reforzado con fibras dispuestas con diferentes orientaciones de manera que se optimizan las propiedades mecánicas del material.

Dicho material compuesto presenta, además de la ventaja del menor peso, la ventaja de la ausencia de efectos de fatiga y corrosión.

Era, por tanto, deseable poder disponer de un ensamblaje entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión, donde el herraje mantenga intactas sus funciones de trimado y todas las piezas integrantes del ensamblaje puedan ser piezas de material compuesto, a la vez que minimicen las cargas que se transfieren a los dos cajones laterales del estabilizador horizontal.

Descripción de la invención La presente invención tiene por objeto superar el problema que plantea el ensamblaje entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión.

El objetivo de la presente invención es conseguir un conjunto de piezas de ensamble o ensamblaje que haga posible la unión entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión, donde todas las piezas componentes de dicho ensamblaje sean, además, piezas de material compuesto, de forma de mejorar el comportamiento a...

1. Ensamblaje entre un herraje delantero de trimado y la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión que comprende:

- una placa de cortadura o cizalla frontal (2) , que se une a la zona central (1) del herraje delantero de trimado (1, 1a y 1b) ,

- una placa de cortadura o cizalla superior (4) , que se une a la zona superior del herraje delantero de trimado (1, 1a y 1b) ,

- una placa de cortadura o cizalla inferior (5) , que se une a la zona inferior del herraje delantero de trimado (1, 1a y 1b) , y

- una pieza de unión (3) , que se une a la zona central de la placa de cortadura o cizalla frontal (2) y a la costilla central del estabilizador horizontal.

2. ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de cortadura o cizalla frontal (2) comprende una placa con dos líneas de plegado verticales (2a) que definen una zona central (2c) y dos zonas laterales (2d y 2e) y, por medio de las dos zonas laterales (2d y 2e) , la placa de cortadura o cizalla frontal (2) es susceptible de ser unida a unos largueros (6) de los cajones laterales del estabilizador horizontal.

3. Ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de unión (3) presenta una sección en forma de “T” y se une a la placa de cortadura o cizalla frontal (2) en el medio de su zona central (2c) por medio de procesos de cocurado, copegado o remachado.

4. Ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado porque las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) son dos placas que presentan una forma geométrica tal que se adapta al contorno superior e inferior del herraje delantero de trimado; y cada placa de cortadura o cizalla superior (4) e inferior (5) se extiende más allá de lo que abarca el herraje delantero de trimado, tanto lateralmente como hacia la parte trasera del estabilizador y cada placa de cortadura o cizalla superior (4) e inferior (5) posee una hendidura (8) para adaptarse al contorno de la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal.

5. Ensamblaje según la reivindicación 1, caracterizado porque el herraje delantero de trimado (1, 1a y 1b) , la placa de cortadura o cizalla frontal (2) , la placa de cortadura o cizalla superior (4) , la placa de cortadura o cizalla inferior (5) y la pieza de unión (3) están fabricados en material compuesto.

6. Ensamblaje según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de unión entre las superficies de las distintas piezas componentes son remaches.

7. Herraje delantero de trimado según la reivindicación 1, caracterizado porque el herraje delantero de trimado comprende un cuerpo central (1) que posee:

- una base rectangular (1j) ,

- dos paredes laterales (1c) paralelas y simétricas entre sí, de donde emergen sendas orejetas (1f) coplanarias a dichas paredes laterales (1c) , y

- dos paredes (1d y 1e) , más cortas que las paredes laterales anteriores (1c) , que constituyen una pared superior (Id) y una pared inferior (1e) ; siendo dichas paredes superior (1d) e inferior (1e) no paralelas y no simétricas entre sí, de tal manera que la pared inferior (1e) es cóncava con respecto a la pared superior (1d) .

8. Herraje delantero de trimado según la reivindicación 7, caracterizado porque cada una de las orejetas (1f) que emergen de las paredes laterales (1c) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado posee una abertura (1g) .

9. Herraje delantero de trimado según la reivindicación 7, caracterizado porque las dos partes laterales (1a y 1b) del herraje delantero de trimado presentan un lateral (1h) simétrico a cada una de las paredes laterales (1c) con la orejeta (1f) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado; cada uno de los laterales (1h) de las partes laterales (1a y 1b) del herraje delantero de trimado incluyendo además una orejeta con abertura (1i) y un borde saliente (1k) que recorre casi todo su contorno exterior, a excepción de la parte del contorno correspondiente a la orejeta.

10. Herraje delantero de trimado según la reivindicación 7, caracterizado porque el cuerpo central (1) y las dos partes laterales (1a y 1b) del herraje delantero de trimado constituyen una pieza única fabricada en material compuesto.

11. Herraje delantero de trimado según la reivindicación 7, caracterizado porque el cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado está dividido en dos submitades (1’ y 1”) .