DISPOSITIVOS DE TRANSFERENCIA DE CARGA EN LA TERMINACIÓN DE UN LARGUERILLO.

Dispositivos de transferencia de carga en la terminación de un larguerillo.

El larguerillo (16) está configurado por un alma (31) y un pié (33) y los dispositivos de transferencia de carga comprenden dos abrazaderas (40, 40') configuradas como piezas unitarias por unas almas (41, 41') de unión a los dos lados del alma (31) del larguerillo en dicha zona de terminación y pies (43, 43') con una primera sección (45, 45') de unión a cada lado del pié (33) del larguerillo en dicha zona de terminación y una segunda sección (47, 47') de unión al revestimiento. La invención también se refiere a un componente de una aeronave realizado con un material compuesto que usa dichos dispositivos en las zonas de terminación de los larguerillos.

Dispositivos de transferencia de carga en la terminación de un larguerillo

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a dispositivos de transferencia de carga en la terminación de un larguerillo en piezas de material compuesto rigidizadas con larguerillos y, más particularmente, en piezas de material compuesto pertenecientes a superficies sustentadoras de aeronaves.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La estructura principal de las superficies sustentadoras de una aeronave está constituida por un borde de ataque, un cajón de torsión, un borde de salida, una raíz de unión y una punta. El cajón de torsión está constituido por varios elementos estructurales: revestimientos superior e inferior rigidizados por larguerillos por un lado, largueros y costillas por otro lado. Los elementos estructurales que forman un cajón de torsión se fabrican, típicamente, por separado y se unen con la ayuda de un utillaje complicado para alcanzar las tolerancias requeridas que vienen dadas por lo requerimientos aerodinámicos, estructurales y de ensamblaje.

En la actualidad y particularmente en la industria aeronáutica se utilizan de forma masiva materiales compuestos de matriz orgánica y fibras continuas, especialmente CFRP (Fibra de Carbono Reforzada con Plástico) en una gran diversidad de elementos estructurales. Por ejemplo, todos los elementos constituyentes de los cajones de torsión anteriormente citados (costillas, larguerillos, largueros y revestimientos) pueden ser fabricados usando CFRP.

Los revestimientos que forman parte de los cajones de torsión están reforzados mediante larguerillos longitudinales en sentido de la envergadura que mejoran tanto la resistencia como el comportamiento a pandeo de los revestimientos, teniendo diferentes secciones transversales tales como secciones transversales con forma de “T”, “I” o “J”. La altura completa del larguerillo favorece la estabilidad del panel gracias a la mayor inercia del elemento rigidizador.

Típicamente los larguerillos están dispuestos paralelamente entre ellos formando un cierto ángulo tanto con el largueros frontal como con el larguero posterior. Esta configuración permite orientar los larguerillos en la dirección principal de carga, así como incrementar su número en la zona de mayor responsabilidad estructural.

Esta configuración de larguerillos en paralelo, junto con el hecho de que ambos largueros no son paralelos entre sí provoca que cuando los larguerillos se acercan a un larguero son interrumpidos por la presencia de dicho larguero.

El fin de un larguerillo, bien por encontrarse con el larguero frontal o bien por cualquier otra razón, causa una redistribución de las cargas soportadas por el larguerillo y el revestimiento antes de su terminación en el panel del revestimiento (no rigidizado) posterior a su terminación. Esto tiene dos efectos principales:

-Mientras que la flexión hacia arriba o hacia abajo del revestimiento rigidizado produce casos de tensión y compresión, este cambio discreto en la disposición estructural del revestimiento en la terminación del larguerillo (“runout”) causa un momento en la terminación del larguerillo que tiende a pelar la línea de unión entre el larguerillo y el revestimiento.

-Al mismo tiempo, la redistribución de la carga tiene que tener lugar a través de la línea de unión para pasar la carga llevada por el larguerillo al revestimiento posterior a la terminación del larguerillo. En caso de altos niveles de carga (como los experimentados en un ala) esto ocasiona que la resistencia de la línea de unión resulta comprometida por tales altas cargas.

Un enfoque conocido para reducir la redistribución de la carga en la terminación de un larguerillo, descrito por ejemplo en US 4, 606, 961 y US 7, 682, 787 es reducir progresivamente la carga llevada por el larguerillo antes de su terminación mediante la reducción de su sección transversal (reduciendo la altura y/o el espesor) lo que compromete la estabilidad a pandeo del panel del revestimiento anterior a la terminación del larguerillo que solo puede ser contrarrestado por un incremento del espesor de este panel previo. Este incremento de peso es un inconveniente de este enfoque.

WO 2008/132498 describe una propuesta que, junto con el uso de un larguerillo con un alma recordada en su terminación, incluye una extensión embebida en un hueco del panel que sobresale inferiormente respecto a la base del larguerillo y se extiende más allá del final del alma y alas del larguerillo. El principal inconveniente de esta propuesta es que implica problemas serios de fabricación.

La presente invención está orientada a la solución de estos inconvenientes.

ES 2 398 985 Al

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar un montaje en la terminación de un larguerillo en un revestimiento rigidizado de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave, particularmente un ala, realizado en material compuesto, particularmente CFRP, que sea capaz de transferir las cargas al revestimiento evitando riesgos de pelado y desunión.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un montaje en la terminación de un larguerillo en un revestimiento rigidizado de un cajón de torsión de una superficie sustentadora de una aeronave, particularmente un ala, realizado en material compuesto, particularmente CFRP, que sea capaz de transferir las cargas al revestimiento evitando la pérdida de estabilidad al pandeo en los paneles circundantes.

En un aspecto, estos y otros objetos se consiguen con un dispositivo para transferir la carga de un larguerillo al revestimiento en la zona de terminación del larguerillo, estando configurado el larguerillo por un alma y un pié, que comprende dos abrazaderas configuradas como piezas unitarias por unas almas de unión a los dos lados del alma del larguerillo en dicha zona de terminación y pies con una primera sección de unión a cada lado del pié del larguerillo en dicha zona de terminación y una segunda sección de unión al revestimiento.

En realizaciones de la presente invención, en la sección final de dicha zona de terminación el larguerillo incluye un alma recortada y un pié ensanchado y las abrazaderas también incluyen almas recortadas y pies ensanchados. Es importante indicar que, debido a la función de las abrazaderas como dispositivos de transferencia de cargas, dicha sección final puede ser más corta que en la técnica anterior y ello más para responder a requerimientos de diseño, como los que deben tenerse en cuenta en una intersección con una costilla, que a requerimientos de transferencia de cargas.

En realizaciones de la presente invención, dichas abrazaderas están realizadas con un material metálico, particularmente, aluminio.

En otro aspecto, los objetos antes mencionados se consiguen con un componente de una aeronave realizado con un material compuesto que comprende un revestimiento rigidizado con una pluralidad de larguerillos configurados por un alma y un pié, teniendo el componente al menos un larguerillo que finaliza en la proximidad de otro elemento estructural en una zona de terminación, que también comprende dos abrazaderas para transferir la carga del larguerillo en dicha zona de terminación al revestimiento, estando configurada cada abrazadera como una pieza unitaria por un alma de unión a cada lado del alma del larguerillo en dicha zona de terminación y un pié con una primera sección de unión a cada lado del pié del larguerillo en dicha zona de terminación y una segunda sección de unión al revestimiento.

En realizaciones de la presente invención, en la sección final de dicha zona de terminación de dicho componente, el larguerillo incluye un alma recortada y un pié ensanchado y las abrazaderas también incluyen almas recortadas y pies ensanchados. Como puede comprenderse fácilmente la configuración de las abrazaderas de la invención es dependiente de la configuración de la terminación del larguerillo y es aplicable a cualquier configuración de la terminación del larguerillo.

Aunque la invención es aplicable a cualquier superficie sustentadora de una aeronave se considera que las alas de aeronaves son su campo preferente de aplicación debido a magnitud de las cargas a ser transferidas en las terminaciones de los larguerillos.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra la configuración estructural típica de un cajón...

1. Dispositivo para transferir en un revestimiento rigidizado de un componente de aeronave realizado en material compuesto la carga de un larguerillo (16) al revestimiento (11) en la zona de terminación del larguerillo, estando configurado el larguerillo (16) por un alma (31) y un pié (33) , caracterizado porque comprende dos abrazaderas (40, 40’) configuradas como piezas unitarias por unas almas (41, 41’) de unión a los dos lados del alma (31) del larguerillo en dicha zona de terminación y pies (43, 43’) con una primera sección (45, 45’) de unión a cada lado del pié (33) del larguerillo en dicha zona de terminación y una segunda sección (47, 47’) de unión al revestimiento.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la sección final de dicha zona de terminación el larguerillo (16) incluye un alma recortada (51) y un pie ensanchado (53) y las abrazaderas también incluyen almas recortadas (55, 55’) y pies ensanchados (57, 57’) .

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dichas abrazaderas están realizadas con un material metálico.

4. Componente de una aeronave realizado con un material compuesto que comprende un revestimiento (11) rigidizado con una pluralidad de larguerillos configurados por un alma (31) y un pié (33) , teniendo el componente al menos un larguerillo (16) que finaliza en la proximidad de otro elemento estructural en una zona de terminación, caracterizado porque también comprende dos abrazaderas (40, 40’) para transferir la carga del larguerillo en dicha zona de terminación al revestimiento (11) , estando configurada cada abrazadera (40, 40’) como una pieza unitaria por un alma (41, 41’) de unión a cada lado del alma (31) del larguerillo en dicha zona de terminación y un pié (43, 43’) con una primera sección (45, 45’) de unión a cada lado del pié (33) del larguerillo en dicha zona de terminación y una segunda sección (47, 47’) de unión al revestimiento (11) .

5. Componente de una aeronave según la reivindicación 4, en el que en la sección final de dicha zona de terminación el larguerillo (16) incluye un alma recortada (51) y un pié ensanchado (53) y las abrazaderas (40, 40’) también incluyen almas recortadas (55, 55’) y pies ensanchados (57, 57’) .

6. Componente de una aeronave según cualquiera de las reivindicaciones 4-5, en el que dichas uniones están realizadas con pernos.

7. Componente de una aeronave según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en el que dichas abrazaderas están realizadas con un material metálico.

8. Componente de una aeronave según cualquiera de las reivindicaciones 4-7, en el que el componente pertenece al cajón de torsión de un ala de la aeronave.