Un método de fabricación de rigidizador reforzado.

Un método para fabricar un rigidizador de material compuesto (20),

que comprende:

formar un par de canales de material compuesto (22, 24) que tienen cada uno un ala y una parte del radio,utilizando cinta de fibra de material compuesto;

colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto (48a, 48b) sobre la parte del radio de cada uno delos canales;

formar una base (28) utilizando cinta de fibra de material compuesto;

colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto (48) sobre al menos una parte de la base;colocar una capa de adhesivo (46) alrededor de un relleno (36);

ensamblar los canales y la base;

colocar el relleno y la capa de adhesivo en la zona de relleno de los radios (37) entre las partes de los radiosde los canales y la base; y

curar el conjunto.

Un método de fabricación de un rigidizador reforzado.

CAMPO TÉCNICO Esta descubrimiento trata en general de estructuras de material compuesto, y se ocupa mas en particular de técnicas para reforzar los rigidizadores de material compuesto de múltiples piezas, para aumentar su resistencia a la tracción.

ANTECEDENTES Una gran variedad de rigidizadores y vigas ligeras de material compuesto pueden ser utilizadas en vehículos, como por ejemplo aviones, al objeto de soportar o rigidizar elementos como las alas y secciones del fuselaje. Por ejemplo, los rigidizadores que tienen una sección transversal en I pueden ser utilizados para rigidizar los paneles de las alas formando parte del conjunto de ala. Estos rigidizadores ligeros de sección en I pueden estar formados típicamente de laminados de cintas de fibra de grafito que muestran una rigidez axial relativamente alta, pero una dureza interlaminal relativamente baja, en particular en la intersección del alma con la base / cubierta.

Los rigidizadores con sección en I pueden estar fabricados utilizando dos canales en forma de C preformados, en los que las alas del canal están unidas al alma formando un radio. Debido a este radio, la intersección de la base y de la cubierta con el alma forma un hueco o “zona de relleno de los radios”, en el que puede ser colocado un relleno al objeto de reforzar la rigidez en esta área. El rigidizador debe tener suficiente resistencia a la tracción en el área de la zona del relleno de los radios para resistir las cargas de separación impuestas sobre el rigidizador en una aplicación dada. Al objeto de conseguir una resistencia al separación adecuada, puede ser necesario incrementar el grosor del rigidizador, añadiendo de esta manera peso al avión. Alternativamente, pueden ser añadidos bloques de radio al rigidizador al objeto de aumentar la resistencia al separación, pero los bloques de radio añaden también un peso no deseado al avión.

De acuerdo con lo anterior, existe una necesidad de construir un rigidizador que muestre una resistencia al separación mejorada en la zona de alrededor de la zona de relleno de los radios sin incrementar materialmente el peso del rigidizador.

El documento WO2007/119371 describe un proceso para fabricar perfiles prefabricados y el aparato para este proceso, en el que un perfil prefabricado con una parte sobresaliente en el perfil de su sección transversal es fabricado continuamente suministrando una forma en bruto de material base de fibra de refuerzo con una parte sobresaliente en su perfil de la sección transversal.

SUMARIO Las realizaciones descritas proporcionan un rigidizador formado por una cinta de material compuesto laminado que está reforzada en el área de las zonas de relleno de los radios mediante el uso de una o más capas de tejido de material compuesto y un relleno envuelto en adhesivo. La dureza incrementada del tejido de material compuesto y del envoltorio de adhesivo refuerzan el rigidizador, lo que resulta en una resistencia al separación incrementada, al mismo tiempo que se mejora el límite elástico y la carga máxima de rotura. Las realizaciones descritas pueden ser empleadas para formar rigidizadores reforzados para una gran variedad de aplicaciones, incluyendo por ejemplo y sin que suponga limitación, unir costillas para reforzar las cubiertas superiores en aplicaciones de aeronaves.

De acuerdo con un ejemplo descrito, un rigidizador de material compuesto comprende: un rigidizador de material compuesto, que comprende: un primer un segundo y un tercer miembros formados por cinta de material compuesto laminada, definiendo el primer y el segundo miembros un alma y un par de alas que se extienden desde el alma, estando unido el tercer miembro a las alas y extendiéndose aproximadamente en sentido perpendicular al alma, entrecruzándose el primer , el segundo y el tercer miembros de material compuesto para formar un hueco; un material de relleno dispuesto en el hueco, y sustancialmente rellenándolo; al menos una capa de tejido de material compuesto en cada uno de los miembros en la zona del material de relleno; y una capa de adhesivo rodeando el material de relleno y uniendo el relleno a la tejido de material compuesto. Tanto la tejido de material compuesto como el adhesivo pueden extenderse parcialmente hacia el alma y a lo largo de las alas en ambas direcciones para incrementar la resistencia del rigidizador.

De acuerdo con otro ejemplo descrito, un rigidizador de material compuesto, comprende: un par de canales de material compuesto unidos entre sí, incluyendo cada uno de los canales una alma, alas que se extienden desde el alma, y zonas de radios entre el alma y cada una de las alas; una base que se extiende transversalmente al alma y unida a cada una de las alas, las zonas del radio de los canales y la base formando al menos una zona de relleno de los radios; un miembro de refuerzo que rellena la zona de relleno de los radios; una capa de tejido de material compuesto que cubre la zona de los radios de los canales y la base; y una capa de adhesivo que rodea el relleno y que une el relleno a la capa de tejido de material compuesto. En una realización, la capa de tejido de material compuesto puede incluir fibras de refuerzo entretejidas bidireccionales que pueden comprender grafito. El relleno puede ser uno de los siguientes: una cinta de material compuesto unidireccional preformada, un laminado de material compuesto, un miembro híbrido de tejido – cinta, y un miembro de titanio. La capa de adhesivo puede incluir

una hoja de adhesivo estructural envuelta alrededor del relleno. En una realización, la capa de adhesivo puede extenderse más allá de la zona de relleno de los radios hacia las capas de interfase entre los canales y entre la base y cada una de las alas.

De acuerdo con una realización de un método descrito tal como se define en la reivindicación 1, fabricar un rigidizador de material compuesto comprende: formar un par de canales de material compuesto que tengan cada uno un ala y una parte del radio, utilizando una cinta de fibra de material compuesto; colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto sobre la parte del radio de cada uno de los canales; formar una base utilizando la cinta de fibra de material compuesto; colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto sobre al menos una parte de la base; colocar una capa de adhesivo alrededor de un relleno; unir los canales y la base; colocar el relleno y la capa de adhesivo en la zona del relleno de los radios entre las partes del radio de los canales y la base; y curar todo el conjunto. Las realizaciones preferidas de la invención están definidas en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con otro método de ejemplo, fabricar un rigidizador de material compuesto reforzado, comprende: formar una estructura de material compuesto que tiene un alma y un par de alas que se extienden en direcciones opuestas desde el alma, incluyendo aplicar una capa de tejido de material compuesto sobre capas de cinta de material compuesto laminado en el área entre el alma y las alas; unir una superficie de la cubierta a las alas; aplicar una capa de tejido de material compuesto a la superficie de la cubierta unida a las alas; colocar un relleno de refuerzo entre el alma, las alas y la cubierta; y, utilizar un adhesivo para unir el relleno de refuerzo a las capas de tejido de material compuesto en la estructura de material compuesto y la cubierta.

Otras características, beneficios y ventajas de las realizaciones descritas serán aparentes a partir de la descripción que sigue de las realizaciones, a la vista y de acuerdo con los dibujos adjuntos y de las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCION DE LAS ILUSTRACIONES

La Figura 1 es una vista del extremo de un rigidizador reforzado de acuerdo con las realizaciones descritas.

La Figura 2 es una vista lateral del rigidizador reforzado mostrado en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección que muestra un rigidizador reforzado unido a una envolvente.

La Figura 4 es un diagrama que ilustra las fuerzas de separación que actúan sobre el rigidizador mostrado en la Figura 1.

La Figura 5 es una vista aumentada del área designada como “A” en la Figura 4.

La Figura 6 es una vista de una sección, en despiece, de un extremo del rigidizador mostrado en la Figura 1.

La Figura 7 es una vista de una sección tomada a lo largo de la línea 7 – 7 en la Figura 6.

La Figura 8 es una vista similar a la Figura 6 pero mostrando los componentes en su forma ensamblada.

Las Figuras 9 a 11 ilustran los pasos para instalar un envoltorio adhesivo y en relleno en la zona de relleno de los radios del rigidizador mostrado en la Figura 1.

La... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricar un rigidizador de material compuesto (20) , que comprende:

formar un par de canales de material compuesto (22, 24) que tienen cada uno un ala y una parte del radio, utilizando cinta de fibra de material compuesto; colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto (48a, 48b) sobre la parte del radio de cada uno de los canales; formar una base (28) utilizando cinta de fibra de material compuesto;

colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto (48) sobre al menos una parte de la base; colocar una capa de adhesivo (46) alrededor de un relleno (36) ; ensamblar los canales y la base; colocar el relleno y la capa de adhesivo en la zona de relleno de los radios (37) entre las partes de los radios de los canales y la base; y

curar el conjunto.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la formación de los canales (22, 24) y de la base (28) incluye en cada uno extender capas de múltiples pliegos de una cinta de material compuesto que tiene unas fibras de refuerzo unidireccionales.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la colocación de la capa de adhesivo (46) alrededor del relleno (36) se realiza envolviendo el relleno con una hoja de adhesivo.

4. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

colocar una capa de tejido de fibra de material compuesto (48) en secciones de cada uno de los canales en forma de C (22, 24) y de la base en el exterior de la zona de relleno de los radios (37) ; y introducir una capa de adhesivo (56, 58, 60) entre las capas de tejido de fibra de material compuesto en las secciones exteriores a la zona de relleno de los radios.