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WO2010061020A1 - Herraje delantero de trimado y ensamblaje del mismo - Google Patents

Herraje delantero de trimado y ensamblaje del mismo Download PDF

Info

Publication number
WO2010061020A1
WO2010061020A1 PCT/ES2009/070468 ES2009070468W WO2010061020A1 WO 2010061020 A1 WO2010061020 A1 WO 2010061020A1 ES 2009070468 W ES2009070468 W ES 2009070468W WO 2010061020 A1 WO2010061020 A1 WO 2010061020A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shear
trim
lateral
hardware
central body
Prior art date
Application number
PCT/ES2009/070468
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carlos GARCÍA MANZANO
Original Assignee
Airbus Operations, S.L.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations, S.L. filed Critical Airbus Operations, S.L.
Priority to RU2011121221/11A priority Critical patent/RU2513358C2/ru
Priority to CN200980155529.8A priority patent/CN102300772B/zh
Publication of WO2010061020A1 publication Critical patent/WO2010061020A1/es

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/26—Attaching the wing or tail units or stabilising surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C5/00—Stabilising surfaces
    • B64C5/02—Tailplanes

Definitions

  • the present invention is intended to provide an assembly between a front trimming hardware with a tensile joint of the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an aircraft, such that said assembly minimize the loads that are transferred to the side drawers, while allowing proper horizontal stabilizer trim.
  • Another object of the present invention is to provide an assembly such that all the parts that make it up can be manufactured in composite material, with the consequent weight savings that this entails, crucial savings in the aeronautical industry.
  • a third object of the present invention is to provide a compact trimming front hardware, made in one piece and in composite material.
  • the present invention finds application within the aeronautical industry, in the technical field of aircraft structures and, particularly, in the joints between a front trimming hardware and the joint between two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an aircraft.
  • the lateral drawers or torsion drawers of the horizontal stabilizer of an airplane are structures well known in the aeronautical industry and constitute one of the main structural elements of the horizontal stabilizer of an airplane.
  • a torsion box is defined as a structure consisting of: stringers, normally straight and arranged longitudinally in the structure; ribs, arranged transversely between the stringers and attached thereto; and a lining, arranged in such a way that it covers the structure formed by stringers and ribs, and attached to it.
  • the stringers have the function of absorbing the bending forces; the ribs distribute the forces to the stringers and shape the lining, and the lining distributes the aerodynamic loads of support and resistance that are applied on its aerodynamic surface to the ribs and stringers.
  • torsion drawers usually incorporate stringers, attached to the inner surface of the liner, which provide stability to the liner and prevent buckling.
  • the joints between the side drawers are made by means of cut joints, either by means of plates that join the coverings of both side drawers or with somewhat more complicated pieces that join the coverings of both side drawers , where said pieces are located close to the plane of symmetry or are contained therein. As an example of these pieces we can mention the central rib or the front trim trim.
  • the manufacture of this type of parts due to the requirements of close tolerances and high resistance, usually leads to the use of expensive and difficult to machine materials, such as titanium, which substantially increases manufacturing and assembly costs, while raising the weight of the aircraft.
  • the aeronautical industry requires structures that are capable of withstanding the high loads to which they are subjected, meeting demands for strength and rigidity, requiring them to be as light as possible while complying with all safety requirements. required by the aviation authorities.
  • front fitting front fitting
  • hardware that joins the front part of the middle plane of the stabilizer
  • the front trimming hardware is the one that serves to vary the height of the horizontal stabilizer catch point, thus allowing the stabilizer to be trimmed.
  • the front trim trim must be a "fail-safe" fitting, that is to say fail-safe, which makes design in that area even more difficult.
  • composite material is one that consists essentially of a resin or plastic material reinforced with fibers arranged with different orientations so that the mechanical properties of the material are optimized.
  • Said composite material has, in addition to the advantage of the lower weight, the advantage of the absence of fatigue and corrosion effects. It was therefore desirable to be able to have an assembly between a front trimming hardware and the tensile joint of the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an aircraft, where the hardware keeps its trim functions and all the integral parts of the assembly intact. they can be pieces of composite material, while minimizing the loads that are transferred to the two lateral drawers of the horizontal stabilizer.
  • the object of the present invention is to overcome the problem posed by the assembly between a front trimming hardware and the tension connection of the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an aircraft.
  • the objective of the present invention is to achieve a set of assembly or assembly parts that makes it possible to join between a front trim tool and the tensile joint of the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an airplane, where all the component parts of said assembly are also pieces of composite material, in order to improve the fatigue behavior of existing structures, facilitate maintenance and alleviate the structure of the aircraft.
  • the assembly object of the present invention comprises:
  • the front trimming hardware is composed of a central body and two lateral parts, with the characteristics specified below.
  • the central body of the front trimming hardware is a rectangular base body that has a similar shape to that of a box, whose long side walls are arranged vertically and are parallel and symmetrical with each other, and whose short side walls, wall upper and lower, they are not parallel or symmetrical with each other. From the side walls emerge lugs, coplanar with said side walls. Each of said lugs has an opening. The lower short side wall is slightly concave with respect to the upper short side wall. Likewise, each of the two lateral parts of the trimming hardware has a symmetrical side to each of the long side walls of the central body of the trimming hardware, considering the side wall with its lug and opening.
  • each symmetrical side of each side part of the hardware copies the contour of the side wall, the lug and the opening of the central body of the hardware and has a protruding edge that runs almost its entire outer contour, except the contour corresponding to the lug.
  • the mentioned lugs are coplanar with the side walls from which they emerge.
  • the front trimming hardware can be presented separately in its three fundamental parts (central part plus two lateral parts) and these can be joined either in its manufacturing process, or by a secondary gluing process.
  • the resulting hardware has two resulting lugs each having a laminate formed by the lug of the central body and the lug copied on the corresponding side part.
  • a double loading path is achieved.
  • the other will be able to withstand the limit load, thus complying with the requirements of aviation.
  • the central body of the front trimming hardware is divided into two sub-branches.
  • the cutting plate or front shear comprises a plate that has two vertical folding lines defining a central zone and two lateral zones.
  • the cutting plate or front shear is responsible for joining the two souls of the two front stringers that arrive from each of the lateral drawers of the horizontal stabilizer and is also responsible for receiving the vertical load from the front trim trim.
  • the "rib post" connecting piece will be in charge of joining the assembly with the central rib of the tensile joint between the stabilizer drawers.
  • Said connecting piece has a "T" shaped configuration and is attached to the cutting plate or front shear in the middle zone of its central zone, by means of co-curing, coping or riveting processes. Its function is to join the central rib of the horizontal stabilizer of the plane with the cutting plate or front shear and transmit the vertical load of the front trim hardware to the central rib of the horizontal stabilizer.
  • the vertical load that introduces the front trimming hardware is transmitted by cutting to the soul of the front stringers of the lateral drawers of the horizontal stabilizer and, by means of the joining piece "rib post", to the central rib of the stabilizer.
  • the cutting plate or front shear also gives continuity to the shear load carried by the front stringers of the lateral drawers of the horizontal stabilizer.
  • the upper and lower cutting plates or shears are two plates having a characteristic shape that respectively copy the upper and lower shape or contour of the front trim fitting to join it to the upper and lower linings that make up the torsion box and extend beyond what the hardware covers, both laterally and towards the rear of the stabilizer. In this way they manage to join the upper and lower coatings that make up the torsion box.
  • both upper and lower cutting plates or shears have a slit.
  • the main function of the upper and lower cutting plates or shears is to react the moment that the vertical load introduced by the front trimming hardware enters the structure.
  • said plates give continuity to the tensile-compression loads that come through the cords or upper and lower part of the front beams of both lateral drawers of the horizontal stabilizer.
  • the front trimming hardware and each of the additional parts that make up the assembly described above are manufactured from a resin laminate reinforced with flat carbon fibers to which a preform is given which is subsequently cured.
  • the preferred process for the manufacture of this hardware will be RTM - Resin Transfer Molding.
  • the internal surfaces of the different plates that contact each other are preferably fixed by means of rivets.
  • Figure 1 shows a front view a tensile joint between the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an airplane
  • Figures la and Ib show a front view of a traditional cut joint between the two lateral drawers of the horizontal stabilizer of an airplane without front trim hardware and with front trim hardware respectively
  • Figure 2 shows an exploded perspective view of the parts of which the solution assembly proposed by the present invention is composed
  • Figure 3 shows a perspective view of the front trim trim of the present invention
  • Figure 3a shows an exploded perspective view of the component parts of the front trim trim of the present invention
  • Figure 4 shows a perspective view of a second embodiment of the front trimming hardware of the present invention, whose central body (1) is divided into two sub-branches (I 'and 1'')
  • Figure 5a shows a perspective view of the assembly formed by the front trimming hardware according to the second embodiment and the cutting plate or front shear
  • Ii opening of the sides (Ih) of the side parts (la and Ib) of the front trim trim
  • Ij rectangular base of the central body (1) of the front trim trim
  • the object of the present invention to define the assembly such that it causes the loads to react adequately, while not interfering with The tensile joint between the two lateral drawers of the horizontal stabilizer and allow proper trimming of the horizontal stabilizer.
  • FIG. 2 shows all the parts of which the solution assembly of the present invention is composed.
  • Said assembly comprises:
  • Figure 3 shows that the front trimming hardware is composed of a central body (1) and two lateral parts (la and Ib), with the characteristics specified below.
  • the central body (1) of the front trimming hardware is a rectangular base body (Ij) that has a shape similar to that of a box, whose longer side walls (Ic) are arranged vertically, they are parallel and symmetrical with each other and from them emerge lugs (If), coplanar with the side walls (Ic).
  • Each lug (If) has an opening (Ig).
  • the shorter side walls (Id and le) of the central body (1) that is the upper wall (Id) and the lower wall (le), are not parallel or symmetrical with each other, the bottom wall (le) being slightly concave with respect to the upper wall (Id).
  • each of the two lateral parts (la and Ib) of the front trimming hardware have a side (Ih) symmetrical to the lateral wall (Ic) with the lug (If) and the opening (Ig). That is to say that each side (Ih) of each side part (la and Ib) of the front hardware of trimming copies the contour of the side wall (Ic) with the lug (If) and the opening (Ig).
  • each side (Ih) of each side (la and Ib) of the front trim trim includes an opening lug (Ii).
  • each side (Ih) of each side (la and Ib) of the front trim trim has a protruding edge (Ik) that runs almost all of its outer contour, except for the contour of the lug.
  • the front trimming hardware can be presented separately in its three fundamental parts, central body (1) plus two lateral parts (la and Ib), and these can be joined either in its manufacturing process, or by a secondary gluing process, or It may well be manufactured in a single piece.
  • the resulting hardware has two resulting lugs (7) that are formed by the union of an lug (If) of the central body (1) and the lug of each side (Ih) of each corresponding lateral part (la or Ib). This results in a resulting lug (7) with a double loading path.
  • the other will be the one that holds the limit load, thus complying with the requirements of aviation.
  • the central body of the front trimming hardware is divided into two sub-branches (1 ') and (1'') each one attached to one of the side parts (the o Ib).
  • the cutting plate or front shear (2) of the present invention comprises a plate that has two vertical folding lines (2a) defining a central zone (2c) and two lateral zones (2d and 2e ).
  • the "rib post" connecting piece (3) has a "T" shaped section and joins the cutting plate or front shear (2) in the middle zone of its zone central (2c), by means of co-curing, copegado or riveting processes.
  • the function of the "rib post" connecting piece (3) is to connect the central rib of the horizontal stabilizer of the plane with the cutting plate or front shear (2) in order to transmit the vertical load of the front trim tool to the central rib of the horizontal stabilizer.
  • the vertical load that introduces the front trimming hardware is transmitted by cutting to the soul of the front stringers (6) of the lateral drawers of the horizontal stabilizer and, by means of the connecting piece "rib post" (3), it is transmitted to the central rib of the stabilizer.
  • the cutting plate or front shear (2) also gives continuity to The shear load carried by the front stringers (6) of the lateral drawers of the horizontal stabilizer.
  • the upper (4) and lower (5) cutting plates or shears are two plates that have a characteristic shape such that they can be arranged following the contour or by copying the upper and lower shape or contour of the hardware trim front to attach it to the upper and lower coverings of the side drawers.
  • said upper and lower cutting plates (4 and 5) extend beyond what the front trim hardware itself covers, both laterally and towards the rear of the stabilizer. In this way, the upper and lower cutting plates or shears (4 and 5) are able to join the upper and lower coverings that make up the torsion box.
  • both upper and lower cutting plates or shears (4 and 5) have a slit (8).
  • the shape of the upper and lower cutting plates (4 and 5) seen in Figures 2 and 7 is merely schematic and that they allow a contour with a different shape without varying their functionality.
  • the main function of the upper (4) and lower (5) cutting shears or shears is to react the moment the vertical load introduced by the front trim trim is introduced into the structure.
  • the upper (4) and lower (5) cutting plates or shears give continuity to the tension-compression loads that come from the top and bottom (or cords) of the front stringers (6) of both side drawers of the horizontal stabilizer
  • Figure 7 shows the complete assembly and mounted on the tensile joint of the two lateral drawers of the horizontal stabilizer.
  • the tensile-compression loads that pass through the upper (4) and lower (5) cutting shears or shears are shown with arrows, from one side to the other of the side drawers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Revetment (AREA)

Abstract

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.

Description

HERRAJE DELANTERO DE TRIMADO Y ENSAMBLAJE DEL MISMO
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.
Asi, 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 largueros 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, -A-
con un tornillo sin fin que, al girar, hace que la parte delantera del estabilizador horizontal suba o baje y, asi, 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 asi 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, asi 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 fatiga de las estructuras existentes en la actualidad, facilitar su mantenimiento y alivianar la estructura de la aeronave. Así el ensamblaje objeto de la presente invención comprende :
- un herraje delantero de trimado,
- una placa de cortadura o cizalla frontal, - una placa de cortadura o cizalla superior,
- una placa de cortadura o cizalla inferior, y
- una pieza de unión "rib post", que unirá el ensamblaje propuesto con la costilla central del cajón de torsión del estabilizador horizontal del avión. Según la invención, el herraje delantero de trimado está compuesto por un cuerpo central y dos partes laterales, con las características que se especifican a continuación .
Según la invención el cuerpo central del herraje delantero de trimado es un cuerpo de base rectangular que presenta una forma similar a la de una caja, cuyas paredes laterales largas se disponen verticalmente y son paralelas y simétricas entre sí, y cuyas paredes laterales cortas, pared superior e inferior, no son paralelas ni simétricas entre sí. De las paredes laterales emergen sendas orejetas, coplanarias con dichas paredes laterales. Cada una de dichas orejetas posee una abertura. La pared lateral corta inferior es levemente cóncava respecto a la pared lateral corta superior. Asimismo cada una de las dos partes laterales del herraje de trimado presenta un lateral simétrico a cada una de las paredes laterales largas del cuerpo central del herraje de trimado, considerando la pared lateral con su orejeta y abertura. Así, cada lateral simétrico de cada parte lateral del herraje copia el contorno de la pared lateral, la orejeta y la abertura del cuerpo central del herraje y posee un borde saliente que recorre casi todo su contorno exterior, excepto el contorno correspondiente a la orejeta. Las mencionadas orejetas son coplanarias con las paredes laterales de las que emergen.
El herraje delantero de trimado puede presentarse separado en sus tres partes fundamentales (parte central más dos partes laterales) y éstas pueden unirse ya sea en su proceso de fabricación, o mediante un proceso de pegado secundario.
Una vez unidas las tres partes fundamentales, resulta que el herraje resultante posee dos orejetas resultantes que tienen cada una un laminado formado por la orejeta del cuerpo central y la orejeta copia en la parte lateral correspondiente. Asi, se consigue un doble camino de carga. Además, en caso que uno de los dos lados de la orejeta resultante falle, el otro será el capaz de aguantar la carga limite, cumpliendo asi con los requerimientos de la aviación.
En una realización alternativa, el cuerpo central del herraje delantero de trimado se divide en dos submitades . De acuerdo con la invención, la placa de cortadura o cizalla frontal comprende una placa que posee dos lineas de plegado verticales que definen una zona central y dos zonas laterales. La placa de cortadura o cizalla frontal es la encargada de unir las dos almas de los dos largueros delanteros que llegan desde cada uno de los cajones laterales del estabilizador horizontal y es también la encargada de recibir la carga vertical procedente del herraje delantero de trimado.
Además, en la realización alternativa descrita anteriormente, es decir aquella en la cual el cuerpo central del herraje delantero de trimado está dividido en dos submitades, será también la responsable de dar continuidad al cuerpo central del herraje delantero de trimado . De acuerdo con la invención, la pieza de unión "rib post" será la encargada de la unión del ensamblaje con la costilla central de la unión a tracción entre los cajones del estabilizador. Dicha pieza de unión presenta una configuración en forma de "T" y se une a la placa de cortadura o cizalla frontal en la zona media de su zona central, por medio de procesos de cocurado, copegado o remachado. Su función es la de unir la costilla central del estabilizador horizontal del avión con la placa de cortadura o cizalla frontal y transmitir la carga vertical del herraje delantero de trimado a la costilla central del estabilizador horizontal.
Asi, gracias a la inclusión de la placa de cortadura o cizalla frontal la carga vertical que introduce el herraje delantero de trimado es transmitida por cortadura al alma de los largueros delanteros de los cajones laterales del estabilizador horizontal y, por medio de la pieza de unión "rib post", a la costilla central del estabilizador. La placa de cortadura o cizalla frontal también da continuidad a la carga de cortadura que llevan los largueros delanteros de los cajones laterales del estabilizador horizontal.
De acuerdo con la invención, las placas de cortadura o cizallas superior e inferior son dos placas que presentan una forma característica tal que copian respectivamente la forma o contorno superior e inferior del herraje delantero de trimado para unirlo a los revestimientos superior e inferior que conforman el cajón de torsión y se extienden más allá de lo que abarca el herraje, tanto lateralmente como hacia la parte trasera del estabilizador. De esta manera consiguen unirse a los revestimientos superior e inferior que conforman el cajón de torsión. Además, para salvar el espacio ocupado por la costilla central, ambas placas de cortadura o cizallas superior e inferior poseen una hendidura. La función principal de las placas de cortadura o cizallas superior e inferior es la de reaccionar el momento que introduce en la estructura la carga vertical que introduce el herraje delantero de trimado. Además, dichas placas dan continuidad a las cargas de tracción- compresión que vienen por los cordones o parte superior e inferior de los largueros delanteros de ambos cajones laterales del estabilizador horizontal.
Por último, las placas de cortadura o cizallas superior e inferior de disponen de manera de completar el cierre de los cajones laterales en el plano de unión, aumentando considerablemente su resistencia a la torsión.
Preferentemente, el herraje delantero de trimado y cada una de las piezas adicionales que conforman el ensamblaje arriba descrito se fabrican a partir de un laminado de resina reforzada con fibras de carbono en plano al que se le da una preforma que, posteriormente, se cura.
Por requerimientos de tolerancias, el proceso preferente para la fabricación de este herraje sera RTM - Moldeo por transferencia de resina (Resin Transfer Moulding) .
Por motivos de seguridad y mayor fijación del sistema, las superficies internas de las distintas placas que contactan entre si se fijan, preferentemente, mediante remaches.
Es objeto de la presente invención, también, el herraje delantero de trimado descrito fabricado en una sola pieza, es decir compacto, de material compuesto. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La presente invención será completamente comprendida sobre la base de la breve descripción que figura a continuación y de los dibujos acompañantes que se presentan, solamente a modo de ejemplo y, de esta manera, no son restrictivos dentro de la presente invención y donde : la figura 1 muestra una vista frontal una unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión; las figuras la y Ib muestran una vista frontal de una unión en cortadura tradicional entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión sin herraje delantero de trimado y con herraje delantero de trimado respectivamente; la figura 2 muestra una vista en perspectiva explosionada de las piezas de las que se compone el ensamblaje solución propuesto por la presente invención; la figura 3 muestra una vista en perspectiva del herraje delantero de trimado de la presente invención; la figura 3a muestra una vista en perspectiva explosionada de las partes componentes del herraje delantero de trimado de la presente invención; la figura 4 muestra una vista en perspectiva de una segunda realización del herraje delantero de trimado de la presente invención, cuyo cuerpo central (1) está dividido en dos submitades (I' y 1''); la figura 5a muestra una vista en pesrpectiva del conjunto formado por el herraje delantero de trimado según la segunda realización y la placa de cortadura o cizalla frontal (2); la figura 5b muestra una vista en pesrpectiva del conjunto formado por el herraje delantero de trimado según la segunda realización, la placa de cortadura o cizalla frontal (2) y la pieza de unión "rib post" (3); también se muestran los largueros delanteros (6) de los cajones laterales; la figura 6 muestra una vista lateral del conjunto de la figura 5b con las placas de cortadura o cizalla superior (4) e inferior (5) y donde se han representado con flechas (A y B) las cargas que aparecen; la figura 7 muestra una vista frontal del ensamblaje de la presente invención, montado en la unión a tracción de los dos cajones laterales (6) del estabilizador horizontal. También muestra, con flechas, las cargas de tracción-compresión que pasan por las placas de cortadura o cizallas superior e inferior, de un lado a otro de los cajones laterales del estabilizador. En estas figuras aparecen referencias numéricas que identifican los siguientes elementos:
1: cuerpo central del herraje delantero de trimado la y Ib: partes laterales del herraje delantero de trimado Ic: pared lateral del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado
Id: pared superior del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado le: pared inferior del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado
If: orejeta de las paredes laterales (Ic) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado Ig: abertura de las orejetas (If) de las paredes laterales (Ic) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado
Ih: lateral de las partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado
Ii: abertura de los laterales (Ih) de las partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado Ij: base rectangular del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado
Ik: borde saliente de las partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado 2: placa de cortadura o cizalla central 2a: líneas de plegado verticales de la placa de cortadura o cizalla central (2)
2c: zona central de la placa de cortadura o cizalla central (2)
2d y 2e: zonas laterales de la placa de cortadura o cizalla central (2)
3 pieza de unión "rib post" placa de cortadura o cizalla superior placa de cortadura o cizalla inferior largueros delanteros de los cajones laterales
7 orejeta resultante del herraje delantero de trimado hendidura de las placas de cortadura o cizallas superior e inferior (4 y 5) .
MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Con el objeto de llegar a una mejor comprensión del objeto y funcionalidad de esta patente, y sin que se entienda como soluciones restrictivas, a continuación se realiza una descripción de una realización de la invención basada en las figuras anteriormente indicadas. Así, en la figura 1 se muestra como resultaría la unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal de un avión, mientras que la figura la muestra como es la unión en cortadura tradicional entre los dos cajones laterales y la figura Ib muestra como la unión a cortadura de la figura la se ensambla con el herraje delantero de trimado. Así, se observa que el cambio en la geometría de esta unión hace necesario resolver el problema de cómo será su unión o ensamblaje con el resto de piezas que se sitúan en dicha zona del avión, como por ejemplo un herraje delantero de trimado. Es decir que se debe rediseñar el ensamblaje de tal forma que las cargas reaccionen adecuadamente.
Por lo tanto, es objeto de la presente invención definir el ensamblaje tal que haga que las cargas reaccionen adecuadamente, a la vez que no interfieran con Ia unión a tracción entre los dos cajones laterales del estabilizador horizontal y permitan el adecuado trimado del estabilizador horizontal.
En la figura 2 se muestran todas las piezas de las que se compone el ensamblaje solución de la presente invención .
Dicho ensamblaje comprende:
- un herraje delantero de trimado (1, la y Ib),
- 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), pieza de unión a la costilla central del estabilizador horizontal.
En la figura 3 se muestra que el herraje delantero de trimado está compuesto por un cuerpo central (1) y dos partes laterales (la y Ib), con las características que se especifican a continuación.
En la figura 3a se muestra que el cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado es un cuerpo de base rectangular (Ij) que presenta una forma similar a la de una caja, cuyas paredes laterales más largas (Ic) se disponen verticalmente, son paralelas y simétricas entre sí y de ellas emergen sendas orejetas (If), coplanarias con las paredes laterales (Ic) . Cada orejeta (If) posee una abertura (Ig) . Además, las paredes laterales más cortas (Id y le) del cuerpo central (1), es decir la pared superior (Id) y la pared inferior (le), no son paralelas ni simétricas entre sí, siendo la pared inferior (le) levemente cóncava respecto a la pared superior ( Id) .
Asimismo, cada una de las dos partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado presentan un lateral (Ih) simétrico a la pared lateral (Ic) con la orejeta (If) y la abertura (Ig) . Es decir que cada lateral (Ih) de cada parte lateral (la y Ib) del herraje delantero de trimado copia el contorno de la pared lateral (Ic) con la orejeta (If) y la abertura (Ig) . Así, cada lateral (Ih) de cada parte lateral (la y Ib) del herraje delantero de trimado incluye una orejeta con abertura (Ii) . Además, cada lateral (Ih) de cada parte lateral (la y Ib) del herraje delantero de trimado posee un borde saliente (Ik) que recorre casi todo su contorno exterior, a excepción del contorno de la orejeta.
El herraje delantero de trimado puede presentarse separado en sus tres partes fundamentales, cuerpo central (1) más dos partes laterales (la y Ib), y éstas pueden unirse ya sea en su proceso de fabricación, o mediante un proceso de pegado secundario, o bien puede ser fabricado en una única pieza. Como puede verse en la figura 3, una vez unidas las tres partes fundamentales, el herraje resultante posee dos orejetas resultantes (7) que se forman por la unión de una orejeta (If) del cuerpo central (1) y la orejeta de cada lateral (Ih) de cada parte lateral correspondiente (la o Ib) . Con esto se consigue una orejeta resultante (7) con un doble camino de carga. Además, en caso que uno de los dos lados de la orejeta resultante (7) falle, el otro será el que aguante la carga límite, cumpliendo así con los requerimientos de la aviación.
De la figura 4 se observa que, en una realización alternativa, el cuerpo central del herraje delantero de trimado se divide en dos submitades (1') y (1'') cada una de ellas unida a una de las partes laterales (la o Ib) . De la figura 2 se desprende que la placa de cortadura o cizalla frontal (2) de la presente invención comprende una placa que posee dos líneas de plegado verticales (2a) que definen una zona central (2c) y dos zonas laterales (2d y 2e) . De las figuras 2, 5a y 5b se desprende que, la placa de cortadura o cizalla frontal (2) se une, gracias a sus dos zonas laterales (2d y 2e) , a una parte del borde saliente (Ik) de cada parte lateral (la y Ib) a la vez que se unen a las dos almas de los dos largueros delanteros (6) que llegan desde cada uno de los cajones laterales del estabilizador horizontal de forma de recibir la carga vertical procedente del herraje delantero de trimado. De las figuras 5a y 5b se desprende que, en la realización alternativa descrita anteriormente, es decir aquella en la cual el cuerpo central del herraje delantero de trimado está dividido en dos submitades (I' y \' ' ) , la placa de cortadura o cizalla frontal (2) es la responsable de dar continuidad al cuerpo central del herraje delantero de trimado.
De las figuras 2 y 5b se desprende que la pieza de unión "rib post" (3) presenta una sección en forma de "T" y se une a la placa de cortadura o cizalla frontal (2) en la zona media de su zona central (2c), por medio de procesos de cocurado, copegado o remachado. La función de la pieza de unión "rib post" (3) es la de unir la costilla central del estabilizador horizontal del avión con la placa de cortadura o cizalla frontal (2) de forma de transmitir la carga vertical del herraje delantero de trimado a la costilla central del estabilizador horizontal .
Asi, gracias a la inclusión de la placa de cortadura o cizalla frontal (2), la carga vertical que introduce el herraje delantero de trimado es transmitida por cortadura al alma de los largueros delanteros (6) de los cajones laterales del estabilizador horizontal y, por medio de la pieza de unión "rib post" (3), es transmitida a la costilla central del estabilizador. Además, la placa de cortadura o cizalla frontal (2) también da continuidad a Ia carga de cortadura que llevan los largueros delanteros (6) de los cajones laterales del estabilizador horizontal .
De las figuras 2 y 7 se desprende que las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) son dos placas que presentan una forma característica tal que puedan disponerse siguiendo el contorno o copiando la forma o contorno superior e inferior del herraje delantero de trimado para unirlo a los revestimientos superior e inferior de los cajones laterales. Además dichas placas de cortadura superior e inferior (4 y 5) se extienden más allá de lo que abarca el herraje delantero de trimado en sí, tanto lateralmente, como hacia la parte trasera del estabilizador. De esta manera las placas de cortadura o cizallas superior e inferior (4 y 5) consiguen unirse a los revestimientos superior e inferior que conforman el cajón de torsión. Además, para salvar el espacio ocupado por la costilla central, ambas placas de cortadura o cizallas superior e inferior (4 y 5) poseen una hendidura (8) . Es importante destacar que la forma de las placas de cortadura superior e inferior (4 y 5) que se ve en las figuras 2 y 7 es meramente esquemática y que admiten un contorno con otra forma distinta sin variar su funcionalidad. La función principal de las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) es la de reaccionar el momento que introduce en la estructura la carga vertical que introduce el herraje delantero de trimado. Además, las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) dan continuidad a las cargas de tracción- compresión que vienen por la parte superior e inferior (o cordones) de los largueros delanteros (6) de ambos cajones laterales del estabilizador horizontal.
Por último, las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) sirven para terminar de cerrar los cajones laterales en el plano de unión, aumentando considerablemente su resistencia a la torsión. En la figura 6 están representadas con fechas las cargas que aparecen, correspondiendo la flecha (A) a las cargas que introduce el herraje delantero de trimado y la fecha (B) a las cargas que aparecen como consecuencia del momento que produce esa carga vertical.
En la figura 7 se muestra el ensamblaje completo y montado en la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal. Además se muestra con flechas las cargas de tracción-compresión que pasan por las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5), de un lado a otro de los cajones laterales
(6) del estabilizador horizontal. Como se ha mencionado anteriormente, es también objeto de la presente invención describir el herraje delantero de trimado descrito anteriormente, fabricado en una sola pieza de material compuesto.

Claims

REIVINDICACIONES
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:
- un herraje delantero de trimado (1, la y Ib),
- 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) .
2. ENSAMBLAJE según la reivindicación 1, caracterizado porque el herraje delantero de trimado comprende un cuerpo central (1) y dos partes laterales (la y Ib) de forma tal que el cuerpo central (1) posee:
- una base rectangular (Ij),
- dos paredes laterales (Ic) paralelas y simétricas entre si, de donde emergen sendas orejetas (If) coplanarias a dichas paredes laterales (Ic), y - dos paredes (Id y le), más cortas que las paredes laterales anteriores (Ic), que constituyen una pared superior (Id) y una pared inferior (le); siendo dichas paredes superior (Id) e inferior (le) no paralelas y no simétricas entre si, de tal manera que la pared inferior (le) es cóncava con respecto a la pared superior (Id) .
3. ENSAMBLAJE según la reivindicación 2, caracterizado porque cada una de las orejetas (If) que emergen de las paredes laterales (Ic) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado posee una abertura (Ig) .
4. ENSAMBLAJE según la reivindicación 2, caracterizado porque las dos partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado presentan un lateral (Ih) simétrico a cada una de las paredes laterales (Ic) con la orejeta (If) del cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado; cada uno de los laterales (Ih) de las partes laterales (la y Ib) del herraje delantero de trimado incluyendo además una orejeta con abertura (Ii) y un borde saliente (Ik) que recorre casi todo su contorno exterior, a excepción de la parte del contorno correspondiente a la orejeta.
5. ENSAMBLAJE según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de cortadura o cizalla frontal (2) comprende una placa con dos lineas 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 .
6. ENSAMBLAJE según la reivindicación 5, caracterizado porque la pieza de unión "rib post" (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.
7. ENSAMBLAJE según la reivindicación 2, caracterizado porque las placas de cortadura o cizallas superior (4) e inferior (5) son dos placas que presentan una forma geométrica tal que copia el contorno superior e inferior del herraje delantero de trimado; 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 permitir el copiado del contorno de la unión a tracción de los dos cajones laterales del estabilizador horizontal .
8. ENSAMBLAJE según la reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo central (1) y las dos partes laterales
(la y Ib) del herraje delantero de trimado constituyen una pieza única fabricada en material compuesto.
9. ENSAMBLAJE según la reivindicación 2, caracterizado porque el cuerpo central (1) del herraje delantero de trimado está dividido en dos submitades (I' y 1'') .
10. ENSAMBLAJE según la reivindicación 1, caracterizado porque el herraje delantero de trimado (1, la y Ib), 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 "rib post" (3) están fabricados en material compuesto.
11. ENSAMBLAJE según la reivindicación 10, caracterizado porque los medios de unión entre las superficies de las distintas piezas componentes son remaches.
12. HERRAJE DELANTERO DE TRIMADO que conforma una parte del ensamblaje descrito en las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado comprende un cuerpo central (1) y dos partes laterales (la y Ib) conformando una única pieza de material compuesto, de forma tal que el cuerpo central (1) posee: - una base rectangular (Ij),
- dos paredes laterales (Ic) paralelas y simétricas entre si, de donde emergen sendas orejetas (If) coplanarias a dichas paredes laterales (Ic), tal que cada orejeta (If) posee una abertura (Ig), y - dos paredes (Id y le), más cortas que las paredes laterales anteriores (Ic), que constituyen una pared superior (Id) y una pared inferior (le); siendo dichas paredes superior (Id) e inferior (le) no paralelas y no simétricas entre si, de tal manera que la pared inferior (le) es cóncava con respecto a la pared superior (Id); y las dos partes laterales (la y Ib) presentan un lateral (Ih) simétrico a cada una de las paredes laterales (Ic) con su orejeta (If) del cuerpo central (1); cada uno de los laterales (Ih) de las paredes laterales (la y Ib) incluyendo además una orejeta con abertura (Ii) y un borde saliente (Ik) que recorre casi todo su contorno exterior, a excepción de la parte del contorno correspondiente a la orejeta; y todo ello conformando una pieza única fabricada en material compuesto.
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