BRPI0614420A2 - caixa de asa de armação para uma asa - Google Patents

Abstract

CAIXA DE ASA DE ARMAçAO PARA UMA ASA O presente pedido de patente apresenta uma caixa de asa para uma asa de avião com uma armação (7) e um primeiro invólucro (1), em que a armação (7) é conectada ao primeiro invólucro (1) de tal modo que uma carga que atua sobre o primeiro invólucro (1) possa ser transferida por meio da armação (7)

Description

"CAIXA DE ASA DE ARMAÇÃO PARA UMA ASA"

O presente pedido de patente reivindica obeneficio da data de depósito do Pedido de PatenteProvisório dos Estados Unidos N. 60/709 145, depositado em17 de agosto de 2005 e do Pedido de Patente alemão N. 102005 038 851.5, depositado em 17 de agosto de 2005, cujasapresentações encontram-se incorporadas ao presentedocumento à guisa de referência.

A presente invenção refere-se, de modo geral, aocampo técnico das estatísticas. Em particular, a presenteinvenção se refere a uma caixa de asa para uma asa de avião,ao uso de uma armação como um dispositivo de reforço de umacaixa de asa de uma asa de avião, e a um método detransferência de força em uma caixa de asa de uma asa deavião.

Nas aeronaves, as asas compreendem uma região deborda dianteira, uma caixa de asa, e uma caixa deextremidade e uma região de superfície de controle. A regiãode borda dianteira adapta a asa de avião à aerodinâmica eserve para reduzir o arrasto aerodinâmico da asa de avião. Acaixa de asa suporta a estrutura de asa e absorve as cargascausadas pelas diferenças de pressão ou por mudanças decarga. A região de extremidade contém os equipamentoshidráulicos responsáveis pela movimentação das superfíciesde controle. A região de superfície de controle compreende oleme de direção como um componente de controle para amudança de direção.

Exemplos de tais asas, desenhadas como caixas delongarina, em uma aeronave incluem os aerofólios, oselevadores e as caudas verticais. Os desenhos conhecidos deuma caixa de asa compreendem os invólucros reforçados porlongarinas, nervuras e vigas longitudinais. Com estescomponentes, obtém-se o reforço local das caixas de asa. Noentanto, a fim de absorver as forças muito substanciais queatuam sobre as caixas de asa, as longarinas, as nervuras eas vigas longitudinais têm de ser sólidas, o que provoca umaumento de peso às mesmas.

A fim de absorver as forças muito significativas,tornam-se geralmente necessários componentes muito grandes.Por um lado, isto resulta em desvantagens no caso daprodução de erros, uma vez que os componentes grandes têm deser reparados à custa de grande esforço.

Por outro lado, no caso particular das nervuras, éimpossível transferir as cargas introduzidas, como, porexemplo, as cargas que resultam de forças de pressão ou deforças de tensão durante as manobras de vôo de uma aeronave,pela rota mais curta à conexão de fuselagem.

A partir da publicação impressa DE 699 11 507 T2,é conhecida uma estrutura de asa feita de um materialcompósito reforçado à fibra com um desenho de múltiplaslongarinas.

É um objeto da presente invenção prover uma asa deavião aperfeiçoada.

De acordo com modalidades exemplares, são providosuma caixa de asa para uma asa de avião, o uso de uma armaçãocomo um dispositivo de reforço para uma caixa de asa de umaasa de avião, e um método para a transferência de força emuma caixa de asa de uma asa de avião com as característicasdas reivindicações independentes.

No contexto da presente invenção, o termo "força"se refere tanto a uma força de pressão como a uma força detensão.

De acordo com uma modalidade exemplar da presenteinvenção, é provida uma caixa de asa para uma asa de avião.A armação é conectada à pelo menos um primeiro invólucro, demodo que uma carga que atua sobre pelo menos um primeiroinvólucro possa ser transferida por meio da armação.

Normalmente, o desenho de uma caixa de asa é simétrico.

A armação pode ser uma estrutura de suporte decarga que pode ser total ou parcialmente encaixada por pelomenos um primeiro invólucro. Normalmente, o primeiroinvólucro é um elemento contínuo plano. 0 primeiro planopode, no entanto, compreender ainda diversos componentes nãocontínuos, cujos componentes são de uma natureza do tipofolha. Neste caso, os componentes não contínuos podem cobrirapenas partes da armação.

As áreas ou os planos que são conectados à armaçãodevem se alocados no primeiro invólucro. Por exemplo, umprimeiro invólucro pode compreender dois meio-invólucrosopostos, cujos meio-invólucros podem ser separados pelaarmação.

A armação pode compreender pontos de junção oupontos de nó nos quais elementos de barra individuais sãojuntados. Os elementos de barra são bem conhecidos a partirdas estruturas de armação e devem ser interpretadas, nestesentido, no contexto da presente invenção.

Por meio da armação, as formas, como, por exemplo,o formato de uma asa de avião, podem ser modeladas. Paraeste fim, o formato da asa é aproximado ao da armação àmaneira conhecida dos modelos de estrutura de arame. Com umaarmação, é possível desenhar não apenas uma caixa de asa,mas também toda uma asa de avião, incluindo a região deborda dianteira e a região de extremidade.

Em outras palavras, o formato de contorno da asaou da caixa de asa pode ser modelado por elementos de junçãoou elementos de nó que delimitam a armação. Os elementos deinvólucro, por exemplo, um revestimento, podem ser estiradossobre o modelo de estrutura de arame, em que os invólucrospodem ser conectados aos elementos de junção ou aoselementos de nó. Desta maneira, um modelo de formato de asade avião pode ser produzido.

0 invólucro pode compreender uma estrutura do tipofolha de modo que as forças causadas pelos fluxos de arpossam ser absorvidas pelo invólucro e transferidas para aarmação.

0 invólucro pode ser feito de metal, de ummaterial compósito reforçado à fibra, como, por exemplo, umplástico reforçado à fibra de carbono., um plástico reforçadoà fibra de vidro (CFK ou GFK), ou algum outro materialnormalmente usado na engenharia de aeronaves. 0 invólucroforma uma superfície que pode realizar a função darespectiva asa. Essencialmente, uma asa é usada para separaros fluxos de ar. Devido ao formato da asa, o tipo de fluxode ar em torno da asa de avião pode ser determinado. Assuperfícies expostas ao fluxo de ar podem influenciar ocomportamento do vôo da aeronave.

Os aerofólios podem compreender um formatocurvado. As superfícies do invólucro separam uma corrente dear que flui pela asa. O invólucro de um aerofólio podecompreender um lado de topo e um lado de fundo.

A trajetória ao longo da qual o ar flui quando aaeronave se encontra em movimento, ao longo do lado de topodo aerofólio, cujo lado de topo geralmente fica longe dochão, pode ser maior que a trajetória ao longo da qual o arflui ao longo do lado de fundo da asa, cujo lado de fundogeralmente fàceia o chão. Devido à trajetória maior do arque flui pelo lado de topo, forças de sucção se levantamsobre o aerofólio na direção do lado de invólucro no topo doaerofólio. No lado oposto, pode se elevar uma pressão,devido à diferença entre a sucção e a pressão, a aeronavepode ser mantida no ar durante um vôo. No entanto, nesteprocesso, as cargas podem atuar sobre o aerofólio e/ou sobrea asa.

A situação é similar no caso de uma unidade decauda vertical de uma aeronave. Uma unidade de caudavertical separa o ar em duas correntes de ar paralelas, cadauma das quais fluindo por um lado da unidade de caudavertical. Conforme o ar passa, ambas as correntes de arfazem o mesmo caminho. Durante um vôo reto, essencialmentenenhuma força atua sobre a unidade de cauda verticalperpendicular à direção do fluxo de ar.

A extremidade da unidade de cauda vertical podecompreender uma superfície de controle ou leme de direção. 0leme de direção pode se movimentar nos dois lados da unidadede cauda vertical. Quando o leme de direção se desloca, atrajetória ao longo da qual o ar tem de passar é menor nolado para o qual o leme de direção se desloca. Isto resultaem uma atuação de pressão sobre o respectivo invólucro. Nolado oposto, sobre o qual a trajetória do fluxo de ar émaior como o resultado do deslocamento do leme de direção,levantam-se forças de sucção. As diferenças de pressão sobreos lados opostos da unidade de cauda vertical garantem que aaeronave execute o movimento de vôo correspondente. Sendoassim, as cargas na forma de cargas transversais atuam sobrea unidade de cauda vertical, em particular sobre a caixa deasa da unidade de cauda vertical.

A armação, que provê suporte ao invólucro, podesuportar uma força que atua sobre a superfície do invólucro.Sendo assim, não é o invólucro sozinho que enfrenta a força;mas sim, uma grande parte da força pode ser absorvida pela etransferida para a estrutura de suporte, isto é, a armação.Uma força pode ser provocada por uma carga de pressão oucarga de tensão que atua sobre o invólucro, ou ainda por ummomento que atua sobre o invólucro. No caso das asas deavião, as diferenças de pressão acima mencionadas podemprovocar forças ou momentos sobre os invólucros de asaopostos.

Uma armação em uma asa de avião ou em uma caixa deasa de uma asa pode permitir um desenho simples dosinvólucros. Os invólucros não mais têm de absorver sozinhosas forças que atuam sobre os mesmos; em contrapartida, osinvólucros são suportados pela armação na absorção e natransferência de forças.

De acordo com um outro aspecto da presenteinvenção, é provido o uso de uma armação como um dispositivode reforço para uma asa de avião. Em particular, é provido ouso de uma armação como um dispositivo de reforço para umacaixa de asa de uma asa de avião.

Uma armação compreende componentes de suporte quepodem ser feitos de vários materiais e podem compreendervárias formas. 0 formato em seção transversal e o materialdo componente de suporte podem influenciar a resistênciaindividual dos componentes de suporte com relação à pressãoou à tensão. A distribuição de força dentro da armação podeser influenciada pela estrutura da armação, isto é, pelainteração entre os componentes de suporte.

Consequentemente, no que diz respeito aoscomponentes de suporte, a armação pode ser desenhada dequase toda a maneira desejada.

Isto significa que o material usado, por exemplo,o plástico ou o metal (CFK ou GFK) reforçado à fibra decarbono, ou o formato em seção transversal dos componentesindividuais de suporte a serem usados, por exemplo, asseções transversais redondas ou as seções transversaisretangulares, poderá ser livremente selecionado. Devem serlevadas em consideração na seleção apenas as exigênciasrelativas ao peso e à estabilidade. A função de suporte podeser garantida por meio da disposição geométrica da armação.

Pode ser mais facilmente possível investir o custode reforço de uma asa na armação do que no invólucro. Aocontrário dos invólucros que têm de absorver e transferirtodas as forças, o invólucro de uma asa de aviãocompreendendo uma armação pode ser de um desenho maissimples. As longarinas de suporte, as nervuras ou as vigaslongitudinais para o reforço de um invólucro podem serdimensionadas para cargas mais leves, ou as mesmas podem sercompletamente omitidas.

Além disso, de acordo com uma outra modalidadeexemplar da presente invenção, é provido um método detransferência de força em uma caixa de asa de uma asa deavião. Primeiramente, uma armação é conectada a um primeiroinvólucro, no qual uma carga pode ser absorvida peloprimeiro invólucro. Por meio da armação conectada aoinvólucro, a carga absorvida pode ser transferida.

A carga pode ser qualquer força arbitrária queatua sobre uma asa. Por exemplo, as forças de peso, asforças centrífugas ou as forças transversais que podem, porexemplo, ser causadas por uma rajada de vento ou por umfluxo de ar, são imagináveis.

No contexto da presente invenção, o termo "asa" serefere a qualquer tipo de asa. Em particular, o termo serefere a uma asa de avião, em que o termo "asa de avião"deve ser interpretado em seu sentido mais amplo. Emparticular, o termo "asa de avião" se refere a aerofólios, aunidades de cauda horizontal, e a unidades de caudavertical. Como um exemplo de uma asa de avião, é provido odesenho de uma unidade de cauda vertical. Uma unidade decauda vertical compreende uma região de borda dianteira, umacaixa de asa de suporte de carga, uma caixa de extremidade,assim como uma superfície de controle, como, por exemplo, umleme de direção.

De acordo com uma outra modalidade exemplar dapresente invenção, é provida uma caixa de asa com um segundoinvólucro, cujo segundo invólucro é espaçado do primeiroinvólucro.

O espaço e a distância entre o primeiro invólucroe o segundo invólucro podem, por exemplo, ser criados por umperfil em U ao qual o primeiro e o segundo invólucros sãoconectados. O perfil em U pode se estender entre o primeiroe o segundo invólucros, e o formato do segundo invólucropode corresponder ao formato do primeiro invólucro. 0segundo invólucro pode ser envolvido pelo primeiroinvólucro.

No entanto, o formato de segundo invólucro podetambém corresponder à parte do formato do primeiroinvólucro. 0 segundo invólucro pode também ser conectado aospontos de junção ou aos pontos de nó da armação.

Por meio da distância entre o primeiro e o segundoinvólucros, os dois invólucros podem mutuamente sesuportarem, aumentando, assim, a estabilidade da caixa deasa.

De acordo com uma outra modalidade exemplar dapresente invenção, o primeiro invólucro pode ter a função deum invólucro exterior. 0 segundo invólucro pode, neste caso,ser um invólucro interior.

Um invólucro exterior pode ser diretamente expostoàs influências ambientais, tais como, chuva ou vento. 0invólucro interior pode ser protegido pelo invólucroexterior no sentido de que o invólucro interior é encerradopelo invólucro exterior. Consequentemente, o invólucrointerior pode ser usado para reforço.

Uma vez que as cargas de pressão sobre assuperfícies laterais de uma unidade de cauda vertical sãocom freqüência muito altas apenas localmente, por exemplo,na região de raiz de uma asa de avião, pode ser vantajosoque o invólucro interior seja disposto apenas em regiõesselecionadas, de modo que o invólucro interior se estendaapenas em partes selecionadas com relação ao invólucroexterior. Sendo assim, de modo geral, não será necessárioprover uma construção de superfície lateral de doisinvólucros na região de uma ponta de asa, na qual as cargasde curvatura são apenas muito leves.

De acordo com uma outra modalidade exemplar dapresente invenção, a armação que suporta a caixa de asa podeser conectada a uma região de fundo. Sendo assim, a forçaabsorvida pela armação pode ser transferida para a região defundo, e a unidade de cauda vertical pode ser fixada àfuselagem de uma aeronave.

Uma força transversal, que é absorvida pelosinvólucros laterais e é transferida pelo menos parcialmentepara a armação, pode ser introduzida na região de fuselagemde uma aeronave ou na região de fundo da fuselagem daaeronave. Nas regiões de fixação da armação à região defuselagem, a região de fuselagem pode com vantagem serdesenhada de modo a absorver as forças de tensão e as forçasde pressão. Desta maneira, forças consideráveis podem sertransferidas. Em conjunto com os invólucros de parede dupla,asas estáveis podem ser desenhadas desta maneira.

De acordo com um outro aspecto da presenteinvenção, uma transferência de carga ocorre em uma linhareta para a região de fundo, em particular para a região defuselagem. Forças podem ser introduzidas para a região defundo na forma de forças de pressão ou forças de tensão,como o resultado de que forças de cisalhamento e momentossão essencialmente evitados.

Uma armação compreende elementos de barra eelementos de junção ou elementos de nó. Os elementos debarra são conectados um ao outro aos elementos de junção ouaos elementos de nó. Neste contexto, qualquer referência auma linha reta significa que as forças se propagam ao longodos elementos de barra. Em particular, nenhuma transferênciade momentos vem a ocorrer. A região de fundo pode, assim,ser basicamente dimensionada para suportar as forças depressão ou as forças de tensão, como o resultado de que odesenho da aeronave poderá ser simplificado. A simplificaçãopode consistir apenas das regiões de fixação selecionadas daregião de fuselagem que têm de ser reforçadas.

De acordo com um outro aspecto da presenteinvenção, a armação pode ser conectada apenas a pelo menosum primeiro invólucro. Deste modo, não é necessário que aarmação estabeleça contato com a região de fundo. Uma cargaque atua sobre a armação pode, então, ser transferida pormeio da armação para o pelo menos um primeiro invólucro, opelo menos um primeiro invólucro, por sua vez, pode serconectado a uma região de fundo de uma fuselagem deaeronave. Desta maneira, a carga pode ser introduzida, pormeio da armação, no pelo menos um primeiro invólucro, e sertransferida para a região de fuselagem da aeronave por meiode pelo menos um primeiro invólucro.

Ao invés de ser conectado ao pelo menos umprimeiro invólucro, a armação pode ser conectada a qualqueroutro invólucro de uma asa ou a um suporte do invólucro, comvantagem, com esta disposição, um ou vários elementos deconexão da região de fundo podem ser reduzidos.

De acordo com um outro aspecto da presenteinvenção, a armação é uma estrutura tubular. Em umaestrutura tubular, tubos de parede fina podem ser usadoscomo elementos de barra, que são leves e ao mesmo tempoprovêm uma excelente estabilidade, em particular comdiâmetro grande de tubo. Um diâmetro grande de tubo poderesultar em uma razão de espessura baixa, e a razão deespessura, por sua vez, em função de um aumento na tensãopermissivel, pode resultar em um melhor uso do material.

De preferência, os tubos podem ser feitos demateriais ou metais compósitos reforçados à fibra. 0 uso deum material leve, com boa resistência às forças de tensão ouàs forças de pressão, pode ser útil em uma redução maior depeso.

Os elementos de barra de uma armação para uma asade avião podem ser desenhados para cargas de tensão oucargas de pressão típicas de uma magnitude de 20 a 30toneladas ou de 15 a 50 toneladas para cada elemento debarra. Estas cargas podem ocorrer nos elementos de barraindividuais durante manobras de vôo.

Além disso, forças correspondentes podem sergeradas como um resultado de rajadas que atuam sobre umaaeronave estacionada, em particular sobre a unidade de caudavertical de uma aeronave estacionada ou sobre uma asa doavião.

Muitas modalidades adicionais da presente invençãoforam descritas com referência à estrutura de suporte. Estesdesenhos também se aplicam ao método para a transferência deforças em uma caixa de asa de uma asa de avião.

A seguir, a presente invenção é descrita em maisdetalhes com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva emseção transversal de uma asa com uma estrutura de suporte deacordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

A Figura 2 mostra uma outra vista em perspectivaem seção transversal de uma asa com uma estrutura de suportede acordo com uma outra modalidade exemplar da presenteinvenção.

A Figura 3 mostra a vista em perspectiva em seçãotransversal da Figura 2 sem o invólucro interior.A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva lateralde uma asa com uma estrutura de suporte de acordo com umamodalidade exemplar da presente invenção.

A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva lateralda Figura 4 sem o invólucro interior.

A Figura 6 mostra uma outra vista em perspectivaem seção transversal de uma asa com uma estrutura, de suportede acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.

A Figura 7 mostra uma vista frontal parcial de umaseção de uma unidade de cauda vertical de acordo com umamodalidade exemplar da presente invenção.

A Figura 8 mostra um fluxograma de um método paraa transferência de força em uma caixa de asa.

A Figura lmostra uma seção transversal de uma asade avião, compreendendo uma armação 7 de acordo com umamodalidade exemplar da presente invenção. 0 diagrama mostraem particular uma superfície lateral traseira 5 (quandovista da direção do observador) de uma caixa de asa de umaasa de avião. 0 formato e a orientação da superfície lateral5 mostra que a mesma é uma superfície lateral 5 de uma caixade asa para a unidade de cauda vertical de uma aeronave.

A superfície lateral 5 compreende um revestimentoexterior traseiro 1 (quando visto da direção do observador),assim como um revestimento interior frontal 2. 0 invólucroexterior ou revestimento exterior 1 e o invólucro interiorou revestimento interior 2 são espaçados entre si a umadistância s. Entre o invólucro exterior Ieo invólucrointerior 2, são dispostos vários espaçadores, componentes dearmação ou perfis em U 3, cujas respectivas mantas ou barrastêm uma altura s. Consequentemente, os espaçadores 3 espaçamo invólucro interior 2 do invólucro exterior 1, cujosinvólucros são rebitados nos espaçadores por meio de rebitescegos (não mostrados na figura). Embora a fixação com o usode rebites cegos possa ser particularmente vantajosa, oinvólucro exterior Ieo invólucro interior 2 podem tambémser fixados aos espaçadores de uma outra maneira, porexemplo, por meio de conexões adesivas.

Conforme ainda mostrado na Figura 1, o invólucrointerior 2 não se estende sobre a altura total do invólucroexterior 1. Ao invés disso, o invólucro interior 2 seestende apenas sobre a altura h, na qual a exposição aotorque como o resultado de uma carga de ar é particularmentealta, conforme é indicado pelos símbolos de seta M detorque. A exposição a momentos muitos consideráveis seaplica em particular à região de raiz próxima da conexão de.fuselagem 4 da caixa de asa de modo que seja suficientedispor o invólucro interior 2 apenas nesta região, a qual,dependendo do tipo e tamanho da aeronave, pode serresponsável por 10 % a 50 % do todo o comprimento da asa.

Na Figura 1, os elementos de barra ou de manta daarmação 7 são compostos de elementos tubulares 8 com peçasde conexão 9. A Figura 1 mostra que, para uma transferênciade força maior ou para uma absorção maior de força, ospontos de junção ou os pontos de nó 10 ou os elementos dejunção ou os elementos de nó 10 são dispostos sobre osrespectivos espaçadores dos perfis de armação 3. Juntamentecom as peças de conexão 9 e com os elementos tubulares 8, osmesmos formam uma estrutura de suporte 7 desenhada à maneirade uma armação. Com a estrutura 7, os momentos são divididosem forças de tensão e em forças de pressão ao longo dasbarras, e são transferidos para a superfície lateral daunidade de cauda vertical, cuja superfície lateral (nãovisível na Figura 1) fica oposta à superfície lateral 5. Demaneira similar, parte das forças são alimentadas para aregião de conexão 4, em particular à fuselagem de aeronave6, na forma de forças de pressão ou forças de tensão.

Com vantagem, a divisão do torque ou das forçaspara a unidade de cauda vertical acontece não apenas emfunção do invólucro exterior 1 ou dos componentes debraçadeira 3; mas, sim, estas forças são transferidas portoda a estrutura de suporte 7. No que se acredita ser umamaneira vantajosa, pode ser possível se desenhar umasuperfície lateral 5 ou os componentes de armação 3 para oreforço de uma asa ou de uma unidade de cauda vertical demodo que as dimensões sejam reduzidas.

Uma vez que grandes cargas de torque ocorrem naregião de raiz próximas da conexão de fuselagem 4 da caixade asa, com vantagem, os elementos de barra 8 ou oselementos de conexão 9 que são produzidos de modo aapresentar características de suporte de cargaparticularmente boas podem ser usados em uma regiãoinferior, isto é, em uma região da estrutura de suporte 7que fica próxima da fuselagem de aeronave 6. Ambos oinvólucro interior 2 e o invólucro exterior 1 podemtransferir forças para a fuselagem 6 por meio de um suporteou ângulo na região da borda de fuselagem 4.

Os elementos de barra 8 podem, também, serconectados à fuselagem de aeronave 6 para fins de introduçãode forças.

Como se pode considerar a partir da figura, devidoà conexão dos elementos de barra 8, pontos de junção oupontos de nó 10 se formam tanto sobre a superfície lateral 5como sobre a superfície lateral oposta 5. Nestes locais, asuperfície lateral oposta seria disposta, a qual tal como asuperfície lateral 5, absorve as forças que atuam na direçãooposta. Os elementos de barra 8 juntamente com os elementosde junção ou elementos de nó 10 formam um tipo de estruturade arames ou armação espacial que é coberta pelassuperfícies laterais 5, em particular pelo invólucrointerior 2 e invólucro exterior 1.

Diferentes cargas de pressão sobre as duassuperfícies laterais 5 podem, por exemplo, ser devidas àaeronave, da qual somente uma região parcial da fuselagem 6é mostrada no diagrama, realizando manobras de vôo. Paraeste fim, o leme de direção 11 se movimentaria tanto noplano do desenho como fora do plano do desenho. 0 movimentodo leme de direção 11 é controlado por meio dos suportes desuperfície de controle 12. Ao mudar a posição do leme dedireção 11, forças de pressão ou forças de sucção sãogeradas de uma maneira conhecida a partir de uma unidade decauda vertical. Com a estrutura de suporte 7 tais forçaspodem ser distribuídas, e as caixas de asa das asas podemser desenhadas de modo a ficarem estáveis. Uma estrutura desuporte 7 não apenas possibilita um desenho estável, comotambém proporciona um desenho leve de uma asa, em particularde uma unidade de cauda vertical de uma aeronave.

A estrutura de suporte 7 pode compreender umarazão de espessura baixa, como um resultado de que se tornapossível transferir forças consideráveis. Além disso, paraajustar uma estrutura de suporte em uma caixa de asa, umacompensação de tolerância correspondente pode acontecer emfunção de uma profundidade que o elemento tubular alcança emum elemento de conexão. Para fins de restrição, uma reduçãono tamanho efetivo de cambamento dos elementos de barra podeser obtida. Além disso, pode-se evitar a concentração deesforço.

No Airbus A 380, exemplos de possíveis elementosde estrutura 3 incluem as nervuras de caixa de asa SLW 1 a7 .

A Figura 2 mostra uma outra vista em perspectivaem seção transversal de uma asa compreendendo uma estruturade suporte 7. A vista em perspectiva selecionada mostra queos pontos de extremidade dos tubos 8, que também compreendemos elementos de conexão 9, formam um plano com relação aoinvólucro interior 2 e ao invólucro exterior 1. Com o usodos elementos de junção correspondentes ou dos elementos denó 10 sobre estes pontos de junção ou pontos de nó, é aindapossível se fixar uma superfície lateral 5, quandoaplicável, a um invólucro interior 2 e a um invólucroexterior 1.A Figura 3 mostra a vista em perspectiva em seçãotransversal da Figura 2 sem o invólucro interior. Como sepode considerar a partir da figura, os perfis em U 3 seestendem através da região da Figura 2, que é escondido peloinvólucro interior 2.

As Figuras 4 a 6 mostram a vista em perspectiva deuma asa, em particular de uma unidade de cauda vertical. Osdiagramas respectivos mostram o desenho de uma unidade decauda vertical e de uma superfície de controle ou leme dedireção. A figura mostra a maneira na qual o leme de direção11 é mantido na unidade de cauda vertical pelos suportes desuperfície de controle 12. Como resultado do leme de direção11, um peso adicional surge originado pela estrutura desuporte 7, pelo invólucro interior 2 e pelo invólucroexterior 1, assim como pelo suporte 4.

A Figura 7 mostra uma vista frontal parcialdiagramática de uma seção da unidade de cauda vertical deuma aeronave. Duas superfícies laterais 5 provêm a unidadede cauda vertical com uma estrutura plana que se estendepara o plano de arrasto. As duas superfícies laterais 5formam um primeiro invólucro em torno da armação 7. Com aaeronave movimentando-se para fora do plano de arrasto, o arpode fluir pelas superfícies laterais 5. A Figura 7 mostraduas superfícies laterais 5 que formam um invólucro exterior1. Nos pontos de junção ou nos pontos de nó 10, assuperfícies laterais 5 são conectadas à armação 7. Destamaneira, os pontos de junção ou os pontos de nó 10determinam a forma da unidade de cauda vertical. A armação 7é coberta pelas superfícies laterais 5 de modo que a armação7 possa ser usada como uma estrutura para as superfícieslaterais 5. A armação 7 suporta as superfícies laterais 5.

A Figura 7 mostra duas superfícies lateraisindividuais 5 dispostas sobre os lados da armação 7. Noentanto, o invólucro exterior 1 pode ainda ser desenhadocomo um elemento contínuo, em que a região superior daunidade de cauda vertical, cuja região, no diagrama, émostrada para ser aberta, se encontra fechada e tambémcoberta pelo invólucro exterior 1.

Entre as duas superfícies 5 é formadoessencialmente um espaço oco compreendendo a armação 7.Portanto, pode ser possível desenhar uma unidade de caudavertical leve. As forças que atuam sobre as superfícieslaterais 5 na direção do espaço oco são transferidas para afuselagem 6 da aeronave, por meio da armação 7, no interiorda unidade de cauda vertical em uma linha reta. A fim deintroduzir as forças que foram transferidas a partir dassuperfícies laterais 5 por' meio da armação 7 para afuselagem da aeronave, as superfícies laterais 5 e/ou aarmação 7 são / é conectada(s) à fuselagem 6 da aeronave. Aconexão pode, por exemplo, se estabelecer por meio deconexões de parafuso (não mostradas na Figura 7) . A armação7 é conectada à região de fundo 6 ou apenas à superfícielateral 5. No primeiro caso, uma força é introduzida, pormeio da armação 7, diretamente para a região de fundo 6 dafuselagem de aeronave, enquanto no segundo caso, uma força éintroduzida pela armação 7 na superfície lateral 5, e pormeio da superfície lateral 5, à região de fundo 6 dafuselagem 6.

A Figura 8 explica um método para a transferênciade forças para uma caixa de asa de uma asa de avião. 0método compreende as etapas SO a S6. Ao implementar ométodo, depois de parar o estado lento SO na etapa SI, umaarmação é conectada a um primeiro invólucro. 0 invólucroessencialmente envolve a armação. Além disso, dentro doprimeiro invólucro pode ser provido um segundo invólucro,espaçado do primeiro invólucro. A colocação de um invólucrointerior é mostrada na etapa S2.

0 formato do segundo invólucro pode essencialmentecorresponder ao formato do primeiro invólucro.

Na etapa S3, a armação é conectada à região defuselagem de uma aeronave de tal modo que a carga que atuasobre o primeiro invólucro possa ser transferida para regiãode fuselagem da aeronave pela armação. A absorção de umacarga pelo primeiro invólucro é mostrada na etapa S4 . Umacarga sobre o segundo invólucro pode ser causada por umacarga sobre o primeiro invólucro, por exemplo, quando oprimeiro invólucro e o segundo invólucro são conectados umao outro.

Antes de o método ser completado, na etapa S6, acarga deve ser absorvida pelos invólucros e distribuída pormeio da armação, na etapa S5, é introduzida em uma linhareta para a área de fuselagem. Na área de fuselagem, ossuportes são desenhados de modo a absorverem ou transferiremas cargas de pressão, e as cargas de tensão podem absorver etransferir as forças.

Além disso, deve-se destacar que a palavra"compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e "a"ou "uma" não excluem um número pluralidade. Além disso,deve-se destacar que as características e etapas descritascom referência a uma das modalidades exemplares acima podemtambém ser usadas em combinação com outras característicasou etapas de outras modalidades exemplares descritas acima.Os caracteres de referência nas reivindicações não devem serinterpretados como limitações.

Claims (15)

1. Caixa de asa para uma asa de avião,CARACTERIZADA pelo fato de compreender:- pelo menos um primeiro invólucro (1);- uma armação (7) ;- em que a armação (7) é conectada a pelo menos umprimeiro invólucro (1), de tal modo que uma carga que atuasobre o primeiro invólucro (1) seja transferida para aarmação (7) .

2. Caixa de asa, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADA pelo fato de compreender ainda:- um segundo invólucro (2);- em que o segundo invólucro (2) é espaçado doprimeiro invólucro (1).

3. Caixa de asa, de acordo com a reivindicação 2,CARACTERIZADA pelo fato de que:- o pelo menos um primeiro invólucro (1) é uminvólucro exterior (1).

4. Caixa de asa, de acordo com qualquer uma dasreivindicaçõesl a 3, CARACTERIZADA pelo fato de compreenderainda:- uma região de fundo (6);- em que a armação (7) é conectada à região defundo (6).

5. Caixa de asa, de acordo com a reivindicação 4,CARACTERIZADA pelo fato de que:- a carga é transferivel em linha reta para aregião de fundo (6) por meio da armação (7).

6. Caixa de asa, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de compreenderainda:- uma região de fundo (6);- em que o pelo menos um invólucro (1) é conectadoà região de fundo (6); e- em que a carga é transferida para a região defundo (6) pela armação (7) e pelo menos um primeiroinvólucro (1).

7. Caixa de asa, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que:- a armação (7) é uma estrutura tubular.

8. Uso de uma armação como um dispositivo dereforço, CARACTERIZADO pelo fato de o uso ser para uma caixade armação de uma asa de avião.

9. Método para transferir forças em uma caixa deasa de uma asa de avião, o método sendo CARACTERIZADO pelofato de envolver as etapas de:- conectar uma armação a pelo menos um primeiroinvólucro;- absorver uma carga do pelo menos um primeiroinvólucro;- transferir a carga com a armação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda a etapa de:- prover um segundo invólucro a uma distância dopelo menos um primeiro invólucro.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10,CARACTERIZADO pelo fato de que:o pelo menos um primeiro invólucro é uminvólucro exterior.

12. Método, de acordo com uma das reivindicações 9a 11, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda a etapade:- conectar uma região de fundo à armação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12,CARACTERIZADO pelo fato de envolver ainda a etapa de:- transferir a carga em uma linha reta para aregião de fundo com a armação.

14. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 a 11, CARACTERIZADO pelo fato decompreender ainda a etapa de:- conectar o pelo menos um primeiro invólucro auma região de fundo;- transferir a carga para a região de fundo pelaarmação e por pelo menos um primeiro invólucro.

15. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 a 14, CARACTERIZADO pelo fato de que:- uma estrutura tubular é usada como a armação.