BRPI0709838A2

BRPI0709838A2 - componente de aeronave

Info

Publication number: BRPI0709838A2
Application number: BRPI0709838-3A
Authority: BR
Inventors: Andrew Robert Munday
Original assignee: Airbus Ltd
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2011-07-26
Also published as: GB0606079D0; CA2644539C; EP1999013B1; CN101410292B; CN101410292A; WO2007110586A1; EP1999013A1; RU2008137496A; CA2644539A1; ATE508044T1; JP4951059B2; US8186622B2; JP2009531224A; DE602007014340D1; RU2428353C2; US20090272848A1

Abstract

<B>COMPONENTE DE AERONAVE<D>A presente invenção refere-se a um processo para fabricar um componente de aeronave tal como a nervura de uma asa. O processo compreende prover um corpo dotado de dois ou mais conectores (19, 20) dispostos em uma linha sobre o corpo, cada conector tendo um braço (35, 41) se estendendo do corpo, um primeiro flange (23a) posicionado sobre um primeiro lado da linha, e um segundo flange (23b) posicionado sobre um segundolado da linha; e afixação de um conector (30) separado ao corpo, o conector separado tendo um braço (35) se estendendo do corpo, um primeiro flange posicionado sobre um primeiro lado da linha e um segundo flange posicio- nado sobre um segundo lado da linha.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPO-NENTE DE AERONAVE".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um componente de aeronave.deum processo para fabricar um componente de aeronave e de um conectorpara transferir a carga entre o corpo de um componente de aeronave e umacobertura. O conector pode ser, por exemplo, o pé de uma nervura paratransferir a carga entre a cobertura de uma asa e a nervura da asa.Antecedentes da Invenção

O pé da nervura da nervura de uma asa é descrito no documen-to WO 01/76943. O pé da nervura tem um par de flanges, cada flange tendoum par de furos guia que foram perfurados nos sítios finais do orifício demontagem final usados para fixar a cobertura da asa.

Na eventualidade de falha do pé da nervura, o pé inteiro de ner-vura sustentador da carga é perdido e a totalidade da carga é transferidapara o pé da nervura adjacente. Isto pode resultar em cargas excessivasserem transmitidas para os pés da nervura adjacente que podem comprome-ter a integridade estrutural da asa da aeronave.

Sumário da Invenção

Um primeiro aspecto da invenção apresenta um processo parafabricar um componente de aeronave que compreende:

proporcionar um corpo com dois ou mais conectores dispostos em uma linhasobre o corpo, cada conector tendo um braço se estendendo do corpo, umprimeiro flange posicionado sobre um primeiro lado da linha e um segundoflange posicionado sobre um segundo lado da linha; e

afixar um conector separado ao corpo, o conector separado tendo um braçose estendendo do corpo, um primeiro flange posicionado sobre um primeirolado da linha, e um segundo flange posicionado sobre um segundo lado dalinha.

O processo do primeiro aspecto da invenção habilita o conectorseparado a ser afixado próximo a um conector adjacente na linha, enquantoreduzindo a chance de uma rachadura se propagar entre eles. Na eventuali-dade de uma pane do conector separado, pelo posicionar os flanges sobrelados opostos da linha, a carga será transferida de uma maneira simétricapara os conectores remanescentes.

Um segundo aspecto da invenção proporciona um componentede aeronave compreendendo um corpo, e uma série de conectores dispos-tos em uma linha sobre o corpo, cada conector tendo um braço se esten-dendo do corpo, um primeiro flange posicionado sobre um primeiro lado dalinha e um segundo flange posicionado sobre um segundo lado da linha, noqual pelo menos um dos conectores é conector separado que foi afixado aocorpo.

O componente pode ser fixado a uma cobertura por soldagem,ou de preferência pelo passar elementos fixadores (tais como cavilhas ros-cadas) através dos flanges dos conectores e através da cobertura. A cober-tura é tipicamente um elemento dotado de uma superfície externa aerodinâ-mica, tal como um revestimento de fuselagem ou um revestimento de asa.Tipicamente a cobertura tem uma superfície interna portadora de uma plura-lidade de reforços, cada reforço sendo recebido em um canal entre um pardos conectores. Os conectores e a cobertura podem ser formados de dife-rentes materiais, tal como de um metal e de um compósito respectivamente.

Tipicamente o braço do conector separado se sobrepõe ao bra-ço de um conector adjacente quando visualizado de um lado da linha. Istoproporciona um conjunto compacto, e habilita o braço do conector separadoe/ou o braço do conector adjacente a ser munido de uma parte de reforçoque se sobrepõe ao outro braço quando visualizada de um lado da linha. Depreferência a parte de reforço tem uma borda angular, para aumentar suaresistência à flexão.

Tipicamente o braço do conector separado tem uma base relati-vamente larga adjacente ao corpo e uma extremidade distai relativamenteestreita que é portadora dos flanges. Isto também aumenta a rigidez à flexãodo braço.

Na modalidade preferencial o componente de aeronave compre-ende uma nervura da asa, e os conectores compreende os pés da nervura.Todavia, a invenção pode ser aplicável a outros componentes da aeronave,tal como um componente da fuselagem.

Tipicamente cada flange tem um ou mais orifícios de fixação pa-ra receber um elemento de fixação. Na modalidade preferencial descrita a-baixo, os flanges do conector separado, e de um conector adjacente (contí-guo ao conector separado), tem um menor número de orifícios que os de-mais conectores na linha.

Tipicamente, pelo menos um dos conectores é formado inte-gralmente com o corpo.

Um reforçador, tal como uma estria, pode se estender ao longodo corpo adjacente aos conectores. Neste caso o conector separado é tipi-camente fixado ao corpo sobre um lado distai do reforçador.

Um terceiro aspecto da invenção apresenta um conector paratransferência de carga entre o corpo de um componente da aeronave e umacobertura, a cobertura tendo uma superfície externa aerodinâmica, o conec-tor compreendendo:

uma placa para fixar o conector ao corpo do componente de ae-ronave; a placa tendo uma primeira face sobre um primeiro lado do conector,uma segunda face sobre um segundo lado do conector, e uma borda entre aprimeira e a segunda faces;

um braço se estendendo da borda da placa;um primeiro flange conduzido pelo braço sobre um primeiro ladodo conector; e

um segundo flange conduzido pelo braço sobre um segundo Ia-do do conector;

em que o braço tem uma base relativamente larga adjacente à borda da placae uma extremidade distai relativamente estreita que é portadora dos flanges.

A estrutura simétrica do conector o torna apropriado para aplica-ção no processo do primeiro aspecto da invenção.

A placa pode ser soldada ao corpo, porém de preferência temdois ou mais orifícios de fixação para receber elementos de fixação (tais co-mo parafusos roscadas).Breve Descrição dos Desenhos

Modalidades da invenção passam a ser descritas a seguir comreferência aos desenhos apensos, de acordo com os quais:

A figura 1 é uma vista em planta de uma aeronave;

A figura 2 é uma vista de parte de uma face usinada da nervurade uma asa.

A figura 3 é uma vista ampliada de parte da face oposta da ner-vura de asa;

A figura 4 mostra uma parte afixada por cavilha roscada separa-da;

A figura 5 mostra uma vista ampliada da face usinada da nervurade asa com a parte afixada por cavilha roscada removida;

A figura 6 é uma vista de nervura de asa completa e de uma co-bertura ou revestimento de uma asa; e

A figura 7 é uma vista ampliada da nervura de asa e revestimen-to de asa, mostrando em detalhe o pé de nervura em duas partes.Descrição Detalhada de Modalidades

A figura 1 mostra uma aeronave 1 com uma fuselagem 2 e umpar de asas tendo uma extremidade de asa 3. Cada asa tem um par de Ion-garinas (não-mostradas) afixadas à fuselagem e se estendendo no sentidoda envergadura. Vinte e quatro nervuras (não-mostradas) se estendem nosentido da corda (do perfil da asa). As abas 4 são montadas na borda defuga de cada asa. As abas são conduzidas por quatro elementos de afixaçãode flape (não-mostrados) cada um dos quais é fixado a uma respectiva ner-vura. Cada asa é portadora de um par de motores 5, e cada motor é conec-tado através de uma estrutura de suporte (não-mostrada) a uma respectivanervura.

A figura 2 mostra uma face usinada de uma das nervuras 10com as bordas anterior e posterior da nervura omitidas. A nervura 10 é usi-nada de um tarugo de alumínio para formar um número de reforçadores ver-ticais 11; um ressalto de viga inferior 12 e um ressalto de viga superior 13; ereforçadores horizontais 14. Os orifícios de sistema de combustível 15 sãoformados para acomodar tubos de sistema de combustível. Os orifícios 16são formados nas almas intra nervuras de maneira a reduzir o peso da ner-vura. Uma afixação de trilha de flape 17 é formada com reforçadores verti-cais 18.

As bordas superior e inferior da nervura 10 são individualmenteportadoras de uma série de pés de nervura integrados 19, dispostos em umalinha ao longo da nervura. A borda superior da nervura também é portadorade um pé de nervura em duas partes 20 de acordo com uma modalidade dainvenção, dispostas em linha com os pés de nervura integrados. Os pés denervura 19 e 20 transferem a carga entre o corpo da nervura e o revestimen-to da asa.

A figura 3 mostra o pé de nervura em duas partes 20 e um pé denervura integral adjacente 19 em detalhe. A figura 3 mostra o lado oposto danervura em relação ao lado mostrado na figura 2. A figura 3 também mostrauma borda posterior 21 da nervura 10 que é afixada a uma Iongarina traseira(não-mostrada).

O pé de nervura integrado 19 é usinado a partir da mesma peçade alumínio que o restante da nervura, e compreende um braço 22 se es-tendendo da borda superior da nervura, um primeiro flange 23a conduzidopelo braço sobre um primeiro lado da nervura, e um segundo flange 23bconduzido pelo braço sobre um segundo lado da nervura. Os flanges 23a e23b são formados com um par de orifícios paro parafuso 24a, 24b em umaextremidade e com um par de orifícios paro parafuso 25â, 25b na extremida-de oposta. Os pés de nervura integrados 19 são separados dos pés de ner-vura adjacentes por um par de canais em U 26. Assim, os pés de nervuraexibem uma aparência acastelada quando visualizados dos lados esquerdoou direito da nervura.

O pé de nervura 20 em duas partes 20 compreende uma parteaparafusada separada 30 mostrada em detalhe na figura 4, e uma parte in-tegralmente formada 40 mostrada em detalhe na figura 5.

Reportando-se à figura 4, a parte aparafusada 30 compreendeuma placa vertical 31 com dez orifícios paro parafuso 32. A placa 31 é for-mada com uma reentrância 33 para proporcionar espaço livre para um orifí-cio 16 como mostrado na figura 3. A placa 31 é fixada às nervuras 10 porcavilhas roscadas (não-mostradas) passando através de orifícios paro para-fuso 34 nas nervuras (os orifícios paro parafuso 34 sendo mostrados na figu-ra 5).

Um braço 35 se estende da borda superior da placa 31. Quandovisualizado lateralmente, o braço 35 tem uma base relativamente larga adja-cente à placa 31, uma extremidade distai relativamente estreita, uma bordavertical 36 e uma parte de reforço triangular com uma borda inclinada 37. Aextremidade distai do braço 35 é portadora de um primeiro flange 38a sobreum primeiro lado da placa e de um segundo flange 38b sobre o lado opostoda placa. Os flanges 38a, 28b apresentam orifícios para cavilhas roscadas39a, 39b respectivamente.

A parte integralmente formada 40 mostrada na figura 5 é usina-da da mesma peça de alumínio que o restante da nervura, e compreendeum braço saliente 41 se estendendo da borda superior da nervura. O braço éportador de um primeiro flange 42a sobre um primeiro lado da nervura e deum segundo flange 42b sobre o lado oposto da nervura. Os flanges 42a, 42bapresentam furos paro parafuso 43a, 43b respectivamente. O braço 41 temuma borda vertical 44 e uma parte de reforço com uma borda inclinada 45.

A figura 6 é uma vista da nervura 10 afixada a uma cobertura deasa 50. A cobertura de asa 50 tem uma superfície externa (não-visível nafigura 6) formando uma superfície exterior aerodinâmica da asa, e uma su-perfície interna 51, portadora de uma série de longarinas se estendendo nosentido da envergadura ao longo da asa. As Iongarinas são em forma de Tem seção transversal com a parte vertical 52 do T se estendendo para ointerior da asa e situada em um canal em 'U' 26 entre dois pés de nervura, eos braços 53 do T situados em paralelo com a superfície interna 51 do re-vestimento 50. A figura 7 mostra em detalhe o pé de nervura em duas partese duas Iongarinas adjacentes. Como mostrado na figura 7, os braços de Ion-garina 53 têm lados paralelos entre as nervuras, porém à medida que abor-dam uma nervura se afilam para o exterior para formar partes largas 54. Ca-vilhas roscadas (não-mostradas) passam através dos pés de nervura, dasplacas 55, das partes largas 54 dos braços de Iongarina 53, e do revestimen-to 50. Na modalidade ilustrada, o revestimento de asa 50 é formado de ummaterial compósito tal como plástico reforçado por fibras de carbono. De i-gual modo, as Iongarinas são formadas de um material compósito tal comoplástico reforçado por fibras de carbono.

Reportando-se à figura 6, as bordas anterior e posterior 21, 60respectivamente da nervura são afixadas às Iongarinas dianteira e traseira(não-mostrado). Um elemento de afixação de trilha para flape 70 é afixadosobre a nervura por intermédio de cavilhas roscadas (não-mostradas) pas-sando através de furos para cavilha 71. Um par de orelhas (não-mostrado) éaparafusado por um lado ao elemento de afixação de trilha de flape 17, e poroutro lado ao elemento de afixação de trilha para flape 70. O peso das abasé transferido para os elementos de afixação de trilha de flape 17, 70 pelasorelhas. Conforme pode ser apreciado na vista da figura 6, existem somentequatro pés de nervura entre os elementos de afixação de trilha de flape 17,70 e a Iongarina afixada à borda anterior 21 da nervura. Estes pés de nervu-ra suportam altas cargas e particularmente o último pé de nervuras anterior àlongarina. Na eventualidade de pane de um dos pés de nervura, carga étransferida para os pés de nervura adjacente. Na região entre os elementosde afixação de trilha de flape e a longarina que é afixada à borda dianteira21 da nervura, estas cargas transferidas podem ser excessivas se um inteiropé de nervura (isto é, um pé portador de quatro cavilhas roscadas) sofreruma pane. Este problema é particularmente agudo em uma asa compostadevido ao revestimento de asa composto tipicamente ter uma carga com-pressiva máxima sobre o ponto de apoio mais baixa comparada com o re-vestimento de asa de alumínio convencional e assim as cargas serem con-centradas em partes isoladas do revestimento que pode resultar em proble-mas estruturais. Para solucionar este problema, conforme será exposto emdetalhe abaixo, na eventualidade de pane o pé de nervura em duas partes20 é projetado para somente resultar na perda de duos parafusos, não dequatro.Para este fim, na eventualidade de uma rachadura horizontal sepropagar através do braço 11 do pé de nervura integral 19, o inteiro pé denervura 19 falha. Todavia, a propagação da rachadura para os pés de nervu-ra será prevenida pelos canais em 1U1 26 (vide a figura 3). Em contraste, nocaso de pé de nervura em duas partes 20, uma rachadura horizontal atravésdo braço 35 da parte aparafusada separada 30 não se propagará para obraço 41 da parte adjacente 40, e vice-versa. Isto devido à inexistência deligação entre os braços 35, 41 acima da viga superior 13 (embora os braçosefetivamente se engatem mutuamente nesta área). Por conseguinte, a paneda parte 30 não conduzirá à pane da parte 40, e vice-versa. Isto resulta emcargas aceitáveis sobre as duos parafusos remanescentes da parte intactado pé de nervura assim como dos parafusos sobre os conectores adjacen-tes.

A formação da parte 30 como um conector separado (em vez deefetuar sua formação integralmente com o conector adjacente 40) o habilitaa ser afixado ao corpo da nervura próximo ao conector 40, enquanto redu-zindo ou eliminando a chance de uma fissura se propagar entre eles.

O pé de nervura em duas partes 20 é projetado para falhar deuma maneira simétrica. Isto é, se quer a parte 30 quer 40 falhar, então a par-te remanescente tem duos parafusos dispostas simetricamente em relaçãoao eixo geométrico longitudinal da nervura.Esta pode ser contrastada comuma construção não-simétrica alternativa em que as duos parafusos sobreum lado da nervura são conduzidas por uma parte aparafusada, e as duosparafusos sobre o outro lado da nervura são conduzidas por uma parte apa-rafusada, e as duos parafusos sobre o ouro lado da nervura são conduzidaspor uma parte integralmente formada. Nesta construção não-simétrica alter-nativa, a pane ou falha de uma parte resultaria nas cavilhas remanescentessituarem-se sobre um lado da nervura somente. Esta condição excêntricaresultaria em um momento em torno da nervura, e conseqüente carga nosentido da envergadura no revestimento de asa composto que pode excedera carga admissível do revestimento da asa. Em contraste, no caso do pé denervuras em duas pares 20, a pane de uma parte resultaria nas cavilhas su-portadoras de carga restantes situarem-se de ambos os lados da linha dospés de nervura e assim em uma carga simetricamente aplicada, emboraaumentada, porém pouco ou nenhum momento em torno da nervura.

Um problema adicional associado com revestimentos de asacompostos é que os pés de nervura de alumínio aos quais são afixados têmum coeficiente de expansão térmica diferente em relação ao revestimento deasa composto. Isto resulta em expansão diferencial que aplica carga adicio-nal sobre a junta. A natureza simétrica do pé de nervura em duas partes 20significa que as ditas cargas não somente são distribuídas por igual sobreambos os lados da linha de pés de nervura no caso de pane, também reduza magnitude no sentido cordal da expansão térmica diferencial porque osflanges 38, 42 são separados por um intervalo 61 (mostrado mais claramen-te na figura 7) e têm uma menor dimensão que os flanges integrais 23a, 23bconforme medida no sentido da corda.

A figura 7 mostra a parte do reforço triangular do braço 41 (coma borda inclinada 45) e mostra como a parte de reforço se sobrepõe ao bra-ço adjacente 35 quando visualizada do lado usinado da nervura. A parte dereforço aumenta a rigidez à flexão do braço 41, e a superposição proporcio-na um conjunto compacto. De maneira similar a parte de reforço do braço 35se sobrepõe ao outro braço 41 como mostrado mais claramente na figura3.A forma triangular da parte de reforço confere alta resistência à flexão compeso relativamente baixo.

Embora a invenção tenha sido descrita acima com referência auma ou mais modalidades, será apreciado que diversas variações ou modifi-cações podem ser introduzidas sem se afastar do âmbito da invenção, comodefinida nas reivindicações apensas.

Claims

1. Processo para fabricar um componente de aeronave, o pro-cesso compreendendo as etapas de:prover um corpo de dois ou mais conectores dispostos em umalinha sobre o corpo, cada conector tendo um braço se estendendo a partir docorpo, um primeiro flange posicionado sobre um primeiro lado da linha, e umsegundo flange posicionado sobre um segundo lado da linha;e afixar um conector separado ao corpo, o conector separadotendo um braço se estendendo a partir do corpo, um primeiro flange posicio-nado sobre um primeiro lado da linha, e um segundo flange posicionado so-bre um segundo lado da linha.

2. Processo para fabricar uma estrutura de aeronave, o processocompreendendo as etapas de:fabricar um componente de aeronave pelo processo como defi-nido na reivindicação 1; efixar o componente a uma cobertura pelo passar elementos defixação através dos flanges dos conectores e através da cobertura, a cober-tura dotada de uma superfície externa aerodinâmica.

3. Componente de aeronave compreendendo um corpo; e umasérie de conectores dispostos em uma linha sobre o corpo, cada conectortendo um braço se estendendo a partir do corpo, um primeiro flange posicio-nado sobre um primeiro lado da linha e um segundo flange posicionado so-bre um segundo lado da linha, no qual pelo menos um dos conectores serconstituído por um conector separado que foi afixado ao corpo.

4. Componente de acordo com a reivindicação 3, no qual o bra-ço do conector separado se sobrepõe ao braço de um adjacente dos conec-tores quando visualizado de um lado da linha.

5. Componente, de acordo com a reivindicação 4, no qual o bra-ço do conector separado e/ou do braço do adjacente dos conectores têmuma parte de reforço que se sobrepõe ao outro braço quando visualizada deum lado da linha.

6. Componente, de acordo com a reivindicação 5, no qual a par-te de reforço tem uma borda inclinada.

7. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindicações-3 a 6, no qual o conector separado tem uma base relativamente larga adja-cente ao corpo e uma extremidade distai relativamente estreita que é porta-dora dos flanges.

8. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindicações-3 a 7, no qual o componente de aeronave compreende uma nervura de asa,e os conectores compreendem os pés de nervura.

9. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindicações-3 a 8, no qual cada flange tem um ou mais orifícios de fixação para receberum elemento de fixação.

10. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 3 a 9, no qual o conector é separado ser fixado ao corpo por dois oumais elementos fixadores, cada elemento fixador passando através do co-nector separado e do corpo.

11. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 3 a 10, no qual pelo menos um dos conectores é formado integralmen-te com o corpo.

12. Componente, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 3 a 11, ainda compreendendo um reforçador se estendendo ao longodo corpo adjacente aos conectores.

13. Componente, de acordo com a reivindicação 12, no qual oconector separado é fixado ao corpo em um lado distai do reforçador.

14. Estrutura de aeronave compreendendo um componente co-mo definido em qualquer uma das reivindicações 3 a 13, e uma coberturafixada aos conectores, no qual a cobertura tendo uma superfície externa ae-rodinâmica.

15. Estrutura, de acordo com a reivindicação 14, na qual a co-bertura tem uma superfície interna portadores de uma pluralidade de ele-mentos reforçadores, cada elemento reforçador sendo recebido em um canalentre um par dos conectores.

16. Estrutura, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, na qualos conectores e da cobertura são formados de diferentes materiais.

17. Conector para transferência de carga entre um corpo de umcomponente de aeronave e uma cobertura, a cobertura dotada de uma su-perfície externa aerodinâmica, o conector compreendendo:uma placa para fixar o conector ao corpo do componente da ae-ronave; a placa tendo uma primeira face sobre um primeiro lado do conector,uma segunda face sobre um segundo lado do conector, e uma borda entre aprimeira e a segunda face;um braço se estendendo da borda da placa;um primeiro flange conduzido pelo braço sobre um primeiro ladodo conector; eum segundo flange conduzido pelo braço sobre um segundo la-do do conector;no qual o braço tem uma base relativamente larga adjacente à borda da pla-ca e uma extremidade distai relativamente estreita que é portadora dos flan-ges.

18. Conector, de acordo com a reivindicação 17, no qual a placatem dois ou mais orifícios de fixação para receber os elementos de fixação.

19. Conector, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, no qual obraço tem uma parte de reforço com uma borda inclinada.

20. Conector, de acordo com qualquer uma das reivindicações-17 a 19, no qual cada flange tem um ou mais orifícios de fixação para rece-ber um elemento de fixação.

21. Conector, de acordo com a reivindicação 20, no qual cadaflange tem somente um único orifício de fixação.