BRPI0714583A2

BRPI0714583A2 - longarina de asa de aviço e mÉtodo de formaÇço da mesma

Info

Publication number: BRPI0714583A2
Application number: BRPI0714583-7A
Authority: BR
Inventors: Thomas Childs
Original assignee: Airbus Uk Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2013-04-30
Also published as: CN101495366B; GB0614837D0; WO2008012570A3; JP5243424B2; CN101495366A; DE602007011072D1; RU2438924C2; RU2009105685A; EP2046639A2; US20090194636A1; US8091830B2; JP2009544523A; BRPI0714583A8; WO2008012570A2; CA2656426C; ATE490910T1; EP2046639B1; CA2656426A1

Abstract

LONGARINA DE ASA DE AVIçO E MÉTODO DE FORMAÇçO DA MESMA. A presente invenção refere-se a uma longarina de asa de avião e a um método para formação de tal longarina, em que a longarina é formada a partir de uma única peça de material e em seguida usinada de modo a otimizar as dimensões e o peso da longarina.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LONGARINA DE ASA DE AVIÃO E MÉTODO DE FORMAÇÃO DA MESMA".

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se a uma Iongarina de asa de um a- vião e a um método de formação de tal longarina. Antecedentes da Invenção

O núcleo de uma asa de avião é uma seção chamada de caixa de asa. A caixa de asa viaja na fuselagem do avião e vai desde a parte da asa presa à fuselagem até a ponta da asa. A caixa de asa provê as seções centrais das superfícies de aerofólio superior e inferior para a asa, além dos pontos de fixação para motores e superfícies de controle, tais como os aile- rons, os flapes de centragem e os freios a ar. As superfícies de aerofólio da caixa de asa são providas pelos painéis referidos como revestimentos de asa. Os revestimentos de asa incluem um número de elementos estruturais chamados longarinas, que correm no interior da estrutura de caixa de asa desde a raiz até a ponta. As longarinas são dispostas de modo a oferecer a estabilidade estrutural e a integridade necessárias para permitir que os re- vestimentos de asa agüentem as cargas operacionais sobre a asa.

Ao se construir estruturas aeronáuticas, uma das muitas consi- derações é o equilíbrio entre peso e força. Em outras palavras, as estruturas devem ser tão leves quanto possível e simultaneamente proporcionar a ne- cessária resistência e integridade estrutural a fim de operar adequadamente sob cargas operacionais. As cargas sobre uma asa variam ao longo da sua envergadura e normalmente diminuem no sentido da ponta da asa. Sendo assim, as longarinas podem ser construídas de modo a apresentar uma re- sistência que varia ao longo de seu comprimento, reduzindo, portanto, o seu peso geral. As longarinas são normalmente criadas através da junção ou da emenda de seções de longarina, cada seção com características de peso adaptadas a sua carga esperada. De maneira alternativa, uma única longari- na pode ser provida e usinada a um grau variável ao longo de sua extensão de modo a reduzir o peso desnecessário.

Um problema com as seções de emenda ou junção da de longa- rina é que a mesma acrescenta um peso extra e complexidade para a caixa de asa. Um problema com a usinagem de uma única Iongarina vem a ser o fato de a limitada extensão na qual a Iongarina pode ser modificada. Sumário da Invenção A modalidade da presente invenção provê um método para cria-

ção de uma Iongarina de asa de avião, o método compreendendo as etapas de:

a) formar uma peça em bruto de Iongarina tendo:

- um par de flanges espaçados entre si para a fixação de um painel de revestimento de asa, os flanges tendo uma superfície superior e

uma superfície inferior, a superfície inferior sendo disposta para fixação ao painel de revestimento de asa;

- um ou mais painéis laterais integrais aos flanges e que se es- tendem para fora dos flanges; e

- uma coroa integral com os painéis laterais; e

b) usinar a superfície inferior do flange de modo a modificar a al- tura da Iongarina ao longo de seu comprimento.

A peça em bruto de Iongarina pode compreender dois flanges espaçados entre si para fixação a um painel de revestimento de asa, os flanges tendo extremidades internas opostas; dois painéis laterais integrais às extremidades internas dos flanges; e uma coroa disposta em um plano de modo geral paralelo aos flanges e tendo uma face interna e uma face de co- roa externa, a face de coroa interna sendo disposta de modo a facear um painel de revestimento de asa fixado. A face de coroa interna pode ser usinada de modo a variar a

espessura da coroa ao longo do comprimento da longarina. A peça em bruto da longarina pode ser de um único comprimento contínuo. A ou cada etapa de modificação pode ser executada por meio da usinagem da peça em bruto da longarina formada por meio de extrusão. A peça em bruto de longarina pode ser feita de metal ou de uma liga de metal.

Uma outra modalidade provê uma peça em bruto de longarina para a provisão de uma longarina de asa de avião, a peça em bruto de Ion- garina compreendendo:

- um par de flanges espaçados entre si para fixação a um painel de revestimento de asa, os flanges tendo uma superfície superior e uma su- perfície inferior, a superfície inferior sendo disposta para fixação ao painel de

revestimento de asa;

- um ou mais painéis laterais integrais aos flanges e que se es- tendem para fora dos flanges;

- uma coroa integral com os painéis laterais; e

- os flanges sendo formados de modo a prover um invólucro de flange que permite a usinagem da superfície inferior do flange no sentido de

modificar a altura da Iongarina ao longo de seu comprimento. Breve Descrição dos Desenhos

A seguir, as modalidades da presente invenção serão descritas, a título de exemplo, apenas com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

a figura 1 é uma vista em planta de uma aeronave; a figura 2 é uma vista em seção transversal de uma caixa de asa da aeronave da figura 1;

a figura 3 é uma vista em seção transversal de uma peça em bruto de Iongarina para uso na fabricação de Iongarinas para uma caixa de asa de acordo com a figura 2;

a figura 4 mostra uma vista lateral de uma Iongarina da caixa de asa de acordo com a figura 3;

as figuras 5a e 5b mostram uma vista em seção transversal da Iongarina da figura 4; e

as figuras 6a, 6b e 6c mostram vistas em seção transversal de Iongarinas de outras modalidades. Descrição Detalhada das Modalidades da Invenção

Com referência à figura 1, uma aeronave 101 compreende as asas 102 acopladas a uma fuselagem 103. As asas 102 compreendem um elemento estrutural central 104 sob a forma de uma caixa de asa. A caixa de asa 104 vai da raiz para a ponta de cada asa 102, e entre as bordas diantei- ra e traseira da asa. A caixa de asa 104 compreende um conjunto de ele- mentos estruturais 105 sob a forma de longarinas, que vão desde a raiz até a ponta de cada caixa de asa 104.

Com referência à figura 2, a caixa de asa 104 é construída a partir de dois elementos laterais 201, sob a forma de pontaletes, que provêm os pontos de fixação para as estruturas de borda dianteira e traseira (não mostradas) da asa 102. As superfícies superior e inferior 202, 203 da caixa de asa 104 são formadas, cada qual, a partir de painéis de revestimento, que provêm as superfícies de aerofólio superior e inferior da asa 102. As longarinas 105 são fixadas à superfície interna dos painéis de revestimento de asa 202, 203.

Com referência à figura 3, as longarinas 105 são formadas por meio da extrusão das longarinas em bruto em seção transversal constante 301 de uma liga de alumínio. As longarinas em bruto têm dois elementos de fixação espaçados entre si 302 sob a forma de fIanges de modo a prover pontos de fixação ao revestimento de asa. Os flanges 302 têm quatro faces

303, que faceiam o revestimento de asa fixado, e faces superiores opostas

304. Painéis laterais 302 se estendem a partir das as extremidades internas dos flanges 302 em planos convergentes. Painéis laterais 306 são ligados

por meio de um painel superior 307, que forma uma coroa com a peça em bruto de Iongarina 301. A coroa 307 tem uma face inferior 308, que faceia o revestimento de asa fixado, e uma face superior oposta 309, que provê a superfície superior ou de topo da peça em bruto de Iongarina 301. Uma vez que as peças em bruto de Iongarina 301 são extrusadas, os flanges 302, os painéis laterais 306 e a coroa 307 são integralmente formados.

A peça em bruto de Iongarina 305 é disposta de modo a apre- sentar um invólucro, que abrange todas as seções transversais desejadas de uma dada Iongarina acabada, na qual cada seção transversal é projetada de modo a imprimir características específicas que mantêm a estabilidade estrutural do revestimento de asa fixado sob uma carga operacional. A peça em bruto de Iongarina 301 é usada de modo a formar uma Iongarina contí- nua por meio da usinagem, em diferentes graus, das faces superior e inferior 303, 304, 308, 309 da Iongarina em bruto 301 de modo a remover quantida- des de material ao longo de seu comprimento. Desta maneira, o desempe- nho da peça em bruto poderá ser otimizada de modo a prover um desempe- nho diferencial ao longo de seu comprimento e minimizar o seu peso.

A figura 4 mostra uma Iongarina 105 de acordo com a figura 2,

em mais detalhes, tendo sido esta usinada a partir da Iongarina em bruto 301 e fixada ao painel de revestimento de asa 203. A figura 4 mostra a ex- tremidade da Iongarina 105 na raiz da asa 102, com a direção da ponta da asa indicada pela seta Τ. A Iongarina 105 é projetada de modo a permitir que o painel de revestimento de asa 203 suporte as cargas relativamente altas em sua extremidade próxima à raiz da asa e cargas progressivamente me- nores na direção T para a sua extremidade próxima à ponta da asa. Durante a fabricação da Iongarina 105 a partir de uma peça em bruto de Iongarina 301, a face superior 309 da coroa 307 é usinada de modo a remover uma quantidade maior de material ao longo de seu comprimento na direção T1 reduzindo assim o peso geral da Iongarina 105 ao se reduzir a espessura da coroa 307. Em outras palavras, a espessura da coroa 307 da Iongarina 105 se afunila na direção T. De maneira similar, as faces superior e inferior 304, 303 de cada flange 303 são usinadas de modo a remover as quantidades menores ou maiores de material na direção T a partir das faces superior e inferior, respectivamente, por conseguinte reduzindo ainda mais a altura da Iongarina 105 na direção T.

A figura 5a é uma vista em seção transversal da Iongarina 105 da figura 4 no ponto A. Embora a coroa 307 permaneça na ou próxima à es- pessura na qual a mesma foi extrusada, a espessura dos flanges 302 é re- duzida, por meio da remoção do material 501 de suas faces superiores 304. Sendo assim, a seção transversal da Iongarina 105 é relativamente alta em sua extremidade de raiz. A figura 5b é uma vista em seção transversal da Iongarina 105 da figura 4 no ponto B no sentido de sua extremidade de pon- ta de asa. A espessura da coroa 307 é reduzida em função da remoção do material 502 de sua face superior 309. Da mesma forma, embora as faces superiores 304 dos flanges 302 permaneçam iguais as da peça em bruto de Iongarina 301, a espessura dos flanges 302 é reduzida em função da remo- ção do material 503 de suas faces inferiores 303. A altura geral da seção transversal da Iongarina é reduzida com relação à altura da seção no ponto A. Embora a espessura dos flanges 302 permaneça constante, nos pontos entre as seções transversais do ponto AeB mostradas nas figuras 5a e 5b, o material 501, 503 removido das respectivas faces superior e inferior 304, 303 diminui ou aumenta, respectivamente, na direção T. Desta forma, a altu- ra geral da seção transversal da Iongarina 105 diminui na direção T, enquan- to a espessura dos flanges 302 permanece constante. Dessa forma, a Ionga- rina é desenhada de modo a permitir que a mesma comunique a necessária estabilidade estrutural a um revestimento de asa, ao qual a mesma se en- contra fixada. Na presente modalidade, esta carga é maior na raiz da asa e diminui progressivamente no sentido da ponta da asa. Este traçado ajuda a aumentar a eficiência ótima de fabricação, além de diminuir a quantidade de materiais utilizados.

A figura 6a mostra a vista em seção transversal de uma Iongari- na 601 em uma outra modalidade. A Iongarina 601 foi usinada a partir de uma Iongarina em bruto 301 por meio da remoção do material das faces infe- riores 602 dos flanges 603. Sendo assim, a altura geral da seção da Iongari- na 601 foi reduzida, ao mesmo tempo mantendo a espessura da coroa 604. A figura 6b mostra uma vista em seção transversal de uma Iongarina 660 usinada a partir de uma Iongarina em bruto 301 por meio da remoção do ma- terial das superfícies superiores 607, 608 de ambos os flanges 609 e a coroa 610. Tanto a altura como a espessura da coroa nesta seção da Iongarina 606 foram reduzidas. Toda a usinagem necessária para se produzir esta se- ção da Iongarina 606 pode ser feita a partir de um lado da peça em bruto de Iongarina 301, diminuindo, assim, os custos de fabricação. A figura 6c mos- tra uma vista em seção transversal de uma Iongarina 611 usinada a partir de uma Iongarina em bruto 301 por meio da remoção do material das faces infe- riores 612, 613 do flanges 614 e da coroa 615. Embora a altura desta seção da Iongarina 611 tenha sido ligeiramente reduzida, a espessura da coroa foi reduzido quase ao seu mínimo. Toda a usinagem necessária para se produ- zir esta seção de Iongarina 611 pode ser feita a partir de um lado da peça em bruto de Iongarina 301, diminuindo, assim, os custos de fabricação.

Em uma outra modalidade, a extrusão da Iongarina tem uma se- ção transversal em "I" ou "J" que provê ainda um par de flanges para a fixa- ção da Iongarina ao revestimento de asa. A Iongarina é inteiramente formada com os flanges se ligando a um único painel ou manta, que, por sua vez, liga os flanges à coroa da longarina. A coroa é também referida como um flange livre. Os flanges ou coroa destas seções transversais de longarina podem ser extrusados de modo a prover um invólucro de material a partir do qual as requeridas dimensões de funcionamento dos flanges e coroa poderão ser usinadas.

Em uma outra modalidade, a coroa da longarina é extrusada na ou próximo à espessura acabada e permanece constante na extensão do comprimento da longarina acabada. A altura e peso da longarina podem ser otimizados por meio da usinagem da espessura dos flanges que fixam a lon- garina ao painel de revestimento de asa.

Como será entendido pelos versados na técnica, as configura- ções relativas dos flanges, do ou de cada painel lateral e da coroa poderão variar de modo a se adequar ao uso específico de uma dada longarina. Por exemplo, quando são providos dois painéis laterais na seção transversal da longarina, estes poderão ser dispostos em planos convergentes, divergentes ou paralelos um com relação ao outro, dependendo de sua aplicação em particular.

Conforme será entendido pelos versados na técnica, a usina- gem da peça em bruto de longarina poderá ser feita através de qualquer processo adequado, tal como fresagem, gravação, abrasão, puncionamento, desbaste, ou perfuração. Além disso, as Iongarinas podem ser formadas a partir de qualquer material adequado, como, por exemplo, metal, ligas de metal ou outro material não-metálico adequado.

Embora a presente invenção tenha sido ilustrada por meio da descrição de modalidades, e apesar das modalidades tenham sido descritas em consideráveis detalhes, não é intenção da Requerente, de forma alguma, restringir ou limitar o âmbito de aplicação das reivindicações em apenso a esses pormenores . Vantagens e modificações adicionais surgirão facilmente aos versados na técnica. Portanto, a presente invenção, em seus aspectos mais amplos, não se limita aos detalhes específicos do aparelho e método representativos, e dos exemplos ilustrativos mostrados e descritos. Por con- seguinte, alterações podem ser feitas a partir de tais informações sem se afastar do espírito ou âmbito de aplicação do conceito inventivo geral apre- sentado pela Requerente.

Claims

1. Método para criação de Iongarina de asa de avião, o dito mé- todo compreendendo as etapas de: a) formar uma peça em bruto de Iongarina dotada de: - um par de flanges espaçados entre si para fixação a um painel de revestimento de asa, os ditos flanges tendo superfícies superiores e infe- riores, a dita superfície inferior sendo disposta para fixação ao dito painel de revestimento de asa; - um ou mais painéis laterais integrais aos ditos flanges e que se estendem para fora a partir dos ditos flanges; e - uma coroa integral aos ditos painéis laterais;e b) usinar a dita superfície inferior do dito flange de modo a modi- ficar a altura da dita Iongarina ao longo de seu comprimento.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a superfície superior é usinada de modo a prover o dito flange com uma espessura cons- tante ao longo do comprimento da longarina.

3. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a dita coroa é usinada de modo a espessura da dita coroa varia ao longo do comprimento da dita longarina.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, no qual a dita di- mensão da dita coroa varia de modo a manter a altura da dita longarina ao longo de seu comprimento.

5. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a dita peça em bruto de longarina compreende: - dois ditos flanges espaçados entre si para fixação a um painel de revestimento de asa, os ditos flanges tendo extremidades internas opos- tas; - dois ditos painéis laterais integrais às ditas extremidades inter- nas dos ditos flanges; e - a dita coroa disposta em uma plano de modo geral paralelo aos ditos flanges e dotada de uma face interna e uma face de coroa externa, a dita face de coroa interna sendo disposta de modo a facear um painel de revestimento de asa fixado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, no qual a dita face de coroa interna é usinada de modo a variar a espessura da dita coroa ao longo do comprimento da dita longarina.

7. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a dita peça em bruto de longarina é de um único comprimento contí- nuo.

8. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a ou cada dita etapa de modificar é realizada por meio da usinagem da dita peça em bruto de longarina formada por extrusão.

9. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a dita peça em bruto de longarina é feita de metal ou de uma liga de metal.

10. Peça em bruto de longarina para a provisão de uma longari- na de asa de avião, a dita peça em bruto de longarina compreendendo: - um par de flanges espaçados entre si para fixação a um painel de revestimento de asa, os ditos flanges tendo superfícies superiores e infe- riores, a dita superfície inferior sendo disposta para fixação ao dito painel de revestimento de asa; - um ou mais painéis laterais integrais aos ditos flanges e que se estendem para fora a partir dos ditos flanges; - uma coroa integral aos ditos painéis laterais;e - os ditos flanges sendo formados de modo a prover um invólu- cro de flange que permite a usinagem da dita superfície inferior do dito flan- ge de modo a modificar a altura da dita longarina ao longo de seu compri- mento.

11. Peça em bruto de longarina, de acordo com a reivindicação 10, na qual o dito invólucro de flange é disposto a fim de permitir a usinagem da superfície superior do dito flange de modo a prover o dito flange com uma espessura constante ao longo do comprimento da longarina.

12. Peça em bruto de longarina, de acordo com quaisquer uma das reivindicações 10 ou 11, na qual o painel de topo é formado de modo a prover um invólucro de coroa que possibilite a usinagem da dita coroa de modo que a espessura da dita coroa varie ao longo do comprimento da dita longarina.

13. Peça em bruto de longarina, de acordo a reivindicação 12, na qual o dito invólucro de coroa é disposto de modo a permitir que a dita dimensão da dita coroa varie a fim de manter a altura da dita longarina ao longo de seu comprimento.

14. Peça em bruto de longarina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, em que a dita peça em bruto de longarina com- preende: - os dois ditos flanges espaçados entre si para fixação a um pai- nel de revestimento de asa, os ditos flanges tendo extremidades internas opostas; - a dita coroa disposta em um plano de modo geral paralelo aos ditos flanges e à dita coroa tendo uma face interna e uma face de coroa ex- terna, a dita face de coroa interna sendo disposta de modo a facear um pai- nel de revestimento de asa fixado.

15. Peça em bruto de longarina, de acordo com a reivindicação 14, na qual o dito invólucro de coroa é disposto de modo a permitir a usina- gem da face de coroa interna a fim de variar a espessura da dita coroa ao longo do comprimento da dita longarina.

16. Peça em bruto de longarina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 15, em que a dita peça em bruto de longarina é de um único comprimento contínuo.

17. Peça em bruto de longarina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, em que a dita peça em bruto de longarina é for- mada por meio de extrusão.

18. Peça em bruto de longarina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, em que a dita peça em bruto de longarina é feita de metal ou de uma liga de metal.