BRPI0716947A2

BRPI0716947A2 - Coluna nervurada, estrutura, asa de aeronave, cauda de uma aeronava, aeronave, e, método para fabricar uma coluna nervurada oca de seção transversal substancialmente triangular.

Info

Publication number: BRPI0716947A2
Application number: BRPI0716947-7A2A
Authority: BR
Inventors: Richard John Perry; Paul Michael Anderson; Dale John Edmunds; Sam Thomas Hutchins
Original assignee: Gkn Aerospace Services Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2013-11-05
Also published as: JP5282036B2; GB2441753B; GB0617946D0; EP2066561B1; GB2441753A; CA2663151A1; CN101573268B; CA2663151C; JP2010502516A; US8393575B2; WO2008032040A1; CN101573268A; US20100025529A1; EP2066561A1

Description

"COLUNA NERVURADA, ESTRUTURA, ASA DE AERONAVE, CAUDA DE UMA AERONAVE, AERONAVE, E, MÉTODO PARA FABRICAR UMA COLUNA NERVURADA OCA DE SEÇÃO TRANSVERSAL SUBSTANCIALMENTE TRIANGULAR" FUNDAMENTOS

A presente invenção refere-se a uma coluna nervurada para uso, por exemplo, em estruturas aeroespaciais, por exemplo, em uma aeronave.

Em aviões, colunas nervuradas são usadas nos aerofólios, como asas e estabilizadores horizontais/verticais, para conectar nervuras internas às longarinas.

Tradicionalmente, colunas nervuradas para uso como uma estrutura primária na construção de aviões têm sido em forma de uma seção em T, feita de uma variedade de materiais metálicos, por exemplo, ligas de alumínio. Um exemplo de uma seção em T, feita de metal, está ilustrado na Figura 1.

Por décadas, materiais de compósitos (também conhecidos como compósitos), por exemplo, compósitos reforçados com fibra de carbono (compósitos que contêm fibras de carbono e resina de epóxi) tornaram-se uma alternativa cada vez mais atrativa ao metal para muitos componentes de aeronave. O material de compósito reforçado com fibra de carbono oferece propriedades melhoradas, como peso menor, resistência melhorada à fadiga/dano, resistência à corrosão e expansão termal desprezível.

Entretanto, a aplicação de uma coluna nervurada de seção em T feita de materiais de compósitos não oferece necessariamente qualquer benefício tangível quando comparada com sua contrapartida de metal. Considerações de projeto, como propriedades através de espessura, podem render uma seção em T feita de compósito mais pesada do que o componente equivalente de metal. Além disso, as complexidades do ferramental exigido para produzir uma seção em T a partir de materiais de compósitos podem tornar a estrutura de compósito mais cara do que uma parte equivalente de metal.

SUMÁRIO

A presente invenção provê uma coluna nervurada

compreendendo uma seção transversal oca, substancialmente triangular, formada de compósitos.

Em um modo de realização da invenção, devido à forma fechada da coluna nervurada triangular, tensões através de espessura podem ser reduzidas quando comparadas com uma forma aberta, como uma seção em T. Em uma aplicação em aeronave, com a ligação de uma longarina às nervuras internas em uma asa usando-se uma seção fechada em forma de uma seção transversal triangular, consegue-se que forças da pressão interna do combustível e de outras fontes provoquem tensões através da espessura menores na vizinhança do vértice do triângulo, que corresponde substancialmente ao ângulo definido pela longarina e nervura.

Em um modo de realização da invenção, quando a coluna nervurada compreende materiais de compósitos, a combinação da forma fechada da seção transversal triangular e os materiais de compósitos pode prover vantagens adicionais quando comparada com uma seção em T feita de metal, uma vez que a coluna nervurada pode ter melhores propriedades de resistência, com o benefício adicional de estabilidade termal, não-corrosão e resistência à fadiga. Além disso, uma coluna nervurada triangular feita de um material de compósito pode ser projetada para ser mais leve e de custo de produção mais barato do que uma seção em T de compósito, ou mesmo uma seção em T de metal.

Outro aspecto da invenção provê uma estrutura juntamente com a coluna nervurada descrita acima.

Um aspecto adicional da invenção provê um método para fabricar esta coluna nervurada.

Embora vários aspectos da invenção estejam especificados nas reivindicações independentes anexas, outros aspectos da invenção incluem quaisquer combinações de características dos modos de realização descritos, e/ou reivindicações dependentes anexas, com as características das reivindicações independentes, e não apenas as combinações especificadas explicitamente nas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DAS FIGURAS

Modos de realização da presente invenção serão descritos, apenas como exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é uma representação em perspectiva de uma nervura metálica de seção em T convencional, da técnica anterior;

A Figura 2 é uma vista esquemática, no plano, de uma aeronave, mostrando longarinas e nervuras dianteira e traseira de uma asa de uma aeronave;

A Figura 3A é uma seção transversal, ao longo da linha A-A da Figura 2 e, as Figuras 3B e 3C, são secções transversais de parte da seção transversal da Figura 3 A, ilustrando o uso de uma nervura metálica de seção em T, da técnica anterior; A Figura 4 é vista esquemática em perspectiva de uma seção

em T feita de materiais de compósitos;

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um exemplo de modo de realização de uma coluna nervurada tendo uma seção transversal oca substancialmente triangular; A Figura 6 é uma vista terminal da coluna nervurada da Figura

5, indicando que a coluna nervurada se afunila ao longo de seu comprimento;

A Figura 7 é uma vista em perspectiva da coluna nervurada das Figuras 5 e 6, sendo usada para unir mutuamente dois componentes adjacentes; e A Figura 8A é uma seção transversal ao longo da linha A-A da Figura 2 e, as Figuras 8B e 8C, são secções transversais de parte da seção transversal da Figura 8A, ilustrando o uso de uma coluna nervurada tendo uma seção transversal oca substancialmente triangular, como ilustrado na Figura 5.

Embora a invenção seja suscetível a várias modificações e formas alternativas, modos de realização específicos são mostrados como exemplo nos desenhos e estão descritos aqui em detalhe. Deveria ser compreendido, entretanto, que não é pretendido que os desenhos e a descrição detalhada da mesma limitem a invenção à forma particular apresentada, mas, ao contrário, a invenção deve cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caiam dentro do escopo da invenção reivindicada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência à Figura 1, uma seção em T, feita de materiais de metal, tem sido tradicionalmente usada na construção de asas, ou caudas em aviões para formar uma coluna nervurada de seção em TllO para unir nervuras internas às longarinas. A coluna nervurada de seção em T 110 inclui uma cabeça, ou uma porção de flange 112, e uma perna, ou porção da lâmina 114.

A Figura 2 é uma vista esquemática plana, de uma aeronave

120 mostrando longarinas e nervuras dianteiras e traseiras de uma asa da mesma. Como representado na Figura 2, a aeronave 120 compreende uma fuselagem 122, primeira e segunda asas principais 124 e 126, primeira e segunda asas de cauda, 128 e 130 e uma cauda, ou plano de cauda 132. A Figura 2 também inclui uma representação esquemática de

nervuras 134 que se estendem entre uma longarina dianteira 136 e uma longarina traseira 138 dentro da asa 124. As nervuras e longarinas 134, 136 e 138 estão mostradas apenas na asa 124, mas nervuras e longarinas equivalentes 134,136 e 138 são providas nas outras asas 126, 128, 130 e, também, no plano de cauda 132. A Figura 3A é uma seção transversal esquemática ao longo da linha A-A, na Figura 2. A Figura 3 ilustra que as nervuras 134 e as longarinas dianteiras e traseiras 136 e 138 estão localizadas dentro da superfície externa 140 da asa 124.

Será apreciado que as Figuras 2 e 3A são meramente esquemáticas e sua finalidade é ilustrar a natureza e a localização das nervuras 134 e das longarinas dianteira e traseira 136 e 138.

A Figura 3B e 3C são secções transversais mostrando mais detalhes de um exemplo da conexão da nervura 134 à longarina dianteira 136 usando uma coluna nervurada de seção em T convencional 110. A Figura 3B é uma seção transversal tomada ao longo da linha B - B, na Figura 3C, e a Figura 3 C é uma seção transversal tomada ao longo da linha C - C, na Figura 3B. A porção de cabeça 112 da coluna nervurada de seção em T 110 é unida à longarina dianteira 136 pelos parafusos da interface da longarina 142 e, a porção de perna 114, da coluna nervurada de seção em T 110, é unida à nervura 134 pelos parafusos da interface da nervura 144.

Em muitos compósitos de aplicações, por exemplo, materiais de compósitos, compreendendo materiais de fibra reforçadas baseadas em resina, são conhecidos por apresentar propriedades superiores em relação aos metais. Entretanto, formar uma coluna de seção em T de material de compósito teria desvantagens significativas. A Figura 4 é uma representação esquemática de uma coluna de seção em T 150 construída de materiais de compósitos. Como mostrado na Figura 4, a coluna de seção em forma de T 150 compreende duas seções inclinadas 152 e 154 arranjadas de costa uma para a outra e recobertas com material de compósito para juntar mutuamente as duas seções inclinadas 152 e 154, para formar a coluna de seção em T 150. Cada seção inclinada 152 e 154 compreende um ângulo arredondado a. Quando as duas seções inclinadas 152 e 154 são colocadas de costa uma para a outra, e são recobertas para formar a coluna de seção em T 150, o resultado dos ângulos arredondados a reunidos é formar um vazio de forma triangular 156 entre as duas seções inclinadas 152 e 154 e a cabeça 158 da coluna em forma de Τ. O vazio triangular 156 é uma seção oca conhecida como uma deltóide ou macarrão. A deltóide 156 apresenta uma área de fraqueza, onde a coluna de seção em T 150 é suscetível à falha devido às tensões interlaminares na região da deltóide 156. Conseqüentemente, é desejável carregar a deltóide 156 com mechas ou material de carregamento similar. A adição do material extra aumenta o peso da coluna de compósito da seção em T 150 e também a torna mais cara de produzir quando comparada com uma coluna de seção em T 150, sem o material adicional. Conseqüentemente, o uso da seção em forma de T feita de material de compósito seria desvantajoso em comparação a uma seção em T de metal.

Um exemplo de modo de realização da invenção pode prover uma coluna nervurada formada de material de compósito, por exemplo, um laminado reforçado de fibra, que não sofra destas desvantagens.

Um exemplo de um modo de realização de uma coluna nervurada tubular de compósito 10 tendo uma seção transversal substancialmente triangular está ilustrado nas Figuras 5 e 6. Como descrito acima, uma coluna nervurada tubular 10 tendo uma seção transversal substancialmente triangular pode ter propriedades vantajosas quando comparada, por exemplo, a uma seção metálica, ou de compósito, em forma de T 110/150.

A coluna nervurada 10, do exemplo, como ilustrada nas Figuras 5 e 6, tem uma seção transversal oca substancialmente triangular. A seção transversal oca substancialmente triangular é definida por três paredes planares substancialmente unidas, ou lados, 12, 14 e 16 (daqui em diante, primeira, segunda e terceira paredes 12, 14 e 16) tendo as respectivas superfícies externas SI, S2 e S3. Em seção transversal, cada uma das três paredes 12, 14 e 16 define as pernas/lados de um triângulo. A perna do triângulo definido pela terceira parede 16 é mais longa do que as pernas providas pelas primeira e segunda paredes 12 e 14. Um vértice 18 é formado na junção das primeira e segunda paredes 12 e 14, um vértice 20 é formado na junção das primeira e terceira paredes 12 e 16 e um vértice 22 é formado na junção das segunda e terceira paredes 14 e 16. Os vértices 18, 20 e 22 da seção do triângulo são arredondados. Os raios rm dos vértices 20 e o 22 podem ser menores do que o raio R do vértice 18. No uso, os raios rm tendem a experimentar tensões menores do que o raio R. Conseqüentemente, os tamanhos dos raios rm podem ser projetados a um mínimo.

A coluna nervurada 10 pode formar um membro estrutural para unir mutuamente dois componentes colocados adjacentemente (por exemplo, uma nervura interna e uma longarina, em uma asa de uma aeronave). A superfície externa SI, da primeira parede 12 da coluna nervurada 10, pode encostar uma superfície de um componente e a superfície externa S2, da segunda parede 14 da coluna nervurada 10, pode encostar uma superfície de um segundo componente. As primeira e segunda paredes podem ser acopladas aos respectivos componentes (por exemplo, a nervura e a longarina) para uni-los mutuamente. A terceira parede 16 da coluna nervurada 10 junta mutuamente as primeira e segunda paredes para formar a seção triangular oca.

A primeira parede 12 da coluna nervurada 10 pode compreender os furos 24 para receber prendedores para prender a coluna nervurada 10 à, por exemplo, uma nervura. A segunda parede 14 da coluna nervurada 10 pode compreender furos 26 para receber prendedores para prender a coluna nervurada 10 à, por exemplo, uma longarina. O número e a localização dos furos e dos prendedores podem ser adaptados de acordo com modos de realização particulares. A Figura 6 também ilustra furos de acesso 28 na terceira parede da coluna nervurada 10, como será descrito abaixo, mais detalhadamente.

A forma fechada da seção transversal triangular da coluna nervurada pode prover tensões através da espessura menores no raio R, quando comparada com uma seção aberta, como uma seção inclinada, ou uma seção em T.

No exemplo mostrado nas Figuras 5 e 6, a coluna nervurada 10 se afunila ao longo de seu comprimento, a linha pontilhada na vista terminal da coluna nervurada, na Figura 6, representando o afunilamento. No exemplo mostrado, o afunilamento θ é tal que o ângulo e a curvatura no vértice 22 são mantidos, mas a área da seção transversal se reduz uniformemente de uma extremidade à outra. O ângulo e/ou a curvatura no vértice 18 podem ser selecionados para otimizar a conexão entre a coluna nervurada IOe membros adjacentes, por exemplo, uma nervura 30 e uma longarina32, como será descrito com referência às Figuras 7 e 8.

Figura 7 mostra uma vista simplificada da coluna nervurada 10 unindo mutuamente duas partes de componentes, uma das quais pode representar uma nervura 30 e, uma das quais, pode representar uma longarina 32. Um exemplo de coluna nervurada de seção transversal substancialmente triangular 10 pode ser usado em, por exemplo, uma asa, um estabilizador horizontal ou vertical, ou em outra estrutura da aeronave ou componente aeroespacial, para conectar um nervura interna 30 a uma longarina 32.

Na Figura 7, a coluna nervurada 10 é ilustrada como tendo paredes sólidas. Se prendedores cegos forem usados para conectar a coluna nervurada 10 à nervura 30 e/ou longarina 32 então, as paredes da coluna nervurada podem ser sólidas, porque prendedores podem ser inseridos e presos a partir do lado da nervura, ou da longarina do conjunto. Paredes sólidas também podem ser providas se, por exemplo, uma nervura 30 e/ou longarina 32, for conectada à coluna nervurada 10 usando, por exemplo, um adesivo ou outro agente de ligação. Se forem usados prendedores, como um arranjo de porca e parafuso, então, pode ser provido acesso a ambos os lados do prendedor, por exemplo, pelos furos de acesso, ou aberturas de acesso 28, na terceira parede 16, como mostrado na Figura 5. As aberturas de acesso 28 podem ter qualquer tamanho ou forma apropriados para permitir acesso aos prendedores na superfície interna das primeira e segunda paredes 12 e 14. As aberturas de acesso 28 ilustradas na Figura 5 são de forma elíptica e são arranjadas sobre a terceira parede 16, de modo que o eixo principal de cada abertura seja transversal ao eixo longitudinal da coluna nervurada 10. Deverá ser apreciado que a remoção do material para formar

as aberturas de acesso 28 provê um coluna nervurada 10 de peso reduzido, sem comprometer significativamente a integridade estrutural da coluna nervurada 10. Conseqüentemente, aberturas na terceira parede da coluna nervurada 10 podem ser providas independentemente da maneira de prender ou ligar a coluna nervurada 10 à nervura 30 e/ou à longarina 32.

As primeira e segunda paredes 12 e 14 provêm, respectivamente, primeira e segunda porções substancialmente planares da coluna nervurada 10 que podem encostar as primeira e segunda faces, cada uma provida por um dentre dois componentes colocados adjacentemente, e as faces que se encostam podendo ser acopláveis entre si, de modo que os dois componentes colocados adjacentemente sejam unidos mutuamente por fixações apropriadas. Por exemplo, os prendedores podem ser prendedores cegos, como os rebites ou parafusos cegos, quando o prendedor puder ser introduzido e preso apenas de um lado. Exemplos de prendedores cegos apropriados são rebites cegos de eixo de travamento fabricados sob o nome de CherryMAX®, ou parafusos cegos fabricados sob o nome de COMPOSILOCK™. Quando se usa estes prendedores, a terceira porção planar, provida pela terceira parede 14 da coluna nervurada 10, pode ser sólida. Alternativamente, os prendedores podem ser providos casando-se componentes como porca e parafuso que exigem a acesso a ambos os lados. Para prover acesso aos prendedores no interior da coluna nervurada 10, a terceira porção planar pode ter uma ou mais aberturas de acesso. As aberturas de acesso podem ter quaisquer forma ou tamanho apropriados. Os furos de acesso podem, por exemplo, ser elípticos tendo o eixo principal dos furos, transversais ao eixo longitudinal da coluna nervurada. A remoção de material da terceira porção planar facilita o acesso aos prendedores, enquanto também reduz o peso da coluna nervurada 10. Como uma alternativa, ou em adição aos prendedores, fixação usando, por exemplo, adesivos, também é possível. Em um modo de realização da invenção, a coluna nervurada

oca triangular 10 pode, então, compreender primeira, segunda e terceira porções planares unidas, que são acopladas ao redor das primeira e segunda porções planares às respectivas faces de dois componentes colocados adjacentemente, como uma longarina e nervura que devam ser unidas mutuamente.

O vértice definido pela junção das primeira e segunda porções planares pode ser configurado para corresponder com o ângulo definido pela junção dos dois componentes adjacentes.

A produção de uma coluna nervurada triangular 10 pode ser mais versátil do que a de uma seção em T, uma vez que os ângulos do vértice da coluna nervurada 10 podem ser formados para corresponder, mais aproximadamente, com o ângulo definido pelos componentes adjacentes. Mesmo se o ângulo variar, a forma de um material de compósito pode ser adaptável a esta variação. Por exemplo, a seção transversal triangular pode ser a de um

triângulo agudo. A seção transversal pode ser sob a forma de um triângulo substancialmente equilátero, ou um triângulo substancialmente isósceles, ou um triângulo substancialmente escaleno. Preferivelmente, a terceira porção planar provê um lado da seção transversal triangular que é mais longo do que os outros dois lados da seção transversal triangular que são providos, respectivamente, pelas primeira e segundas porções substancialmente planares. O tamanho e a forma da seção transversal triangular são feitos apropriadamente para satisfazer o tamanho de um ângulo definido pelos dois componentes arranjados adjacentemente, aos quais a coluna nervurada 10 é acoplada facilitando, desse modo, a união mútua de componentes colocados adj acentemente.

Os três vértices da seção transversal triangular podem ser arredondados. Um vértice, que corresponda substancialmente com o ângulo definido pelos componentes arranjados adjacentemente, pode ter um raio que seja maior do que o raio dos outros dois vértices.

A coluna nervurada 10 pode ser formada de um material de compósito que seja fibra reforçada, por exemplo, formada a partir de uma composição de uma ou mais resinas com fibra de reforço de, por exemplo, fibras do vidro e/ou de carbono. As fibras podem ser contínuas, fibras unidirecionais, que oferecem a capacidade de orientar as fibras em uma direção onde a maior resistência é exigida. Alternativamente, o material usado para formar a coluna nervurada 10 pode ser tecido (produzido pelo interlaçamento de fibras de urdidura e de trama). A coluna nervurada 10 pode ser formada de camadas deste material, ou seja, ela pode ser laminada. Um exemplo de um material compósito reforçado de fibra de carbono apropriado pode compreender fibras de carbono conhecidas como Tenax HTS 5631 (nome comercial) produzido por Toho Tenax juntamente com uma resina conhecida como MTM44.1 (nome comercial) produzida por Advanced Composites Group.

Várias técnicas podem ser usadas para a fabricação da coluna nervurada 10. Enrolamento de filamento ou fita feito à mão usando fibras unidirecionais pré-impregnadas, ou técnicas de moldagem por transferência de resina assistida por vácuo (VARTM), constituem exemplos de métodos conhecidos apropriados para produzir estruturas de compósitos laminadas e podem constituir exemplos apropriados de métodos para produzir a coluna nervurada triangular 10. Para fazer à estrutura oca triangular a partir de cada um dos métodos acima, o material de compósito pode ser colocado sobre um mandril macho feito, por exemplo, de um metal como aço ou alumínio, como um projeto de múltiplas peças ou de peça única. O mandril pode ser revestido com um material, por exemplo, politetrafluoretileno (PTFE), para facilitar a remoção do mandril. O mandril macho pode incorporar um ângulo de extração pequeno (afunilamento) θ para facilitar a remoção do mandril da coluna nervurada após a coluna nervurada de compósito ter sido curada. O ângulo de extração θ pode corresponder com o afunilamento θ (ver Figura 4a) ao longo do comprimento da coluna nervurada 10. Como uma alternativa para um mandril sólido removível, um mandril desinflável, ou dissolvível, pode ser usado, desse modo, o mandril sendo removido após a formação da coluna nervurada oca de forma substancialmente triangular 10. Os furos 24 e 26 e as aberturas 28 podem, então, ser formadas, por exemplo, por usinagem.

Se o mandril desinflável, ou dissovível, ou um mandril de múltiplas peças for usado, a coluna nervurada triangular 10, feita de materiais de compósitos, não precisa ser afunilada. Entretanto, em alguns modos de realização, por exemplo, onde um mandril de peça única é usado, um afunilamento substancialmente uniforme ao longo de seu comprimento (quando o ângulo entre as primeira e segunda porções planares é mantido e, os tamanhos dos lados e da seção transversal da seção triangular, reduzidos uniformemente) pode facilitar a fabricação permitindo uma remoção mais fácil do ferramental após a coluna nervurada 10 estar curada.

Os efeitos de se conseguir forças de pressão interna do combustível e de outras fontes podem provocar tensões através de espessura reduzidas em uma seção transversal triangular fechada quando comparada com uma seção em T, aberta, na proximidade do vértice definido pela junção das primeira e segunda porções planares. Conseqüentemente, a espessura do laminado na região do vértice 18 definido pelas primeira e segunda porções planares 12 e 14, onde o vértice 18 corresponde substancialmente com o ângulo definido pelos componentes arranjados adjacentemente, pode ser menor do que a espessura de um laminado de uma seção inclinada aberta, ou seção em T, correspondente. Devido às tensões reduzidas na seção fechada, a espessura laminada na região do vértice 18 pode ser reduzida e o raio R pode ser reduzido resultando em uma coluna nervurada 10 menor e possivelmente mais leve. A forma fechada pode ser mais barata de produzir do que uma coluna nervurada equivalente tendo uma forma aberta.

As propriedades estruturais da coluna nervurada de compósito podem ser ainda mais melhoradas adicionando-se reforços aos vértices 18, e 22 durante a fabricação. Exemplos de reforços apropriados podem incluir pinos Z ou costurando-se o laminado (não ilustrado). Reforçando-se a coluna nervurada 10 nos vértices 18, 20 e 22, por exemplo, por costura do laminado ou com pinos Ζ, o reforço adicionado aos vértices também pode promover espessura reduzida na estrutura triangular, reduzindo, desse modo, o peso.

As Figuras 8A, 8B e 8C formam uma representação esquemática, em maior detalhe, de uma coluna nervurada de seção triangular 10 unindo uma nervura 134 a uma longarina, por exemplo, uma longarína dianteira 136 na asa 124 da aeronave 120, representado na Figura 2.

Como representado na Figura 2, a aeronave 120 compreende uma fuselagem 122, primeira e segunda asas principais 124 e 126, primeira e segunda asas de cauda 128 e 130 e um plano de cauda 132. As nervuras 134 se estendem entre uma longarina dianteira 136 e a longarina traseira 138. As nervuras e longarinas 134 e 136 estão apenas mostradas na asa 124, na Figura 2, mas nervuras e as longarinas equivalentes 134 e 136 são providas nas outras asas 126, 128, 130 e também na cauda, ou plano de cauda 132.

As nervuras 134 e longarinas dianteira e traseira 136 e 138 estão localizadas dentro da superfície externa 140 da asa 124, como representado esquematicamente na Figura 8A, que forma uma seção transversal ao longo da linha A-A, da Figura 2. Será apreciado que as Figuras 2 e 8A são meramente esquemáticas e sua finalidade é ilustrar a natureza e a localização das nervuras 134 e das longarinas dianteira e traseira 136 e 138.

As Figuras 8B e 8C são secções transversais que mostram mais detalhes de um exemplo da conexão da nervura 134 à longarina dianteira 136 usando um coluna nervurada de seção transversal substancialmente triangular 10, como ilustrado na Figura 5. A Figura 8B é uma seção transversal tomada ao longo da linha B - B, na Figura 8C e, a Figura 8C é uma seção transversal tomada ao longo da linha C - C, na Figura 8B.

Como representado nas Figuras 8B e 8C, a coluna nervurada de seção triangular 10 é unida à nervura 134 por parafusos da interface da nervura 34 que passam através da primeira parede 12 da coluna nervurada 10 e unida à longarina dianteira 136 pelos parafusos da interface da longarina 36 que passam através da segunda parede 14 d da coluna nervurada 10. Acesso aos parafusos da interface da nervura 34 e aos parafusos da interface da longarina 35 pode ser através das aberturas de acesso 28 na terceira parede 16, ilustrada na Figura 5.

Foi descrita uma coluna nervurada com um seção transversal

oca substancialmente triangular compreendendo material de compósito. A coluna nervurada 10 pode formar um membro estrutural para unir mutuamente dois componentes colocados adjacentemente, por exemplo, uma longarina e uma nervura interna, em uma asa de uma aeronave. A coluna nervurada 10 pode ser formada das primeira, segunda e terceira paredes 12, 14 e 16. A primeira parede 12 pode encostar uma superfície de um componente e a segunda parede 14 pode encostar uma superfície de um segundo componente. As primeira e segunda paredes 12 e 14 podem ser acopladas aos respectivos componentes, como uma nervura e longarina, para uni-los mutuamente. A terceira parede 16 une mutuamente as primeira e segunda paredes 12 e 14 para formar a seção oca triangular,

Devido à forma fechada da coluna nervurada triangular 10, tensões através da espessura podem ser reduzidas quando comparadas com uma forma aberta, como uma seção em T. Em uma aplicação de aeronave, como a união de uma longarina a nervuras internas em uma asa, usando-se uma seção fechada 15 na forma de um seção transversal triangular, consegue- se que as forças da pressão interna do combustível e de outras fontes possam provocar tensões através da espessura menores na proximidade do vértice 18 do triângulo que corresponde substancialmente com o ângulo definido pela longarina e pela nervura.

Em um modo de realização da invenção, a combinação da forma fechada da seção transversal triangular e os materiais de compósitos pode prover vantagens adicionais quando comparada com uma seção em T feita de metal, na qual a coluna nervurada 10 pode ter melhores propriedades de resistência, com o benefício adicional de estabilidade termal, não-corrosão e resistência à fadiga. Além disso, uma coluna nervurada triangular 10, feita de materiais de compósitos, pode ser projetada para ser mais leve e pode ser mais barata de produzir do que uma seção em T de compósito, ou mesmo uma seção em T, de metal.

Embora uma variedade de modos de realização esteja aqui descrita, estes são providos apenas como exemplo, e muitas variações e modificações nestes modos de realização serão aparentes a um perito e cairão dentro do escopo da invenção reivindicada.

Por exemplo, embora em modos de realização descritos a coluna nervurada triangular 10 seja usada para unir nervuras a longarinas em uma asa, uma coluna nervurada oca de seção transversal substancialmente triangular 10, compreendendo material de compósito pode ser usada no outro espaço aéreo e outras estruturas e aplicações.

Claims

1. Coluna nervurada, caracterizada pelo fato de compreender compósitos e de ter uma seção transversal oca substancialmente triangular.

2. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da seção transversal oca substancialmente triangular ser formada por uma primeira porção substancialmente planar para encostar uma primeira superfície e uma segunda porção substancialmente planar unida à primeira porção substancialmente planar e para encostar uma segunda superfície e uma terceira porção substancialmente planar que une mutuamente as primeira e segunda porções planares.

3. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato terceira porção substancialmente planar prover um lado de seção transversal substancialmente triangular que seja mais longo do que os outros dois lados da seção transversal substancialmente triangular que são providos, respectivamente, pelas primeira e segunda porções substancialmente planares.

4. Coluna nervurada de acordo com, qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato dos vértices da seção transversal triangular serem arredondados.

5. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de um vértice definido pelas primeira e segunda porções substancialmente planares ter um raio maior do que o raio do vértice definido pela primeira porção substancialmente planar e pela terceira porção substancialmente planar, e maior do que o raio do vértice definido pela segunda porção substancialmente planar e pela terceira porção substancialmente planar.

6. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato dos raios de cada um dos vértices serem substancialmente os mesmos.

7. Coluna nervurada de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato da coluna nervurada se afunilar uniformemente ao longo de seu comprimento.

8. Coluna nervurada de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato da seção transversal oca triangular ser feita de material de compósito de fibra reforçada.

9. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato do reforço de fibra ser fibra de carbono.

10. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato do material ser laminado.

11. Coluna nervurada de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato um ou mais vértices da seção transversal triangular serem reforçados.

12. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato um ou mais vértices da seção transversal triangular serem reforçados com pinos Z ou costura.

13. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 1, ou qualquer reivindicação dependente da mesma, caracterizada pelo fato da terceira porção substancialmente planar compreender pelo menos uma abertura.

14. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de pelo menos a uma abertura ser oval.

15. Coluna nervurada de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de um eixo principal das aberturas ser transversal ao eixo da coluna nervurada.

16. Estrutura, caracterizada pelo fato de compreender uma primeira parte, uma segunda parte e uma coluna nervurada, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, a seção transversal oca triangular da coluna nervurada sendo arranjada de modo que uma primeira face da seção transversal oca triangular encoste e seja conectada a uma face da primeira parte, e uma segunda face da seção transversal oca triangular encoste e seja conectada a uma face da segunda parte, desse modo, as primeiras e segundas partes sendo mutuamente unidas.

17. Estrutura de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato da estrutura ser uma estrutura aeroespacial.

18. Estrutura de acordo com a reivindicação 17 ou reivindicação , caracterizada pelo fato, das primeira e segunda partes serem, respectivamente, uma longarina e um componente nervurado de uma asa de aeronave.

19. Estrutura de acordo com a reivindicação 17 ou reivindicação 18, caracterizada pelo fato, das primeira e segunda partes ser providas por componentes de uma cauda de uma aeronave.

20. Asa de aeronave, caracterizada pelo fato de compreender a estrutura como definida na reivindicação 18.

21. Cauda de uma aeronave, caracterizada pelo fato de compreender a estrutura como definida na reivindicação 19.

22. Aeronave, caracterizada pelo fato de compreender a estrutura como definida na reivindicação 18 ou como definida na reivindicação 19.

23. Método para fabricar uma coluna nervurada oca de seção transversal substancialmente triangular, caracterizado pelo fato de compreender: depositar material de compósito ao redor de um mandril de seção transversal substancialmente triangular; e remover o mandril.

24. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de depositar o material de compósito compreender laminar o material de compósito.

25. Método de acordo com a reivindicação 24 ou reivindicação25, caracterizado pelo fato do material de compósito ser um material reforçado de fibra.