ES2208236T3 - Estructura de sujecion de un tren de aterrizaje a un fuselaje de aeronave. - Google Patents
Estructura de sujecion de un tren de aterrizaje a un fuselaje de aeronave.Info
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Abstract
Aeronave que incluye una estructura de sujeción de un tren de aterrizaje (16) al fuselaje (10) de la aeronave, incluyendo la citada estructura un árbol (24) unido al tren de aterrizaje y cuyos extremos, girados hacia el interior y hacia el exterior de la aeronave, están soportados respectivamente por un refuerzo ventral (22) y por un herraje lateral (20) unidos al fuselaje (10), estructura caracterizada porque incluye además una barra (32) de absorción de esfuerzos, que une el herraje lateral (20) con el refuerzo ventral (22) coaxialmente al árbol (24), de forma que transmite, al refuerzo ventral (22), los esfuerzos ejercidos por el árbol (24) sobre el herraje lateral (20) según el eje (25) del árbol y hacia el exterior de la aeronave.
Description
Estructura de sujeción de un tren de aterrizaje a
un fuselaje de aeronave.
La invención se refiere a una estructura de
sujeción de un tren de aterrizaje colocado bajo el fuselaje de una
aeronave, a través del cual, los esfuerzos soportados por el tren,
cuando está desplegado y en contacto con el suelo, se transfieren al
fuselaje.
La invención se aplica a cualquier tipo de
aeronave. Sin embargo, se refiere más particularmente a los aviones
grandes de carga, en los cuales se implantan bajo el fuselaje por lo
menos dos trenes de aterrizaje, de una y otra parte de un refuerzo
ventral y formando parte integrante del mismo.
Los trenes de aterrizaje como el descrito en el
documento US5000400B que equipan a las aeronaves tienen como función
principal el repartir las cargas del avión cuando éste está en el
suelo, o sea en las fases de circulación, de despegue y de
aterrizaje. Para esta función, la estructura de sujeción de un tren
de aterrizaje al fuselaje debe ser capaz de soportar íntegramente la
carga sufrida por el tren cuando el avión no vuela. En efecto, es a
través de la estructura de sujeción del tren de aterrizaje a la
estructura del avión que los esfuerzos soportados por el tren se
transmiten al fuselaje.
Si se asocia al avión una referencia ortonormal
OXYZ en la cual los ejes OX, OY, y OZ coincidan respectivamente con
los ejes longitudinal, transversal y vertical del avión, los
principales esfuerzos que se aplican al tren de aterrizaje del avión
son esfuerzos orientados según los ejes OX, OY y OZ así como un
momento de torsión cuando el avión gira.
Se ha ilustrado de manera muy esquemática en la
figura 1 de los dibujos adjuntos una primera estructura de sujeción
conocida de un tren de aterrizaje a la estructura de un avión. Este
tipo de montaje se utiliza principalmente en los grandes aviones de
carga Boeing 747, para unir al fuselaje cada uno de los trenes de
aterrizaje colocados bajo el mismo.
En una estructura de este tipo, los extremos de
un árbol 1 unido al tren de aterrizaje, se insertan en dos palieres
fijos 2 y 3, soportados por el fuselaje. En el caso de un tren de
aterrizaje colocado lateralmente bajo el fuselaje, el palier
exterior 2 está unido directamente al fuselaje y el palier interior
3 está montado sobre un refuerzo ventral que forma parte integrante
del fuselaje.
Como se ha ilustrado esquemáticamente en la
figura 1, se han previsto sistemas 4, en este caso, para inmovilizar
axialmente el árbol 1 en el palier exterior 2 montado directamente
en el fuselaje del avión. Cuando se utiliza una estructura de
sujeción de este tipo, los esfuerzos longitudinales y verticales
ejercidos según los ejes OX y OZ transitan simétricamente por los
dos palieres 2 y 3, mientras que los esfuerzos laterales ejercidos
según el eje OY transitan únicamente por el palier exterior 2. La
parte del fuselaje en la cual está montado el palier exterior 2 así
como el refuerzo ventral en el cual está montado el palier interior
3 se dimensionan entonces de forma que pueden absorber íntegramente
los esfuerzos susceptibles de ser transmitidos a cada uno de estos
palieres.
Cuando se diseña un avión nuevo, se puede
dimensionar el refuerzo ventral, en el cual está montado el palier
interior 3, de forma que éste sea capaz de absorber eficazmente
todos los esfuerzos estructurales que se aplican al fuselaje durante
el vuelo (flexión, torsión, etc.). Entonces no hay necesidad de
reforzar la parte del fuselaje en la cual está montado el palier
exterior 2.
En estas condiciones, la utilización de una
estructura de sujeción como la ilustrada en la figura 1 queda
excluida. En efecto, el carácter no reforzado de la parte del
fuselaje en la cual se montaría el palier exterior 2 no permitiría
transferir de forma segura a la estructura del avión los esfuerzos
soportados por el tren cuando el avión está en el suelo. Además, no
se puede pensar en aumentar las dimensiones de la parte del fuselaje
que soporta el palier exterior 2 con objeto de que esta parte del
fuselaje pueda asegurar sin riesgo la transmisión a la estructura
del avión de los esfuerzos soportados por el tren. En efecto, esto
nos llevaría a dimensiones demasiado grandes, sobre todo respecto
del grosor, así como a un incremento de coste y de masa
inaceptable.
Podríamos pensar en invertir el montaje ilustrado
en la figura 1, es decir, montar el palier 2 en el refuerzo ventral
del avión y el palier 3 en la estructura del fuselaje. De todas
formas, esto requeriría un significativo refuerzo en la parte de la
sujeción situada en el lado del refuerzo ventral. El incremento
consiguiente de la masa de la sujeción que se derivaría va
igualmente en contra del objetivo buscado.
Hay que señalar, por otra parte, que el tipo de
estructura de sujeción ilustrado en la figura 1 nos conduce a la
realización de un árbol disimétrico. Esto requiere la utilización de
dos matrices diferentes para fabricar los árboles de los trenes de
aterrizaje colocados bajo el fuselaje. Teniendo en cuenta el alto
coste de esta pieza, esto constituye un notable inconveniente desde
el punto de vista económico.
Finalmente, el montaje ilustrado en la figura 1
también tiene el inconveniente de que el ensamblaje es delicado de
realizar si los dos palieres 2 y 3 no están perfectamente alineados,
dado el carácter fijo de estos palieres.
En la figura 2 de los dibujos adjuntos, se ha
representado de forma muy esquemática un segundo tipo conocido de
estructura de sujeción de un tren de aterrizaje. En este caso, el
árbol 1 está soportado en cada uno de sus extremos por dos rótulas 5
y 6. En un avión de carga grande, estas rótulas 5 y 6 están montadas
respectivamente en la estructura del fuselaje y en un refuerzo
ventral que forma parte integrante del fuselaje. La unión entre el
árbol 1 y cada una de las rótulas 5 y 6 está realizada de forma
totalmente simétrica, por intermedio de dos piezas de bloqueo 7 y 8.
Estas piezas de bloqueo 7 y 8 son aptas para transmitir los
esfuerzos laterales según el eje OY respectivamente a la rótula 5 o
a la rótula 6, según esos esfuerzos se ejerzan hacia el exterior
(hacia la izquierda en la figura 2) o hacia el interior del
avión.
Respecto del tipo de estructura de sujeción
descrito precedentemente refiriéndose a la figura 1, este montaje
tiene la ventaja de ser simétrico y fácil de ensamblar.
No obstante, como el precedente, nos lleva a
transmitir los esfuerzos según el eje OY directamente al fuselaje, a
través de la pieza de bloqueo 7 y de la rótula exterior 5, cuando
esos esfuerzos se dirigen hacia el exterior del avión. Como ya hemos
observado, esta solución no es satisfactoria en el caso de un avión
de nueva concepción, cuyo refuerzo ventral ha sido dimensionado de
forma que absorba todos los esfuerzos estructurales que se aplican
al fuselaje durante el vuelo y en el cual, en consecuencia, el
fuselaje no ha sido reforzado a este nivel.
La invención tiene precisamente por objeto una
aeronave que incluya una estructura de sujeción de un tren de
aterrizaje colocado bajo el fuselaje de la aeronave, permitiendo
transmitir a un refuerzo ventral unido al fuselaje el conjunto de
los esfuerzos soportados por el tren, para que no sea necesario
reforzar la estructura del fuselaje en la zona de unión del tren, y
sin incrementar, por tanto, ni la masa del avión ni su coste.
Conforme a la invención, este resultado es
obtenido mediante una aeronave que incluya una estructura de
sujeción de un tren de aterrizaje al fuselaje de la aeronave,
estando compuesta la citada estructura de un árbol unido al tren de
aterrizaje y cuyos extremos, girados hacia el interior y hacia el
exterior de la aeronave, son soportados respectivamente por un
refuerzo ventral y por un herraje lateral unidos al fuselaje,
estructura caracterizada porque incluye además una barra de
absorción de esfuerzos, que une el herraje lateral al refuerzo
ventral coaxialmente con el árbol, de forma que transmite, al
refuerzo ventral, los esfuerzos ejercidos por la barra sobre el
herraje lateral según el eje del citado árbol y hacia el exterior de
la aeronave.
De forma ventajosa, cada uno de los extremos del
árbol está soportado respectivamente por el refuerzo ventral y por
el herraje lateral, mediante una rótula.
En una forma de realización preferida de la
invención, el árbol es hueco, y la barra de absorción de esfuerzos
está alojada en el interior del mismo.
De forma ventajosa, la barra de absorción de
esfuerzos está apoyada sobre el herraje lateral y sobre el refuerzo
ventral, de forma que trabaja a tracción.
En este caso, un primer extremo de la barra está
apoyado preferentemente sobre una superficie, girada hacia el
exterior de la aeronave, del herraje lateral y un segundo extremo de
la barra está apoyado sobre una superficie, girada hacia el interior
de la aeronave, del refuerzo ventral.
Las citadas superficies, sobre las cuales se
apoyan los extremos primero y segundo de la barra, están formadas
ventajosamente por capuchones atravesados por la barra y recubriendo
las rótulas montadas respectivamente en el herraje lateral y en el
refuerzo ventral.
De forma ventajosa, uno de los dos extremos de la
barra es desmontable.
Finalmente, se han practicado ventajosamente
agujeros de lubricación de las rótulas en las partes terminales de
la barra.
Describiremos a continuación, a título de ejemplo
no limitativo, una forma de realización preferida de la invención,
refiriéndonos a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1, ya descrita, representa muy
esquemáticamente un primer tipo de estructura de sujeción según el
estado de la técnica;
- la figura 2, ya descrita, representa muy
esquemáticamente un segundo tipo de estructura de sujeción según el
estado de la técnica;
- la figura 3 es una vista en corte transversal
de un avión equipado con dos trenes bajo el fuselaje unidos a la
estructura del avión por dos estructuras de sujeción conforme a la
invención; y
- la figura 4 es una vista en corte representando
a mayor escala la estructura de sujeción de uno de los trenes de
aterrizaje ilustrados en la figura 3.
En la figura 3, se ha representado de forma muy
esquemática la parte central de un avión, mediante un corte recto
del tren de aterrizaje principal. El avión incorpora un fuselaje 10
y un suelo 12, que delimitan interiormente una cabina presurizada
14.
En la parte correspondiente ilustrada en la
figura 3, el fuselaje 10 está truncado hacia abajo, por debajo del
suelo 12, de forma que permite alojar dos compartimentos del tren
18. Cada uno de los compartimentos del tren 18 está delimitado,
hacia el exterior del avión, por un herraje lateral 20 fijado al
fuselaje 10 y, hacia el interior del avión, por uno o dos refuerzos
ventrales 22.
En esta solución, el o los refuerzos ventrales 22
están dimensionados de forma que pueden absorber íntegramente todos
los esfuerzos estructurales que se aplican al fuselaje 10 durante el
vuelo (flexión, torsión, etc.). Este dimensionado permite igualmente
al o a los refuerzos ventrales 22 absorber la mitad de los esfuerzos
aplicados según los ejes OX y OZ, a través de los trenes de
aterrizaje 16, cuando el avión está en tierra. Conforme a la
invención, el o los refuerzos ventrales 22 absorben también el
conjunto de esfuerzos laterales aplicados por los trenes según el
eje OY, cuando el avión está en tierra.
Gracias a esta solución, no hay necesidad de
reforzar los herrajes laterales 20. Conforme a la invención, sirven
únicamente para transmitir al fuselaje la mitad de los esfuerzos
aplicados según los ejes OX y OZ por el tren de aterrizaje 16
correspondiente.
Se va a describir más detalladamente a
continuación, en referencia a la figura 4, una de las estructuras de
sujeción mediante las cuales los trenes de aterrizaje 16 se montan
bajo el fuselaje 10 del avión.
Siendo idénticas las dos estructuras, la
descripción se aplica indiferentemente a una u otra de estas
estructuras, aplicando una simetría de espejo.
En el caso de una aeronave que incluye varios
pares de trenes de aterrizaje implantados bajo el fuselaje, una
estructura de sujeción comparable a la que va a ser descrita puede
ser utilizada para cada uno de los trenes.
Como se muestra en la figura 4, la estructura de
sujeción incorpora un árbol 24 que forma la parte alta del pie del
tren cuando el tren de aterrizaje 16 está desplegado. En el modo de
realización representado, en el que la parte alta del pie del tren
23 forma aproximadamente una Y, el árbol 24 incluye dos partes
cilíndricas alineadas según un mismo eje 25, paralelo al eje
transversal OY de la referencia OXYZ unida al avión.
Cada una de las dos partes del árbol 24 está
montada sobre un pivote hueco 26. Este pivote 26 se prolonga hacia
el exterior, respecto del pie del tren, de forma que penetra en una
esfera hueca 28 de la rótula. Con más precisión, la esfera hueca 28
de la rótula está fijada sobre el pivote 26 correspondiente y la
parte adyacente del árbol 24 gira libremente sobre el pivote 26.
Cada una de las esferas huecas 28 de la rótula
está montada para ejercer su función en un cuerpo de rótula 30
provisto de un collarín 30a en uno de sus extremos. Cada uno de los
conjuntos formados por una esfera hueca 28 y un cuerpo de rótula 30
forma una rótula.
Uno de los cuerpos de rótula 30, girado hacia el
exterior del avión (a la izquierda en la figura 4), está fijado en
un agujero taladrado que atraviesa el herraje lateral 20 unido al
fuselaje. Con mayor precisión, el collarín 30a de este cuerpo de
rótula 30 está apoyado sobre una cara 20a del herraje lateral 20
girado hacia el interior del compartimento del tren 18.
De manera parecida, el otro cuerpo de rótula 30
(a la derecha en la figura 4) se introduce en un agujero taladrado
practicado en el refuerzo ventral 22 y el collarín 30a montado sobre
este cuerpo de rótula 30 está apoyado sobre la cara 22a del refuerzo
ventral 22, girada hacia el interior del compartimiento del tren
18.
La solución que acaba de ser descrita permite por
una parte al herraje lateral 20 y por otra parte al refuerzo ventral
22 absorber la mitad de los esfuerzos longitudinales y verticales
ejercidos según los ejes OX y OZ por el tren de aterrizaje 16,
cuando el avión está en tierra.
Conforme a la invención, esta solución se
completa con una estructura particular, permitiendo transmitir
íntegramente al refuerzo ventral 22 el conjunto de los esfuerzos
laterales ejercidos por el tren 16 según el eje OY, sin provocar
ningún sobredimensionado y sin crear disimetrías en el árbol 24. De
esta forma, el árbol 24 puede ser realizado de forma simétrica
respecto a un plano medio paralelo a los ejes OX y OZ, como se
ilustra en la figura 4. Esto reduce el coste de fabricación,
permitiendo fabricar todos los árboles 24 de los trenes situados
bajo el fuselaje con ayuda de una sola matriz.
Esta solución particular se caracteriza por la
presencia, en la estructura de sujeción, de una barra 32 de
absorción de esfuerzos, que une el herraje lateral 20 al refuerzo
ventral 22, coaxialmente al árbol 24, de forma que transmita
íntegramente al refuerzo ventral 22 los esfuerzos laterales
eventualmente ejercidos por el árbol 24 sobre el herraje lateral 20
hacia el exterior de la aeronave, según el eje OY.
De forma más precisa, la barra 32 de absorción de
esfuerzos es una barra de tracción, de sección circular, que está
alojada por deslizamiento en los pivotes huecos 26 y atraviesa
también coaxialmente el árbol 24 y las rótulas formadas por las
esferas huecas 28 y los cuerpos de rótula 30.
En uno de sus extremos, previsto para ser girado
hacia el exterior del avión (a la izquierda en la figura 4), la
barra 32 de absorción de esfuerzos está formada por una cabeza 32a,
mantenida normalmente apoyada contra la superficie exterior de un
capuchón 20b, apoyado el mismo a su vez contra una superficie
exterior del herraje lateral 20. Este capuchón 20b está atravesado
por la barra 32 de absorción de esfuerzos y recubre a la rótula
formada por la esfera hueca 28 y el cuerpo de rótula 30 montado en
el herraje lateral 20.
En el extremo opuesto, girado hacia el interior
del avión (a la derecha en la figura 4), la barra 32 de absorción de
esfuerzos incluye un roscado al cual está normalmente atornillada
una tuerca 32b. Esta tuerca 32b está apoyada contra una superficie,
girada hacia el interior del avión, formada sobre un capuchón 22b.
Este capuchón 22b está apoyado, a su vez, contra una superficie de
un herraje intermedio 21 solidario con el refuerzo ventral 22 girado
hacia el interior del avión. Recubre la rótula formada por la esfera
hueca 28 y el cuerpo de rótula 30 montado sobre el herraje
intermedio 21.
Así, cuando la tuerca 32b está apretada, la barra
32 de absorción de esfuerzos se apoya a la vez sobre el herraje
lateral 20 y sobre el herraje intermedio 21, de forma que trabaja en
tracción entre estas dos piezas, según el eje transversal OY.
El árbol 24 forma dos pivotes montados con un
ligero juego axial entre las caras confrontadas, giradas hacia el
interior del compartimiento del tren 18, de los collarines 30a de
los cuerpos de rótula 30 montados respectivamente en el herraje
lateral 20 y en el herraje intermedio 21.
En consecuencia, cuando el tren de aterrizaje 16
se somete a un esfuerzo lateral hacia el interior del avión según el
eje OY, la parte del árbol 24 más próxima al refuerzo ventral 22 se
apoya contra el collarín 30a del cuerpo de rótula 30 montado sobre
este último. Este esfuerzo lateral es pues transmitido directamente
al herraje intermedio 21 unido al refuerzo ventral 22 a través del
collarín 30a del cuerpo de rótula correspondiente.
Por el contrario, cuando el tren de aterrizaje 16
está sometido a un esfuerzo lateral hacia el exterior del avión
según el eje OY, la parte del árbol 24 más próxima al herraje
lateral 20 se apoya contra el collarín del cuerpo de rótula 30
montado en este herraje. Este esfuerzo lateral se aplica entonces
sobre el herraje 20, que lo transmite íntegramente a la barra 32 de
absorción de esfuerzos a través del capuchón 20b y de la cabeza 32a
de la barra. A su vez, la barra 32 de absorción de esfuerzos
transmite al herraje intermedio 21, unido al refuerzo ventral 22, a
través de la tuerca 32b y del capuchón 22b, el esfuerzo lateral
ejercido hacia el exterior del avión según el eje OY.
En consecuencia, el herraje lateral 20 no soporta
ningún esfuerzo lateral según el eje OY. O sea que no hay necesidad
de reforzarlo, de manera que la masa de la estructura de sujeción no
se aumenta.
Como se ha ilustrado igualmente en la figura 4,
los agujeros de lubricación 34 están ventajosamente realizados en la
barra 32, en cada una de sus partes terminales, para permitir
engrasar y lubricar los pivotes, en los lugares en que ello es
necesario.
Como ya se ha observado, la solución descrita
preserva la simetría del árbol 24 respecto de un plano perpendicular
al eje OY. Se consigue así una apreciable economía, teniendo en
cuenta el coste de la matriz necesaria para la realización de una
pieza como ésta. En efecto, el carácter simétrico del árbol 24
permite realizar con la misma matriz los árboles de los trenes de
aterrizaje de derecha e izquierda colocados bajo el fuselaje.
Por otra parte, el ensamblaje de la estructura se
facilita por la presencia de las rótulas interpuestas
respectivamente entre el extremo exterior del árbol 24 y el herraje
lateral 20 y entre el extremo interior del árbol 24 y el herraje
intermedio 21. En efecto, eventuales defectos de alineación de los
agujeros practicados en el herraje lateral y en el herraje
intermedio son compensados fácilmente por estas rótulas.
Bien entendido, la invención no está limitada a
la forma de realización que acaba de ser descrita a título de
ejemplo, sino que cubre todas las variantes. Así, se comprenderá
fácilmente que una estructura de sujeción como ésta puede ser
utilizada tanto en un avión con un refuerzo ventral único como en un
avión equipado con dos refuerzos ventrales separados uno del
otro.
Claims (8)
1. Aeronave que incluye una estructura de
sujeción de un tren de aterrizaje (16) al fuselaje (10) de la
aeronave, incluyendo la citada estructura un árbol (24) unido al
tren de aterrizaje y cuyos extremos, girados hacia el interior y
hacia el exterior de la aeronave, están soportados respectivamente
por un refuerzo ventral (22) y por un herraje lateral (20) unidos al
fuselaje (10), estructura caracterizada porque incluye además
una barra (32) de absorción de esfuerzos, que une el herraje lateral
(20) con el refuerzo ventral (22) coaxialmente al árbol (24), de
forma que transmite, al refuerzo ventral (22), los esfuerzos
ejercidos por el árbol (24) sobre el herraje lateral (20) según el
eje (25) del árbol y hacia el exterior de la aeronave.
2. Aeronave según la reivindicación 1, en la cual
cada uno de los extremos del árbol (24) está soportado
respectivamente por el refuerzo ventral (22) y por el herraje
lateral (20), por medio de una rótula (28, 30).
3. Aeronave según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en la cual el árbol (24) es hueco y la barra
(32) de absorción de esfuerzos está alojada en el interior de dicho
árbol.
4. Aeronave según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la cual la barra (32) de absorción
de esfuerzos está apoyada sobre el herraje lateral (20) y sobre el
refuerzo ventral (22) de forma que trabaja a tracción.
5. Aeronave según la reivindicación 4, en la cual
un primer extremo (32a) de la barra (30) está apoyado sobre una
superficie, girada hacia el exterior de la aeronave, del herraje
lateral (20) y un segundo extremo (32b) de la barra está apoyado
sobre una superficie, girada hacia el interior de la aeronave, del
refuerzo ventral (22).
6. Aeronave según las reivindicaciones 2, 3 y 5
combinadas, en la cual las citadas superficies, en las cuales están
apoyados el primer y segundo extremo (32a, 32b) de la barra (32),
están formadas sobre capuchones (20a, 20b) atravesados por la citada
barra y recubriendo las rótulas (28, 30) montadas respectivamente en
el herraje lateral (20) y en el refuerzo ventral (22).
7. Aeronave según una cualquiera de las
reivindicaciones 5 y 6, en la cual uno de los primero y segundo
extremos (32a, 32b) de la barra (32) es desmontable.
8. Aeronave según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en la cual los agujeros (34) de
lubricación de las rótulas (28, 30) han sido practicados en las
partes terminales de la barra (32).
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