ES2261925T3 - Forro de ala y procedimiento de fabricacion del mismo. - Google Patents

Abstract

Un forro de ala metálico de un aeroplano que comprende una primera superficie para formar, al menos, parte de la superficie exterior (5) del ala de un avión y una segunda superficie (2) opuesta a la primera superficie, en el que la primera superficie (2) comprende una multiplicidad de bandas (3) que se extienden en sustancialmente la misma dirección, caracterizado porque las bandas (3) tienen un espesor que varía tanto a lo largo de una línea nocional a lo largo de la longitud de cada banda como desde una banda hasta la siguiente a lo largo de una línea nocional transversal a la longitud de las bandas.

Description

Forro de ala y procedimiento de fabricación del mismo.

La presente invención se refiere a un forro o revestimiento de ala para un avión. En particular la presente invención se refiere a la forma de un forro metálico de ala que se encuentra dentro del cajón de ala de un avión. Esta invención también se refiere a un cajón de ala que incluye tal forro del ala, a un avión que incluya tal forro de ala y a un procedimiento para diseñar y a un procedimiento para fabricar la misma.

Por lo general, la fabricación de forros metálicos de alas, tal como el que se da a conocer en la Solicitud de Patente Europea EP-A-0.078.891, que se considera que representa la técnica anterior más próxima, incluye una etapa en la que se diseña la forma de la superficie interior del forro del ala (la superficie que se encuentra dentro del cajón del ala). Esta etapa se lleva a cabo en paralelo con el diseño de la forma y configuración de los demás componentes del cajón de ala, por ejemplo, en relación con la disposición de los largueros, nervaduras, larguerillos, el posicionamiento de los puntos de acceso en el ala y la disposición de cualesquiera componentes particulares que pudieran causar carga del cajón de ala. La etapa para determinar una forma idónea de la superficie interior del forro del ala debe, de preferencia, minimizar la masa de forro metálico del ala a la vez que cumpla con los diversos criterios relacionados con la carga del forro y con la estructura interna del cajón del ala.

En un procedimiento conocido, un diseñador del forro de ala modela primero la forma de la superficie interior del forro metálico del ala por medio de una superficie facetada, es decir, una superficie definida primordialmente por regiones (la mayoría polígonos) de inclinación constante. En la figura 1 se muestra un panel 101 de forro metálico de ala para formar una parte del forro superior del ala de un cajón del ala fabricada según tal procedimiento. El panel 101 está dividido en una multiplicidad de superficies facetadas 102. El panel es, al principio, mecanizado como un panel plano y después se dobla a la forma aerodinámica que se desee. Antes del doblado del panel, cada superficie facetada es plana y tiene una inclinación constante. Las facetas tienen la forma de triángulos 103 o cuadriláteros 104. Con el aumento del número de facetas se aporta más flexibilidad de un extremo al otro de la forma de la superficie interior y, por lo tanto, permite que la masa del forro del ala se reduzca, sin embargo, con el aumento del número de facetas se incrementa, de manera significativa la duración del proceso de diseño y, por último, la del proceso de fabricación.

El diseño del cajón del ala puede requerir varias revisiones del diseño de la forma de la superficie interior del forro del ala, cada cambio en la forma afecta al diseño y a la disposición de las piezas que forman el resto del cajón del ala y cada cambio en el diseño y disposición de esas piezas afecta a la idoneidad de la forma de la superficie interior del forro del ala. Pequeños cambios en un aspecto del diseño pueden requerir cambios importantes que hay que hacer a otros aspectos del diseño del cajón del ala. Por consiguiente, por tradición, el diseño de la forma de la superficie interior del forro del ala ha sido iterativo y, por lo tanto, un proceso que consume tiempo.

Un objeto de la presente invención es aportar un forro del ala mejorado y/o aportar un procedimiento de diseño y fabricación del mismo y/o aportar un procedimiento mejor para el diseño y fabricación de un forro del ala.

Según un primer aspecto de la presente invención se aporta un forro metálico del ala de un avión que comprende un primera superficie para formar al menos una parte de la superficie exterior del ala de un avión y una segunda superficie opuesta a la primera superficie, en el que la segunda superficie comprende una multiplicidad de bandas que se extienden en sustancialmente la misma dirección, caracterizado en que las bandas tienen un grosor que varia tanto a lo largo de una línea nocional a lo largo de la longitud de cada banda como de una banda a la siguiente a lo largo de una línea nocional transversal a la longitud de las bandas.

De este modo, la presente invención proporciona un forro del ala que se puede diseñar y fabricar sin necesidad de dividir la superficie en facetas. Mientras, el número de bandas que según la presente invención forma la superficie interior del forro del ala puede ser mucho más grande que el número de facetas que es típico se usaría para definir la superficie en un forro del ala de un avión dado, el tiempo para el diseño y la fabricación del forro del ala no necesita ser mayor y, con ventajoso, de manera significativa, es menos según la presente invención. Además se pueden hacer ahorros importantes de masa sin perjudicar a la capacidad del forro del ala para soportar cargas y, de preferencia, sin aumentar, de manera significativa, los tiempos de fabricación. Esta invención tiene una aplicación particular para los forros metálicos del ala, por ejemplo, cuando el forro del ala (el cual puede comprender solo una porción de forro del ala entero para un ala de un avión) tiene la forma de una estructura monolítica.

Se debe comprender que el forro del ala puede tener un tamaño tal que se requiera más de un forro del ala para formar el forro entero del ala de un cajón del ala de un avión. Por ejemplo, el forro del ala según la presente invención puede estar formado para formar una sección del forro superior o del forro inferior del ala del cajón del ala de un avión. Por ejemplo, se pueden requerir tres, cuatro o más de tales secciones para formar el forro superior o el inferior del ala del cajón del ala. De este modo un solo forro del ala según la presente invención puede ser adecuado para formar solo parte de la superficie exterior del ala de un avión.

La superficie definida por las bandas es de preferencia tal que los perfiles generales, en una vista en planta, de las respectivas bandas son visibles con el ojo solo (según se ven en una dirección dada). La segunda superficie puede tal forma que haya al menos dos bandas que, en puntos respectivos en la línea nocional que es perpendicular a la dirección en la cual las bandas se extienden, tengan diferentes inclinaciones en la dirección en la que las bandas se extienden, no siendo paralelas cada una de las inclinaciones de dichas al menos dos bandas en relación con la inclinación de la primera superficie directamente opuesta. La segunda superficie puede tener tal forma que, si se representase sobre una superficie plana en general, habría dos bandas al menos que, en respectivos puntos en una línea nocional perpendicular a la dirección en la que las bandas se extienden, tendrían diferentes inclinaciones en la dirección en que las bandas se extienden.

Mientras, las bandas tienen una forma tal que su espesor varia en una dirección lo largo de la longitud de las bandas y en una dirección transversal desde una banda a la siguiente, la variación en el espesor del forro del ala en una dirección transversal a la longitud de las bandas puede ser sustancialmente constante de un lado a otro casi de toda la anchura de la bandas, variando una cantidad importante solo desde la transición entre una banda y la siguiente. De preferencia, el espesor del forro del ala es sustancialmente constante de un lado a otro de al menos el 75% de la anchura de una banda y, con más preferencia, de un lado a otro del 90% de la anchura de una banda.

De preferencia, la bandas son largas y finas en su forma. Por ejemplo, cada banda es, de preferencia, 3 veces tan larga como su anchura media y, con más preferencia, más de 6 veces tan larga. De preferencia, cada banda tiene porción importante donde los bordes nocionales de la banda en la segunda superficie son sustancialmente paralelos entre sí.

Se apreciará que la distancia más corta desde la primera superficie hasta un punto dado en la superficie de una banda en la segunda superficie define el espesor del panel de ala en ese punto dado. Por consiguiente se puede considerar que las bandas son tridimensionales en su forma, el cuerpo de cada banda extendiéndose desde la primera superficie hasta la segunda superficie, la forma de la banda estando definida principalmente por la forma de la segunda superficie del forro del ala. Dado que el forro del ala se puede formar partiendo de una estructura monolítica, los límites de las bandas se pueden definir de una manera algo nocional. Sin embargo, por motivos de conveniencia, la forma de una banda debajo de la superficie de la segunda superficie se puede definir por medio de una superficie descrita por el movimiento de una línea recta nocional normal a la primera supervicia que sigue el contorno de la banda en la segunda superficie. En alternancia, las bandas se pueden considerar que tienen formas nocionales que representan la desviación de la tercera superficie nocional, la tercera superficie nocional siendo paralela a la primera superficie y estando separada de la primera superficie tan lejos como posible a la vez que está contenida por completo dentro del forro del ala.

De preferencia, cada banda tiene a lo largo de, al menos, una parte importante de su longitud, un perfil que sustancialmente es de la misma forma. El perfil de la banda, en un punto dado, se puede considerar que esta definido por la línea nocional definida por la intersección de la superficie superior de la banda y un plano nocional transversal en perpendicular. La superficie superior de una banda es la superficie de la banda en la segunda superficie con exclusión de cualesquiera porciones laterales de la banda. Se comprenderá que dicha superficie superior forma una parte de la segunda superficie que puede estar, cuando el forro del ala forma parte de un cajón del ala, dentro del cajón ala formando parte del forro superior del ala o del forro inferior de ala. El perfil de cada banda es, con ventaja, sustancialmente paralelo a la parte de la primera superficie directamente opuesta al perfil. Tal disposición puede simplificar el diseño y modelado del forro del ala y puede también simplificar la fabricación.

De preferencia, la multiplicidad de bandas puede tener una forma continua a lo largo de su longitud. Por ejemplo, la mayoría de las bandas no tienen, de preferencia, discontinuidades a lo largo de su longitud. Se comprenderá que dentro del presente contexto una discontinuidad se puede considerar que es una porción relativamente corta de la banda que tiene una inclinación de gradiente relativamente alto. Al menos, algunas de las bandas se pueden disponer, desde luego, extremo con extremo.

El gradiente relativo de las bandas, es decir, el gradiente en la dirección en la que las bandas se extienden, de la inclinación de la superficie superior de cada una de las bandas en relación con la inclinación, si hay alguna, de la primera superficie es, de preferencia, sustancialmente constante, al menos a lo largo de una parte importante de cada banda, con más preferencia, a lo largo de la mayoría de la longitud de la banda y, aún con más preferencia, a lo largo de sustancialmente toda la longitud de la banda. El gradiente relativo a lo largo de la longitud de cada banda es, de preferencia, menos de 1 a 50 para la mayor parte de la longitud de la banda y, con más preferencia, para sustancialmente la longitud de la banda entera. Con mayor preferencia, el gradiente relativo a lo largo de cada banda es menos de 1 a 100 para la mayor parte de la longitud de la banda e, incluso con más preferencia, para sustancialmente toda la longitud de la banda.

El forro del ala está dispuesto, con ventaja, de tal manera que, al menos, una banda se encuentre con otra banda, en la dirección en la que las bandas se extienden, en un empalme de bandas, el empalme de bandas teniendo una gradiente diferente del gradiente medio de al menos una de las bandas. De preferencia, el forro del ala tiene una multiplicidad de tales empalmes. De preferencia, forro del ala tiene, al menos, dos empalmes estando cada uno dispuesto para recibir un pie de nervadura o una nervadura sola que se extiende a lo largo del forro del ala. Cada empalme se puede disponer de tal manera que las respectivas superficies sean sustancialmente paralelas a las superficies de los pies de las nervaduras que interaccionan con las respectivas superficies. Por ejemplo, puede haber una multiplicidad de tales empalmes de tal manera que el forro del ala sea capaz de recibir una pluralidad de nervaduras en las que la mayoría de los pies de las nervaduras se interconecta con los empalmes. Se comprenderá que el pie de la nervadura no necesita que se le una directamente al empalme de la banda, sino que se puede conectar, por ejemplo por medio de un componente independiente, La superficie que se interconecta con el pie de nervadura del pie es por conveniencia sustancialmente perpendicular a la dirección de la extensión de parte de la nervadura a la cual el pie está unido.

De preferencia, el forro del ala tiene una pluralidad de empalmes de bandas, los empalmes de bandas uniendo cada uno dos bandas en la dirección en la que las bandas se extienden, con una superficie de interconexión dispuesta para poder recibir un respectivo pie de nervadura de una sola nervadura que se extiende a lo largo del forro del ala, y estando dispuesto de forma que las respectivas superficies de interconexión son sustancialmente paralelas a la primera superficie y sustancialmente paralelas a las superficies de los pies de nervadura que se interconectan con las respectivas superficies de interconexión. Tener tales superficies de interconexión puede facilitar una simplificación del proceso del diseño cuando se diseñe un cajón del ala que incluya un forro del ala que esté unido a las nervaduras. Por ejemplo, cuando se diseñe la estructura de soporte que incluya las nervaduras de un cajón del ala se puede suponer que las interconexiones entre el forro del ala y, digamos, las nervaduras, son siempre paralelas a la primera superficie. El espesor del forro del ala en la región de un empalme de banda es, con ventaja, sustancialmente constante.

De preferencia, las bandas se extienden en una dirección al lo largo de la envergadura. De preferencia una pluralidad de bandas están dispuestas de tal manera que cada una de tales bandas está posicionada entre dos bandas que son directamente adyacentes a ella. Con más preferencia, la mayor parte de las bandas está posicionada de forma que bandas adyacentes son directamente adyacentes entre sí. Se apreciará que si dos bandas directamente adyacentes tienen gradientes diferentes a lo largo de su longitud entonces habrá una porción de una banda que esté a una altura diferente de la primera superficie que la porción adyacente de la banda adyacente. De este modo puede haber escalones de banda a banda en una dirección a lo largo de la cuerda. Estos escalones no incluyen, de preferencia, discontinuidades. Los escalones entre bandas adyacentes pueden tener un punto en el que hay un cambio agudo de gradiente, pero de preferencia no hay cambio agudo en el espesor del forro del ala desde una banda hasta una banda adyacente. De preferencia el gradiente máximo en el escalón es menos de 1 a 1.

Se podrá apreciar de puede haber al menos una banda que tenga una porción adyacente a una porción de otra banda en la que no hay escalón alguno en la altura de forma que la frontera entre las porciones de las bandas se define de manera nocional. Puede haber pares de bandas adyacentes que estén a la misma altura a lo largo de toda su longitud, en tal caso las dos bandas se podrían considerar una sola banda.

Desde luego, el forro del al puede incluir porciones que no incluyan banda alguna según se define en este documento. También, el forro del ala puede incluir una multiplicidad de bandas cada una de acuerdo con aspectos opcionales de la presente invención así como también incluir bandas adicionales no de acuerdo con tales aspectos opcionales.

El forro del ala puede incluir regiones que tengan forma de una manera particular para realizar a función particular, tales regiones incluyendo, de preferencia, pero posiblemente no, bandas de acuerdo con la presente invención. Por ejemplo, la segunda superficie puede tener una forma como para acomodar o proporcionar una o más de las siguientes formas: pasos de hombre, otros escapes libres, salientes internos suavizadores de agujero de hombre, soportes elásticos de los largueros, bandejas del ala o del fuselaje para sostener motores, regiones engrosadas, por ejemplo, en la región de interconexión con el fuselaje, bolsas aligeradoras, salientes para bancadas de motor y bolsas de combustible.

Las superficies superiores de las bandas pueden tener una anchura inconstante. Por ejemplo, porciones de la banda pueden ser más anchas o más estrechas que otras porciones, para permitir, por ejemplo, la acomodación de una o más de las formas arriba mencionadas o para evitar discontinuidades de escalón entre bandas en las regiones que se requieran que sostengan cargas más altas que la media.

De preferencia, el forro del ala se forma partiendo de una estructura monolítica. Según se ha mencionado arriba, la presente invención tiene una aplicación particular en la que el forro del ala se hace de metal. El metal puede ser una aleación estándar, por ejemplo, de las que de forma convencional se usan para construir forros de alas. Tal aleación estándar puede, por ejemplo, ser una aleación de aluminio.

La presente invención aporta también, según un segundo aspecto de esta invención, un cajón del ala de un avión que incluye nervaduras, larguerillos que se extienden transversales a las nervaduras, y un forro del ala según se describe en este documento con referencia al primer aspecto de la presente invención, en el que las bandas están dispuestas de tal manera que cada banda está asociada con un solo larguerillo. El cajón de ala de avión puede incluir una pluralidad de forros del ala, según se describe en este documento con referencia a la presente invención, una pluralidad de forros de ala formando el forro superior del ala de la caja del ala y una pluralidad de forros de al formando el forro inferior del ala del cajón del ala. De este modo el forro del ala del cajón del ala se puede manufacturar en secciones.

También, de acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un avión que incluye un cajón de ala que tiene un forro del ala, del cual al menos una parte es un forro del ala de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, según se describe en este documento.

La presente invención también aporta, según un cuarto aspecto de esta invención, un procedimiento de fabricación de una estructura de ala de avión que incluye la provisión de un bloque de material para maquinado para formar un forro de ala según cualquier aspecto de esta invención, como se describe en este documento, teniendo el bloque dos superficies opuestas, el procedimiento incluyendo maquinar una de las superficies para formar la segunda superficie del forro del ala, el maquinado de la superficie incluyendo las etapas de maquinar una multiplicidad de bandas que se extiendan sustancialmente en la misma dirección.

El maquinado incluye, de preferencia, retirar material de la superficie del bloque para formar, de este modo, las superficies superiores de las bandas. La etapa del maquinado de las bandas puede completarse sin retirar material alguno de la superficie opuesta del bloque.

El maquinado se realiza convenientemente de forma que es la retirada de tal material la que define la forma de las bandas. Según se ha mencionado arriba, algunos de los límites de las bandas tridimensionales se puede definir de una manera algo nocional. Los límites nocionales de las bandas (aquellos límites dentro del material del bloque) no se maquinan, desde luego, cuando se formen las bandas, sino que, naturalmente, es el maquinado del bloque el que definirá las fronteras de las bandas en la superficie.

De preferencia, al menos dos de la multiplicidad de bandas tienen, en puntos en una línea nocional que es perpendicular a la dirección en que las bandas se extienden, gradientes diferentes en la dirección en que las bandas se extienden.

Se apreciará que bandas adyacentes se pueden maquinar de tal manera que, en el forro acabado del ala, la frontera entre las bandas adyacentes es indetectable a lo largo de, al menos, una porción de las bandas, sin embargo, por motivos de sencillez, el maquinado de tales bandas se lleva, de preferencia, a cabo como si las bandas fueran bandas independientes.

La otra de las dos superficies se puede maquinar y procesar más para formar la superficie externa de un ala de avión. De preferencia, el forro del ala se moldea, o maquina, después de la realización de las etapas de maquinado de la presente invención, para formar un forro del ala, o parte del mismo, de una estructura de cajón del ala. De este modo, la otra de las dos superficies puede, cuando el bloque de material se maquine de acuerdo con el procedimiento arriba descrito, ser sustancialmente plana. Este procedimiento incluye, de preferencia, una etapa preliminar de maquinado de la superficie, por ejemplo, fresando la superficie con una fresadora, de forma que la otra de las dos superficies se haga sustancialmente plana.

De preferencia, el maquinado se realiza por medio de una fresadora. El maquinado de cada banda incluye también, de preferencia, el fresado en una dirección a lo largo de la longitud de la banda a formar. Cada banda se puede formar por medio de una o más pasadas de la fresadora. También, el perfil de cada banda, cuando se ve en sentido transversal en cualquier sección a lo largo de sustancialmente la longitud completa de la banda, puede tener sustancialmente el mismo gradiente y/o la misma forma en la superficie maquinada. El perfil puede, por ejemplo, ser sustancialmente plano y sustancialmente paralelo a la otra de las dos superficies. Las etapas de maquinado pueden incluir mover una herramienta de corte giratorio, la herramienta progresando en una dirección sustancialmente perpendicular al eje de giro de la herramienta de corte. Se puede maquinar un cambio en la altura de una banda a lo largo de su longitud moviendo adicionalmente la herramienta de corte en una dirección sustancialmente paralela al eje de giro a medida que la herramienta progresa a lo largo de la longitud de la banda. Se apreciará que el movimiento de la herramienta de corte giratorio en una dirección no exactamente perpendicular la eje de giro causará el maquinado de una superficie que tiene un perfil cóncavo a lo largo de su longitud. Por lo tanto, de preferencia, cada banda se maquina por medio de varias pasadas solapadas de la herramienta de corte giratorio. De este modo, se puede minimizar la curvatura del perfil de la banda resultante.

El maquinado se puede realizar con una sola fresadora o máquina de corte que cree una banda cada vez. La máquina puede crear muchas bandas juntas, por ejemplo, de forma que se pueda comenzar la creación de una banda antes de que se termine otra banda que se esté creando. Por ejemplo, la máquina puede crear una línea de bandas al mismo tiempo (por ejemplo, todas las bandas asociadas con un larguerillo dado). Cada banda se puede maquinar con una pasada de una sola herramienta de corte. Por ejemplo se podría hacer que la herramienta de corte tenga movimiento alternativo entre los lados de la banda a formar, a medida que la herramienta progrese a lo largo de la longitud de la banda.

El procedimiento puede incluir la creación de una multiplicidad de bandejas que son paralelas a la otra de las dos superficies. De preferencia, las bandejas son paralelas entre sí. Las bandejas pueden estar unidas por medio de bandas. Por ejemplo, la superficie opuesta del bloque puede ser sustancialmente planar, y el maquinado de la superficie puede incluir maquinar una pluralidad de bandejas paralelas a la superficie opuesta del bloque, el forro del ala siendo adecuado para formar el forro del ala de un cajón de ala que incluya una pluralidad de nervaduras, cada nervadura teniendo una pluralidad de pies de nervadura para conectar el forro del ala, estando las bandejas dispuestas y configuradas de forma que los pies de nervadura de las nervaduras se puedan montar (directa o indirectamente) en las bandejas.

La mayor parte de las bandas no tienen, de preferencia, discontinuidad alguna a lo largo de su longitud. El forro del ala se puede plegar después del maquinado por medio de tratamiento mecánico, granallado por impacto y/o formación progresiva con el fin de crear la forma que se desee en la superficie exterior del ala.

El procedimiento puede además incluir una o más etapas que se realizan para tratar el forro del ala. Tales etapas pueden, por ejemplo, incluir uno o más de los siguientes refuerzos mecánicos por medio de, por ejemplo, granallado por impacto, limpieza por chorro de arena, termotratamiento y pintura.

El procedimiento se puede llevar a cabo de tal manera que sea adecuado para fabricar un forro de ala, un cajón del ala, y/o un avión de acuerdo con el primero, segundo y/o tercer aspectos de la presente invención. También, el forro del ala según el primer aspecto de la presente invención se hace de manera ventajosa por medio de un procedimiento según el cuarto aspecto de esta invención. De forma similar, el cajón del ala y el avión según el segundo y el tercer aspectos, respectivamente, de la presente invención se pueden con ventaja hacer por medio del procedimiento según el cuarto aspecto de esta invención.

Se apreciará, por ejemplo, que las bandejas maquinadas según el cuarto aspecto pueden formar, una vez que se ha formado un forro de ala partiendo del bloque de material, los empalmes de las bandas según el primer aspecto.

La estructura de ala de avión, fabricada por medio del método anterior puede ser un panel para formar una parte de un forro de ala de un cajón del ala, puede ser un cajón del ala, o incluso puede ser un avión. Por ejemplo, el procedimiento puede incluir etapas en las cuales se fabrica un forro del ala, puede incluir etapas en las cuales tal forro de ala se une a larguerillos y nervaduras para formar, al menos, una sección de un cajón del ala y/o puede incluir la unión de largueros al forro del ala.

La etapa del maquinado del bloque, según el cuarto aspecto de esta invención, se puede realizar con el fin de formar la segunda superficie del forro del ala sustancialmente según un diseño de un forro de ala, creado con anterioridad. En tal caso, el procedimiento para fabricar la estructura de ala de avión puede incluir la creación del diseño por medio de la realización de las etapas de:

modelado matemático de, al menos, una parte de la estructura del cajón del ala que incluya un forro de ala y, al menos, aquellas piezas de una pluralidad de nervaduras y larguerillos que se interconecten con el forro del ala, el forro modelado de ala que teniendo una superficie interior dentro del cajón del ala, la superficie interior comprendiendo una multiplicidad de bandas planares, excediéndose la multiplicidad de bandas en sustancialmente la misma dirección, y las bandas teniendo un espesor que varía tanto a lo largo de una línea nocional a lo largo de la longitud de la banda como desde unas banda a la siguiente a lo largo de una línea nocional transversal a la longitud de la s bandas, y modelando las cargas de modo que una de tales bandas deba ser capaz de sostener en la realidad para el funcionamiento seguro, la forma del forro del ala estando determinada para tener en consideración la reducción de la masa del forro del ala y para tener en consideración la necesidad de un forro de ala que se capaz de sostener las cargas modeladas.

Las superficies superiores de las bandas son, con ventaja, planares en el modelo. Al menos dos de las bandas pueden tener, en puntos de una línea nocional que sea perpendicular a la dirección en la que las bandas se extienden, gradientes diferentes en la dirección en la que las bandas se extienden.

El forro de ala que se fabrique según este diseño puede, desde luego, tener una forma ligeramente diferente de la modelada. Por ejemplo, el modelo se puede limitar al caso en el que el forro del ala es casi plano en su forma, mientras que el forro del ala que hay que fabricar está curvado para adoptar la forma de la superficie exterior del ala de la cual el forro de ala tiene que formar parte. También puede que las técnicas de fabricación no sean capaces de maquinar la forma exacta modelada. Por ejemplo, la forma modelada puede incluir discontinuidades en la superficie, que el gradientes de ciertos puntos puede ser infinito (o al menos muy alto), porque tales formas son matemáticamente más fáciles de modelar. Tales formas puede ser difíciles de fabricar, aunque puede ser posible fabricar un forro de ala de acuerdo con, pero no idéntica a, la forma modelada de manera que las diferencias entre la forma según se modele y la forma según se fabrique causen solo efectos insignificantes en las propiedades mecánicas del forro del ala, igual que entre el forro del ala según se modele y el forro del ala según se fabrique. Las cargas modeladas son, de forma provechosa, al menos, las cargas máximas que se necesite sostener para el funcionamiento seguro a largo plazo de un avión que incluya un cajón del ala construido según el diseño modelado. De preferencia, la cargas modeladas son esas cargas máximas aumentadas una cantidad adicional, por ejemplo, con el fin de aumentar aún más la seguridad del diseño.

El forro del ala resultante, según se fabrique, puede, desde luego estar de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención.

Ahora se describirán realizaciones de la presente invención con referencia a los siguientes dibujos esquemáticos en los que:

La figura 1 muestra una vista en planta de una sección del forro del ala de la técnica anterior,

La figura 2 muestra, en vista en perspectiva, una región del forro del ala de un panel de ala según una primera realización de la invención, la superficie del forro del ala incluyendo una multiplicidad de bandas,

La figura 3 muestra una sección transversal a lo largo de la longitud de las bandas de la primera realización;

Las figuras 4a y 4b muestra una vista en corte de un lado a otro de la longitud de las bandas que muestra un larguerillo unido al forro del ala y que muestra el empalme entre bandas adyacentes.

La figura 5 muestra, igual que una vista en planta, un panel del forro del ala según la primera realización.

La figura 6 muestra una vista en perspectiva de un panel de prueba según la segunda realización de la presente invención.

La figura 7 muestra una vista en planta del panel de prueba mostrado en la figura 6, y

La figura 8 muestra un avión que lleva incorporado un forro de ala según la primera realización de esta invención.

La figura 2 muestra una sección de un panel del forro del ala 1 según una primera realización de la presente invención. El panel 1 es una estructura monolítica de aleación de aluminio que tiene una superficie exterior y una superficie interior 2, la superficie interior 2 estando dentro del cajón del ala. La superficie exterior es, en general, lisa en su forma, mientras que la superficie interior 2 incluye regiones formadas de bandas 3. Las bandas 3 corren en una dirección a lo largo de la envergadura (flecha S), siendo paralelas a las líneas de referencia 6 de los largueros (no mostrados), una sola banda 3 estando asociada con un solo larguero. Las bandas 3 son adyacentes entre sí y, en general, tienen una anchura constante, sin embargo, ciertas porciones de una banda pueden tener una anchura diferente, por ejemplo, para acomodarse a características/requisitos específicos del cajón del ala (según se explicará más adelante). Las bandas 3, mostradas en la figura 2, tienen, por lo tanto, la anchura del paso de un larguero.

El gradiente de la banda 3 en la superficie interior 2 en una dirección a lo largo la cuerda del ala (flecha C) es igual al gradiente en una dirección a lo largo de la cuerda del ala de la superficie exterior opuesta directamente. En otras palabras, cada banda 3 es paralela a la superficie exterior en una dirección a lo largo de la cuerda del ala. En una dirección a lo largo de la cuerda del ala, las bandas 3 pueden ser no paralelas a la superficie exterior (en un sentido a lo largo de la envergadura). El gradiente de cada banda puede ser por ejemplo un gradiente de 1 en 100. El gradiente de las respectivas bandas 3 es en general diferente.

La figura 3 muestra de manera esquemática el cambio de gradiente en la dirección a lo largo de la envergadura (flecha S) de las bandas según se ven en la dirección a lo largo de la cuerda del ala. En la figura 3 hay tres bandas 3a, 3b y 3c, cada banda estando enlazada con la otra banda por medio de un empalme de bandas 4a, 4b. Los empalmes de bandas 4a, 4b están dispuestos en el empalme entre la línea de referencia 6 (no mostrada en la figura 3) de un larguero y la línea de referencia 7 de las nervaduras (no mostradas), que corren transversales a los largueros. La superficie del empalme de bandas 7 es paralela, tanto en la dirección a lo largo de la envergadura como en la dirección a lo largo de la cuerda del ala, a la superficie exterior 5. Teniendo una superficie que es paralela tanto en el sentido a lo largo de la envergadura como en el sentido a lo largo de la cuerda del ala simplifica muchísimo el diseño y la fabricación del cajón del ala y, en particular, la interconexión entre las nervaduras, los largueros y el forro del ala.

Los largueros (no mostrados) y las nervaduras (no mostradas) están unidos al forro del ala 1 de una manera normal, sin embargo, según se muestra en la figura 4a, la cual muestra un larguerillo 8 unido a la superficie interior 2 del panel 1, la interconexión del larguero con la banda es paralela a la superficie exterior (según se ve en sección transversal). El utillaje requerido para fabricar el cajón de un ala se puede hacer más sencillo debido al hecho de que la superficie interior 2 es paralela a la superficie exterior 1 en un sentido a lo largo de la cuerda del ala de una parte a otra de la mayor parte del panel del ala. (La dirección a lo largo de la cuerda siendo normal a la sección mostrada en las figuras 4a y 4b).

La figura 4a también muestra la frontera entre dos bandas adyacentes 3. La figura 4b muestra una porción aumentada de la figura 4a en la región de tal frontera. El cambio de altura de la superficie interior 2 de una banda 3d a una banda adyacente 3e se efectúa por medio de una superficie curvada 10 que tiene un radio de curvatura R que es mayor de, o igual a, dos veces el cambio X de altura entre una banda y la siguiente. Evitar discontinuidades desde una banda hasta una banda adyacente facilita la fabricación y el maquinado de la superficie interior 2 y, aún más, reduce la posibilidad de concentración de esfuerzos en empalmes entre bandas adyacentes 3.

A lo largo de la longitud de cada banda la forma de la banda es continua (es decir, la forma no tiene discontinuidad alguna). Sin embargo, el gradiente de cada banda puede ser, en ciertas áreas, mayor del 1 por ciento si, por ejemplo, la carga que se tiene que la región local del forro del ala tiene que sostener es, en particular, grande requiriendo, de este modo, un forro más grueso en el área local por lo que se requiere un gradiente más pendiente con el fin de evitar un aumento importante en la masa del forro del ala.

La figura 5 muestra una superficie interior 2 del panel 1 que muestra cómo el panel 1 está dividido en una multiplicidad de bandas, ilustrada en las figuras 2, 3, 4a y 4b. El panel que se muestra en la figura 5 tiene la misma forma de silueta que el panel de la técnica anterior mostrado en la figura 1. El panel 1 según la primera realización cumple con los mismos criterios con respecto a la carga que los que cumplen las facetas del panel 101 mostrado en la figura 1, pero el panel 1 de la figura 5 tiene una masa más pequeña, lo que representa un ahorro en masa por avión igual a aproximadamente el 2% del peso de los paneles del forro del ala de la aeronave.

Las figuras 6 y 7 muestran un panel de prueba fabricado de acuerdo con una segunda realización de la presente invención. La figura 6 muestra el panel 201 en vista en perspectiva y la figura 7 muestra el panel 201 en vista en planta. El espesor de del panel 201 varía desde, aproximadamente, 9 mm hasta, aproximadamente, 20 mm. El panel 201 incluye regiones para la provisión de agujeros de hombre (regiones 11), salientes suavizadores entre agujeros (regiones 12), bolsas de combustible (regiones 13) y bolsas de aligeramiento (regiones 14). Las líneas de referencia R1, R2, R3 para las nervaduras del cajón del ala y las líneas de referencia SA, SB, SC, SD, SE, SF para los largueros se muestran en la figura 7. Se apreciará que, con referencia a la figura 7, las bandas de la superficie interior necesitan tener una anchura variable a lo largo de su longitud con el fin de acomodarse a las diversas características en la superficie interior. Con referencia a la banda 203 (véase la región de rayado sencillo) asociada con el larguero SB, la banda tiene una anchura máxima igual al paso de un larguero P, la anchura reduciéndose para acomodar las bolsas aligeradoras 14 y al bolsa del combustible 13. En algunas partes a lo largo de de la longitud de un larguero puede haber regiones donde la banda correspondiente se detiene por completo para alojar una característica. También en otras regiones la banda puede una anchura mayor que el paso de un larguero P.

La figura 8 muestra un avión 15 que tiene una estructura de ala que incluye un cajón del ala 16, la superficie exterior 5 del cajón del ala estando provista por ocho paneles diferentes, cada panel estando de acuerdo con la primera realización arriba descrita de la presente invención. La superficie interior en la que las bandas se pueden ver no está, desde luego, visible desde el exterior de cajón del ala 16 y, por consiguiente, está escondida de la vista en la figura 8. Cuatro paneles forman el forro superior del ala 17 en cada ala y cuatro paneles forman el forro inferior del ala 18 en cada ala. Por lo tanto, hay dieciséis paneles en total para las dos alas. Cada larguero en el cajón del ala 16 está ligado a lo largo de su longitud a la superficie interior de la banda a la cual el larguero está asociado. En la mayoría de los empalmes entre nervaduras y largueros la nervadura está conectada al larguero, el pie de nervadura estando conectado por medio del larguero al empalme de bandas. En algunos empalmes, al menos parte del pie de nervadura puede estar directamente conectado al forro del ala.

El panel del forro del ala 1, según se ilustra en, por ejemplo, en la figura 5, se fabrica como sigue. Un bloque monolítico de aleación de aluminio de composición convencional se desbasta primero para obtener una superficie sustancialmente plana en un lado. Luego las bandas y demás características del forro del ala se maquinan con una fresadora convencional equipada con una herramienta de corte giratorio. La fresadora está dispuesta para fresar cada banda, una cada vez, cada banda necesitando varias pasadas, a lo largo de su longitud, de la herramienta de corte. El movimiento alternativo y la cantidad de movimiento vertical (normal para la superficie del panel del forro del ala) que la fresadora necesita hacer pueden, como resultado, reducirse muchísimo en comparación con el caso en el que las facetas se maquinan (por ejemplo, véase el panel de ala 101 de la figura 1). (Se comprenderá que la naturaleza masiva de la fresadora hace que tales movimientos alternativos consuman tanto tiempo como energía). Después de que la superficie interior 2 se ha maquinado, el forro del ala se forma a la forma que se necesite para uso en un cajón del ala de una manera convencional. Los larguerillos, nervaduras y largueros se unen y montan de una manera convencional. Desde luego, el forro de ala se puede acabar por medio de procesos de endurecimiento y otros procedimientos de acabado, tales como por medio de granallado por impactos, pintura y procesos de tratamientos similares.

El diseño de un forro de ala que a fabricar por medio de tal procedimiento (la superficie interior estando, al menos en parte, definida por las bandas según se ilustra y define en este documento) simplifica muchísimo el proceso del diseño del forro del ala y del cajón del ala. En particular, la interrelación entre diseñar la estructura del cajón del ala y diseñar el forro del ala se puede simplificar muchísimo.

Se comprenderá que se pueden hacer diversas modificaciones tanto a la primera como a la segunda realizaciones de la presente invención. Por ejemplo, la estructura del panel de prueba de la segunda realización se podría con facilidad extender a un panel real del forro de ala, tal como por ejemplo el panel de ala según la primera realización. También con referencia a las figuras 4a y 4b, la frontera de cada banda se podría definir siendo tal que el forro del ala tiene un espesor constante, de un lado a otro de toda la anchura de una banda, resultando de este modo que la región curvada empalma y está interpuesta entre las bandas, en lugar de formar parte de una banda.

Claims (11)

1. Un forro de ala metálico de un aeroplano que comprende una primera superficie para formar, al menos, parte de la superficie exterior (5) del ala de un avión y una segunda superficie (2) opuesta a la primera superficie, en el que la primera superficie (2) comprende una multiplicidad de bandas (3) que se extienden en sustancialmente la misma dirección, caracterizado porque las bandas (3) tienen un espesor que varía tanto a lo largo de una línea nocional a lo largo de la longitud de cada banda como desde una banda hasta la siguiente a lo largo de una línea nocional transversal a la longitud de las bandas.

2. Un forro de ala según la reivindicación 1, en el que el forro del ala es una estructura metálica monolítica.

3. Un forro de ala según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el espesor del forro del ala es sustancialmente constante de una parte a otra de al menos el 90% de la anchura de una banda (3).

4. Un forro de ala según cualquier reivindicación precedente, en el que el forro del ala tiene una pluralidad de empalmes de bandas (4a, 4b), cada empalme de banda

empalmando dos bandas (3) en la dirección en la que las bandas se extienden,

teniendo una superficie de interconexión dispuesta para ser capaz de recibir un respectivo pie de nervadura de una sola nervadura que se extiende a lo largo del forro del ala, y

estando dispuesto de tal manera que las respectivas superficies de interconexión son sustancialmente paralelas a la primera superficie y sustancialmente paralelas a las superficie de los pies de nervaduras que se interconectan con la respectivas superficies de interconexión.

5. Un forro del ala según cualquier reivindicación precedente, en el que la multiplicidad de las bandas (3) son adyacentes entre sí.

6. Un cajón (16) del ala de un aeroplano que incluye nervaduras, larguerillos (8),que se extienden transversales a las nervaduras, y un forro del ala, según cualquier reivindicación precedente, en el que las bandas están dispuestas de manera que cada banda está asociada con un solo larguero.

7. Un procedimiento de fabricación de una estructura de ala de avión que incluye aportar un bloque de material metálico para maquinado para formar un forro del ala, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, el bloque teniendo dos superficies opuestas, el procedimiento incluyendo maquinar una de las superficies para formar una segunda superficie (1) del forro de ala, el maquinado de la superficie incluyendo las etapas de maquinar una multiplicidad de bandas (3) que se extienden en sustancialmente la misma dirección.

8. Un procedimiento según la reivindicación 7, en el que el maquinado de cada banda (3) incluye fresar en una dirección a lo largo de la longitud de la banda a formar.

9. Un procedimiento según la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que la superficie opuesta del bloque es sustancialmente planar, y el maquinado de la superficie incluye maquinar una pluralidad de bandejas paralelas a la superficie opuesta del bloque, el forro del ala siendo idóneo para formar el forro del ala de un cajón del ala que incluye una pluralidad de nervaduras, cada nervadura teniendo una pluralidad de pies de nervadura para conectar al forro del ala, las bandejas estando dispuestas y configuradas de manera que los pies de nervadura de las nervaduras se puedan montar en las bandejas.

10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que la etapa de maquinar el bloque se realiza para formar la segunda superficie del forro del ala sustancialmente según un diseño previamente creado de un forro del ala, y el procedimiento incluye la creación del diseño por medio de la realización de las etapas de:

modelar matemáticamente al menos una parte de la estructura del cajón del ala que incluya un forro del ala y al menos aquellas piezas de una pluralidad de nervaduras y larguerillos que interconecten con el forro del ala, en forro del ala modelado teniendo una superficie interior dentro al cajón del ala, la superficie interior comprendiendo una multiplicidad de bandas planares, la multiplicidad de bandas extendiéndose en sustancialmente la misma dirección, y la bandas teniendo un espesor que varía tanto a lo largo de una línea nocional a lo largo de la longitud de la banda como desde una banda a la siguiente a lo largo de una línea nocional transversal a la longitud de las bandas, y

modelar las cargas tal que un forro del ala debe ser capaz de mantener en la realidad para un funcionamiento seguro, la forma del forro del ala siendo determinada teniendo en consideración reducir la masa del forro del ala y teniendo en consideración la necesidad de que el forro del ala tiene que poder sostener las cargas modeladas.

11. Un aeroplano (15) que incluye un cajón del ala (16) que tiene un forro del ala, al menos siendo parte de un forro del ala según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.