ITTO20080545A1 - Elemento strutturale a rigidezza calcolata, con caratteristiche di assorbimento di spostamenti e copertura interstizi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Elemento strutturale a rigidezza calcolata, con caratteristiche di assorbimento di spostamenti e copertura interstizi"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un elemento strutturale di copertura atto a chiudere una luce allungata presente su una superficie aerodinamica di un velivolo.

Nella realizzazione di velivoli, sia civili che militari, le luci, lasciate per scelta di progetto o per necessità di assemblaggio, creano problemi connessi agli aspetti aerodinamici del velivolo, e pertanto devono essere "oscurate".

Inoltre, in particolare nei velivoli militari di nuova generazione, con e senza pilota, à ̈ richiesto anche il requisito di bassa osservabilità radar .

La tecnologia corrente si basa sull'utilizzo di guarnizioni di elastomero conduttivo, le quali sono progettate secondo le seguenti linee guida: 1) bisogna definire e sviluppare una struttura "robusta" che sia in linea con le sollecitazioni dovute ai carichi di volo;

2) à ̈ necessario progettare, dimensionare ed utilizzare una gomma conduttiva per garantire il contatto conduttivo tra le superfici in modo da evitare sia problematiche di tipo aerodinamico, che di scattering a radio-frequenza, legate alla presenza di luci, e quindi di discontinuità superficiali.

Nel soddisfare questi aspetti, in generale si presentano differenti tipi di problemi tecnici legati all'assemblaggio, ovvero al coordinamento dei diversi elementi; all'usura, ovvero al fatto che l'elastomero, sottoposto a ciclatura, perde naturalmente la superficie di contatto e quindi va ripristinato e sostituito; al peso, ovvero al fatto che ogni singolo elemento apporta le proprie caratteristiche ed incrementa il peso.

Tutto ciò si ripercuote in termini di requisiti sia funzionali che di manutenzione molto stringenti e spesso incompatibili con i requisiti operativi richiesti.

Alla luce di tale problema, forma pertanto oggetto dell'invenzione un elemento strutturale di copertura del tipo definito all'inizio, il quale consiste di un corpo nastriforme di materiale metallico, comprendente

una porzione di fissaggio ricavata lungo un bordo del corpo nastriforme, detta porzione di fissaggio essendo atta ad essere fissata lungo uno dei margini longitudinali della luce allungata;

una porzione di scorrimento ricavata lungo il bordo del corpo nastriforme opposto rispetto a quello della porzione di fissaggio, detta porzione di scorrimento avendo un profilo a cuneo ed essendo atta ad insistere in modo scorrevole sull'altro dei margini longitudinali della luce allungata; ed una porzione di collegamento, collegante la porzione di scorrimento alla porzione di fissaggio, lo spessore di detta porzione di collegamento essendo dimensionato in modo tale da permettere, in uso, una flessione elastica controllata dell'elemento strutturale di copertura;

in cui l'elemento strutturale di copertura ha un profilo dimensionato in modo tale da assottigliarsi in corrispondenza della transizione dalla porzione di fissaggio alla porzione di collegamento e dalla porzione di scorrimento alla porzione di collegamento, presentando una faccia liscia dal lato destinato ad essere orientato dall'altra parte rispetto alla luce allungata.

L'elemento strutturale secondo l'invenzione à ̈ in grado di soddisfare sia i requisiti meccanicostrutturali legati all'inviluppo dei carichi di volo, ed alle caratteristiche aerodinamiche, che quelli dettati dalla bassa osservabilità radar, per i quali à ̈ necessario evitare o minimizzare le possibili differenti tipologie di discontinuità superficiali del velivolo dovute alla presenza di gradini, fessure, e più in generale luci installative.

Forme di realizzazione preferite dell'invenzione sono poi definite nelle rivendicazioni dipendenti .

Forma inoltre oggetto dell'invenzione una superficie aerodinamica di un velivolo, sulla quale à ̈ presente una luce allungata, detta luce allungata essendo chiusa da un elemento strutturale di copertura secondo l'invenzione.

Verrà ora descritta una forma di realizzazione preferita, ma non limitativa, dell'invenzione, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 à ̈ una vista in sezione trasversale dì un elemento strutturale di copertura secondo l'invenzione; e

la figura 2 Ã ̈ una vista in prospettiva dell'elemento strutturale della figura 1 sezionato, in condizione installata.

Con riferimento alle figure, à ̈ illustrato un elemento strutturale di copertura 1 atto a chiudere una luce allungata 2 presente su una superficie aerodinamica 3 di un velivolo. Tale luce allungata separa quindi localmente due parti strutturali, indicate con 3a e 3b nelle figure, che cooperano per definire la superficie aerodinamica 3 del velivolo. In figura 2, con y à ̈ indicato l'asse di estensione della luce allungata 2.

L'elemento strutturale di copertura 1 consiste di un corpo nastriforme di materiale metallico magnetico. La scelta di un materiale metallico che sia anche magnetico permette vantaggiosamente di fissare il pezzo al bancale magnetico di una macchina a controllo numerico, in modo da ottenere spessori minimi di lavorazione necessari per ottenere la flessibilità voluta (si veda nel seguito).

L'elemento 1 potrebbe anche essere prodotto con altri metodi di lavorazione, ad esempio piegatura a caldo, benché la lavorazione di macchina sia attualmente preferibile per motivi di costi.

L'elemento 1 comprende una porzione di fissaggio 11 ricavata lungo un bordo del corpo nastriforme dell'elemento strutturale 1. Tale porzione di fissaggio 11 à ̈ atta ad essere fissata lungo uno dei margini longitudinali 2a della luce allungata 2 (che nel seguito verrà indicato come margine di fissaggio) . Lungo tale margine longitudinale di fissaggio 2a à ̈ ricavata una sede per il fissaggio dell'elemento strutturale 1, la quale à ̈ sagomata in modo complementare rispetto alla porzione di fissaggio 11, in modo tale che la faccia esterna 12 dell'elemento strutturale 1 formi una superficie continua con la superficie aerodinamica 3 in corrispondenza del margine longitudinale di fissaggio 2a. Il fissaggio dell'elemento strutturale al margine longitudinale 2a della luce 2 à ̈ realizzato tramite mezzi convenzionali, ad esempio mediante bullonatura, saldatura od incollaggio, e può essere amovibile o permanente.

L'elemento strutturale 1 comprende poi una porzione di scorrimento 13 ricavata lungo il bordo del corpo nastriforme dell'elemento strutturale opposto rispetto a quello della porzione di fissaggio 11. La porzione di scorrimento 13 ha un profilo a cuneo ed à ̈ atta ad insistere in modo scorrevole su-11'altro, 2b, dei margini longitudinali della luce nastriforme 2 (che nel seguito verrà indicato come margine di scorrimento). In particolare, la porzione di scorrimento 13 suddetta à ̈ a contatto con una superficie a rampa ricavata in corrispondenza del margine longitudinale di scorrimento 2b. Tale contatto viene mantenuto anche in caso di limitati movimenti relativi fra le due parti strutturali 3a e 3b della superficie aerodinamica 3, grazie al movimento lungo la direttrice di carico della porzione di scorrimento 13 dell'elemento strutturale 1. I-noltre, il profilo di spessore della porzione di scorrimento 13 à ̈ ottimizzato numericamente per minimizzare lo scattering elettromagnetico dovuto alla transizione tra l'elemento strutturale 1 e la superficie aerodinamica 3. Il profilo a cuneo della porzione di scorrimento 13 à ̈ quindi calcolato in modo dipendente dall'angolo a che la superficie a rampa del margine longitudinale di fissaggio 2b definisce rispetto alla parte adiacente della superficie aerodinamica 3, e dall'estensione trasversale b di tale superficie a rampa, in modo tale da ridurre al minimo gli effetti di scattering prodotti dalla configurazione in questione nelle varie posizioni di progetto previste della porzione di scorrimento rispetto al margine longitudinale di scorrimento 2b.

L'elemento strutturale di copertura 1 comprende infine una porzione di collegamento 14 che collega la porzione di scorrimento 11 alla porzione di fissaggio 13. Lo spessore d di tale porzione di collegamento 14 Ã ̈ dimensionato in modo tale da permettere, in uso, una flessione elastica controllata (nel piano trasversale) dell'elemento strutturale di copertura 1, come illustrato in figura 2 (la figura 1 rappresenta invece l'elemento strutturale 1 in condizione indeformata). La porzione di collegamento 14 determina quindi la rigidezza del sistema; in particolare, essa permette di controllare e minimizzare la variazione del profilo di curvatura locale della superficie esterna 12 dell'elemento 1, in modo da garantire un contributo di sezione d'urto radar trascurabile rispetto ai requisiti a livello velivolo attuali.

L'elemento strutturale di copertura 1 ha un profilo dimensionato in modo tale da assottigliarsi in corrispondenza della transizione dalla porzione di fissaggio 11 alla porzione di collegamento 14 e dalla porzione di scorrimento 13 alla porzione di collegamento 14. In particolare, la porzione di collegamento 14 presenta uno spessore d sostanzialmente costante lungo tutta la sua estensione trasversale, e minore dello spessore massimo sia della porzione di fissaggio il che della porzione di scorrimento 13. Inoltre, la transizione dalla porzione di fissaggio 11 alla porzione di collegamento 14 e dalla porzione di scorrimento 13 alla porzione di collegamento 14 Ã ̈ configurata sostanzialmente a gradino (con un raccordo per evitare un'eccessiva concentrazione di tensioni meccaniche). L'elemento strutturale 1 presenta comunque complessivamente una faccia liscia (ovvero la faccia esterna 12) dal lato destinato ad essere orientato dall'altra parte rispetto alla luce allungata 2.

Come si può vedere in figura 2, l'elemento strutturale di copertura 1 à ̈ concepito come elemento elastico in grado di mantenere il contatto fra le due parti 3a e 3b della superficie aerodinamica 3 attraverso un precarico ottenuto grazie al posizionamento relativo di tali parti. La deformazione dell'elemento 1 à ̈ visualizzata nelle figure: in figura 1 (condizione indeformata) la superficie superiore della porzione di fissaggio 11 dell'elemento strutturale 1 e la superficie superiore della parte strutturale 3b sono rappresentate in modo da presentare una differenza di livello D; nella figura 2 (condizione installata) tale differenza di livello à ̈ invece quasi assente, a causa della flessione indotta dal posizionamento relativo delle due parti 3a e 3b della superficie aerodinamica 3.

L'elemento strutturale 1 secondo l'invenzione deve necessariamente essere "calibrato" sulla base delle parti da "unire", e a fronte del loro comportamento strutturale, prestandosi quindi ad essere utilizzato su assemblaggi sia fissi che mobili. Gli elementi essenziali dell'invenzione sono comunque mantenuti indipendentemente dall'applicazione specifica.

I vantaggi principali dell'invenzione sono i seguenti :

adattabilità a variazioni di step (cioà ̈ variazioni della differenza di livello delle due parti strutturali ai lati della luce) e gap (cioà ̈ variazioni della larghezza della luce), ovvero flessibilità installativa; le parti assemblate non necessariamente devono essere serializzate;

- adeguamento alla superficie di contatto;

- facilità dì smontaggio e rimontaggio (qualora l'elemento di chiusura sia fissato in modo amovibile) ;

- mantenimento del contatto elettrico fra le parti ;

- leggerezza;

- minimizzazione delle problematiche di scattering a radio-frequenza, e quindi naturale utilizzo nei progetti in cui à ̈ richiesta bassa osservabilità radar spinta;

- nessuna manutenzione particolare.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento strutturale di copertura (1) atto a chiudere una luce allungata (2) presente su una superficie aerodinamica (3) di un velivolo, caratterizzato dal fatto di consistere di un corpo nastriforme di materiale metallico, comprendente una porzione di fissaggio (11) ricavata lungo un bordo del corpo nastriforme, detta porzione di fissaggio essendo atta ad essere fissata lungo uno (2a) dei margini longitudinali della luce allungata; una porzione di scorrimento (13) ricavata lungo il bordo del corpo nastriforme opposto rispetto a quello della porzione di fissaggio, detta porzione di scorrimento avendo un profilo a cuneo ed essendo atta ad insistere in modo scorrevole sull'altro (2) dei margini longitudinali della luce allungata; ed una porzione di collegamento (14), collegante la porzione di scorrimento alla porzione di fissaggio, lo spessore d di detta porzione di collegamento essendo dimensionato in modo tale da permettere, in uso, una flessione elastica controllata dell'elemento strutturale di copertura; in cui l'elemento strutturale di copertura ha un profilo dimensionato in modo tale da assottigliarsi in corrispondenza della transizione dalla porzione di fissaggio alla porzione di collegamento e dalla porzione di scorrimento alla porzione di collegamento, presentando una faccia liscia (12) dal lato destinato ad essere orientato dall'altra parte rispetto alla luce allungata.
2. 2. Elemento secondo la rivendicazione 1, in cui la porzione di collegamento (14) presenta uno spessore d sostanzialmente costante lungo tutta la sua estensione trasversale, e minore dello spessore massimo sia della porzione di fissaggio (11) che della porzione di scorrimento (13).
3. 3. Elemento secondo la rivendicazione 2, in cui la transizione dalla porzione di fissaggio (11) alla porzione di collegamento (14) e dalla porzione di scorrimento (13) alla porzione di collegamento (14) Ã ̈ configurata sostanzialmente a gradino raccordato .
4. 4. Elemento secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto materiale metallico à ̈ un materiale metallico magnetico.
5. 5. Superficie aerodinamica (3) di un velivolo, sulla quale à ̈ presente una luce allungata (2), det-ta luce allungata essendo chiusa da un elemento strutturale di copertura (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione di fissaggio dell'elemento strutturale di copertura à ̈ fissata lungo uno (2a) dei margini longitudinali della luce allungata; detta porzione di scorrimento insiste in modo scorrevole sull'altro (2b) dei margini longitudinali della luce allungata; e detto elemento strutturale di copertura à ̈ installato in una condizione di precarico, la porzione di collegamento dell'elemento strutturale di copertura essendo sollecitata a flessione grazie al posizionamento relativo dei margini longitudinali della luce allungata.
6. 6. Superficie secondo la rivendicazione 5, in cui lungo il margine longitudinale (2a) della luce allungata corrispondente alla porzione di fissaggio à ̈ ricavata una sede per il fissaggio dell'elemento strutturale di copertura (1), la quale à ̈ sagomata in modo complementare rispetto alla porzione di fissaggio (il), in modo tale che detta faccia liscia (12) dell'elemento strutturale di copertura (1) formi una superficie continua con la superficie aerodinamica (3) in corrispondenza del margine longitudinale (2a) corrispondente alla porzione di fissaggio .
7. 7. Superficie secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui lungo il margine longitudinale (2b) della luce allungata corrispondente alla porzione di scorrimento à ̈ ricavata una superficie a rampa, sulla quale à ̈ disposta a contatto detta porzione di scorrimento (13) .