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BRPI0712059A2 - estrutura de fuselagem de aeroplano e método para produzi-la - Google Patents

estrutura de fuselagem de aeroplano e método para produzi-la Download PDF

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BRPI0712059A2
BRPI0712059A2 BRPI0712059-1A BRPI0712059A BRPI0712059A2 BR PI0712059 A2 BRPI0712059 A2 BR PI0712059A2 BR PI0712059 A BRPI0712059 A BR PI0712059A BR PI0712059 A2 BRPI0712059 A2 BR PI0712059A2
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integral
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units
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BRPI0712059-1A
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Cord Haack
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Airbus Gmbh
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Abstract

ESTRUTURA DE FUSELAGEM DE AEROPLANO E MéTODO PARA PRODUZI-LA. A presente invenção refere-s a uma estrutura de fuselagem de aeroplano com armações correndo na direção circunferencial, longarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nas mesmas e na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compressão. De acordo com a invenção, é com a condição que a estrutura de fuselagem de aeronave contém unidades integrais (10) pré-fabricadas que, cada uma, corre na direção circunferencial de um segmento de fuselagem e em que a armação (11) de um segmento de fuselagem e elementos de conexão (17, 18) para conexão aos elementos de forro (20) compreendendo longarinas (22) e forro (21) são formados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ESTRUTURA DE FUSELAGEM DE AEROPLANO E MÉTODO PARA PRODUZI-LA"
A presente invenção refere-se a uma estrutura de fuselagem de um aeroplano com armações que correm na direção circunferencial, as Ion- garinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à pro- va de compressão. Além disso, a presente invenção refere-se a uma unida- de integral para uma estrutura de fuselagem de aeroplano desse tipo, e a um método para produzir o mesmo.
As fuselagens pressurizadas de aeroplano comercial são tipica- mente montadas atualmente de seções que são, cada uma, construídas de uma pluralidade de conchas em que um forro, Iongarinas e armações são conectados uns aos outros. Membros transversais para o porão, piso princi- pal e cabide são subseqüentemente rebitados nas armações, e as barras de suporte são adaptadas entre o membro transversal e a armação e parafusa- do em características de ligação que são correspondentemente rebitados.
É um objetivo da invenção fornecer uma estrutura de fuselagem de aeroplano que seja economizadora de peso e possa ser construída de poucas partes individuais.
Este objetivo é alcançado por uma estrutura de fuselagem de aeroplano com as características da reivindicação 1.
A invenção também fornece uma unidade integral para uma es- trutura de fuselagem de aeroplano desse tipo e um método para produzir uma estrutura de fuselagem de aeroplano desse tipo.
As modalidades e os desenvolvimentos respectivos são forneci- dos nas sub-reivindicações.
A invenção fornece uma estrutura de fuselagem de aeroplano com armações correndo na direção circunferencial, longarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compressão. De acordo com a invenção, é contemplado que a estrutura de fuselagem de ae- roplano contém unidades integrais pré-fabricadas que, cada uma, corre na direção circunferencial de um segmento de fuselagem e em que a armação de um segmento de fuselagem e elementos de conexão para conectar a e- lementos de forro compreendendo Iongarinas e forro são formados.
Além disso, a invenção fornece uma unidade integral para uma estrutura de fuselagem de aeroplano com armações correndo na direção circunferencial, Iongarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e que na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compressão. De acordo com a invenção, é verifica- do que a unidade integral contém a armação de um segmento de fuselagem e elementos de conexão para se conectarem a elementos de forro compre- endendo Iongarinas e forro, e é pré-fabricada.
Finalmente, a invenção fornece um método para produzir uma estrutura de fuselagem de aeroplano com armações correndo na direção circunferencial, Iongarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compressão. De acordo com a invenção, é verifica- do que unidades integrais são produzidas, as quais contêm a armação de um segmento de fuselagem e elementos de conexão para conectarem-se a elementos de forro compreendendo Iongarinas e forro, e são pré-fabricados, os elementos de forro são produzidos os quais contêm forro e longarinas, as unidades integrais são dispostas em um aparelho de instalação e ajustadas, e os elementos de forro são montados nas unidades integrais e conectados nelas.
Modalidades exemplares da invenção são explanadas abaixo com referência ao desenho, em que:
A Figura 1(a) mostra uma vista plana e (b) uma vista lateral de uma unidade integral que é fornecida para uma estrutura de fuselagem de aeroplano de acordo com uma modalidade exemplar da invenção;
As Figuras 2(a) e (b) mostram elementos de conexão respecti- vos para conexão de uma unidade integral do tipo mostrado na Figura 1 para elementos de forro, compreendendo longarinas e forro, de acordo com uma modalidade exemplar da invenção; As Figuras 3(a), (b) e (c) mostram uma ilustração esquemática de um método para produção de uma estrutura de fuselagem de aeroplano, em que unidades integrais pré-fabricadas e o forro pré-fabricado são ligados para formar uma estrutura de fuselagem de aeroplano, de acordo com uma modalidade exemplar da invenção;
A Figura 1 mostra uma unidade integral 10 que serve para a produção de uma estrutura de fuselagem de aeroplano que é para conter armações que correm na direção circunferencial, longarinas correndo na di- reção longitudinal e um forro que é disposto nelas e é pretendido para veda- ção à prova de compressão da fuselagem do aeroplano para o lado de fora.
A unidade integral 10 mostrada em vista plana na Figura 1(a) e em vista late- ral na Figura 1(b) contém uma armação 11 de um segmento de fuselagem, isto é, um plano intersectando a fuselagem do aeroplano perpendicularmen- te com respeito a sua direção longitudinal, e elementos de conexão 18, 19, que serão ilustrados em mais detalhes, além disso, para conectar aos ele- mentos de forro que compreendem longarinas e forro.
Na modalidade exemplar ilustrada, cada uma das unidades inte- grais 10 é pré-fabricada em uma peça e corre de uma maneira anular com- pletamente fechada por toda a circunferência de um segmento de fuselagem.
A unidade integral 10 compreende um corpo principal que corre no plano de um segmento de fuselagem e forma a armação 10, e elementos de conexão 18, 19 que se projetam dali e são pretendidos para a conexão aos elementos de forro que compreendem longarinas 22 e forro 21. Estes elementos de conexão 18, 19, que são ilustrados em mais detalhes nas Fi- guras 2(a) e (b), compreendem um pente de transmissão de força 18 que é formado por dentes que se projetam perpendicularmente com respeito ao corpo principal da unidade integral 10, cujo corpo principal forma a armação 11. Os elementos de forro 20 são fixados de uma maneira friccional ou de travamento aos ditos dentes. A fixação pode ocorrer por rebitagem por meio de parafusos de titânio, como também pode o fechamento de costuras longi- tudinais entre os elementos de forro 20. Como a Figura 1 mostra, as unidades integrais 10 contêm um membro transversal de porão 12, um dispositivo de endurecimento cabide 13 e um membro transversal principal 14. O membro transversal de porão 12 é suportado contra o corpo principal da unidade integral 10 pelos elementos de suporte respectivos 15, 15a, o membro transversal cabide 13 é suportado contra o corpo principal da unidade integral 10 através dos elementos de suporte respectivos 16, 16a, e o membro transversal principal 14 é suporta- do contra o corpo principal da unidade integral 10 pelos elementos de supor- te respectivos 17, 17a. Na modalidade exemplar ilustrada, o membro trans- versal de porão 12, o membro transversal cabide 13 e o membro transversal principal de piso 14 e também os seus elementos de suporte 15, 15a, 16, 16a e 17, 17a são projetados como componentes integrais de peça única da unidade integral 10.
As unidades integrais 10 da modalidade exemplar descrita são produzidas de plástico reforçado com fibra, isto é, de plástico reforçado com fibra de carbono.
A produção das unidades integrais 10 pode ocorrer, em particu- lar, em uma operação, com todos os componentes necessários sendo pro- duzidos em uma peça, isto é, integralmente. Uma produção pode ocorrer, em particular, em um molde negativo de tal maneira que as tolerâncias que ocorram sejam, cada uma, partilhadas para o lado que não é importante pa- ra instalação, isto é, no flange interno do corpo principal da unidade integral 10, cujo corpo principal forma a armação, e no lado inferior dos membros transversais 12, 13 e 14.
A formação integral na unidade integral de todos os elementos de suporte e de conexão que ocorrem em um segmento de fuselagem, junto com a construção economizadora de peso CRFP descrita, reduz o peso e aumenta a resistência, e um grande número de pontos de ligação e de co- nexão entre os elementos respectivos é omitido.
Um método para produzir uma estrutura de fuselagem de aero- plano de acordo com a invenção é para ser descrito abaixo com referência à Figura 3. O dito método contém a produção das unidades integrais 10 do tipo descrito acima, que são requeridas para a estrutura de fuselagem de aeroplano e contêm a armação 11 de um segmento de fuselagem, os ele- mentos de conexão 18,19 para conexão aos elementos de forro 20 compre- endendo as longarinas 22 e o forro 21, e os membros transversais 12, 13, 14 e os elementos 15, 15a, 16, 16a e 17, 17a, e opcionalmente elementos adi- cionais que não são ilustrados especificamente aqui. Além disso, são produ- zidos os elementos de forro 20 que contêm o forro 21 e as longarinas 22. Além disso, os elementos de forro 20 já podem ser completados com arma- ções de janela, armações de porta e o similar. As unidades integrais 10 são ilustradas em forma esquemática na Figura 3(a). As unidades integrais 10 são então dispostas em um aparelho de instalação 30 e ajustadas, e os ele- mentos de forro 20 são montados nas unidades integrais 10 e são conecta- dos a elas, como ilustrado em forma esquemática na Figura 3(c).
Durante a produção dos elementos de forro 20, abas de compó- sito de fibra de vidro e de alumínio ("GLARE") podem ser fornecidas em pon- tos críticos, em particular naqueles que estão subseqüentemente localizados na região das unidades integrais 10. As abas de compósito desse tipo são formadas por um laminado de camadas de uma folha delgada de uma liga de alumínio e um material de fibra têxtil, que é um pano tecido ou encaixe de fibras de vidro ou fibras adequadas similares que são alternadamente assen- tadas uma acima da outra. As abas de compósito desse tipo servem para compensar diferentes coeficientes térmicos de expansão de ligas de metal leve e plásticos reforçados com fibra. Sua estrutura de compósito possibilita- os adaptarem-se a diferentes coeficientes de expansão dos materiais envol- vidos. As abas de compósito desse tipo podem também ser fornecidas nos pontos de conexão de elementos de forro 20 adjacentes ao forro 21.
Os braços angulares da armação que são formados nas unida- des integrais 10 são rebitados aos elementos de forro 20. Todos os mem- bros longitudinais a serem fornecidos na estrutura de fuselagem da aerona- ve, tal como trilhos de assento e os seus suportes, são então introduzidos e parafusados.
As conchas de forro 20, o seu forro 21 e as suas longarinas 22 podem ser produzidos de um material de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP) ou de metal leve. Se eles não são compostos de um mate- rial de plástico reforçado com fibra, os diferentes coeficientes térmicos de expansão de unidade integral 10 e o elemento de forro 20 têm que ser Iida- dos pelo pente de transmissão de força 18, a rebitagem e o forro 21 na dire- ção circunferencial. Uma compensação de diferentes coeficientes térmicos de expansão pode ocorrer por meio das abas de compósito de fibra de vidro e de alumínio acima descrita. As abas de compósito desse tipo podem tam- bém ser usadas de modo a fortalecer os elementos de forro 20 contra possí- veis rasgos longitudinais largos se a estrutura da fuselagem da aeronave for submetida a tensões não usuais.
A estrutura de fuselagem da aeronave, produzida da maneira descrita, pode então também ser suplementada por uma unidade de cabine do piloto e uma seção de quina, que suportam a unidade de cauda, para for- necer a fuselagem completa da aeronave. Lista de Números de Referência
10 Unidadeintegral
11 Armação, corpo principal
12 Membrotransversal
13 Membro transversal cabide
14 Membro transversal principal
15, 15a Elemento de suporte
16, 16a Elemento de suporte
17, 17a Elemento de suporte
18 Pente de transmissão de força
19 Braço de armação
20 Elemento de forro
21 Forro
22 Longarina
30 Aparelho de instalação

Claims (30)

1. Estrutura de fuselagem de aeronave com armações correndo na direção circunferencial, Iongarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e que na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compressão, caracterizada pelo fato de que a estrutura de fuselagem de aeroplano contém unidades integrais (10) em que cada uma corre na direção circunferencial de um segmento de fuselagem e em que a armação (11) de um segmento de fuselagem e ele- mentos de conexão (17, 18) para conexão aos elementos de forro (20) que compreendem Iongarinas (22) e forro (21) são formados.
2. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com a reivin- dicação 1, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) são, cada uma, pré-fabricadas em uma peça.
3. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com a reivin- dicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) têm, cada uma, um corpo principal correndo essencialmente no plano de um segmento de fuselagem e formando a armação (11), e os elementos de co- nexão (17, 18) que projetam-se dali e são pretendidos para conexão a ele- mentos de forro (20) que compreendem Iongarinas (22) e forro (21).
4. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com a reivin- dicação 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) correm de uma maneira anular fechada por toda a circunferência de um segmento de fuselagem.
5. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) contêm um membro transversal de porão (12).
6. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) contêm um dispositivo de endurecimento cabide (13).
7. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) contêm um membro transversal principal de piso 14.
8. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das de reivindicações 5 a 7, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) contêm elementos de suporte (15, 15a, 16, 16a, 17, 17a) para os mem- bros transversais (12, 13, 14).
9. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) são produzidas de plástico reforçado com fibra.
10. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com a reivin- dicação 9, caracterizada pelo fato de que as unidades integrais (10) são pro- duzidas do plástico reforçado com fibra de carbono.
11. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a estrutura de fuse- lagem de aeronave é montada de um número de unidades integrais (10) pré- fabricadas e um número de elementos de forro (20) pré-fabricados que são conectados ao último e contém forro (21) e longarinas (22).
12. Estrutura de fuselagem de aeronave de acordo com a reivin- dicação 11, caracterizada pelo fato de que os elementos de conexão (17, 18) são formados por um pente de transmissão de força (18) com dentes que se projetam do corpo principal da unidade integral 10, cujo corpo principal forma a armação (11), e os elementos de forro (20) são fixados ao dito pente de transmissão de força.
13. Unidade integral para uma estrutura de fuselagem de aero- nave com armações correndo na direção circunferencial, Iongarinas corren- do na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e na direção para fora veda a fuselagem do aeroplano de uma maneira à prova de compres- são, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém a arma- ção (11) de um segmento de fuselagem e elementos de conexão (17, 18) para conectar aos elementos de forro (20) compreendendo Iongarinas (22) e forro (21), e é pré-fabricada.
14. Unidade integral de acordo com a reivindicação 13, caracte- rizada pelo fato de que a unidade integral (10) é pré-fabricada em uma peça.
15. Unidade integral de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém um corpo prin- cipal que corre essencialmente no plano de um segmento de fuselagem e forma a armação (11), e os elementos de conexão (17, 18) que se projetam do dito corpo principal e são pretendidos para conectarem-se aos elementos de forro (20) compreendendo as Iongarinas (22) e o forro (21).
16. Unidade integral de acordo com a reivindicação 13, 14 ou 15, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) corre de uma maneira anularmente fechada por toda a circunferência de um segmento de fusela- gem.
17. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -13 a 16, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém um membro transversal de porão (12).
18. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -13 a 17, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém um dispositivo de endurecimento cabide (13).
19. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -13 a 18, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém um membro transversal principal de piso (14).
20. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -17 a 19, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) contém ele- mentos de suporte (15, 15a, 16, 16a e 17, 17a) para os membros transver- sais (12, 13, 14)
21. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -13 a 20, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) é produzida de plástico reforçado com fibra.
22. Unidade integral de acordo com a reivindicação 21, caracte- rizada pelo fato de que a unidade integral (10) é produzida de plástico refor- çado com fibra de carbono.
23. Unidade integral de acordo com uma das reivindicações de -13 a 21, caracterizada pelo fato de que a unidade integral (10) é fornecida para construção da estrutura de fuselagem de aeroplano de um número de unidades integrais (10) e um número de elementos de forro (20) pré- fabricados que são conectados às ditas unidades integrais e contém forro (21) e longarinas (22).
24. Unidade integral de acordo com a reivindicação 23, caracte- rizada pelo fato de que os elementos de conexão (17, 18) são formados por um pente de transmissão de força (17) com dentes que se projetam do corpo principal da unidade integral (10), cujo corpo principal forma a armação (11), e os elementos de forro (20) são fixados aos ditos dentes.
25. Método para produção de uma estrutura de fuselagem de aeroplano com armações correndo na direção circunferencial, longarinas correndo na direção longitudinal e um forro que é disposto nelas e na dire- ção para fora veda a fuselagem da aeronave de uma maneira à prova de compressão, caracterizado pelo fato de que as unidades integrais (10) são produzidas as quais contêm a armação (11) de um segmento de fuselagem e elementos de conexão (17, 18) para conexão aos elementos de forro (20) que compreendem as Iongarinas (22) e forro (21), em que os elementos de forro (20) são produzidos os quais contêm forro (21) e Iongarinas (22), em que as unidades integrais (10) são dispostas em um aparelho de instalação 30 em que os elementos de forro (20) são montados nas unidades integrais (10) e conectados nelas.
26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pe- lo fato de que pentes de transmissão de força (18) formados nas unidades integrais (10) são conectados aos elementos de forro (20).
27. Método de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracteri- zado pelo fato de que os braços angulares da armação (19) formados nas unidades integrais (10) são rebitados aos elementos de forro (20).
28. Método de acordo com a reivindicação 25, 26 ou 27, caracte- rizado pelo fato de que, na região das unidades integrais (10), as abas de compósito de fibra de vidro e de alumínio são fornecidas como um dispositi- vo de reforço no interior do forro (21) dos elementos de forro (20).
29. Método de acordo com uma das reivindicações de 25 a 28, caracterizado pelo fato de que as abas de compósito de fibra de vidro e de alumínio são fornecidas em pontos de conexão dos elementos de forro (20) e conectam o forro (21) dos elementos de forro (20).
30. Método de acordo com uma das reivindicações de 25 a 29, caracterizado pelo fato de que os elementos de forro (20) são completados com Iongarinas (22), e armações de janela e armações de porta, antes da instalação.
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