Aeronave de ala oblicua confundida con el fuselaje.

Una aeronave enteramente de ala oblicua, diseñada con una relación entre área superficial y volumen reducida, de tal manera que dicha aeronave que tiene un ala oblicua comprende:

un segmento

(27) de ala inclinado hacia la proa, en uno de los lados del ala, y un segmento (29) de ala inclinado hacia la popa, en el lado opuesto del ala, y está caracterizada por que comprende, adicionalmente: una sección central de perfil aerodinámico oblicua (25), que une dichos segmentos de ala inclinados hacia la proa y hacia la popa, de tal manera que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicuo (25) tiene una longitud de cuerda más grande cerca de su línea central que la longitud de cuerda a cada uno de dichos segmentos (27, 29) de ala inclinados hacia la proa y hacia la popa; de tal modo que la longitud de cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) se estrecha más rápidamente que dichos segmentos de ala inclinados hacia la proa o hacia la popa, a medida que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) se extiende hacia fuera en dirección a dichas alas (27, 29) inclinadas hacia la proa o hacia la popa; de tal manera que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) no se ha conformado únicamente como una transición circular para llenar el espacio de separación existente entre un ala oblicua y un fuselaje en diferentes ángulos de ala oblicua; de tal modo que dicha sección central de perfil aerodinámico no es una segunda ala en una configuración de alas en X.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/074795.

Solicitante: ADVANCED PRODUCT DEVELOPMENT, LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1165 BELLA VISTA DRIVE ST. LOUIS, MO 63131 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MCDONNELL,WILLIAM RANDALL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón... > Alas (superficies estabilizadoras B64C 5/00; alas... > B64C3/40 (Variación del ángulo de flecha)

PDF original: ES-2540970_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Aeronave de ala oblicua confundida con el fuselaje SOLICITUDES RELACIONADAS Esta Solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de los EE.UU. de Serie Nº 60/935.758, depositada el 29 de agosto de 2007, que se incorpora a la presente memoria como referencia.

CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a objetos volantes diseñados para volar lo bastante rápido para que la resistencia aerodinámica de compresibilidad se haga significativa.

TÉCNICA ANTERIOR En el pasado, se ha propuesto una aeronave con las alas confundidas con el fuselaje, como el bombardero B-2, y se han propuesto también alas oblicuas de superficie enteramente volante tal como se muestra en la Figura 1, con una forma en planta elíptica o casi elíptica.

Una aeronave con las alas confundidas con el fuselaje, como el B-2, consigue una resistencia aerodinámica más baja que un ala volante pura al minimizar el área superficial expuesta al flujo de aire. Lo hacen gracias a que tienen un cuerpo central que es tan próximo como resulta práctico al circular en su forma en planta pero, habitualmente, con un morro puntiagudo en la parte delantera con el fin de reducir la resistencia aerodinámica de compresibilidad, y con alas fijadas a los lados para aumentar la envergadura de alas para una resistencia aerodinámica inducida reducida, que es la resistencia aerodinámica debida a la generación de la sustentación. Un ala con una forma circular en planta tiene la menor cantidad de área superficial con respecto al volumen interno, por la misma razón que un círculo tiene el perímetro más pequeño con respecto al área encerrada o una esfera tiene el volumen más grande con respecto al área de su superficie. La aeronave con las alas confundidas con el fuselaje puede tener también una estabilidad intrínseca frente al cabeceo en un centro de gravedad más alejado de la popa, debido a las alas inclinadas hacia la popa, que pueden actuar como superficies de cola horizontales. Un antecedente adicional de aeronave con las alas confundidas con el fuselaje se proporciona en la divulgación de R. H. Liebeck: "Design of the Blended-Wing-Body Subsonic Transport" (Diseño del transporte subsónico con las alas confundidas con el fuselaje) , Journal Of Aircraft, Vol. 41, Nº 1, enero-febrero de 2004, págs. 10-25 (XP-1047563) .

Las aeronaves de ala volante oblicua que se han venido proponiendo en el pasado consistían en alas elípticas o casi elípticas que volaban con diferentes ángulos oblicuos para alcanzar un compromiso entre compresibilidad y resistencia aerodinámica a diferentes números de Mach, como la mostrada con la forma en planta de la Figura 1. El diseño mostrado en la Figura 1 ha permanecido relativamente sin cambios desde que fue propuesto por R. T. Jones en los años 50. La historia de la investigación del ala oblicua se encuentra recogida en la divulgación de M. Hirschberg, D. Hart y T. Beutner: "A Summar y of a Half-Centur y of Oblique Wing Research" (Un compendio de medio siglo de investigación sobre el ala oblicua) , 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit (45º Encuentro y Exhibición de Ciencias Aerospaciales de la AIAA) , AIAA Paper 2007-150, enero de 2007 (XP8165130) , que se considera la técnica anterior más cercana.

A baja velocidad, la aeronave puede volar en una dirección 2 de baja velocidad, próxima a un ángulo de inclinación nulo, para una resistencia aerodinámica inducida mínima, que es la resistencia aerodinámica debida a la sustentación. A alta velocidad, la resistencia aerodinámica de compresibilidad se hace más importante y, finalmente, es la dominante. La resistencia aerodinámica de compresibilidad debida a la sustentación y la resistencia aerodinámica de compresibilidad debida al volumen pueden, sin embargo, reducirse repartiendo la sustentación y el volumen más lejos en la dirección de vuelo. De esta forma, conforme la aeronave volaba cada vez más rápido, el ala se inclinaba en un ángulo de inclinación cada vez más grande con el fin de llegar a un compromiso óptimo entre las características de resistencia aerodinámica inducida y las de resistencia aerodinámica de compresibilidad. La componente de la velocidad del aire perpendicular al ala puede permanecer subsónica, lo que hace efectivamente que el ala y el aire interactúen de forma muy similar a un ala que vuela subsónicamente. Se contempló generalmente que los motores 6 se montasen en unas góndolas rotativas dispuestas en la parte inferior del ala. La pequeña longitud de cuerda y el espesor limitado del ala hacen que la integración del motor en el ala sea más difícil y, a fin de tener una aeronave con un ala suficientemente gruesa para que los pasajeros puedan ponerse en pie en el interior de una cabina, la aeronave tendría que ser muy grande, de manera que transportase, aproximadamente, seiscientos pasajeros. El mayor círculo posible 5 se ha mostrado trazado sobre la forma en planta de la aeronave mostrada en la Figura 1. Como puede observarse, se trata de un pequeño círculo que abarca tan solo un pequeño porcentaje del área de la forma en planta de la aeronave. A partir de aquí, es posible determinar que esta aeronave presenta un gran valor de la relación entre el área superficial y el volumen interno y, en consecuencia, tendrá una gran magnitud de resistencia aerodinámica de rozamiento pelicular en las configuraciones tanto de alta velocidad como de baja. También debido a que el círculo es pequeño y existe un límite finito para el espesor en relación con la longitud de cuerda del perfil aerodinámico utilizado en esta ala volante, se sabe que el espesor del vehículo no será muy grande, lo que hace que la compactación del vehículo sea más difícil o que sea necesario que el vehículo sea más grande de lo que sería deseable, a fin de incorporar una cabina para los pasajeros u otros componentes.

En el pasado, se propuso también una aeronave de ala oblicua que tenía asimismo un fuselaje convencional. Los problemas que se producían como consecuencia de la interacción entre el ala y el fuselaje, y de la elevada resistencia aerodinámica de compresibilidad debida al volumen del fuselaje, provocaron que la mayoría de diseñadores se fijaran en configuraciones enteramente de ala.

Las aeronaves de ala volante oblicua tienen una mayor área superficial en relación con el volumen que una aeronave con las alas confundidas con el fuselaje, como el bombardero indetectable B-2, y también necesitan tener el centro de gravedad muy lejos hacia la proa, o serían inestables y difíciles de controlar, y, generalmente, han de estar dotadas de un sistema de estabilización artificial avanzado.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención combina los beneficios de una aeronave con las alas confundidas con el fuselaje y una aeronave de ala oblicua de superficie enteramente volante. La invención combina los beneficios de la pequeña área expuesta y de la estabilidad natural de una aeronave con las alas confundidas con el fuselaje, con los beneficios de la inclinación variable y la baja resistencia aerodinámica de compresibilidad de un ala volante oblicua.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista en planta de una aeronave enteramente de ala oblicua (técnica anterior) .

La Figura 2 es una vista en planta de una realización de la presente invención.

La Figura 3 es una vista en planta de otra realización de la presente invención.

La Figura 4 es una vista mirando de proa a popa de la realización de la invención que se ha mostrado en la figura 2, en una configuración de baja velocidad, perpendicular al borde de ataque 9 del ala 27 inclinada hacia la proa y del cuerpo central 25.

La Figura 5 es un corte en sección transversal tomado en la Figura 2 mirando... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una aeronave enteramente de ala oblicua, diseñada con una relación entre área superficial y volumen reducida, de tal manera que dicha aeronave que tiene un ala oblicua comprende:

un segmento (27) de ala inclinado hacia la proa, en uno de los lados del ala, y un segmento (29) de ala inclinado hacia la popa, en el lado opuesto del ala, y está caracterizada por que comprende, adicionalmente: una sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) , que une dichos segmentos de ala inclinados hacia la proa y hacia la popa, de tal manera que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicuo (25) tiene una 10 longitud de cuerda más grande cerca de su línea central que la longitud de cuerda a cada uno de dichos segmentos (27, 29) de ala inclinados hacia la proa y hacia la popa; de tal modo que la longitud de cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) se estrecha más rápidamente que dichos segmentos de ala inclinados hacia la proa o hacia la popa, a medida que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) se extiende hacia fuera en dirección a dichas alas (27, 29) inclinadas hacia la proa o hacia la popa; de tal manera que dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) no se ha conformado únicamente como una transición circular para llenar el espacio de separación existente entre un ala oblicua y un fuselaje en diferentes ángulos de ala oblicua; de tal modo que dicha sección central de perfil aerodinámico no es una segunda ala en una configuración de alas en X.

2. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el borde de ataque de dicho segmento (29) de ala inclinado hacia la popa está inclinado menos que el borde de ataque del lado de popa de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) .

3. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el segmento (27) de ala inclinado hacia la proa tiene una incidencia mayor que la sección central de perfil aerodinámico y el segmento (29) de ala inclinado hacia la popa.

4. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que toda o parte de la línea de media cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) está más fuertemente inclinada que la línea de media cuerda del segmento (27) de ala inclinado hacia la proa.

5. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 4, en la que toda o parte de dicha línea de media cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) está inclinada más de 10 grados más que la línea de media cuerda del segmento (27) de ala inclinado hacia la proa.

3.

6. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 4, en la que toda o parte de dicha línea de media cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) está inclinada más de 15 grados más que la línea de media cuerda del segmento (27) de ala inclinado hacia la proa.

7. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 4, en la que toda o parte de dicha línea de media cuerda de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) está inclinada más de 20 grados más que la línea de media cuera del segmento (27) de ala inclinado hacia la proa.

8. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 25% del área total de la forma 45 en planta puede caber dentro del círculo más grande que puede trazarse completamente encima del área de la forma en planta.

9. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 33% del área total de la forma en planta puede caber dentro del círculo más grande que puede trazarse completamente encima del área de la 50 forma en planta.

10. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 40% del área total de la forma en planta puede caber dentro del círculo más grande que puede trazarse completamente encima del área de la forma en planta.

5.

11. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 50% del área total de la forma en planta puede caber dentro del círculo más grande que puede trazarse completamente encima del área de la forma en planta.

12. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que más del 50% del contorno el ala en su forma en planta está compuesto esencialmente por dos conjuntos de líneas paralelas.

13. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el borde de ataque de dicho segmento (29) de ala inclinado hacia la popa está menos inclinado que el borde de ataque de la zona de transición hacia la 65 popa de dicha sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) .

14. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 13, en la que un flap (41, 43) de borde de ataque, fijado a la zona de transición hacia la popa, en la sección central de perfil aerodinámico oblicua (25) , se extiende hacia fuera en la dirección del segmento (27) de ala inclinado hacia la proa, y a popa con respecto a una línea descrita por el borde de salida de la zona de transición hacia la proa.

15. La aeronave de ala oblicua de acuerdo con la reivindicación 1, en la que se utilizan perfiles aerodinámicos de flujo laminar en los segmentos (27, 29) de ala inclinados hacia la proa o hacia la popa.