Ala deformable con extradós móvil.

Ala (1) de avión deformable con extradós móvil que comprende un doble revestimiento

(7) sobre el extradós del ala (1) del que uno de los revestimientos (7) corresponde al borde de ataque (2) y otro corresponde al borde de salida (3) y se solapan en la zona central del ala con posibilidad de desplazamiento relativo entre ambos revestimientos (7) y se extienden en dirección de la cuerda del perfil del ala (1), el ala (1) comprende unos actuadores (8) que están colocados en los largueros principales del ala (5) y que ejercen una fuerza de reacción contra dichos largueros (5) cuando ejercen la fuerza necesaria para deformar el ala (1) desplazando los revestimientos (7) en la dirección de la cuerda del perfil hasta la configuración de vuelo a baja velocidad, en despegue y aterrizaje.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200910.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE SEVILLA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CAÑAS DELGADO,JOSE, PARIS CARBALLO,FEDERICO, JUSTO ESTEBARANZ,Jesús, RIVAS RIVAS,Damián, FRANCO ESPÍN,Antonio, ESTEBAN RONCERO,Sergio, GAVILÁN JIMÉNEZ,Francisco, TINOCO FRANCO,Francisco.

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... > B64C3/48 (mediante elementos de las estructuras del ala dotados de movimiento relativo)
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Ala deformable con extradós móvil.

Fragmento de la descripción:

ALA DEFORMABLE CON EXTRADÓS MÓVIL

La presente invención está enmarcada en el marco de la aeronáutica. Concretamente se propone un ala deformable que permite la sustentación del vuelo a baja velocidad y durante las fases de despegue y aterrizaje.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Es bien sabido del estado de la técnica que la geometría del ala de los aviones debe cambiarse en función del régimen de vuelo. En general, el diseño básico del ala se hace para el vuelo de crucero en el que se utiliza una configuración aerodinámicamente limpia, y debe modificarse para el vuelo a bajas velocidades, en especial, durante las fases de despegue y aterrizaje. El sistema tradicional consiste en actuar sobre unas superficies móviles que son los slats, que están situados en el borde de ataque del ala, y los flaps, que están situados en el borde de salida. Al actuar sobre los slats y los flaps se modifica la superficie del ala. Una vez que se han deflectado estos elementos, permiten mantener la sustentación global del ala del avión, mediante un aumento de la curvatura del perfil del ala y un aumento de la superficie alar. Estos son los dispositivos hipersustentadores tradicionales que se describen en numerosas patentes, como por ejemplo en los documentos US1749021 y US7878460. Estos dispositivos se encuentran desacoplados del cajón de torsión del ala, y requieren de complejos mecanismos extemos al ala para su actuación.

En la actualidad, la utilización de materiales avanzados permite diseñar alas deformables que consiguen efectos parecidos a los conseguidos con los dispositivos hipersustentadores mediante la deformación de los bordes de ataque y de salida del ala, tal como se describe en el artículo The Aircrañ Morphing Program" de Wlezien et al.

En la patente US6015115 se modifica la forma del ala mediante el uso de elementos infiables, ubicados en los bordes de ataque y de salida, que permiten aumentar la curvatura. En la patente US6347769 también se utilizan elementos infiables, mediante un sistema de aire a presión, con los que se comprime el perfil del ala, aumentando la curvatura de dicho perfil, pero con el inconveniente de disminuir su cuerda. La cuerda del perfil de un ala es la línea recta imaginaria que se traza entre el borde de ataque y el borde de salida. Por otro lado, la patente US6622974 describe un ala deformable que incluye un núcleo interno rígido, rodeado de un larguero extensible que a su vez incluye un elemento elastomérico infiable

que permite modificar la geometría del ala.

En la publicación Development of a Simple Morphing Wing Using Elastomeric Composites as Skins and Actuators de Peel et al. se describe un ala flexible que comprende unos actuadores que fraccionan internamente los bordes de ataque y de salida, lo cual hace que el ala se contraiga aumentando la curvatura. De nuevo se tiene el mismo problema que en los casos anteriores y es que conlleva una disminución de la cuerda. También se conoce del estado de la técnica un ala flexible en la que la deformación de la estructura interior del ala hace que flexione el borde de salida, aumentando la curvatura. En este caso el borde de ataque no se deforma.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Esta invención nace de la necesidad cada vez mayor de dar respuesta a una alta demanda de ultraligeros de mayores prestaciones en cuanto a diseño óptimo, a confort y a capacidad de combinar altas velocidades con alcances grandes, todo esto unido a precios asequibles. Para tener una mayor competitividad en el mercado, se busca el desarrollo de nuevos productos que aporten reducciones en el peso y en los sistemas mecánicos que simplifiquen el diseño y mantenimiento de las aeronaves.

Debido a las diferentes velocidades durante las distintas etapas de vuelo, el ala se diseña para que sea eficiente en una de las configuraciones. Generalmente se da preferencia a la eficiencia del ala durante la configuración de crucero. Por ello, es necesario que el ala se adapte, mediante algún sistema, al vuelo a velocidades inferiores, manteniendo las mismas prestaciones. Tradicionalmente el sistema usado para ello son los dispositivos hipersustentadores como los flaps y los slats que se despliegan en las fases de despegue y aterrizaje confiriendo al ala un incremento del coeficiente de sustentación que consigue mantener la sustentación global del ala a bajas velocidades. El problema de estos equipos que se conocen del estado de la técnica es que son pesados, tienen muchas partes mecánicas que revisar e interfieren en la aerodinámica del ala al tener que usar dispositivos externos a la misma. Por este motivo, se presenta esta invención, en la que el ala se deforma, para adecuarse a la forma óptima en las distintas configuraciones de vuelo, mediante el desplazamiento del revestimiento del extradós del ala. Con este sistema se deforman los bordes de ataque y de salida del ala, y se eliminan los elementos hipersustentadores tradicionales. Además el presente sistema de deformación del ala permite cambiar su perfil sin reducir la cuerda de éste que es uno de los inconvenientes que

presentan los sistemas de deformación del ala que se conocen del estado de la técnica.

El ala de la presente invención permite reducir en gran de medida el peso del ala respecto a las alas que se conocen del estado de la técnica, permite abaratar las revisiones y mejorar las características aerodinámicas del ala, especialmente en las configuraciones de despegue y aterrizaje, con lo que se implementan las prestaciones globales de los aviones que llevan estas alas.

El ala de la invención se deforma en función de las necesidades aerodinámicas de cada situación de forma que el piloto puede elegir deformar el ala, pasando desde un perfil del ala óptimo para crucero a un perfil del ala óptimo para bajas velocidades.

El ala de la presente invención se deforma en las zonas del borde de ataque y del borde de salida. La longitud a deformar en la dirección de la envergadura puede ser diferente en el borde de ataque y en el borde de salida, permitiendo, por ejemplo, que todo el borde de ataque se deforme y que sólo dos tercios del borde de salida lo hagan, dejando así una zona libre para los alerones.

El ala comprende también un cajón de torsión, cuyas paredes están formadas por el intradós del ala, los largueros principales del ala y una piel superior distinta del revestimiento del extradós del ala.

La clave del ala de la presente invención es que incluye un doble revestimiento en el extradós, que es distinto para el borde de ataque y para el borde de salida. Este doble revestimiento se solapa en la zona central y tiene posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas partes, la correspondiente al borde de ataque y la correspondiente al borde de salida, en la dirección de la cuerda. El movimiento del doble revestimiento del extradós se consigue por medio de unos actuadores que permiten deformar el revestimiento del ala hasta los límites establecidos por la configuración idónea para volar a bajas velocidades. Los actuadores están apoyados en los largueros principales del ala que son los que delimitan el cajón de torsión. Los actuadores ejercen una fuerza de reacción en dichos largueros.

Asimismo el ala comprende un sistema de bloqueo que permite garantizar la configuración de aterrizaje, de modo que, ante un funcionamiento erróneo de los actuadores o del doble revestimiento del extradós, no se comprometan las capacidades del ala en la última fase del

vuelo.

El ala de la presente invención tiene la capacidad de cambiar la forma del perfil alar sin perjuicio de las capacidades aerodinámicas ni de la integridad estructural. El sistema de bloqueo hace que el ala sea siempre segura, ya que tenderá a la posición desplegada, lográndose...

 


Reivindicaciones:

1- Ala (1) de avión que comprende un borde de ataque (2) y un borde de salida (3) que son deformables y en el interior del ala (1) hay un cajón de torsión (4) cuyas paredes están

formadas por el intradós del ala, los largueros principales del ala (5) y una piel superior (6) y el ala está caracterizada porque sobre la piel superior (6) hay un doble revestimiento (7) del extradós del ala (1) del que uno de los revestimientos (7) corresponde al borde de ataque (2) y otro corresponde al borde de salida (3) y se solapan en la zona central del ala con posibilidad de desplazamiento relativo entre ambos revestimientos (7) y se extienden en 10 dirección de la cuerda del perfil del ala (1), el ala (1) comprende unos actuadores (8) que están colocados en los largueros principales del ala (5) y que ejercen una fuerza de reacción contra dichos largueros (5) cuando ejercen la fuerza necesaria para deformar el ala (1) desplazando los revestimientos (7) en la dirección de la cuerda del perfil hasta la configuración de vuelo a baja velocidad, en despegue y aterrizaje.

2- Avión que comprende unas alas como las descritas en la reivindicación 1.