SISTEMA Y METODO PARA ASISTIR LA TOMA DE TIERRA SIN PISTA DE AERONAVES CONVENCIONALES DE ALA FIJA.

Sistema y método para asistir la toma de tierra sin pista de aeronaves (20) convencionales de ala fija.

El sistema comprende:- una instalación no embarcada (13) que comprende:• medios de control de flujo de aire (2) encargados de obtener una corriente de aire laminar controlada;• medios de comunicación con la aeronave (20) encargados de recibir del sistema de control de vuelo de la aeronave (20) información sobre sus condiciones del vuelo;• medios de generación de trayectoria, encargados de calcular y proporcionar a la aeronave (20) una trayectoria para guiar a la aeronave (20) a una zona de recogida;• medios de recogida e inmovilizado de aeronaves, encargados de inmovilizar la aeronave (20) en la zona de recogida;Los medios de control de flujo de aire (2) obtienen la corriente de aire laminar controlada con las condiciones adecuadas para mantener la aeronavegabilidad de la aeronave (20) en función de sus condiciones de aproximación

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930562.

Solicitante: UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MADRID.

Inventor/es: GOMEZ PEREZ,JOSE PATRICIO, GOMEZ PEREZ,IGNACIO, MONTEAGUDO LOPEZ DE SABANDO,ANTONIO.

Fecha de Solicitud: 5 de Agosto de 2009.

Fecha de Publicación: 7 de Junio de 2011.

Fecha de Concesión: 26 de Mayo de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

B64C39/02C
B64F1/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA. › B64F INSTALACIONES EN TIERRA O INSTALACIONES EN CUBIERTA DE PORTAAVIONES ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA SU USO EN CONEXIÓN CON AERONAVES; DISEÑO, FABRICACIÓN, ENSAMBLAJE, LIMPIEZA, MANTENIMIENTO O REPARACIÓN DE AERONAVES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; MANIPULACIÓN, TRANSPORTE, ENSAYO O INSPECCIÓN DE COMPONENTES DE AERONAVES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR. › B64F 1/00 Instalaciones en tierra o instalaciones en cubierta de portaaviones (adaptadas especialmente para aeronaves cautivas B64F 3/00). › Dispositivos de frenado; Barreras líquidas.

Clasificación PCT:

B64F1/02 B64F 1/00 […] › Dispositivos de frenado; Barreras líquidas.

SISTEMA Y METODO PARA ASISTIR LA TOMA DE TIERRA SIN PISTA DE AERONAVES CONVENCIONALES DE ALA FIJA.

Fragmento de la descripción:

Sistema y método para asistir la toma de tierra sin pista de aeronaves convencionales de ala fija.

Sector técnico

La presente invención se engloba en los siguientes campos de la técnica: sector aeronáutico, sector aeroespacial, dispositivos de hipersustentación, sistemas de control automático de vuelo.

Estado de la técnica

Debido a que la toma de tierra de aeronaves entraña una situación de peligro, además de necesitar de la existencia de instalaciones adecuadas, a lo largo de los cien años de historia de la aviación práctica se han llevado a cabo invenciones y procedimientos destinados a asistir y facilitar la toma de tierra de las mismas de la forma más segura y menos costosa posible.

Aparte de la más usual solución de construir instalaciones aeroportuarias adecuadas y diseñar sistemas humanos o automáticos de asistencia al aterrizaje y despegue convencional y mejorar el control del tráfico aéreo, se lleva a cabo esfuerzo inventivo con el fin de obtener sistemas, procedimientos y dispositivos que permitan que una aeronave tome tierra en instalaciones más pequeñas o con menor acondicionamiento o, en el mejor de los casos, sin ningún tipo de acondicionamiento.

En ese sentido, se conocen algunos documentos de patente de dispositivos y procedimientos destinados a resolver el problema aeronáutico de la ayuda a la toma de tierra de aeronaves en pistas no preparadas o de longitud insuficiente.

Las que se citan y comentan a continuación, son las que parecen encontrarse más próximas a la solución presentada en la presente invención.

- Documento de patente EP0579508-A1: Un dispositivo produce una corriente de aire horizontal incontrolada que, sumándose a la que incide sobre una aeronave en aproximación a una pista convencional, frena a la aeronave, facilitando su aterrizaje en un espacio más corto.

Sin embargo el objetivo buscado en la presente invención no es generar una corriente de aire que frene la aeronave por oposición, sino ir sustituyendo de forma suave y controlada, el volumen de aire en el que se mueve la aeronave por otro cuyas características permanecen bajo el control de un sistema que las adecua automáticamente a las condiciones de vuelo de la aeronave mediante la coordinación con el sistema de control de vuelo de la misma. De esta forma, la corriente de aire horizontal no es incontrolada, sino que mediante los correspondientes sistemas de control de flujo, se mantiene coherente y aeronavegable, de manera que una aeronave puede maniobrar en su seno manteniendo el control aerodinámico completo. El término coherente es un término físico aplicado en aerodinámica y en óptica láser que significa que el movimiento de todas las partículas es paralelo a la dirección general del flujo.

- Documentos de patente US4,700,912 y US2007/0029442-A1: Un dispositivo captura la aeronave en un colchón de aire que la sostiene desde abajo como en una bandeja y la deposita sobre una cierta superficie.

Sin embargo el objetivo buscado en la presente invención no es sostener la aeronave desde abajo mediante la inyección de un chorro de aire que sea capaz de mantenerla suspendida a causa de su resistencia aerodinámica, sino proporcionar un volumen de aire en el que la aeronave pueda volar a punto fijo de acuerdo a los principios aerodinámicos para los que ha sido diseñada.

Adicionalmente, la presente invención presenta un enfoque más sencillo y basado en dispositivos de menor coste y mayor portabilidad, de manera que pueden ser desplazados con facilidad a zonas no acondicionadas en las que resulte deseable disponer de puntos de aterrizaje de aeronaves. Por otro lado, la presente invención es de mayor facilidad de realización y propone la construcción de sistemas e instalaciones en los que las aeronaves evolucionan de acuerdo a sus principios de diseño sin verse obligadas a volar contra un vendaval incontrolado o a sostenerse cabalgando sobre un chorro de aire vertical, presentando ambas situaciones un peligro intrínseco elevado.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un sistema y un método para asistir la toma de tierra sin pista dé aeronaves convencionales de ala fija. Realizaciones preferidas del sistema se definen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema comprende:

a) una instalación no embarcada que a su vez comprende:

• medios de generación de potencial de aire, encargados de proporcionar aire a unos medios de generación de flujo de aire laminar en unas condiciones de presión y caudal regulables;

• medios de generación de flujo de aire laminar, encargados de generar una corriente de aire laminar a partir del aire suministrado por los medios de generación de potencial de aire;

• medios de control de flujo de aire encargados de controlar los medios de generación de potencial de aire y de los medios de generación de flujo de aire laminar para obtener una corriente de aire laminar controlada; estando los medios de control de flujo de aire configurados para obtener la corriente de aire laminar controlada con las condiciones adecuadas para mantener la aeronavegabilidad de la aeronave en tiempo real, de forma colaborativa con el sistema de control de vuelo de la aeronave y con una lógica de interacción, en función de sus condiciones de aproximación, de las de la propia corriente generada y del cálculo de la trayectoria por el hardware de control que alojan la lógica de interacción;

• medios de comunicación con la aeronave encargados de:

- comunicar al sistema de control de vuelo de la aeronave información sobre las condiciones de la corriente de aire laminar generada;

- recibir del sistema de control de vuelo de la aeronave información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave y comunicarlas a los medios de control de flujo de aire;

• medios de generación de trayectoria, encargados de calcular y proporcionar a la aeronave, a través de los medios de comunicación, una trayectoria a seguir por la aeronave para guiarla a una zona de recogida;

• medios de recogida e inmovilizado de aeronaves, encargados de inmovilizar la aeronave en la zona de recogida, una vez la aeronave ha alcanzado dicha zona de recogida;

b) una instalación embarcada en la aeronave que a su vez comprende:

- un sistema de control de vuelo encargado de:

• recibir, de la instalación no embarcada, información sobre las condiciones de la corriente de aire laminar generada y la trayectoria a seguir por la aeronave para llegar a la zona de recogida;

• recibir, del hardware de control que aloja la lógica de interacción, la estrategia de control que defina el gobierno de la aeronave;

• gobernar la aeronave en función de, al menos, dicha información recibida;

• enviar a la instalación no embarcada información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave;

• enviar, a los medios de computación que alojan la lógica de interacción información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave;

c) Una lógica de interacción alojada en un hardware de control, implementada en forma de las leyes de control de un software de control, encargada de:

- coordinar los subsistemas de control de vuelo y de control de flujo de aire para que trabajen en cooperación para controlar la aeronave;

- relacionar el funcionamiento coordinado del sistema de control de vuelo de la aeronave, del sistema de control de los medios de recogida e inmovilizado de aeronaves y de los medios de control del flujo de aire;

- actuar proporcionando las instrucciones que deben cumplir cada uno de los sistemas de control de modo que se consiga la operación controlada y segura de la aeronave en el seno del aire producido por el sistema generador de caudal de aire laminar.

En una realización preferida los medios de generación de flujo de aire laminar comprenden:

- una cámara de remanso encargada...

Reivindicaciones:

1. Sistema para asistir la toma de tierra sin pista de aeronaves (20) convencionales de ala fija, comprendiendo dicho sistema:

a) una instalación no embarcada (13) que a su vez comprende:

• medios de generación de potencial de aire (4, 5), encargados de proporcionar aire a unos medios de generación de flujo de aire laminar en unas condiciones de presión y caudal regulables;

• medios de generación de flujo de aire laminar, encargados de generar una corriente de aire laminar a partir del aire suministrado por los medios de generación de potencial de aire;

caracterizado por que la instalación no embarcada (13) comprende adicionalmente:

• medios de control de flujo de aire (2) encargados de controlar los medios de generación de potencial de aire y de los medios de generación de flujo de aire laminar para obtener una corriente de aire laminar controlada;

• medios de comunicación con la aeronave (20) encargados de:

- comunicar al sistema de control de vuelo de la aeronave (20) información sobre las condiciones de la corriente de aire laminar generada;

- recibir del sistema de control de vuelo de la aeronave (20) información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave (20) y comunicarlas a los medios de control de flujo de aire (2);

• medios de generación de trayectoria (3), encargados de calcular y proporcionar a la aeronave (20), a través de los medios de comunicación, una trayectoria a seguir por la aeronave (20) para guiarla a una zona de recogida;

• medios de recogida e inmovilizado de aeronaves (10, 11), encargados de inmovilizar la aeronave (20) en la zona de recogida, una vez la aeronave ha alcanzado dicha zona de recogida;

por que los medios de control de flujo de aire (2) están configurados para obtener la corriente de aire laminar controlada con las condiciones adecuadas para mantener la aeronavegabilidad de la aeronave (20) en tiempo real, de forma colaborativa con el sistema de control de vuelo de la aeronave y con una lógica de interacción, en función de sus condiciones de aproximación, de las de la propia corriente generada y del cálculo de la trayectoria por el hardware de control que alojan la lógica de interacción;

y por que el sistema comprende adicionalmente:

b) una instalación embarcada en la aeronave (20) que a su vez comprende:

- un sistema de control de vuelo encargado de:

• recibir, de la instalación no embarcada (13), información sobre las condiciones de la corriente de aire laminar generada y la trayectoria a seguir por la aeronave (20) para llegar a la zona de recogida;

• recibir, del hardware de control que aloja la lógica de interacción, la estrategia de control que defina el gobierno de la aeronave;

• gobernar la aeronave (20) en función de, al menos, dicha información recibida;

• enviar a la instalación no embarcada (13) información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave (20);

• enviar, a los medios de computación que alojan la lógica de interacción información sobre las condiciones del vuelo en la aproximación de la aeronave (20);

c) Una lógica de interacción alojada en un hardware de control, implementada en forma de las leyes de control de un software de control, encargada de:

- coordinar los subsistemas de control de vuelo y de control de flujo de aire para que trabajen en cooperación para controlar la aeronave;

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de generación de flujo de aire laminar comprenden:

- una cámara de remanso (6) encargada de contener un determinado volumen de aire en las condiciones termodinámicas proporcionadas por los medios de generación de potencial de aire;

- al menos una válvula de purga (7) encargada de, cuando es activada, aliviar la presión de la cámara de remanso (6) para obtener las condiciones termodinámicas adecuadas;

- al menos una tobera encargada de intercambiar las condiciones termodinámicas del aire contenido en la cámara de remanso (6) por las necesarias para constituir una corriente de aire laminar de sección adecuada a la aeronave (20);

- una pluralidad de álabes directores horizontales (8) y verticales (9) encargados de variar la dirección de la corriente de aire laminar generada para efectuar un control lateral y vertical, respectivamente, de dicha corriente de aire.

3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de control de flujo de aire comprenden:

- medios sensores encargados de obtener las condiciones de la corriente de aire laminar y el estado de los medios de generación de potencial de aire y de los medios de generación de flujo de aire laminar;

- medios de control configurados para gobernar los medios de generación de potencial de aire y de los medios de generación de flujo de aire laminar en función de unas señales de control;

- medios de procesamiento de datos encargados de generar dichas señales de control en tiempo real, en función de la información suministrada por los medios sensores, de forma colaborativa con el sistema de control de vuelo de la aeronave y con la lógica de interacción, en función de sus condiciones de aproximación, y del cálculo de la trayectoria por el hardware de control que aloja la lógica de interacción.

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de recogida e inmovilizado de aeronaves comprenden:

- una plataforma de aterrizaje (10) elevable mediante un mecanismo articulado (11);

- medios de elevación de la plataforma de aterrizaje (10) encargados de elevar la plataforma de aterrizaje (10) y aproximarla a la aeronave (20) cuando ésta se encuentra en la zona de recogida;

- dispositivo de fijación y anclaje encargado de inmovilizar la aeronave en la zona de recogida;

- medios sensores encargados de establece la posición del dispositivo de fijación y anclaje y la posición de la aeronave (20);

- unidad de control configurada para controlar los medios de elevación de la plataforma de aterrizaje (10) y la actuación del dispositivo de fijación y anclaje, siguiendo, en tiempo real y de forma colaborativa con los sistemas de control de flujo de aire de la aeronave, el comando generado por la lógica de interacción, en función de la posición de la aeronave (20) y de las condiciones de la corriente generada.

5. Sistema según la reivindicación 4, caracterizado porque el dispositivo de fijación y anclaje comprende una batería de electroimanes dispuestos en la plataforma de aterrizaje (10).

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de fijación y anclaje comprende una fijación mecánica del tren de aterrizaje de la aeronave (20).

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de generación de trayectoria comprenden una primera unidad GPS en la instalación no embarcada (13) y medios de procesamiento de datos configurados para:

- recibir la posición GPS de la primera unidad GPS;

- recibir la posición GPS de la aeronave (20) proveniente de una segunda unidad GPS embarcada;

- recibir la altura de la aeronave (20) proveniente de un altímetro embarcado en la misma;

- generar la trayectoria en función de, al menos:

• las lecturas de la primera y segunda unidad GPS;

• la lectura del altímetro embarcado;

• la lectura de sensores de aire embarcados y no embarcados.

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una plataforma (1) encargada de dar soporte a la instalación no embarcada (13).

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la instalación embarcada en la aeronave (20) comprende adicionalmente medios de inmovilización y anclaje compatibles con los medios de recogida e inmovilizado de aeronaves de la instalación no embarcada (13), para inmovilizar conjuntamente la aeronave (20) en la zona de recogida.

10. Sistema según la reivindicación anterior cuando depende de la 5, caracterizado porque los medios de inmovilización y anclaje de la instalación embarcada en la aeronave (20) comprenden:

- un tren de aterrizaje compatible con los medios de recogida e inmovilizado de aeronaves de la instalación no embarcada (13);

- una batería de electroimanes compatibles geométricamente con los electroimanes de los medios de recogida e inmovilizado de aeronaves de la instalación no embarcada (13);

- una unidad de control encargada de controlar la intensidad de la corriente eléctrica que alimenta la batería de electroimanes de la aeronave (20) en función de la posición de la aeronave durante la maniobra de guiado, y de los comandos de control generados por la lógica de interacción.

11. Método para asistir la toma de tierra sin pista de aeronaves (20) convencionales de ala fija, caracterizado porque comprende:

- generar, mediante una instalación no embarcada (13), una corriente de aire laminar regulable dirigida en contra del avance de la aeronave (20);

- calcular, mediante una lógica de interacción, de forma colaborativa con los sistemas de control de flujo de aire y de control de la aeronave, en tiempo real, una estrategia de aproximación y recogida de la aeronave;

- proporcionar, mediante la lógica de interacción, a los medios de generación de senda de planeo, en tiempo real y adecuándola a las condiciones de la maniobra, la definición de la trayectoria que debe seguir la aeronave (20) para ser guiada a la zona de recogida;

- proporcionar, mediante la lógica de interacción, a la instalación embarcada, en tiempo real y adecuándola a las condiciones de la maniobra, la estrategia que debe seguir el sistema de control de vuelo de la aeronave (20) para ser guiada a la zona de recogida;

- obtener, en la instalación no embarcada (13), en la instalación embarcada y en la lógica de interacción, las condiciones de aproximación de la aeronave (20);

- controlar, en función de las condiciones de aproximación de la aeronave (20) y del resultado de la ejecución de la lógica de interacción, la corriente de aire laminar con las condiciones adecuadas para mantener la aeronavegabilidad de la aeronave (20);

- controlar, en función de las condiciones de la corriente de aire laminar y del resultado de la ejecución de la lógica de interacción, la aeronave (20) para seguir la senda de planeo generada;

- inmovilizar, mediante unos medios de recogida e inmovilizado de aeronaves, la aeronave (20) en la zona de recogida, una vez la aeronave ha alcanzado dicha zona de recogida.

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