Avión ala volante.

Avión ala volante VTOL en el que un par de unidades de propulsión de empuje vectorial (2,

3; 4,5) se monta en cada unode los extremos opuestos de la estructura del ala (1) lateralmente del eje proa-popa del avión, y cada unidad de propulsiónde empuje vectorial es manejable para dirigir el empuje producido por ésta de forma selectiva y variable entre hacia abajopara el despegue y hacia atrás para el vuelo hacia adelante, caracterizado por el hecho de que un único par de lasunidades de propulsión se monta en cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala, y las dos unidades depropulsión de cada par se encuentran espaciadas de forma equidistante respectivamente hacia adelante y hacia atrás delcentro de gravedad del avión.

Avión ala volante [0001] Esta invención se refiere a un avión ala volante y se refiere en particular a aviones ala volante que tienen una capacidad de despegue y aterrizaje vertical (VTOL, por sus siglas en inglés) , del tipo en el que se montan unidades de propulsión de empuje en cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala, lateralmente del eje proa-popa del avión, y cada unidad de propulsión de empuje vectorial es manejable para dirigir el empuje entre hacia abajo para el despegue y hacia atrás para vuelo hacia adelante.

El avión ala volante VTOL de éste tipo especificado anteriormente es ventajoso para operaciones de vuelo en campos tan diversos como, por ejemplo, agricultura, limitación, vigilancia, la industria del petróleo y del gas, redes de distribución de energía, servicios de emergencia (policía, bomberos y ambulancia) , seguridad nacional, industrias de ingeniería y de construcción y recuperación de desastres.

Un avión VTOL del tipo especificado anteriormente se conoce del documento US-A-2926869 en el que se montan cuatro unidades de propulsión de empuje vectorial a lo largo de cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala, lateralmente del eje proa-popa del avión. Dos de las unidades de propulsión se montan sobre una placa giratoria que se rota para dirigir el impulso de éstas, mientras que las otras dos se localizan de proa a popa de la placa giratoria para dirigirse separadamente la una de la otra y de las otras dos unidades de propulsión.

Según la presente invención un avión ala volante VTOL del tipo especificado anteriormente se caracteriza por el hecho de que se monta un único par de las unidades de propulsión en cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala, y las dos unidades de propulsión de cada par están distanciadas de forma equidistante de proa a popa respectivamente del centro de gravedad del avión.

Los ejes alrededor de los cuales se dirigen los empujes de las dos unidades de propulsión de cada par se pueden colocar uno por debajo y uno por encima del plano central de la estructura del ala. Estos ejes pueden estar fijos con respecto a la estructura del ala, pero como una alternativa pueden ser desplazables respecto a ésta.

El centro de gravedad del avión ala volante de la invención puede situarse por ejemplo en un intervalo de 0 % a 15 % del máximo de la cuerda del ala, por delante del centro de sustentación aerodinámico de la estructura del ala, siendo la distancia específica elegida dependiente del nivel de 'estabilidad' o 'inestabilidad' y del rendimiento de vuelo requeridos del avión.

Las unidades de propulsión de empuje vectorial, que pueden ser por ejemplo, unidades de ventilador entubado o de rotor expuesto con o sin palas de ventilador/rotor de separación variable, se pueden accionar mediante un motor eléctrico o alternativamente mediante un motor de combustión de combustible líquido (por ejemplo, un motor de dos tiempos, de cuatro tiempos o turboeje) . Las magnitudes de empuje producidas por las respectivas unidades de propulsión se pueden emplear en las unidades individualmente o en parejas individuales de las unidades. Las parejas en estas últimas circunstancias pueden ser selectivamente: de la unidad anterior con la unidad posterior en cada lado; de la unidad anterior en cada lado con la unidad posterior del otro lado; o de las unidades anteriores unas con las otras y las unidades posteriores unas con las otras. La variación de la magnitud de empuje producida por cada unidad de propulsión puede ser por la variación de la velocidad del motor (revoluciones por minuto) , o, por ejemplo, por cambiar la separación de las palas del ventilador, hélice o rotor, o una combinación de ambas, velocidad y separación.

El control de balanceo, cabeceo, oscilación y velocidad del avión se puede realizar por regulación selectiva de las magnitudes de empuje producidas por las unidades de propulsión individualmente o en parejas y/o por regulación selectiva del empuje vectorial que proporcionan individualmente o en parejas.

El empuje vectorial de las unidades de propulsión se puede lograr al menos en parte por desviación de las unidades usadas, por ejemplo, boquillas o paletas desplazables angularmente. No obstante, se puede lograr al menos en parte por desplazamiento angular de la unidad como un conjunto en relación con la estructura del ala. En cualquier caso, se pueden llevar a cabo pasos para asegurar que los efectos adversos giroscópicos/inerciales que se pueden experimentar como una consecuencia de la rotación de ventiladores o rotores de múltiples unidades de propulsión se equilibran lo más posible. Esto se puede lograr teniendo ventiladores o rotores que rotan alternativamente en sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a las agujas del reloj.

Donde se logra el empuje vectorial por parte de una o más de las unidades de propulsión en conjunto o en parte por desplazamiento angular de la unidad como conjunto en relación con la estructura del ala, este desplazamiento angular puede ser sobre un eje que se fija en relación con la estructura del ala y que puede ser el eje de cabeceo del avión o un eje paralelo al eje de cabeceo. El montaje de la unidad puede ser directamente en este eje fijo o en un brazo u otro elemento que pivote sobre un eje. Allí donde la unidad de propulsión se monta en un brazo giratorio u otro elemento, este montaje puede ser fijo, o puede permitir desplazamiento angular de la unidad en relación al brazo u otro elemento de modo que la unidad se puede controlar en la orientación sobre dos ejes; ambos ejes pueden ser paralelos al eje de cabeceo del avión. El mecanismo de transmisión para el movimiento giratorio del brazo u otro elemento puede ser, por ejemplo, vía engranaje, cadena o mecanismo de palanca.

Allí donde se monta cada unidad de propulsión para el desplazamiento angular para dirigirse sobre un brazo giratorio u otro elemento, el giro del brazo u otro elemento puede ser controlado para el estado de vuelo hacia adelante completo para provocar una disposición de las dos unidades a cada lado del eje proa-popa del avión en la que una se coloca por encima, y la otra se coloca por debajo de la estructura del ala (o más generalmente, por encima y por debajo de un plano general de esta estructura) , mientras que para el estado de vuelo estacionario, el giro se puede controlar para provocar la disposición en la que las dos unidades están en alineación horizontal la una con la otra. Más especialmente, el pivotaje a esta alineación horizontal para el vuelo estacionario puede ser tal como para plegar las dos unidades alejándose una de la otra (de modo que sus ejes de pivotaje están localizados entre las dos unidades en el estado de vuelo estacionario) . Esta última disposición proporciona una mayor estabilidad y equilibrio, mientras que para el pliegue del estado de vuelo hacia adelante completo de las unidades a la disposición en la que una unidad (por ejemplo, la de más atrás del par) está sobre las otras, da lugar a una configuración más compacta.

La estructura del ala del avión ala volante de la invención puede tener diedro negativo o diedro, estar inclinada hacia adelante o inclinada hacia atrás y/o puede tener aletas u otros elementos aerodinámicos que pueden o no incorporar superficies de control (por ejemplo flaps, alerones o flaperones) ; donde las superficies de control están implicadas, pueden ser utilizadas, en conjunto o en parte, para controlar el cabeceo, la oscilación, el balanceo y la velocidad del avión. Además, la estructura del ala puede tener una o más aletas de cola estabilizadoras centrales o una cola en V, y como tal, puede o puede no incorporar superficies de control (elevadores, elevones, timones o timones de profundidad y dirección) para uso en conjunto o en parte para el control del cabeceo y la oscilación del avión.

La configuración de las unidades de propulsión de empuje vectorial en la estructura del ala y la manera en que se accionan, da como resultado deseablemente el avión con características altas de control de desacoplamiento de cabeceo, balanceo y oscilación, de modo que el sistema de control de vuelo requerido es simple de diseñar, de implementar y de manejar.

El avión ala volante VTOL de empuje vectorial de la invención puede tener capacidades de vuelo tripuladas y/o no tripuladas, y puede tener instalaciones de control de vuelo para permitir una transición homogénea a y desde el vuelo estacionario a despegue y aterrizaje vertical, respuesta de ráfaga excelente y una alta maniobrabilidad en ambos,... [Seguir leyendo]

1. Avión ala volante VTOL en el que un par de unidades de propulsión de empuje vectorial (2, 3; 4, 5) se monta en cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala (1) lateralmente del eje proa-popa del avión, y cada unidad de propulsión de empuje vectorial es manejable para dirigir el empuje producido por ésta de forma selectiva y variable entre hacia abajo para el despegue y hacia atrás para el vuelo hacia adelante, caracterizado por el hecho de que un único par de las unidades de propulsión se monta en cada uno de los extremos opuestos de la estructura del ala, y las dos unidades de propulsión de cada par se encuentran espaciadas de forma equidistante respectivamente hacia adelante y hacia atrás del centro de gravedad del avión.

2. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 1, en el que cada una de las unidades de propulsión de empuje vectorial también es manejable para dirigir el empuje producido por ésta de forma selectiva y variable hacia adelante para una maniobra o vuelo del avión hacia atrás.

3. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que los ejes sobre los que se dirigen los empujes de las dos unidades de propulsión (2, 3; 4, 5; 52, 53; 54, 55) de cada par, se localizan por encima y por debajo respectivamente del plano central de la estructura del ala (1, 51) .

4. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, en el que los ejes sobre los que se dirigen los empujes de las dos unidades de propulsión (52, 53; 54, 55) de cada par son desplazables con respecto a la estructura del ala (51) .

5. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que cada una de las unidades de propulsión es manejable para dirigir su empuje angularmente alrededor del eje de cabeceo del avión o un eje paralelo al eje de cabeceo.

6. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que cada una de las unidades de propulsión es manejable para dirigir su impulso angularmente alrededor de un eje paralelo al eje de balanceo del avión y el eje de cabeceo del avión o un eje paralelo al eje de cabeceo.

7. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que cada unidad de propulsión de empuje vectorial está montada delante del centro aerodinámico de sustentación de la estructura del ala.

8. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la orientación del empuje por parte de las unidades de propulsión se logra al menos en parte por desviación del empuje de las unidades.

9. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la orientación del empuje por parte de cada unidad de propulsión se logra al menos en parte por desplazamiento angular de la unidad de propulsión como un conjunto en relación con la estructura del ala.

10. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 9, en el que cada unidad de propulsión (52, 53; 54, 55; 62, 63; 64, 65) se monta en un elemento individual pivotable (56, 61) para un desplazamiento angular alrededor de este elemento, de modo que la orientación de la unidad de propulsión es variable en dos ejes en relación con la estructura del ala.

11. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 10, en el que los dos ejes son ambos paralelos al eje de cabeceo del avión.

12. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en el que las dos unidades de propulsión de cada par se montan para un desplazamiento angular para dirigir respectivos elementos pivotables, que para el vuelo hacia adelante del avión se controlan para situar las dos unidades de propulsión del par una sobre la otra en relación con la estructura del ala.

13. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 12, en el que para el vuelo estacionario del avión, los elementos pivotables se controlan para situar las dos unidades de propulsión del par en alineación horizontal la una con la otra.

14. Avión ala volante VTOL según la reivindicación 13, en el que para el vuelo estacionario del avión los elementos pivotables de las dos unidades de propulsión del par se pivotan alejándose la una de la otra.

15. Avión ala volante VTOL según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el centro de gravedad del avión se localiza delante del centro aerodinámico de sustentación de la estructura del ala, dentro de un intervalo de 0% a 15% del máximo de la cuerda del ala del avión.