CARENA DE TIMÓN DE PROFUNDIDAD DE AERONAVE.

DESCRIPCiÓN CARENA DE TIMÓN DE PROFUNDIDAD DE AERONAVE CAMPO DE LA INVENCION 5 La presente invención se refiere a un diseño de la carena que cierra el extremo interior del timón de profundidad de una aeronave, así como a un procedimiento para la obtención de dicho diseño. ANTECEDENTES DE LA INVENCION 10 15 El timón de profundidad es una superficie estabilizadora de las aeronaves, generalmente situada en la parte trasera de las mismas, que controla la orientación de la aeronave cambiando el cabeceo y el ángulo de ataque del ala o picado de la aeronave. Así, el timón de profundidad hace ascender o descender la aeronave. Los timones de profundidad pueden ser las únicas superficies de control del cabeceo de la aeronave, en cuyo caso se llaman planos de cola móviles o stabilators, o bien pueden ser móviles con respecto a una superficie fija o ajustable llamada estabilizador horizontal. 2 O 25 3 O El estabilizador horizontal de aeronave en el cual se encuentra dispuesto el timón de profundidad, tiene el efecto contrario de un ala. Por lo general, crea una presión descendente que contrarresta el desequilibrio del momento debido a que el centro de gravedad del avión no está situado exactamente en el centro de presión resultante. El timón de profundidad disminuye o aumenta la fuerza descendente creada por la parte trasera del ala. Un mayor fuerza descendente, producida por un timón de profundidad hacia arriba, fuerza a la cola del avión a ir hacia abajo y a la nariz del avión a ir hacia arriba, con lo que la velocidad se reduce. Una disminución de fuerza descendente en la cola, producida por un timón de profundidad hacia abajo, permite que la cola se eleve y la nariz baje, con lo que la aeronave debe moverse más rápido para producir la elevación necesaria. Por lo tanto, el ajuste del timón de profundidad determina la velocidad de equilibrio de la aeronave.

El timón de profundidad tiene un movimiento relativo respecto al fuselaje

de la aeronave en uno de sus extremos, en concreto en su extremo interior con respecto al estabilizador horizontal en el que se haya dispuesto, el más próximo al fuselaje, estando dicho extremo cerrado mediante una carena. Entre ambos 5 elementos, fuselaje y timón de profundidad, en concreto entre el fuselaje y la carena del timón de profundidad, no ha de existir contacto alguno, de tal modo que ninguna superficie penetre en la contraria, durante el movimiento de una de ellas (timón de profundidad) . Así, debe existir siempre entre el fuselaje y la carena del timón de profundidad, para todos los movimientos posibles del timón 10 de profundidad, una separación mínima que evite que puedan llegarse a tocar y producirse daños en cualquiera de los dos elementos. Así, sería deseable que el diseño de la carena del timón de profundidad consiguiera que la distancia entre dicha carena y la parte o sección del fuselaje de la aeronave sobre la cual se mueve dicho timón de profundidad sea lo menor 15 posible, para así reducir al máximo las pérdidas aerodinámicas por resistencia parásita no debida a la sustentación en el mismo. Además, esto debe mantenerse para todos los ángulos de actuación del timón de profundidad. Los diseños actuales de las superficies de las carenas de timones de profundidad de aeronave se realizan mediante dos planos que se cortan entre 2 O sí, siendo ambos planos tangentes a la parte o sección del fuselaje de la aeronave sobre la cual se mueve dicho timón de profundidad. Estos dos planos se cortan entre sí, realizándose para el diseño de la citada carena, un radio de unión entre ambos que suavice dicha superficie. Este diseño conocido asegura que se mantenga una distancia en todo el rango de actuación o movimiento del 25 timón de profundidad con respecto al fuselaje de la aeronave, evitando el contacto entre ambas partes. Sin embargo, este diseño no minimiza la citada distancia que ha de mantenerse entre el timón de profundidad y el fuselaje, por lo que se producen elevadas pérdidas aerodinámicas sobre el timón de profundidad y, en consecuencia, sobre la aeronave. 3 O La presente invención ofrece una solución a los problemas anteriormente mencionados. SUMARIO DE LA INVENCION 5 10 Así, la invención desarrolla el diseño de la carena que cierra el extremo interior del timón de profundidad de una aeronave, de tal modo que consigue que la distancia a mantener entre la carena del timón y la parte o sección del fuselaje sobre la que se mueve dicho timón sea la mínima posible para toda la superficie de la citada carena, así como para todos los rangos de actuación (rango de giro) del timón de profundidad, minimizándose de este modo las pérdidas aerodinámicas por resistencia parásita no debida a la sustentación de la aeronave. 15 2 O El timón de profundidad va dispuesto sobre el estabilizador horizontal de la aeronave de tal forma que, aparte del giro que realiza el citado timón con respecto a la superficie del estabilizador horizontal, que denominaremos ángulo de elevador, el estabilizador horizontal de la aeronave también gira a su vez con respecto al fuselaje, mediante un ángulo de trimado dado. Así, la invención tiene como objetivo proporcionar un diseño de carena del timón de profundidad de una aeronave tal que dicha carena mantenga, con respecto a la sección del fuselaje sobre la que se mueve, una distancia mínima, para todos los rangos de movimiento del timón de profundidad, es decir, tanto para el ángulo de elevador propio del timón como para el ángulo de trimado del estabilizador. El procedimiento seguido para la obtención de la carena de la invención es el siguiente: 25 a) en primer lugar, se realiza un desplazado espacial u offset de la superficie de la sección del fuselaje sobre la que se va a mover la citada carena del timón de profundidad; b) se parte en primer lugar de una posición dada para el ángulo de trimado del estabilizador horizontal, que es aquella en la que el ángulo de trimado es mínimo;

c) se corta un sólido que simula el volumen del timón de profundidad;

d) se empieza a variar, para el citado ángulo de trimado fijo de la etapa b) , el ángulo de elevador del timón de profundidad, comenzando por el ángulo de elevador mínimo, cortándose para cada valor del ángulo de elevador el sólido que simula el volumen del timón de profundidad de la etapa c) ;

e) se continúan realizando iteraciones de la etapa d) hasta que el ángulo de elevador es máximo;

f) se comprueba entonces si, para dicho ángulo elevador máximo, el ángulo de trimado es también máximo;

f.1) en caso de que el ángulo de trimado sea máximo, se pasa a la etapa g) ;

f.2) en caso de que el ángulo de trimado no sea máximo, se realizan iteraciones variando el citado ángulo de trimado y realizando cortes sucesivos al sólido que simula el volumen del timón de profundidad (etapas b) y c) ) hasta que se consiga que el citado ángulo de trimado sea máximo;

g) se extraen los valores anteriores de ángulo de trimado y ángulo de elevador para el offset dado de la superficie de la sección del fuselaje;

h) se extrae la superficie que queda en el sólido que simula el volumen del timón de profundidad después de los cortes sucesivos realizados a la misma en las etapas d) y f.2) .

i) finalmente, se suaviza la superficie obtenida en h) , que da como resultado el diseño de carena para timón de profundidad optimizado.

De esta manera se consigue, según la invención, una superficie para la procedimiento de obtención de la presente invención.

carena interior del timón de profundidad de una aeronave que minimiza la distancia existente entre el timón de profundidad y el fuselaje, para todas las posiciones del citado timón. 5 Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan. DESCRIPCION DE LAS FIGURAS 10 La Figura 1 muestra en esquema los componentes de estabilización convencionales de una aeronave. La Figura 2a muestra en volumen y en esquema la unión del estabilizador horizontal y su timón de profundidad con el fuselaje de una 15 aeronave, con un diseño del timón de profundidad según la técnica conocida. La Figura 2b muestra en volumen y en esquema la unión del estabilizador horizontal y su timón de profundidad con el fuselaje de una aeronave, cuando el timón ha realizado el giro máximo en uno de los sentidos. La Figura 2c muestra en volumen y en esquema la unión del 2 O estabilizador horizontal y su timón de profundidad con el fuselaje de una aeronave, cuando el timón ha realizado el giro máximo en el sentido contrario...

5 10 15 1. Procedimiento para la obtención del diseño de una carena (9) que cierra el extremo interior del timón de profundidad (3) de una aeronave con respecto a la sección del fuselaje (1) sobre la que dicha carena (9) se mueve, estando el citado timón de profundidad (3) dispuesto sobre un estabilizador horizontal (2) de la aeronave, de tal modo que el estabilizador horizontal (2) se mueve con un ángulo de trimado (a) con respecto a la sección del fuselaje (1) , girando a su vez el timón de profundidad (3) con un ángulo de elevador (p) con respecto al estabilizador horizontal (2) , manteniendo la carena (9) una distancia (6) con respecto a la sección del fuselaje (1) durante su movimiento, tal que la citada distancia (6) es una distancia minimizada para todos los rangos de movimiento del timón (3) , tanto para el ángulo de trimado (a) del estabilizador horizontal (2) como para el ángulo de elevador (P) del timón de profundidad (3) , minimizándose de este modo las pérdidas aerodinámicas por resistencia parásita no debida a la sustentación de la aeronavesegún la reivindicación 1, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: 2 o a) desplazado espacial u offset de la superficie de la sección del fuselaje (1) sobre la que se va a mover la citada carena (9) del timón de profundidad (3) , partiendo de una posición dada para el ángulo de trimado (a) del estabilizador horizontal (2) ; 25 b) corte de (3) ; un sólido que simula el volumen del timón de profundidad c) variación, para el citado ángulo de trimado (a) fijo de la etapa a) , del ángulo de elevador (P) del timón de profundidad (3) , cortándose para

cada valor del ángulo de elevador (P) el sólido que simula el volumen del timón de profundidad (3) de la etapa b) ;

d) realización de iteraciones de la etapa c) hasta que el ángulo de elevador pes máximo (Pm) ;

e) comprobación de si, para dicho ángulo elevador máximo (Pm) el ángulo de trimado (a) es también máximo (am) ;

f) extracción de los valores de ángulo de trimado máximo (am) y de ángulo de elevador máximo (Pm) para el offset dado de la superficie de la sección del fuselaje (1) ;

g) extracción y suavizado de la superficie obtenida, que da como resultado el diseño de carena (9) para timón de profundidad (3) optimizado.

2. Procedimiento para la obtención del diseño de una carena (9) según la reivindicación 1, caracterizado porque, en la etapa a) , la posición de partida dada para el ángulo de trimado (a) del estabilizador horizontal (2) es aquella en la que el ángulo de trimado (a) es mínimo (a1) .

3. Procedimiento para la obtención del diseño de una carena (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque, en la etapa c) , la posición de partida dada para el ángulo de elevador (P) del timón 2 o de profundidad (3) es aquella en la que el ángulo de elevador (P) es mínimo (P1) .

4. Procedimiento para la obtención del diseño de una carena (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque, en la etapa e) , en caso de que el ángulo de trimado (a) sea máximo (am) , se pasa directamente a la etapa g) .

5. Procedimiento para la obtención del diseño de una carena (9) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque, en la etapa e) , en caso de que el ángulo de trimado (a) no sea máximo (am) , se realizan iteraciones variando el citado ángulo de trimado (a) y realizando cortes sucesivos al sólido que simula el volumen del timón de profundidad (3) de las etapas b) y c) , hasta que se consiga que el citado ángulo de trimado (a) sea máximo (am) .