Configuración de la instalación neumática en la zona de cola de un avión.

Que comprende una unidad auxiliar de potencia (1) de suministro de potencia neumática y eléctrica, cuya salida de potencia neumática está unida a una conducción (2) que convencionalmente incorpora codos (2) y elementos de compensación (6) de dilatación térmica y de compensación de las vibraciones que produce la APU (1) en su funcionamiento. Se caracteriza porque la salida de potencia de la APU (1) está dispuesta en su parte frontal en la que conecta la conducción que está constituida por un tubo (2a) recto inclinado descendente hacia la parte inferior del avión en el que se intercalan los elementos de compensación de dilatación térmica y de compensación (6) de las vibraciones, para reducir la longitud de la conducción (2) y eliminar los codos, de forma que se reducen las pérdidas de presión considerablemente.

ten a la conducción, especialmente en regímenes tran-

Configuración de la instalación neumática en la zona de cola de un avión. Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a la estructura de la instalación neumática de acondicionamiento de aire en la zona de cola de un avión; que tiene por objeto proporcionar una nueva estructura que permite reducir la longitud de la conducción de la instalación neumática y eliminar los codos que dicha conducción presenta en la zona de cola de un avión, de manera que la instalación tiene un menor coste, un menor peso, y menores pérdidas de presión en la conducción.

En general la invención es aplicable en cualquier tipo de avión de pasajeros, y más concretamente se enmarca dentro del desarrollo de la nueva generación de aviones de doble pasillo y largo alcance que cada vez están equipados con más sistemas y a su vez más complejos, por lo que demandan cada vez mayor energía para su funcionamiento. Antecedentes de la invención Es conocido que los aviones incluyan una instalación neumática de acondicionamiento de aire que comprende una unidad de potencia auxiliar (APU) que está determinada por un motor auxiliar que se encarga de arrancar los motores principales del avión, así como suministrar energía eléctrica y neumática a los sistemas del avión mientras los motores principales están apagados. También está contemplado el uso conjunto de la APU con los motores principales cuando se requiere un aporte extra de potencia.

Este motor está ubicado tradicionalmente en el cono de cola trasero del avión, o también conocido como sección 19.1. Su funcionamiento es el de un motor a reacción, aunque de menor tamaño que los principales. Por lo tanto, la energía eléctrica la obtiene mediante un generador arrastrado por el propio eje motor, y la energía mecánica la obtiene mediante un sangrado de aire de las primeras etapas de compresión que circula a través de él y que se absorbe del exterior del avión.

La demanda de energía eléctrica en los sistemas del avión, incluso en tierra, cuando los motores principales están apagados, es cada vez mayor. Por tanto, la potencia que puede suministrar la APU se ve cada vez más comprometida. En consecuencia, cuanta menor potencia de la APU se ha de dedicar a suministrar energía neumática, mayor cantidad de energía se podrá dedicar a la potencia eléctrica.

Hay un alto porcentaje de presión que se consume en la conducción neumática que transmite el aire desde la APU a los sistemas que la demandan. Estas pérdidas se producen en mayor medida en los codos incluidos en la conducción, los cuales cuanto más cerca se encuentren de la fuente de suministro (la APU) , mayores pérdidas producen, ya que hay una relación exponencial entre pérdidas y presión, a mayor presión mayor es la caída de presión por un codo y la fricción. Por consiguiente cuanto más cerca de la APU se encuentren los codos, más perjudiciales son estos para el funcionamiento global del sistema.

Además, la conducción neumática incorpora elementos de compensación del movimiento que pueda tener la conducción, movimiento que es más crítico cuanto más próximos nos encontremos a la APU, ya sitorios o de mal funcionamiento. Por consiguiente es necesario compensar los movimientos de la APU para que no se transmitan a la conducción, lo que podría derivar en fallos o roturas por fatiga.

Por consiguiente es especialmente delicado el diseño de la instalación neumático en la zona de la cola de avión, ya que en ella se encuentra la APU.

La forma tradicional de abordar esta compensación de los movimientos de la APU es mediante tres codos previstos en la conducción, que permiten compensar las dilataciones térmicas, y tres elementos compensadores como normalmente juntas cardan que absorben los movimientos angulares.

Esta configuración tiene el inconveniente de que se introducen una gran cantidad de pérdidas al disponerse los tres codos próximos a la APU, lo que además determina que la conducción tenga una longitud extra, precisamente en la zona más sensible a las pérdidas de presión.

Además, existe el problema adicional de que la conducción sale de la parte alta de la APUyalolargo de la zona presurizada en la que se encuentran los pasajeros, la conducción neumática debe de encontrarse por debajo de la cabina de los pasajeros, por lo que hay que alcanzar la zona baja del avión antes de llegar a las secciones presurizadas.

Por otro lado, cabe señalar que entre la APU y la zona presurizada, existe un obstáculo importante determinado por el estabilizador horizontal del avión (HTP) que ocupa de lado a lado todo el volumen del avión, dejando únicamente paso libre por encima o por debajo de él. Por ello es habitual que la conducción neumática pase por encima del estabilizador y una vez salvado este obstáculo desciende a la parte baja del avión.

Además existe el impedimento de las cuadernas de unión entre las secciones de avión que contiene a la APU y las que contiene al estabilizador. Esta cuaderna de unión es del tipo celosía que presenta una abertura central dejando huecos limitados a través de los cuales puede pasar la conducción neumática. Dado que la cuaderna se encuentra antes del alcanzar el estabilizador horizontal, reduce aún más la longitud en la que hay que realizar la compensación de movimientos desde la salida de la APU, y justifica aún más el que la conducción neumática pase por encima del estabilizador horizontal.

Además hay que añadir que en esta zona se soporta el peso del plano vertical de cola, por lo que las cuadernas presentan en su parte superior una mayor sección que en la inferior para soportar el peso indicado.

Todo ello determina que frecuentemente haya que agujerear las cuadernas estructurales del avión en esta zona, con las dificultades e inconvenientes que ello implica, ya que éstas se realizan mediante material metálico y fibra de carbono, de manera que el uso de la fibra dificulta el poder realizar agujeros, que han de ser de gran tamaño para permitir el paso de la conducción neumática, lo que representa un gran problema, al encontrarse estas zonas cargadas estructuralmente, lo que complica considerablemente el diseño de las cuadernas, derivando en aumento de peso.

Adicionalmente a lo anterior, el diseño de la conducción por encima del estabilizador horizontal tiene más recorrido en comparación con un diseño que fuera por debajo, lo cual se traduce en que el propio sistema genera más pérdidas de presión, y un incremento del peso de la conducción.

Descripción de la invención

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado una nueva estructura de la instalación neumática de acondicionamiento de aire en la zona de cola de un avión, que al igual que las convencionales está dotada de una unidad auxiliar de potencia (APU) de suministro de potencia neumática y eléctrica, cuya salida de potencia neumática está unida a una conducción que antes de llegar a la zona de la cabina presurizada de pasajeros se sitúa en la parte inferior del avión; contando la conducción con elementos de compensación de dilatación térmica y de compensación de las vibraciones que produce la APU en su funcionamiento. La novedad de la invención radica en que la salida de la potencia de la APU está dispuesta en su parte frontal en la que se conecta la conducción que está constituida por un tubo recto inclinado y descendente hacia la parte anterior del avión. Además en dicho tubo se intercalan los elementos de compensación de dilatación térmica y de compensación de las vibraciones que produce la APU, de forma que mediante esta nueva estructura se reduce considerablemente la longitud de la conducción neumática y se eliminan los codos que convencionalmente se incorporan en la misma.

Esta nueva configuración tiene la gran ventaja de que se reducen considerablemente las pérdidas de presión, al evitar codos en una zona tan crítica y reducir la longitud de la conducción, y por tanto la fricción. Además presenta una menor complejidad al reducir el número de elementos necesarios en la instalación, al tiempo que reduce el peso y el coste de la instalación. También permite alcanzar la zona baja del avión de una forma directa, inmediatamente a la salida de la APU, lo que permite que el tubo pase por la parte inferior del estabilizador horizontal...

1. Estructura de la instalación neumática de acondicionamiento de aire en la zona de cola de un avión, que comprende una unidad auxiliar de potencia (1) (APU) de suministro de potencia neumática y eléctrica, cuya salida de potencia neumática está unida a una conducción (2) que antes de llegar a la zona de la cabina presurizada de pasajeros (3) se sitúa en la parte baja del avión, contando dicha conducción (2) con codos (7) , y elementos de compensación (6) de dilatación térmica y de compensación de las vibraciones que produce la unidad auxiliar de potencia (1) en su funcionamiento; se caracteriza porque la salida de potencia de la unidad auxiliar de potencia (1) está dispuesta en su parte frontal en la que se conecta la conducción, la cual está constituida por un tubo (2a) recto inclinado descendente hacia la parte anterior del avión en el que se intercalan dos elementos de compensación (6) de dilatación térmica y de compensación de las vibraciones que produce la unidad de potencia auxiliar (1) , para reducir la longitud de la conducción (2) y eliminar los codos (7) .

2. Estructura de la instalación neumática de acondicionamiento de aire en la zona de cola de un avión, según reivindicación 1, caracterizado porque el tubo (2a) pasa por la parte inferior del estabilizador horizontal (5) .

3. Estructura de la instalación neumática de acondicionamiento de aire en la zona de cola de un avión, según reivindicación 1, caracterizado porque el tubo (2a) pasa por la parte inferior de la abertura que presentan convencionalmente las cuadernas (4) de refuerzo sin afectar a su estructura.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 200801625

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 30.05.2008

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : B64D41/00 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200801625

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B64D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200801625

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 25.04.2011

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200801625

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración El documento D01, del mismo solicitante, muestra en su figura 5 la instalación desde un sentido estructural de una unidad auxiliar de potencia (APU) en la cola de una aeronave. En dicha figura, que se centra en la estructura de soporte de la misma, aparece en la parte inferior de la APU la imagen de un tubo, posiblemente la toma de sangrado de aire a presión para el sistema de aire acondicionado de la aeronave. Sin embargo, no aparece nada descrito en el texto del documento.

Esto mismo sucede con el documento D02, en el que en las figuras puede encontrarse lo que parece ser la toma de aire a presión para suministrar al sistema de control ambiental (ECS, environmental control system) , pero no aparece claramente descrito en el texto del documento. La invención reivindicada no es obvia para un experto en la materia, ya que no hay información en los documentos citados que puedan dirigir al experto en la materia a la estructura reivindicada.

Las reivindicaciones 2-3 son dependientes de la reivindicación 1 y, como ella, también cumplen los requisitos con respecto a novedad y actividad inventiva.

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