Elemento aerodinámico alargado deformable en torsión.

Elemento aerodinámico alargado, tal como un ala de aeronave o una pala del grupo sustentador giratorio,

provisto de una superficie aerodinámica superior (2) y de una superficie aerodinámica inferior (3) que delimita entre sí un borde de ataque (4) y un borde de salida (5), siendo dicho elemento aerodinámico apto para ser deformado en torsión alrededor de un eje (T-T) dirigido al menos aproximadamente según la envergadura (E) de dicho elemento aerodinámico e incluyendo, unidas una a la otra, 1 parte longitudinal delantera (1A) que incluye dicho borde de ataque (4) y una parte longitudinal trasera (1R) que incluye dicho borde de salida (5), una torsión de dicho elemento aerodinámico que va a la par con un deslizamiento relativo de dichas partes longitudinales (1A, 1R) al menos sensiblemente en paralelo a dicha envergadura (E),

caracterizado porque:

- una (2) de dichas superficies aerodinámicas es continua y asegura la unión entre dichas partes longitudinales delantera y trasera (1A, 1R);

- la otra (3) de dichas superficies aerodinámicas está dividida, del lado de dicho borde de ataque (4), por una ranura longitudinal (6) dirigida al menos aproximadamente según dicha envergadura (E) y separando dichas partes longitudinales delantera y trasera (1A, 1R) una de la otra, perteneciendo uno de los bordes (6A, 6R) de dicha ranura a una de dichas partes longitudinales mientras que el otro de dichos bordes pertenece a la otra parte longitudinal; y

- en el interior de dicho elemento aerodinámico, están previstos medios de accionamiento (14, 21, 31, 41) aptos para provocar un deslizamiento relativo entre dichos bordes (6A, 6R) de la ranura (6) .

Elemento aerodinámico alargado deformable en torsión El presente invento se refiere a un elemento aerodinámico alargado, tal como un ala de aeronave o una pala de un grupo sustentador giratorio, apto para ser deformado en torsión de forma tanto estática como dinámica.

Mediante el documento americano US-5 137 228, ya se conoce una pala de grupo sustentador giratorio apta para ser deformada en torsión alrededor de un eje dirigido al menos aproximadamente según la envergadura de dicha pala e incluyendo, unida una a otra, una parte longitudinal delantera que incluye el borde de ataque y una parte longitudinal trasera que incluye el borde de salida. En esta pala conocida, dichas partes longitudinales están unidas por medio de un larguero y están separadas una de otra por dos ranuras longitudinales, respectivamente practicadas en el extradós y en el intradós de dicha pala. La torsión de esta está controlada por medios de accionamiento localizados en el pie de la pala y situados en el mástil del grupo de sustentación giratorio. Cuando dichos medios de accionamiento solicitan la torsión de la pala, se obtiene un deslizamiento relativo de dichas partes longitudinales a lo largo de dichas ranuras.

Este documento americano anterior busca voluntariamente una rigidez en la torsión despreciable para dicha pala, lo que se obtiene por el hecho de que la sección de esta está doblemente abierta por dichas ranuras longitudinales del extradós y del intradós. Por tanto el primer modo de torsión de dicha pala es demasiado bajo, lo que hace probablemente difícil el control monocíclico del paso de la pala en vuelo de avance. Dicha pala puede únicamente funcionar en modo torsión adaptativa (torsión cuasi estática) y no en torsión activa (dinámica) .

Además, por el hecho de que los medios de accionamiento están concentrados en el pie de la pala, la fuerza para realizar la torsión está localizada en este lugar, de manera que el ángulo de torsión engendrado por esta fuerza es monótono (creciente o decreciente) a lo largo de dicha pala.

El presente invento tiene como objeto remediar estos inconvenientes, previendo un elemento aerodinámico alargado suficientemente rígido en torsión para poder ser controlado no únicamente en torsión estática, sino también en torsión activa y permitiendo el control local del ángulo de torsión de la pala, a lo largo de esta.

Con este fin, según el invento, el elemento aerodinámico alargado, tal como un ala de aeronave o una pala de grupo sustentador giratorio, provisto de una superficie aerodinámica superior y de una superficie aerodinámica inferior que delimita entre ellas un borde de ataque y un borde de salida, siendo dicho elemento aerodinámico apto para ser deformado en torsión alrededor de un eje dirigido al menos aproximadamente según la envergadura de dicho elemento aerodinámico e incluyendo, unida una a otra, una parte longitudinal delantera que incluye dicho borde de ataque y una parte longitudinal trasera que incluye dicho borde de salida, una torsión de dicho elemento aerodinámico que va a la par con un deslizamiento relativo de dichas partes longitudinales al menos sensiblemente en paralelo a dicha envergadura, y es digno de mención por qué:

- Una de dichas superficies aerodinámicas es continua y asegura la unión entre dichas partes longitudinales delantera y trasera;

- la otra de dichas superficies aerodinámicas está dividida, del lado de dicho borde del ataque, por una ranura longitudinal dirigida al menos aproximadamente según dicha envergadura y separando dichas partes longitudinales delantera y trasera una de otra, perteneciendo uno de los bordes de dicha ranura a una de dichas partes longitudinales mientras que el otro de dichos bordes pertenece a la otra parte longitudinal; y

- en el interior de dicho elemento aerodinámico, están previstos medios de accionamiento aptos para provocar un deslizamiento relativo entre dichos bordes de la ranura.

Por tanto, en el elemento aerodinámico del invento, por el hecho de que las dos partes longitudinales están unidas una a otra mediante una de sus superficies aerodinámicas (intradós o extradós) y que los bordes de dicha ranura longitudinal están unidos por dichos medios de accionamiento, pudiendo ser ajustada la rigidez a la torsión de dicho elemento a un valor suficiente para permitir una torsión dinámica. Además, dichos medios de accionamiento forman ahora parte integrante de dicho elemento aerodinámico en lugar de estar localizados en el exterior de este, es posible repartirlos en el interior de dicho elemento aerodinámico, a lo largo de la envergadura de éste, para obtener cualquier distribución deseada del ángulo de torsión en envergadura.

Se tendrá además en cuenta que, en el presente invento, el deslizamiento relativo de dichas partes longitudinales constituye la causa de dicha torsión de dicho elemento aerodinámico, mientras que, en la pala de la patente US- 5 137 228, este deslizamiento es la consecuencia.

Aunque dicha superficie aerodinámica continua pueda ser el intradós de dicho elemento aerodinámico, es ventajoso que el extradós de este último sea continuo y que dicha ranura longitudinal se encuentre en dicho intradós. Además, es preferible que dicha ranura longitudinal esté obturada por una cinta de un material de poco módulo de elasticidad, por ejemplo un elastómero. Así, dicha cinta aísla el interior de dicho elemento aerodinámico mientras permite, deformándose elásticamente en cizalladura, el deslizamiento relativo de los bordes de dicha ranura longitudinal.

Dichos medios de accionamiento internos del elemento aerodinámico conforme al presente invento puede ser de cualquier naturaleza deseada (eléctrica, mecánica, hidráulica…) y pueden estar ya sea uniformemente repartidos, o bien distribuidos por unidades, a lo largo de la envergadura de dicho elemento aerodinámico.

En un modo de realización ventajoso, dichos medios de accionamiento son del tipo piezoeléctrico y, preferentemente, conformes al dispositivo accionador plano de estructura de sándwich descrito en el documento europeo EP-1 788 646. Se presentan entonces con la forma plana multicapa aptos para deformarse en cizalladura plana. Pueden entonces estar dispuestos al menos en parte en el plano de la cuerda de dicho elemento aerodinámico.

Se observará que este documento europeo describe igualmente la aplicación de dicho dispositivo accionador plano multicapa a la torsión de un elemento aerodinámico. Sin embargo, en este caso, dicho dispositivo accionador está dispuesto en la vecindad del borde de salida abierto de dicho elemento aerodinámico, entre las pieles del extradós y del intradós de dicho borde de salida. Se deducen algunos inconvenientes de esta disposición.

En efecto, se sabe que, en el caso donde dicho elemento aerodinámico es una pala de grupo sustentador giratorio, es importante que, en la sección corriente del perfil, el centrado de la masa, el eje neutro de la rigidez de abatimiento y retroderiva (lugar de las tensiones normales nulas) y el eje elástico de torsión estén centrados a un 25% de lacuerda del perfil a partir del borde de ataque. Éste centrado a un 25% corresponde al centro aerodinámico del perfil sobre el que está posicionado el eje de paso colectivo y cíclico de la pala. Son estos centrados y el del centro elástico de torsión lo que permite evitar los acoplamientos entre modos de batimiento y de torsión. En efecto, durante la excitación dinámica del dispositivo accionador, la pala debe ser solicitada en torsión de la forma más pura que sea posible para minimizar el batimiento inducido.

Estos centrados (de masa, neutro y elástico) son, en el caso de la aplicación de EP-1 788 646, difíciles de realizar teniendo en cuenta la posición de la cuerda muy hacia atrás del dispositivo accionador y del corte en el borde de salida según la envergadura.

Por otra parte, los dos bordes abiertos del borde de salida deben ser reforzados para transmitir el cizallamiento al conjunto de la estructura del elemento aerodinámico y evitar una deformación en cizallamiento únicamente local. Además, estos bordes abiertos tienen tendencia a separarse uno del otro bajo determinados efectos aerodinámicos.

Gracias al presente invento, se solucionan igualmente los inconvenientes de la técnica anterior representada por el documento EP-1 788 646.

En efecto, según el invento, el borde de salida está cerrado y se puede situar dichos medios de accionamiento internos, cualquiera que sea su naturaleza (piezoeléctrica, eléctrica,... [Seguir leyendo]

1. Elemento aerodinámico alargado, tal como un ala de aeronave o una pala del grupo sustentador giratorio, provisto de una superficie aerodinámica superior (2) y de una superficie aerodinámica inferior (3) que delimita entre sí un borde de ataque (4) y un borde de salida (5) , siendo dicho elemento aerodinámico apto para ser deformado en torsión alrededor de un eje (T-T) dirigido al menos aproximadamente según la envergadura (E) de dicho elemento aerodinámico e incluyendo, unidas una a la otra, 1 parte longitudinal delantera (1A) que incluye dicho borde de ataque (4) y una parte longitudinal trasera (1R) que incluye dicho borde de salida (5) , una torsión de dicho elemento aerodinámico que va a la par con un deslizamiento relativo de dichas partes longitudinales (1A, 1R) al menos sensiblemente en paralelo a dicha envergadura (E) ,

caracterizado porque:

- una (2) de dichas superficies aerodinámicas es continua y asegura la unión entre dichas partes longitudinales delantera y trasera (1A, 1R) ;

- la otra (3) de dichas superficies aerodinámicas está dividida, del lado de dicho borde de ataque (4) , por una ranura longitudinal (6) dirigida al menos aproximadamente según dicha envergadura (E) y separando dichas partes longitudinales delantera y trasera (1A, 1R) una de la otra, perteneciendo uno de los bordes (6A, 6R) de dicha ranura a una de dichas partes longitudinales mientras que el otro de dichos bordes pertenece a la otra parte longitudinal; y

- en el interior de dicho elemento aerodinámico, están previstos medios de accionamiento (14, 21, 31, 41) aptos para provocar un deslizamiento relativo entre dichos bordes (6A, 6R) de la ranura (6) .

2. Elemento aerodinámico según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha superficie aerodinámica continúa es el extradós (2) de dicho elemento aerodinámico, dicha fuente longitudinal (6) se encuentra en el intradós (3) de este último 3-Elemento aerodinámico según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicha ranura longitudinal (6) está obturada por una cinta (13) de un material de poco módulo de elasticidad.

4. Elemento aerodinámico según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho eje de torsión (T-T) está dispuesto en el plano de la cuerda (P) de dicho elemento aerodinámico.

5. Elemento aerodinámico según la reivindicación 4, constituido por una pala de grupo sustentador giratorio, caracterizado porque dicho eje de torsión (T-T) se encuentra, en el plano de la cuerda (P) de dicha pala, a una distancia de dicho borde de ataque (4) igual al menos aproximadamente al cuarto de la cuerda (C) de dicha pala.

6. Elemento aerodinámico según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos medios de accionamiento internos están constituidos por un accionador único (14, 21) que se extienden a lo largo de la envergadura (E) de dicho elemento.

7. Elemento aerodinámico según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos medios de accionamiento internos están constituidos por varios accionadores individuales (31, 41) repartidos a lo largo de la envergadura (E) de dicho elemento.

8. Elemento aerodinámico según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dichos medios de accionamiento internos (14, 21) son del tipo piezoeléctrico, con estructura multicapa apta para deformarse en cizallamiento plano.

9. Elemento aerodinámico según la reivindicación 8, caracterizado porque dichos medios de accionamiento piezoeléctricos están al menos en parte dispuestos en el plano de la cuerda (P) de dicho elemento aerodinámico.

10. Elemento aerodinámico según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios de accionamiento internos incluyendo una pluralidad de accionadores individuales (31) del tipo hidráulico, incluyendo cada accionador individual (31) al menos un gato (33, 34) solidario a una de dichas partes longitudinales (1A, 1R) y apto para desplazar una corredera (35) solidaría a la otra parte longitudinal (1A, 1R) paralelamente a la envergadura (E) de dicho elemento aerodinámico.

11. Elemento aerodinámico según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios de accionamiento internos incluyen una pluralidad de accionadores individuales (41) del tipo mecánico, incluyendo cada accionador individual (41) una excéntrica (50) montada rotatoria respecto a una de las partes longitudinales (1A, 1R) y cooperando con la otra parte longitudinal para engendrar el deslizamiento relativo (55) entre dichas partes longitudinales.

12. Elemento aerodinámico según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha excéntrica (50) está controlada por una varilla (45) guiada en deslizamiento en dicha parte longitudinal (1A) sobre la que dicha excéntrica (50) está montada de forma rotatoria