AVIÓN MODULAR NO TRIPULADO.

Avión no tripulado configurado de forma modular, que comprende una pluralidad de módulos de configuración unidos formando un vehículo aéreo autónomo,

que comprende además una interfaz mecánica que ensambla de forma mecánica la pluralidad de módulos de configuración, una interfaz eléctrica que enlaza de forma replicada la pluralidad de dichos módulos de configuración, tal que se forma módulo a módulo un bus en cadena abierta con dos elementos terminales, y un módulo no estructural de aviónica que proporciona la corriente eléctrica regulada, las comunicaciones con tierra y la gestión del control de vuelo autónomo al avión no tripulado.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130448.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE LEON.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: GONZALO DE GRADO, JESUS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64C39/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64C AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón de aire B60V). › B64C 39/00 Aeronaves no previstas en otro lugar. › caracterizadas por un uso especial.
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AVIÓN MODULAR NO TRIPULADO.

Fragmento de la descripción:

Avión modular no tripulado

Campo de la invención La presente invención se refiere a un avión modular no tripulado, capaz de montarse y 5 configurarse en su fase de operación, así como a los diferentes módulos que lo conforman.

Antecedentes La idea de aviones modulares, configurables o desmontables es conocida en el estado de la técnica, puesto que estas aeronaves presentan importantes ventajas en cuanto a la reutilización de sus diseños y útiles de fabricación, así como respecto a la facilidad de reparación de los mismos. Sin embargo, la mayoría de los diseños conocidos permiten cambiar la configuración de los aviones en su fase de fabricación o transporte, si bien no en su fase de operación.

Ejemplos de aviones modulares se conocen por ejemplo del documento US2008/0014827,

"Modular Toy Aircraft with Capacitor Power Sources", o del documento US7811150B2, "Modular Toy Aircraft", donde se describen vehículos aéreos desmontables con control remoto y distintas fuentes de potencia, dedicados al entretenimiento, de tal modo que, al ser desmontables, se pueden reemplazar piezas dañadas en los mismos, al tiempo que se facilita su almacenamiento. Estos documentos, sin embargo, además de estar dirigidos al

entretenimiento, no permiten cambiar su configuración en el transcurso de su funcionamiento.

El documento US7234667B1 , "Modular Aerospace Plane", describe un avión cuyo fuselaje, sección de cola, sección de ala y morro, se fabrican por separado, ensamblándose posteriormente en el modelo final, permitiendo varias configuraciones en la fase de 25 fabricación. Este documento no describe, sin embargo, que la configuración del avión pueda cambiarse en la fase de operación del mismo. El documento US4736910, "Aircraft with Interchangable Fuselage", describe el intercambio de una parte del fuselaje independientemente del resto del avión. Otros diseños, como "Methods of combining a series of more efficient aircraft engines into a unit, or modular units", US201 0251962A 1, 30 tratan los motores de manera modular en su fase de fabricación. Para velocidades altas, el documento US6575406, "Integrated and/or Modular High-speed Aircraft", propone diseños modulares para un avión supersónico de pasajeros: nuevamente, las ventajas en cuanto al cambio en la configuración del diseño radican en la fase de fabricación del aparato. También es habitual encontrar documentación acerca de conjuntos modulares dentro de

los aviones, tanto en la estructura ("Modular Aircraft Structures", US3640492) como en equipos de a bordo (aviónica, ventanas, mobiliario, lavabos, tomas, dispensadores, otros sistemas auxiliares, etc.) .

5 1 O Son menos, sin embargo, los intentos por cambiar de manera modular la configuración de la aeronave para adaptarse a la misión en las fases de operación. Un ejemplo es el del documento US7789339B2, "Modular articulated-wing Aircraft", el cual propone la unión en vuelo de varios aviones para formar una aeronave mayor, de gran eficiencia aerodinámica, de tal modo que los distintos aviones que se unen lo hacen formando un sistema múltiple articulado. Sin embargo, las variantes de configuración en operación que presenta un diseño de este tipo son muy limitadas.

15 El control de los aviones configurados de forma modular constituye un aspecto de gran importancia, al estar íntimamente unido a las prestaciones del avión y por lo tanto a su misión. En este sentido, el documento US7580777B2, "Modular Aircraft Contol System and Method", por ejemplo, describe mecanismos modulares para el control de la corriente de aire alrededor de las superficies sustentadoras del avión, permitiendo una mejor maniobrabilidad y eficiencia del mismo. Sin embargo, no se describen aviones que, en su conjunto, estén configurados y controlados de forma modular.

20 Los vehículos aéreos no tripulados, son aeronaves que vuelan sin tripulación humana a bordo. Son usados mayoritariamente en aplicaciones militares, si bien también comienza a aplicarse en escenarios civiles. Los aviones no tripulados han de ser capaces de mantener un nivel de vuelo controlado y sostenido, y están propulsados por un motor de explosión o de reacción.

25 30 Existe una amplia variedad de formas, tamaños, configuraciones y características en el diseño de los vehículos aéreos no tripulados. Actualmente, estos vehículos se emplean mayoritariamente en aplicaciones militares, realizando tanto misiones de reconocimiento como de ataque. Además, estos vehículos aéreos no tripulados son utilizados en un pequeño pero creciente número de aplicaciones civiles, como en labores de lucha contra incendios o seguridad civil, como la vigilancia de oleoductos, al existir plataformas baratas y equipos en miniatura. Los vehículos aéreos no tripulados suelen ser preferidos para misiones que son demasiado tediosas, o peligrosas para los aviones tripulados.

35 Se conocen en el estado de la técnica aviones no tripulados, con diseños que tratan fuselaje y alas de manera modular, como por ejemplo el documento de patente WO 2011002331 A 1 "Small Unmanned Aircraft System". Sin embargo, estos diseños no proporcionan configuraciones globales del avión, tratándose de forma modular sólo el fuselaje y las alas. 3

Otro ejemplo conocido es el del documento US2010213309A1 , "Non-planar Adaptative Wing Solar Aircraft", que presenta un diseño que permite unir módulos y controlar en vuelo el ángulo de diedro local del ala más adecuado para recibir la máxima insolación. Nuevamente, no se trata de una solución global para el avión, tratándose de forma modular sólo una parte de la aeronave. Existen otros documentos conocidos, centrados en la portabilidad de los vehiculos, como "Portable Unmanned Aerial Vehicle", US57799190.

Existe pues la necesidad de estandarizar los procedimientos de operación de los aviones no tripulados en distintos escenarios y aplicaciones. Se persigue que la misma carga que transporta la aeronave (denominada carga de pago) pueda transportarse en aviones de gran autonomía y a lugares muy alejados, de gran alcance, dependiendo de las características de la misión, pero utilizando siempre la misma plataforma de aeronave, las mismas interfaces, el mismo software de control y además teniendo la flexibilidad de elegir en cada vuelo la configuración óptima. Se busca además proporcionar una aeronave en la cual se reduzca el tiempo entre vuelos, pudiendo solventarse defectos en el avión cambiando el módulo afectado. Se persigue además que el coste de la aeronave pueda fragmentarse, haciendo las versiones básicas muy asequibles y permitiendo crecer en prestaciones de una forma proporcional a lo requerido, pero siempre regulando los costes incurridos para cada aplicación.

La presente invención está orientada a la consecución de los objetivos anteriormente mencionados.

Sumario de la invención Así, la presente invención se refiere a un avión no tripulado configurado de forma modular, que comprende una pluralidad de módulos los cuales, una vez ensamblados mediante interfaces mecánicas y eléctricas comunes, forman un vehículo aéreo autónomo, con muy amplios requisitos operacionales y de aplicación en un gran número de misiones.

Los módulos de los que consta el avión no tripulado de la invención se pueden combinar en el propio campo de vuelo, instantes antes del despegue, logrando configuraciones diversas que abarcan desde aviones de gran alargamiento para vuelo lento y amplia autonomía, hasta reactores con flecha acusada para vuelo rápido y gran altura, pasando por todas las opciones intermedias en tecnologías aerodinámicas, de propulsión, de guiado y control. Las cargas de pago pueden instalarse en módulos específicos o pueden estar distribuidas a lo largo de los espacios habilitados en otros módulos.

El avión no tripulado de la invención es de aplicación inmediata en misiones civiles y militares de observación y comunicaciones, así como en aplicaciones educacionales y de entretenimiento, permitiendo configurar aviones "a la carta", dependiendo de la misión a ejecutar.

Así, según la invención , cada avión comprende:

-una pluralidad de módulos de configuración de la aeronave;

-una interfaz mecánica que ensambla la pluralidad de módulos que forman la aeronave, configurada tal que la pluralidad de módulos se ensambla con fuerza suficiente para soportar todas las cargas aerodinámicas, gravitatorias, de inercia y de operación en tierra a las que el avión se encuentre sometido;

-una interfaz eléctrica, de potencia y comunicaciones, que enlaza de forma

replicada la pluralidad de dichos módulos, de tal modo que unos módulos se unen con otros a través de conexiones replicadas preparadas para tal fin,...

 


Reivindicaciones:

1. Avión no tripulado configurado de forma modular, que comprende una pluralidad de módulos de configuración unidos formando un vehículo aéreo autónomo, que comprende además una interfaz mecánica que ensambla de forma mecánica la pluralidad de módulos de configuración, una interfaz eléctrica que enlaza de forma replicada la pluralidad de dichos módulos de configuración, tal que se forma módulo a módulo un bus en cadena abierta con dos elementos terminales, y un módulo no estructural de aviónica que proporciona la corriente eléctrica regulada, las comunicaciones con tierra y la gestión del control de vuelo autónomo al avión no tripulado.

2. Avión según la reivindicación 1 que comprende un módulo sustentador (11) que proporciona la sustentación a la aeronave mediante perfiles aerodinámicos con ciertos ángulos de flecha, diedro y torsión.

3. Avión según la reivindicación 2 cuyo módulo sustentador (11) comprende un dispositivo de control de sustentación que proporciona elementos de control del flujo de aire y de las fuerzas aerodinámicas generadas en el avión.

4. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un módulo estabilizador vertical (13) que proporciona fuerzas laterales respecto de la interfaz mecánica.

5. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un módulo de terminación de ala (14) que proporciona una punta de ala que favorece las características aerodinámicas y cierra la estructura interior del ala.

6. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un módulo de propulsión (17) que comprende un motor eléctrico, un motor alternativo o un aerorreactor.

7. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un módulo prolongador longitudinal (15) que prolonga el avión longitudinalmente a la dirección de vuelo.

8. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende un módulo tren de aterrizaje/sujeción/soporte que comprende elementos estructurales para el despegue y aterrizaje del avión , así como para su almacenamiento en tierra.

9. Avión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores configurado modularmente tal que puede ensamblarse en el propio campo de vuelo.


 

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