Sistema de accionamiento por plasma y método para su uso con un compartimento para armas en una plataforma móvil de alta velocidad.

Un método para controlar un flujo de aire en torno a una cavidad existente en un cuerpo de una plataformamóvil con el fin de reducir la intensidad de las ondas de presión oscilantes en las proximidades de dicha cavidad,

detal modo que el método comprende:

proporcionar una cavidad (206) dentro de un fuselaje (204) de la plataforma móvil (12);

disponer al menos un dispositivo de accionamiento por plasma en una superficie de dicha plataforma móvil,aguas arriba, con respecto a la dirección del flujo de aire en torno a dicha plataforma móvil, de dicha cavidady en posición adyacente a un borde de dicha cavidad, de tal manera que el dispositivo de accionamiento porplasma incluye un par de electrodos (24, 26) separados por un material dieléctrico (28) y dispuestos de formatal, que un primero (24) del par de electrodos tiene una superficie de electrodo expuesta o al descubierto y unsegundo (26) del par de electrodos está completamente encapsulado o encastrado dentro del materialdieléctrico, de modo que el segundo del par de electrodos está dispuesto aguas arriba con respecto alprimero del par de electrodos; y

aplicar una señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma con el fin de activarenergéticamente dicho dispositivo de accionamiento por plasma y provocar la ionización del aire adyacente adicho dispositivo de accionamiento por plasma, para así facilitar la desviación de una capa dedesprendimiento o deslizante (218) en alejamiento de dicha cavidad.

Sistema de accionamiento por plasma y método para su uso con un compartimento para armas en una plataforma móvil de alta velocidad.

CAMPO La presente invención se refiere a dispositivos de accionamiento por plasma y, más particularmente, a un sistema y a un método que emplean uno o más dispositivos de accionamiento por plasma con el fin de mejorar la acústica de un receptáculo o compartimento para armas de una plataforma móvil de alta velocidad cuando se abre una compuerta del compartimento de armas de la plataforma móvil, y también para mejorar la separación de un arma que es liberada desde el compartimento para armas, al modificar el flujo de capa límite sobre el compartimento para armas.

ANTECEDENTES Las afirmaciones realizadas en esta sección meramente proporcionan información de antecedentes relacionada con la presente invención y pueden no constituir técnica anterior.

A fin de satisfacer muchos requisitos actuales de comportamiento, las plataformas móviles aerotransportadas, por ejemplo, mediante una aeronave o avión militar de reacción, presentan con frecuencia configuraciones de plataforma diversas y altamente integradas. Estas configuraciones pueden incluir receptáculos o compartimentos para armas internos, que están situados, por lo común, en la panza del fuselaje de la aeronave. Cuando un arma almacenada en el interior del compartimento para armas ha de ser liberada desde la aeronave, por lo común, una compuerta soportada de forma articulada, o un par de compuertas del compartimento soportadas de forma articulada, se abren y, seguidamente, el arma es liberada. Sin embargo, debido a las altas velocidades a las que operan muchos aviones de reacción en el momento en que las armas son liberadas del compartimento para armas, el flujo de aire de la capa de desprendimiento o deslizante en torno al compartimento para armas puede producir elevadas intensidades acústicas y cambios en la liberación de las armas cuando se abren las compuertas del compartimento. En efecto, se produce una separación dependiente del tiempo de la capa deslizante en el borde de ataque del compartimento para armas, que se desplaza al interior del compartimento, por lo que se produce un ruido acústico y una carga elevados. Para complicar esto, las armas existentes están, por lo común, cualificadas para condiciones máximas que pueden no ser suficientes para su despliegue desde un compartimento para armas interno de un avión. La modificación o recalificación de las armas no es, típicamente, una opción.

Convencionalmente, para contrarrestar de forma pasiva las elevadas intensidades acústicas experimentadas en el interior del compartimento para armas y con el fin de mejorar las características de separación de las armas, existe un deflector de flujo situado en el fuselaje del avión, externamente al compartimento para armas y aguas arriba con respecto a este. El deflector funciona “desviando” el flujo de aire que se aproxima, además de “quebrando” y reduciendo la intensidad de las ondas de presión oscilantes en el compartimento, en posición adyacente a la abertura existente en el fuselaje. Esta solución pasiva se ve, normalmente, limitada, en un comportamiento óptimo, a operar dentro de una porción limitada de la envolvente o dominio de vuelo (es decir, con un intervalo de velocidades predeterminado para el avión) . El deflector de flujo mecánico requiere, por lo común, una ligadura mecánica y dispositivos de accionamiento electromecánicos y/o hidráulicos, todos los cuales pueden añadir al aparato aéreo un peso, complejidad y costes ligados al ciclo de vida útil significativos.

El documento titulado “The attenuation of cavity tones using plasma actuators” (La atenuación de tonos de cavidad utilizando dispositivos de accionamiento por plasma) , por Chan, S. et al., XP 009141229, divulga un estudio llevado a cabo mediante experimentos en el túnel de viento a baja velocidad. Se colocó un conjunto geométricamente ordenado de dispositivos de accionamiento por plasma paraeléctricos en la superficie de aproximación a la cavidad, alineados con la dirección del flujo que llegaba. Se estudió el flujo de fluido en el interior de las cavidades utilizando un abanico de técnicas de medición. Se incluyeron mediciones de flujo de aceite, formación de imágenes de partículas, mediciones de velocidad y con micrófonos montados en las superficies.

El documento titulado “Control of high speed cavity flow using plasma actuator” (Control del flujo en cavidad a alta velocidad utilizando dispositivos de accionamiento por plasma) , por Mitchell, D. A., XP 002610057, divulga dispositivos de accionamiento por plasma que están colocados a lo largo del borde delantero o de ataque de una cavidad y que son capaces de influir en la separación de la capa de desprendimiento o deslizante. Se utilizaron dispositivos de accionamiento por plasma para determinar su capacidad a la hora de influir en el flujo en torno a la cavidad, en particular, las fluctuaciones de presión resultantes.

El documento “Airflow control by non-thermal plasma actuators” (Control del flujo de aire mediante dispositivos de accionamiento por plasma no térmico) , por Moreau, Eric, divulga el conocimiento concerniente al viento eléctrico inducido por dispositivos de accionamiento por plasma no térmico superficial, que actúan en el aire a la presión atmosférica. Este documento también divulga un control activo del flujo de aire por medio de dispositivos de accionamiento por plasma y el control de los dispositivos de accionamiento por plasma en asociación con una vena de aire.

SUMARIO La invención se establece en las reivindicaciones independientes. Características preferidas u opcionales se establecen en las reivindicaciones dependientes de las mismas.

La presente invención se refiere a un sistema y a un método que emplean al menos un dispositivo de accionamiento por plasma situado en una superficie de una plataforma móvil, aguas arriba con respecto a una cavidad de la plataforma móvil (en relación con un flujo de aire de libre circulación en torno a la plataforma) , a fin de modificar el recorrido de un flujo de aire adyacente a la cavidad. El sistema puede ser utilizado en cualquier forma de plataforma móvil, en asociación con cualquier forma de abertura, cavidad o, potencialmente, en cualquier parte en que se desee desviar el flujo de libre circulación que se desplaza en torno a la plataforma móvil. Se espera que el sistema encuentre utilidad particular en asociación con aeronaves o aviones militares, para modificar un flujo de aire de libre circulación con el fin de reducir las ondas de presión acústica oscilantes dentro del compartimento para armas del avión cuando la (s) compuerta (s) del compartimento para armas se está (n) abriendo.

En una realización, existe un dispositivo de accionamiento por plasma situado aguas arriba con respecto a un borde de aguas arriba de un compartimento para armas existente en un avión. La activación energética del dispositivo de accionamiento por plasma con una señal eléctrica provoca la ionización de las moléculas de aire contenidas en la capa límite de un flujo de aire de libre circulación que se desplaza en torno al dispositivo de accionamiento. Esto también tiene como resultado el desarrollo de un campo eléctrico adyacente al dispositivo de accionamiento, que actúa en el aire ionizado para crear un flujo inducido que es dirigido aguas arriba en relación con la dirección del flujo de aire de libre circulación. Ello provoca, a su vez, que el flujo de aire de libre circulación sea desviado en alejamiento del compartimento para armas. El flujo de aire de libre circulación desviado ayuda a reducir significativamente las ondas de presión acústica oscilantes que, de otro modo, se desarrollarían a partir de una capa de desprendimiento o deslizante que pasa sobre el compartimento para armas y se curva al interior de este. La reducción de las ondas de presión acústica oscilantes contribuye a reducir las intensidades acústicas dentro del compartimento para armas y a mejorar las características de separación para el armamento o municiones que se liberan desde el compartimento para armas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos que se describen en la presente memoria son para propósitos de ilustración únicamente y no están destinados a limitar de ningún modo el ámbito de la presente invención.

La Figura 1 es una vista lateral de un sistema de control de vuelo que se emplea en una superficie de Coanda del ala de un avión o aeronave, de tal manera que el sistema hace uso de una pluralidad de dispositivos de accionamiento por plasma que están situados sobre la superficie de Coanda; La Figura 1A... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar un flujo de aire en torno a una cavidad existente en un cuerpo de una plataforma móvil con el fin de reducir la intensidad de las ondas de presión oscilantes en las proximidades de dicha cavidad, de tal modo que el método comprende:

proporcionar una cavidad (206) dentro de un fuselaje (204) de la plataforma móvil (12) ; disponer al menos un dispositivo de accionamiento por plasma en una superficie de dicha plataforma móvil, aguas arriba, con respecto a la dirección del flujo de aire en torno a dicha plataforma móvil, de dicha cavidad y en posición adyacente a un borde de dicha cavidad, de tal manera que el dispositivo de accionamiento por plasma incluye un par de electrodos (24, 26) separados por un material dieléctrico (28) y dispuestos de forma tal, que un primero (24) del par de electrodos tiene una superficie de electrodo expuesta o al descubierto y un segundo (26) del par de electrodos está completamente encapsulado o encastrado dentro del material dieléctrico, de modo que el segundo del par de electrodos está dispuesto aguas arriba con respecto al primero del par de electrodos; y aplicar una señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma con el fin de activar energéticamente dicho dispositivo de accionamiento por plasma y provocar la ionización del aire adyacente a dicho dispositivo de accionamiento por plasma, para así facilitar la desviación de una capa de desprendimiento o deslizante (218) en alejamiento de dicha cavidad.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente disponer una pluralidad de dichos dispositivos de accionamiento por plasma (16) adyacentes a un borde de aguas arriba de dicha cavidad (206) , y aplicar dicha señal eléctrica a cada uno de dichos dispositivos de accionamiento por plasma.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual aplicar una señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma (16) comprende utilizar un controlador (20) para controlar un conmutador (30) asociado operativamente con dicho dispositivo de accionamiento por plasma para aplicar dicha señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual utilizar dicho controlador (20) para controlar un conmutador (30) comprende utilizar dicho controlador para controlar de forma intermitente dicho conmutador de forma tal, que se aplique a dicho dispositivo de accionamiento por plasma una señal eléctrica de CA de ciclo de trabajo variable.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual aplicar una señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma (16) comprende aplicar una señal de corriente alterna, CA, que tiene una tensión de al menos 3.000 voltios a dicho dispositivo de accionamiento por plasma.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual aplicar una señal eléctrica a dicho dispositivo de accionamiento por plasma (16) comprende aplicar una tensión de CA de entre 3.000 voltios y 20.000 voltios a dicho dispositivo de accionamiento por plasma.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente disponer el par de electrodos (24, 26) de manera tal, que los primer y segundo electrodos del par de electrodos estén escalonados en elevación con respecto a la superficie del fuselaje (204) de la plataforma móvil (12) .

8. Un sistema de control de flujo para uso en una plataforma móvil con el fin de alterar un flujo de aire en torno a una cavidad de dicha plataforma móvil, de tal modo que dicho sistema comprende:

una cavidad (206) de un fuselaje (204) de la plataforma móvil (12) ; un dispositivo de accionamiento por plasma (16) , dispuesto en una superficie de la plataforma movible, aguas arriba de dicha cavidad, con respecto a un flujo de aire en torno a una superficie exterior de dicha plataforma móvil de dicha cavidad, y adyacente a un borde de dicha cavidad, de tal manera que el dispositivo de accionamiento por plasma incluye un par de electrodos (24, 26) , separados por un material dieléctrico (28) , una fuente de tensión de corriente alterna, CA, para generar una señal de tensión de CA, y un controlador

(20) para aplicar dicha señal de tensión de CA a dicho dispositivo de accionamiento por plasma con el fin de activar energéticamente dicho dispositivo de accionamiento por plasma, caracterizado por que el par de electrodos (24, 26) está dispuesto de tal manera que un primero (24) del par de electrodos tiene una superficie de electrodo expuesta o al descubierto, y un segundo (26) del par de electrodos está completamente encapsulado o encastrado dentro del material dieléctrico, de modo que el segundo del par de electrodos está dispuesto aguas arriba con respecto al primero del par de electrodos, de tal manera que dicha activación energética provoca una ionización del aire en las proximidades de dicho dispositivo de accionamiento por plasma, que causa la separación de un flujo de capa límite (222) en torno a dicho dispositivo de accionamiento y la desviación de una capa de desprendimiento o deslizante (218) aguas abajo de dicho dispositivo de accionamiento, y en alejamiento de dicha cavidad.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente un conmutador (30) interpuesto entre dicho controlador (20) y dicho dispositivo de accionamiento por plasma, de tal manera que dicho conmutador es controlado por dicho controlador para controlar la aplicación de dicha señal de tensión de CA a dicho dispositivo de accionamiento por plasma.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el cual dicho controlador (20) controla dicho conmutador (30) para aplicar una señal de tensión de CA pulsante u oscilante, de ciclo de trabajo variable, a dicho dispositivo de accionamiento por plasma.

1.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente una pluralidad de dispositivos de accionamiento por plasma (16) , dispuestos en dicha superficie, adyacentes a dicho borde de aguas arriba de dicha cavidad (206) , de tal manera que cada uno de dichos dispositivos de accionamiento por plasma es susceptible de ser activado por dicha señal de tensión de CA, aplicada por dicho controlador (20) .

1.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el par de electrodos (24, 26) están dispuestos de tal modo que los primer y segundo electrodos del par de electrodos se encuentran escalonados en elevación, con respecto a la superficie del fuselaje (204) de la plataforma móvil (12) .