Avión de alas basculantes.

Avión de alas basculantes (10) que comprende un ala basculante (14) para la que se prevé un número 2n hélices (16,

18), siendo n un numero entero positivo (1, 2, 3, 4 ...), y una unidad de propulsión y control de cola configurada para generar un desplazamiento hacia adelante y también para generar una componente de empuje dirigida selectivamente hacia arriba o hacia abajo en vuelo de planeo o en ascenso del avión para el control del cabeceo y una componente de empuje de dirección lateral, y que comprende una hélice de cola (78) dentro de una cubierta configurada para poder girar alrededor del eje vertical y del eje transversal del avión.

Avión de alas basculantes.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a un avión de alas basculantes y a un procedimiento para su funcionamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5

Los aviones de alas basculantesper se son conocidos desde hace tiempo. El artículo de William F. Chana y T. M. Sullivan "The Tilt Wing Design for a Family of High Speed VSTOL Aircraft", presentado en la Sociedad Americana de Helicópteros, (American Helicopter Society, Foro Anual nº 49, St. Louis, Missouri, 19-21 de mayo de 1993, proporciona una buena sinopsis.

Del documento DE 14 06 385 A1 se conoce un avión de alas basculantes con un ala basculante que tiene cuatro 10 hélices. Además para regular el ascenso del avión en un vuelo vertical o de planeo se ha previsto un turborreactor que puede ser adecuadamente regulado por el piloto para opcionalmente expulsar un chorro de aire hacia arriba o hacia abajo. En caso dado también se puede prever un rotor de hélice en el timón de cola que gira en un plano horizontal y sirve para controlar la ascensión del avión durante el vuelo vertical.

El documento US 2 936 967 describe un avión de alas basculantes con un ala basculante provista de dos hélices. 15 En el empenaje de cola de este avión se han previsto un soplador que genera empuje en una dirección transversal y otro soplador que genera empuje en la dirección vertical. Ambos sopladores sirven para el control del movimiento de guiñada o cabeceo durante el vuelo de planeo o en vertical.

Del documento US 3 241 791 se conoce un helicóptero combinado con empuje auxiliar que tiene un rotor principal y un fuselaje provisto de alas. Los medios para corregir el momento de giro comprenden una hélice prevista en la cola 20 del fuselaje que gira alrededor de un eje longitudinal en la dirección longitudinal del fuselaje, medios para accionar la hélice y una cubierta que aloja la hélice y forma un canal de ventilación en la dirección longitudinal dentro del cual gira la hélice y que es concéntrico respecto al eje de la hélice. La cubierta cerrada tiene una sección transversal de sustentación del ala, presentando el canal de ventilación una entrada en un extremo cercano al fuselaje y una salida en el otro extremo, en el lado posterior de la cubierta, cuyo diámetro es mayor que el del segmento central. La hélice 25 se dispone de manera que gira esencialmente en el segmento central del canal de ventilación y se extiende esencialmente a lo largo del mismo. En el extremo de salida del canal de ventilación se ha previsto un timón que se extiende por encima de la salida y está montado en la cubierta con movimiento de giro, de forma que puede realizar un movimiento basculante alrededor de un eje vertical para desviar las turbulencias de la hélice. Además, en la cubierta, en el extremo de salida, se prevé un estabilizador horizontal fijo, un alerón de dirección fijo y un timón 30 auxiliar de equilibrio aerodinámico basculante verticalmente para controlar el movimiento de cabeceo del helicóptero.

Del documento US 4 605 185 se conoce un avión que tiene un motor de combustión interna que acciona un generador de corriente. Existen dos transformadores conectados eléctricamente con el generador y cada uno conectado a un motor eléctrico. Cada motor eléctrico acciona una de las dos hélices previstas en la superficie de sustentación del avión. Entre el generador y los transformadores se interconecta una batería de emergencia con el 35 fin de que, en caso de fallo de motor, esta batería suministre corriente para que sigan funcionando los motores eléctricos.

Del documento US 2 969 935 se conoce un avión equipado con varias unidades motrices regulables.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la invención es proporcionar un avión de alas basculantes perfeccionado. 40

Este objetivo se alcanza mediante los objetos de las reivindicaciones independientes. De las reivindicaciones dependientes se desprenden las distintas configuraciones de la invención.

En un vuelo de crucero, la unidad motora de cola del avión de alas basculantes según la invención puede proporcionar una determinada proporción o incluso el desplazamiento principal hacia adelante del avión. Con ello se consigue que los posibles ruidos generados por las hélices anteriores montadas en el ala basculante se desplacen 45 desde la cabina del avión más hacia la cola.

Debido al desplazamiento hacia adelante generado por la unidad motora de cola, además se pueden optimizar las hélices montadas en el ala basculante del avión en referencia al vuelo de planeo y ascendente, a la vez que la unidad motora de cola está optimizada con vistas al vuelo de crucero.

Según otro aspecto de la invención, el avión de alas basculantes según la invención tiene un accionamiento híbrido 50 que, para cada hélice, comprende un motor eléctrico y que tiene al menos un módulo generador de energía provisto de un motor de combustión interna y un generador para generar energía eléctrica.

Debido al accionamiento de la hélice, en cada caso por un motor eléctrico, es necesario conectar las dos hélices previstas para el vuelo de planeo y el vuelo ascendente con un árbol de transmisión, tal es necesario en un avión de rotor basculante, por ejemplo del tipo Bell-Boing V22 Osprey, con el fin de prever un fallo de un grupo motor. Preferentemente cada motor eléctrico se configura de modo redundante.

La potencia necesaria para la operación puede obtenerse de una unidad motora o de turbina común para todas las 5 hélices, pudiendo entonces distribuirse la potencia óptimamente entre las hélices mediante un acoplamiento eléctrico, según el objetivo de la misión. Según otro aspecto de la invención, para conseguir una redundancia del accionamiento híbrido se ha previsto al menos otro módulo generador de energía.

Preferentemente, los motores eléctricos utilizados en la invención están configurados como un par de accionamiento directo de alto rendimiento, como los descritos en el documento DE 10 2007 013 733 A1, esto es como máquinas 10 eléctricas con excitación permanente adecuadas para un accionamiento directo de las hélices con un alto par de giro específico y una densidad de potencia así como un momento de inercia reducido, en particular una tracción de las hélices directa apropiada.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se ha previsto una unidad de almacenamiento de energía eléctrica. Ésta puede servir para suministrar corriente eléctrica a los motores eléctricos que impulsan las hélices de forma al 15 menos temporal, adicional o alternativa. Por otro lado, así se aumenta la redundancia.

Según otro aspecto de la invención, el primer módulo generador de energía y el otro módulo generador de energía son del mismo diseño o similares. Con ello se obtiene una estructura modular con varios módulos generadores de energía provistos cada uno de un motor de combustión interna y un generador.

Según otro aspecto de la invención, sin embargo, el otro módulo generador de energía puede estar configurado 20 como una pila de combustible. Ésta puede proporcionar corriente para recargar la unidad de almacenamiento de energía eléctrica o una corriente eléctrica adicional para el funcionamiento de los motores eléctricos.

Según otro aspecto de la invención, la energía eléctrica generada por el al menos un módulo generador de energía se distribuye según las necesidades operativas entre los motores eléctricos para el accionamiento de las hélices. Aquí, por ejemplo, se suministra más energía eléctrica a aquel motor eléctrico que impulsa el rotor de cola en vuelo 25 de crucero que la que necesita en vuelo de planeo o en ascenso. Por tanto, según otro aspecto de la invención, en vuelo de crucero se puede suministrar la parte principal de la energía eléctrica a aquel motor eléctrico que impulsa la hélice de cola.

En caso extremo también la hélice de cola podría proporcionar el total de la propulsión, caso en el que entonces las hélices anteriores, dispuestas en las alas basculantes, pueden optimizarse de acuerdo con el funcionamiento con 30 vistas a disminuir la resistencia o incluso pararse de forma aerodinámicamente favorable.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las figuras muestran:

FIG. 1: una vista en perspectiva de un avión de pasajeros de alas basculantes;

FIG. 2: un avión de alas basculantes según la invención no tripulado; 35

FIG. 3: un avión no tripulado de alas basculantes según la invención, en la Fig. 3A una vista lateral del avión en vuelo ascendente ("climb") , en la Fig. 3B una vista frontal del avión en vuelo de planeo ("hover") , en la Fig. 3C una vista... [Seguir leyendo]

1. Avión de alas basculantes (10) que comprende un ala basculante (14) para la que se prevé un número 2n hélices (16, 18) , siendo n un numero entero positivo (1, 2, 3, 4 ...) , y una unidad de propulsión y control de cola configurada para generar un desplazamiento hacia adelante y también para generar una componente de empuje dirigida selectivamente hacia arriba o hacia abajo en vuelo de planeo o en ascenso del avión 5 para el control del cabeceo y una componente de empuje de dirección lateral, y que comprende una hélice de cola (78) dentro de una cubierta configurada para poder girar alrededor del eje vertical y del eje transversal del avión.

2. Avión de alas basculantes según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un accionamiento híbrido que proporciona a cada hélice (106; 112; 118) un electromotor (104; 110; 116) que acciona la 10 correspondiente hélice, así como al menos un módulo generador de energía (92, 96) que comprende un motor de combustión interna (92) y un generador (96) para generar energía eléctrica.

3. Avión de alas basculantes según la reivindicación 2, caracterizado porque se proporciona al menos otro módulo generador de energía (130, 134; 150) .

4. Avión de alas basculantes según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque se proporciona una unidad de 15 almacenamiento (120) de energía eléctrica.

5. Avión de alas basculantes según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el primer módulo generador de energía (92, 96) y el otro módulo generador de energía (130, 134) tienen el mismo diseño o un diseño similar.

6. Avión de alas basculantes según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el otro módulo generador de 20 energía está configurado como una unidad de pila de combustible (150) .

7. Procedimiento para operar un avión de alas pivotantes según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque la energía eléctrica generada por el al menos un primer módulo generador de energía (92, 96) se distribuye según las necesidades operativas entre los motores eléctricos (104, 110, 116) que propulsan las hélices (106, 112, 118) . 25

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la parte principal de la energía eléctrica es suministrada en vuelo de crucero al motor eléctrico (116) que impulsa la hélice de cola (118) .