Aleta activa.

Una aleta (100) que se puede unir de manera fija a un ala de línea de base de una aeronave (120,

200) que comprende:

una porción horizontal que es sustancialmente paralela al ala de línea de base de la aeronave, cuando la aleta está unida al ala de línea de base, y una porción en ángulo acoplada con la porción horizontal (106), estando configurada la porción horizontal para unirse de manera fija a un porción exterior del ala de línea de base de la aeronave (120, 200), de tal manera que la porción en ángulo se proyecta en un ángulo hacia arriba desde la porción horizontal (106); y

un dispositivo de modificación del flujo de aire controlable que, cuando está unido al ala de línea de base de la aeronave, reduce una carga al ala del ala de línea de base por debajo de una carga de diseño, en el que el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable está acoplado directamente a la parte horizontal de la aleta (112) y es interior respecto a la porción en ángulo (100),

en donde el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable está acoplado a un borde de salida de la porción horizontal de la aleta (100, 112).

Aleta activa Solicitud relacionada Esta solicitud es una solicitud internacional y reivindica el beneficio de la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 12/890.557 titulada "Aleta Activa", presentada el 24 de septiembre de 2010, que es una continuación de la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 12/797.742 titulada "Aleta activa", presentada el 10 de junio de 2010, que reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional Nº 61/265.534 titulada "Aleta activa", presentada el 1 de diciembre de 2009.

Antecedentes Existe una necesidad cada vez mayor en la industria de la aviación de aumentar la eficiencia de los aviones y reducir la cantidad de combustibles fósiles consumidos. Las aletas se han diseñado e instalado en muchos aviones, incluyendo aviones grandes para varios pasajeros para aumentar la eficiencia, el rendimiento y la estética. Tales aletas usualmente consisten en una porción de cuerpo horizontal que puede unirse a dicho extremo de un ala y una porción en ángulo que se puede extender perpendicularmente desde la porción de cuerpo horizontal. Por ejemplo, una aleta puede estar unida a un ala preexistente de una aeronave para aumentar la eficiencia de vuelo, el rendimiento de la aeronave, o incluso para mejorar la estética de la aeronave.

Sin embargo, el coste de instalar una aleta en una aeronave es a menudo prohibitivo debido a la necesidad de diseñar y certificar el ala después de instalar el ala. Por lo tanto, la instalación del mercado de accesorios de aletas en general se ha reservado para los grandes aviones de propiedad y operadas por las grandes compañías de aviación.

Las aletas existentes tienen una utilidad limitada, porque cada aleta debe estar diseñada y certificada para un ala específica de un modelo de aeronave específico. El documento US 2007114327 muestra este caso. Además, las aletas existentes, que son fijas, no son capaces de adaptarse a los cambios en las condiciones de vuelo. En consecuencia, sigue habiendo una necesidad en la técnica para la mejora de las aletas de aviones.

La invención se refiere a una aleta activa que puede unirse a un ala de línea de base de acuerdo con la reivindicación 1 y a un método de uso de dicha aleta acuerdo con la reivindicación 10.

Breve descripción de los dibujos La descripción detallada se realiza con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras, el dígito (s) más a la izquierda de un número de referencia identifica la figura en la que aparece por primera vez el número de referencia. El uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras indica elementos similares o idénticos.

La figura 1 representa una aleta activa ilustrativa acoplable a un ala de una aeronave. La figura 2 representa una aeronave ilustrativa con una aleta activa adjunta. La figura 3 representa la aleta activa ilustrativa de la figura 1 y una vista en sección transversal de la aleta activa, tomada a lo largo de la línea A-A de la figura 3. La figura 4 representa una sección transversal ilustrativa de la aleta activa de la figura 1 con un sistema de control mecánico. La figura 5 representa una sección transversal ilustrativa de la aleta activa de la figura 1 con un sistema de control controlado por ordenador. La figura 6 representa un gráfico de comparación de carga de diseño. La figura 7 representa un gráfico de comparación de tensión de diseño y momento de carga. La figura 8 representa un diagrama de flujo que ilustra detalles de un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable.

Descripción detallada Visión de conjunto Esta solicitud describe aletas activas de acuerdo con la reivindicación 1 para mejorar la eficiencia, el rendimiento y la estética de una aeronave, así como disminuir el coste y el tiempo de certificación. Tales aletas activas incluyen dispositivos de modificación de flujo de aire controlables. Al tener dispositivos de modificación de flujo de aire controlable, tales aletas activas pueden ser capaces de ajustar los bordes y/o porciones de las superficies de control de un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable en respuesta a los datos del factor de carga en vuelo y a los datos de condición de vuelo.

Como se comentó anteriormente, la instalación de aletas para un ala existente mejora la eficiencia y el rendimiento

de la aeronave mediante la reducción de la fricción. Esta ventaja de rendimiento se produce a costa de añadir tensión adicional al ala, que no es explicado por el fabricante original de la aeronave. Como resultado, la instalación de aletas pasivas tradicionales en los aviones es cara, porque el ala debe analizarse completamente, aplicarse un proceso de retroingeniería, y probarse para determinar si el ala tiene la capacidad estructural para acomodar la adición de aletas. En la mayoría de los casos, se requieren modificaciones estructurales de las alas. En todos los casos, la vida útil (vida de fatiga) del ala se reduce, aumentando así el coste total de propiedad de la aeronave para el cliente. En contraste, las aletas activas descritas en el presente documento reducen los costes de ingeniería y certificación, porque aletas activas tienen un efecto estructural mínimo (potencialmente incluso beneficioso) mientras se mantiene un efecto aerodinámico positivo. Como se señaló anteriormente, una aleta activa de acuerdo con esta descripción puede tener un sistema de control de flujo de aire en forma de un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable situado en la aleta. Este dispositivo de modificación del flujo de aire controlable situado en la aleta se puede ajustar, lo que puede cambiar las fuerzas aerodinámicas en el ala de la aeronave.

La aleta activa en una aeronave puede estar diseñada para mantener las cargas de sección de envergadura en o por debajo de los valores diseñados originalmente para un ala dada sin una aleta. Por lo tanto, la aleta activa puede eliminar el requisito de tener un ala reforzada debido a la adición de la aleta. Además, el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable de la aleta activa puede estar configurado para reducir el momento de flexión del ala, moviendo el centro de presión del interior del ala y/o reducir el impacto de la aleta en la vida de fatiga del ala. Por lo tanto, la adición de la aleta activa no puede disminuir significativamente, en todo caso, la vida de servicio del ala y/o de la aeronave a la que está unido. En algunos casos, la adición de una aleta activa puede incluso reducir la fatiga y aumentar una vida de servicio global del ala y/o de la aeronave a la que está unida. Además, en las mismas u otras instancias, la adición de una aleta activa puede también aumentar la capacidad global de la capacidad de llevar a ala de la aeronave, aumentando así el potencial de peso bruto de la aeronave.

Aleta activa ilustrativa La figura 1 representa una aleta activa ilustrativa 100 que se puede unir a un ala 102 de una aeronave (no mostrado) . En una realización, la aleta activa 100 incluye una porción de cuerpo 104 que es, cuando está conectado a un ala de línea de base de una aeronave, sustancialmente paralelo al ala. La aleta activa 100 incluye una porción en ángulo 106 en el lado exterior de la porción de cuerpo 104 y una porción acoplable 108 en el lado interior de la porción de cuerpo 104. En este ejemplo, los lados exterior e interior de la porción de cuerpo 104 se describen con relación al ala 102, de tal manera que el lado exterior está más lejos del ala 102 que el lado interior. Además, la porción en ángulo 106 puede ser sustancialmente vertical en relación con la porción de cuerpo 104, de tal manera que se proyecta perpendicularmente desde la porción de cuerpo 104. Sin embargo, en otras realizaciones, la porción en ángulo 106 puede estar configurada para proyectarse desde la porción de cuerpo 104 en ángulos distinto de 90 grados. En aún otras realizaciones, la porción en ángulo 106 puede estar configurada para proyectarse desde la porción de cuerpo 104 en ángulos que incluyen proyectarse hacia abajo (en relación a la aeronave) . Además, aunque la porción en ángulo 106 se describe anteriormente como que se proyecta desde el lado exterior de la porción de cuerpo 104, la aleta activa 100 puede estar diseñada de tal manera que la porción en ángulo 106 puede proyectarse desde el medio, o cualquier otro lugar, de la porción de cuerpo 104 (es decir, la porción en ángulo 106 puede estar situada en cualquier lugar entre los lados interior y exterior de la porción de cuerpo 104) .

La aleta activa 100 incluye un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable 110 en forma de una o más superficies de control 112 situadas en la porción de cuerpo 104 y/o la porción en ángulo 106. En una nueva manera de ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Una aleta (100) que se puede unir de manera fija a un ala de línea de base de una aeronave (120, 200) que comprende:

una porción horizontal que es sustancialmente paralela al ala de línea de base de la aeronave, cuando la aleta está unida al ala de línea de base, y una porción en ángulo acoplada con la porción horizontal (106) , estando configurada la porción horizontal para unirse de manera fija a un porción exterior del ala de línea de base de la aeronave (120, 200) , de tal manera que la porción en ángulo se proyecta en un ángulo hacia arriba desde la porción horizontal (106) ; y un dispositivo de modificación del flujo de aire controlable que, cuando está unido al ala de línea de base de la aeronave, reduce una carga al ala del ala de línea de base por debajo de una carga de diseño, en el que el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable está acoplado directamente a la parte horizontal de la aleta (112) y es interior respecto a la porción en ángulo (100) , en donde el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable está acoplado a un borde de salida de la porción horizontal de la aleta (100, 112) .

2. La aleta de la reivindicación 1, estando configurado el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable para ajustar una superficie de control de la aleta al menos de un modo electrónico, mecánico, hidráulico o neumático 20 (302, 402, 502) .

3. La aleta de la reivindicación 1, estando el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable acoplado a un sistema de control (204) para controlar una superficie de control de la aleta (112) .

4. La aleta de la reivindicación 3, comprendiendo el sistema de control un dispositivo de control (204, 502) con lógica de control (212) , estando acoplado el dispositivo de control comunicativamente a un sensor colocado en la aeronave (114) .

5. La aleta de la reivindicación 4, estando el dispositivo de control (502) configurado para recibir una señal desde el sensor situado en la aeronave (114) para indicar los factores de carga en vuelo de la aeronave (600) , las condiciones de vuelo de la aeronave (700) o los factores de carga en vuelo y las condiciones de vuelo de la aeronave (600, 700) .

6. La aleta de la reivindicación 5, estando el dispositivo de control (502) configurado además para ajustar el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable (304, 504) al menos parcialmente sobre la base de la señal procedente del sensor situado en la aeronave (114) .

7. La aleta de la reivindicación 1, en la que la porción en ángulo está fija con relación a la porción horizontal (104, 106) . 40

8. La aleta de la reivindicación 1, que comprende además un sistema de control (502) para controlar activamente el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable (110) para aliviar las cargas que afectan al ala de la aeronave.

9. La aleta de la reivindicación 1, que comprende además un sistema de control (204) para controlar activamente el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable (110) para reducir la fatiga de la aeronave.

10. Un método que comprende:

recibir datos de factores de carga en vuelo desde un sensor situado en una aeronave (802) ; y ajustar (804) un dispositivo de modificación de flujo de aire controlable (110) situado en una aleta unida de manera fija a una porción exterior de un ala de línea de base de la aeronave (100, 102, 202) basado al menos en parte en los datos del factor de carga recibidos en vuelo, estando situado el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable en una porción horizontal de la aleta sustancialmente paralelo al ala de línea de base de la 55 aeronave (800) , en el que la porción horizontal de la aleta está situada en el interior desde una porción vertical que está acoplada a y se proyecta en un ángulo hacia arriba desde la porción horizontal (100) , en donde el dispositivo de modificación del flujo de aire controlable (110) comprende un borde de una superficie de control (112) .

11. El método de la reivindicación 10, en el que el borde está acoplado a una bisagra (304) .

12. El método de la reivindicación 10, en el que el ajuste del dispositivo de modificación del flujo de aire controlable comprende la rotación de la superficie de control en la articulación a lo largo de un eje horizontal, de modo que un borde de la superficie de control diferente del borde acoplado a la articulación se mueve hacia arriba o hacia abajo 65 en relación a la porción horizontal de la aeronave (300) .

13. El método de la reivindicación 10, en el que el ajuste del dispositivo de modificación de flujo de aire controlable está configurado para al menos uno de reducir una carga del ala de un ala de la aeronave moviendo un centro de la presión del ala hacia el interior o de reducir un impacto de una aleta sobre una vida de fatiga de un ala de la aeronave, comprendiendo la carga del ala al menos uno de un momento de flexión o un momento de torsión del ala (600, 700) .