SISTEMA SUSTENTADOR, PROPULSOR Y ESTABILIZADOR PARA AERONAVES DE DESPEGUE Y ATERRIZAJE VERTICAL.

El sistema sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical de la invención consiste en aplicar sobre,

bajo o en el interior de las aeronaves de alas fijas uno o más rotores o grandes fanes cada uno con dos o más palas horizontales, dichos rotores son accionados mediante turboejes, turbofanes, turbohélices con una transmisión mecánica, o bien hidráulica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores. Utilizando unos fanes, turbinas tangenciales y/o aletas oscilantes y/o unos chorros de aire propulsores, sustentadores y/o estabilizadores y/o de control, colocando los sustentadores horizontales en las proximidades de al menos un extremo del eje longitudinal y del transversal de la aeronave. Unos grandes fanes fijos y de palas fijas se pueden colocar en el interior de un conducto o carenarse sus palas con un perfil aerodinámico a la altura del fuselaje o sobre él.

Sistema sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical. Campo de la invención

En sistemas de sustentación, propulsión y estabilización de aeronaves tripuladas y no tripuladas. Estado de la técnica

Los aviones tienen poca sustentación a baja velocidad, necesitan máxima potencia, grandes alas e hipersustentadores para el despegue y aterrizaje, son peligrosos por su alta velocidad junto al suelo, utilizan pesados trenes de aterrizaje, grandes aeropuertos, costosas pistas y no efectúan el despegue vertical. Los helicópteros son lentos, caros, pesados, complejos y tienen poca autonomía. Los aviones VTOL y SVTOL actuales, con toberas orientables o no, tienen poca seguridad o son inestables y no aprovechan eficientemente la energía de las turbinas a baja altura y a baja velocidad. Todos son difíciles de controlar. La invención soluciona estos inconvenientes. Objetivo de la invención

Poder despegar en modo VTOL y SVTOL reuniendo las ventajas de los helicópteros y de los aviones y facilitando el pilotaje. Utilizando solo una parte de la gran potencia y sustentación disponibles y simultáneamente distintos sistemas de sustentación, estabilización y control.

Poder fuselar, carenar u ocultar las palas cuando se usan rotores externos.

Utilizar rotores contrarrotatorios internos, carenados o no con perfiles aerodinámicos, si usa uno solo estará colocado en o próximo al centro de gravedad.

Aplicar selectivamente la energía impulsora a los propulsores y sustentadores.

Proporcionar gran estabilidad usando fanes, turbinas tangenciales y/o aletas oscilantes y/o unos chorros de aire propulsores, sustentadores y/o estabilizadores, colocando los sustentadores horizontales en las proximidades de al menos un extremo del eje longitudinal y del transversal de la aeronave, unas aletas estabilizadoras a la salida de los rotores o la aplicación de potencia asimétrica mediante varios rotores. Compensando rápida y eficientemente, en especial cuando se utilizan sistemas eléctricos.

Eliminar los hipersustentadores, grandes alas y pesados y complicados trenes de aterrizaje y sus sistemas.

Colocar las toberas orientables de las turbinas en

o debajo del centro de gravedad de la aeronave. Accionar los rotores, fanes y turbinas mecánica, eléctrica, hidráulica o neumáticamente. Usar turbohélices y turboejes para la sustentación y la propulsión. Utilizar fanes centrifugoaxiales o axiales carenados y aletas oscilantes como propulsores.

Usar turboejes, turbinas, miniturbinas, microturbinas o motores Wankel con potentes generadores de imanes permanentes de tierras raras a altas rpm. El peso del generador se puede reducir a 1/50 del actual. Pueden usarse motores eléctricos livianos.

Usar turbinas muy ligeras, similares a los turboejes, sin engranajes ni ejes, con generadores de imanes permanentes de tierras raras integrados en la zona del compresor.

Controlar la nave aplicando energía diferencial a sendos electroimanes de las aletas oscilantes. Sistema más sencillo, rápido, eficaz y económico que los servosistemas.

Descripción de la invención

El Sistema sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical de la invención consiste en aplicar sobre, bajo o en el interior de las aeronaves de alas fijas uno o mas rotores o grandes fanes cada uno con dos o mas palas horizontales, dichos rotores son accionados mediante turboejes, turbofanes, turbohélices con una transmisión mecánica, o bien hidráulica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores. Utilizando unos fanes, turbinas tangenciales y/o aletas oscilantes y/o unos chorros de aire propulsores, sustentadores y/o estabilizadores y/o de control, colocando los sustentadores horizontales en las proximidades de al menos un extremo del eje longitudinal y del transversal de la aeronave. Generalmente dichos elementos estabilizadores forman 90º entre sí y con el punto de aplicación del rotor central o de aplicación de la resultante de las fuerzas de sustentación.

Uno o dos rotores o grandes fanes se pueden colocar en el interior de unos conductos o carenarse los rotores con un perfil aerodinámico NACA 4412, 2412

o similar, a la altura del fuselaje o sobre el mismo y pueden ser centrifugoaxiales o axiales Dichos rotores disponen de unas aletas que desvían el flujo de aire impulsado para estabilizar la aeronave. En caso de necesidad a dichos rotores se les puede aplicar toda la potencia durante cinco minutos. Si se utiliza un solo rotor o gran fan se coloca en, sobre o bajo el centro de gravedad de la aeronave.

Los rotores externos son de palas rígidas o semirígidas, de paso fijo, simples, abatibles y retráctiles. Cada rotor con dos o más palas, las cuales se retraen y adosan al fuselaje o se introducen parcial o totalmente en una cavidad acanalada de la zona superior del mismo y/o de las alas en los aviones de ala alta, quedando fuseladas o carenadas con su superficie. Puede usar y guardar otro rotor en la zona inferior del fuselaje. Pueden introducirse solo los extremos mas externos de las palas.

Las palas se pueden introducir en unas cavidades con igual forma, carenando o fuselando su cara superior o externa con la superficie del fuselaje de la aeronave. Unos imanes, muelles o unos flejes las pueden sujetar cuando están retraídas. Los flejes la sujetan de su borde de ataque y de salida. Las palas se pueden introducir lateralmente en una pieza de retén externa Las puntas de las palas pueden estar inclinadas hacia abajo alojándose y quedando retenidas en unos alojamientos e igualmente inclinados y reforzados del fuselaje. También pueden portar en la puntas de las palas unos ganchos que se sujetan en unos alojamientos del fuselaje. La zona del alojamiento de las palas debe calefactarse.

Los extremos de las palas, preferentemente rígidas, pueden tener unas pequeñas aletas laterales inclinadas en un única dirección, que obliga a las palas a direccionarse con el aire de la marcha cuando quedan libres. Las palas tienen que tener un ángulo fijo para evitar que produzcan resistencia o su giro cuando están libres. De este modo no hay que recoger el rotor o las palas.

Las palas pueden ser flexibles con los extremos externos ligeramente curvados hacia abajo, para que al retraerse el rotor las palas se adosen a la superficie del fuselaje, en una zona reforzada.

Las palas pueden girar y guardarse entre el fuselaje y unas placas o puentes longitudinales sobre y bajo dicho fuselaje.

El accionamiento de los rotores y fanes se puede asegurar, complementar o reforzar con unos motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos.

Se pueden usar parejas de rotores en contrarrotación. Cuando se extienden los rotores en contrarrotación aumenta la separación entre ambos mediante un muelle. Si se usa un solo rotor se debe compensar con aletas, fanes o chorros de aire sobre el timón de dirección.

Puede usarse uno o más rotores en, sobre o bajo el centro de gravedad de la aeronave o varios rotores espaciados regularmente sobre la superficie de la misma.

Los rotores se acoplan a las turbinas o motores propulsores utilizando válvulas hidráulicas o de aire,

o con embragues manuales, hidráulicos, neumáticos

o eléctricos y los correspondientes reductores de rpm. Si se aplica neumático no necesitan reductor.

Los motores eléctricos de los rotores y de los fanes pueden embragarse automáticamente cuando reciben energía los motores, desembragándose si la pierden.

Las palas y los ejes de los rotores pueden estar articulados, o ser telescópicos con ejes deslizantes o con roscados de gran longitud en el interior de unos elementos tubulares y pueden recogerse y extenderse verticalmente, o bien pueden bascular dichos ejes con sus extremos articulados y unidos a las palas mediante una horquilla y un muelle que tiende a colocar las palas perpendiculares a dichos ejes cuando se recogen, siendo movidos mediante motores, actuadores o martinetes. Los rotores roscados se extienden al iniciar el giro en sentido sustentador y se retraen si se giran en sentido contrario, esto lo puede realizar el viento. A las palas telescópicas se les aplica aire a presión o succión por su interior que es hueco. Los ejes de los rotores portan en sus extremos de unión...

se retraen se introducen entre sí y en una cavidad aca

1. Sistema sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical, que consiste en aplicar sobre, bajo o en el interior de las aeronaves de alas fijas uno o mas rotores o grandes fanes cada uno con dos o mas palas horizontales, dichos rotores son accionados mediante turboejes, turbofanes o turbohélices con una transmisión mecánica,

o bien hidráulica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores, utilizando unos fanes y/o aletas oscilantes y/o unos chorros de aire propulsores, sustentadores y/o estabilizadores y/o de control, colocando los sustentadores horizontales en las proximidades de al menos un extremo del eje longitudinal y del transversal de la aeronave.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque uno o dos rotores o fanes se colocan en el interior de unos conductos o se carenan con un perfil aerodinámico NACA 4412, 2412 o similar, en la zona central del fuselaje y/o sobre el mismo, unas aletas a la salida de los conductos estabilizan la aeronave.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores son externos, de palas de paso fijo, simples, abatibles y retráctiles, cada rotor con dos o mas palas, las cuales al retraerse se introducen parcial

o totalmente en una acanaladura de su zona superior, quedando las externas que son mayores fuseladas o carenadas con su superficie.

4. Sistema según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizado por utilizar un solo rotor o un gran fan sobre o bajo el centro de gravedad de la aeronave.

5. Sistema según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizado por colocar una pareja de rotores o grandes fanes en, sobre o bajo el centro de gravedad de la aeronave.

6. Sistema según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizado por utilizar parejas de rotores en contrarrotación.

7 Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas se adosan o introducen en una cavidad acanalada en las alas de aviones tipo ala alta.

8. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las dos, tres o cuatro palas mas externas de los rotores se adosan a la zona superior del fuselaje y/o en las alas de aviones tipo ala alta.

9. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas son rígidas y se introducen en una pieza de retén externa lateralmente.

10. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas tienen sus extremos inclinados hacia abajo alojándose y quedando retenidas en unos alojamientos igualmente inclinados y reforzados del fuselaje.

11. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque los ejes de los rotores se recogen y extienden verticalmente y se deslizan o roscan telescópicamente en unos elementos tubulares.

12. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque los ejes de los rotores se recogen y extienden basculando y tienen sus extremos articulados y unidos a las palas mediante una horquilla y un muelle que tiende a colocar las palas perpendiculares a dicho eje.

13. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque los ejes de los rotores portan en sus extremos de unión con las palas forma de cuña y cuando

nalada igualmente en cuña del fuselaje.

14. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado por usar dos o mas rotores, con las palas del rotor externo mas anchas.

15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar varios rotores los cuales se espacian regularmente sobre la superficie de las aeronaves y se colocan a distintas alturas.

16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores se acoplan a las turbinas o motores propulsores utilizando válvulas hidráulicas o de aire.

17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores se acoplan a las turbinas o motores propulsores utilizando embragues hidráulicos, neumáticos o eléctricos y los correspondientes reductores de rpm.

18. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores se acoplan a las turbinas o motores propulsores utilizando embragues manuales.

19. Sistema según reivindicación1y10, caracterizado porque los rotores en contrarrotación al extenderse incrementan la separación entre los mismos mediante un muelle.

20. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas son telescópicas, accionadas por presión y succión de aire por el interior de las mismas.

21. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque los extremos de las palas, preferentemente rígidas, tienen unas pequeñas aletas laterales inclinadas en una única dirección, que obliga a las palas a direccionarse con el aire de la marcha cuando quedan libres, las palas deben de tener un ángulo fijo para evitar produzcan resistencia o giren cuando están libres.

22. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar un rotor externo en la zona superior y otro en la inferior del fuselaje.

23. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas se introducen en unas cavidades con igual forma, carenando o fuselando su cara superior o externa con la superficie del fuselaje de la aeronave.

24. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque solo se introducen los extremos mas externos de las palas en unos alojamientos del fuselaje y unos imanes, muelles o unos flejes las sujetan cuando están retraídas.

25. Sistema según reivindicación 1 y 3, caracterizado porque las palas se adosan al fuselaje y quedan retenidas por sus bordes de ataque y de salida con dos flejes.

26. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar uno o mas fanes carenados o no carenados sustentadores y/o estabilizadores en al menos un ala, en una aleta de un avión tipo canard o en la cola y/o en los estabilizadores.

27. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar parejas de fanes en serie en contrarrotación carenados dentro de un único conducto en cada una de las alas, en las aletas de un avión tipo canard y en el estabilizador horizontal y vertical, accionados por dos sistemas y motores independientes.

28. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar fanes propulsores, sustentadores y/o estabilizadores axiales.

29. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar fanes propulsores, sustentadores y/o estabilizadores centrifugoaxiales.

30. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar parejas de fanes propulsores, sustentadores y/o estabilizadores levitados magnéticamente.

31. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes de las alas o laterales se inclinan alrededor del eje transversal del avión y los de las aletas canard o delanteros alrededor de su eje longitudinal.

32. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes son retráctiles.

33. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se usan varias parejas de fanes propulsores fijos a cada lado del fuselaje, los cuales tienen un ligero ángulo de morro arriba.

34. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se usan varias parejas de fanes propulsores, sustentadores y estabilizadores, los cuales giran 90º respecto al eje transversal de la aeronave.

35. Sistema según reivindicación 29, caracterizado porque a los carenados de los fanes centrifugoaxiales se añaden unas toberas convergentes y un cono en zona central.

36. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores o fanes centrifugoaxiales carenados portan en la zona posterior de las palas o hélices un disco y/o un cono o semiovoide.

37. Sistema según reivindicación 1 caracterizado porque el accionamiento de los fanes y rotores se refuerza con unos motores eléctricos o neumáticos.

38. Sistema según reivindicación 1 caracterizado porque mediante una caja de engranajes se adiciona la energía de los ejes o motores y se aplica a los ejes de los rotores o fanes.

39. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las aeronaves usan unos dispositivos de estabilización y control consistentes en unas ranuras o conductos en las alas o estabilizadores por los que se insuflan los chorros de aire sobre las aletas de control compensando la aeronave durante el desplazamiento vertical, portando unas aletas flexibles laterales que perfilan la corriente de aire externa.

40. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los chorros de aire estabilizadores y de control, directos o no, son enviados por conductos que forman parte de la estructura de la aeronave, largueros, costillas y similares, y se colocan en al menos la punta de un ala, y del morro y/o la cola, también se usarán estos conductos para enviar el neumático de los motores accionados neumáticamente.

41. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas estabilizadoras y de control desvían el flujo de aire a la salida de los fanes de los rotores carenados.

42. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque en despegue y aterrizaje añade energía eléctrica de los acumuladores a los motores eléctricos complementarios de los motores de los rotores y fanes de la aeronave.

43. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque durante el despegue y el aterrizaje de las aeronaves se adiciona la energía neumática a la de los motores neumáticos de los rotores sustentadores.

44. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los motores turbofanes utilizan un fan que se independiza del eje de la turbina mediante un

embrague durante el vuelo vertical.

45. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar solamente motores turboejes los cuales impulsan mediante un sistema hidráulico, neumático

o eléctrico los motores que accionan los rotores sustentadores o principales y/o los fanes axiales o centrifugoaxiales carenados propulsores y los electroimanes de las aletas oscilantes, los gases de salida se dirigen hacia abajo y la succión se hace de la zona superior, generando una sustentación adicional.

46. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar turbinas, miniturbinas, microturbinas o motores Wankel, para uso exclusivo de la energía eléctrica de la aeronave, los cuales portan integrado el generador cuyo rotor formado por los imanes permanentes de tierras raras es solidario y gira con el compresor, teniendo el estator sujeto mediante montantes a un buje fijo o a la carcasa del motor Wankel, de la turbina, miniturbina o microturbina.

47. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por aplicar la energía eléctrica mediante generadores eléctricos accionados con turbinas o motores neumáticos y estos a su vez con aire a presión o gas licuado guardados en recipientes aislados térmicamente.

48. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque durante el despegue y el aterrizaje se adiciona la energía eléctrica de generadores, acumuladores, pilas de combustible o supercondensadores, aplicándola a unos motores eléctricos complementarios que refuerzan a los motores de los fanes y rotores.

49. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas están próximas al centro de gravedad y mediante el flap o una placa deflectora se dirige el flujo de aire y gases de salida hacia abajo y hacia el interior durante el vuelo vertical.

50. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas portan unas toberas orientables

o vectoriales debajo del centro de gravedad de la aeronave o ligeramente separadas del centro de gravedad para compensar el par creado por la succión de la turbina, las cuales descargan directamente el flujo hacia abajo.

51. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las patas del tren tienen unas ruedas y unos flejes amortiguadores flexibles y fijos, curvados hacia atrás.

52. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las aletas oscilantes oscilan alrededor de un eje o fleje bajo el fuselaje y alas o en el borde de salida de alas y estabilizadores y portan un imán permanente

o una porción ferromagnética la cual es atraída alternativamente por unos electroimanes alimentados por corrientes o señales eléctricas de unos multivibradores u osciladores, variando la intensidad o frecuencia se consigue variar la potencia del flujo sustentador o compensador, las aletas se introducen o se adosan en el fuselaje o en las alas.

53. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar turbinas tangenciales periféricas las cuales accionadas por motores envían el aire succionado por las entradas laterales o superiores del fuselaje o de las alas y lo impulsan hacia abajo por las salidas en zona inferior.

54. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes y rotores carenados se cubren con unas persianas, que abren accionadas con motores o actuadores y también se cierran ayudadas por unos muelles.

55. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes y rotores carenados se cubren automáticamente, abren con el flujo interno y se cierran con el aire de la marcha y unos muelles.

56. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los cojinetes de fanes y rotores son de aire

o magnéticos.

57. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los fanes o rotores centrifugoaxiales son planas y paralelas con los planos que pasan por el eje de giro.

58. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los fanes están torsionadas.

59. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes portan un aro o anillo periférico sujetado entre poleas accionadas por motores eléctricos.

60. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave usa solo cuatro pequeñas alas, de pequeña cuerda y/o en posiciones del estabilizador y de las aletas canard, y el fuselaje con al menos su zona inferior plana.

61. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por aplicar la energía eléctrica en el ascenso mediante un cable eléctrico unido a tierra o a un brazo giratorio el cual alimenta de energía a la aeronave hasta cierta altura o hasta cierta velocidad, desconectándose posteriormente.

62. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar una plataforma para elevar la aeronave hasta una altura de inicio del vuelo.

63. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por generar la energía utilizando en el ascenso un

gas licuado aislado térmicamente en un recipiente al cual se le deja salir accionando motores neumáticos y estos a unos generadores eléctricos.

64. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por ascender y descender la aeronave ayudada por un helicóptero alimentador y un cable eléctrico.

65. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por ser los motores de los fanes y turbinas tangenciales reversibles y producir y almacenar corriente y/o neumático en el descenso.

66. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por generar la energía eléctrica mediante generadores eléctricos de imanes permanentes de tierras raras, neodimio boro hierro, de samario cobalto o similares, refrigerados por aire que giran a las altas velocidades de las turbinas, miniturbinas o microturbinas, o motores Wankel aplicándolos directamente a las mismos, o a través de una pequeña reducción de rpm, la alta frecuencia de la corriente alterna generada se rectifica y se aplica a las aletas oscilantes y a los motores de C.C., o de C.A. de baja frecuencia a través de un inversor, la corriente de los acumuladores, supercondensadores y células de combustible se aplica a las barras de corriente continua y de estas a los inversores que alimentan los electroimanes, motores de los rotores y fanes complementarios, los motores de corriente continua se alimentan directamente.

67. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar unos giróscopos para estabilizar o controlar el rumbo y la horizontabilidad.

68. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar un giróscopo por cada motor o electroimán estabilizador.