BR102012016563A2 - Gerador de vórtice retrátil para reduzir valocidade de perda - Google Patents

Abstract

GERADOR DE VÓRTICE RETRÁTIL PARA REDUZIR VELOCIDADE DE PERDA. A presente invenção refere-se a um dispositivo e a métodos para o aprimoramento de desempenho de velocidade baixa de uma montagem de superfície de sustentação. Pelo menos um gerador de vórtice é acoplado à montagem se superfície de sustentação, e o gerador de vórtice é estendido através da montagem de superfície de sustentação inclinando-se uma borda anterior articulada acoplada à montagem de superfície de sustentação para aumentar a sustentação. O gerador de vórtice é retraído dentro da montagem de superfície de sustentação para diminuir o arrasto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "GERADOR DE VÓRTICE RETRÁTIL PARA REDUZIR VELOCIDADE DE PERDA". Campo

As modalidades da presente descrição referem-se geralmente ao fluxo ao longo de superfícies dinâmicas dos fluidos. Mais particularmente, as modalidades da presente descrição referem-se aos geradores de vórtice retrátil para aprimorar as características dinâmicas dos fluidos de fluxo ao longo de superfícies dinâmicas dos fluidos.

Antecedentes

A separação de fluxo ocorre geralmente quando uma camada

limite se desloca em direção a uma borda anterior de uma superfície de sus- tentação e longe o bastante de um gradiente de pressão adverso em que uma velocidade da camada limite em relação à superfície de sustentação cai quase a zero. O fluxo de fluidos pode se tornar separado da superfície de 15 sustentação e, em vez disso, formar redemoinhos e vórtices. Em aerodinâ- mica, a separação de fluxo muitas vezes pode resultar em arrasto aumenta- do e sustentação reduzida. A separação de fluxo geralmente piora o desem- penho de velocidade ao causar a separação da camada limite em ângulos de ataque elevados. O desempenho de velocidade baixa piorado, por sua 20 vez, aumenta uma "velocidade de perda" da superfície de sustentação e causa potencialmente condições de voo não ótimas quando a superfície de sustentação estiver operando em velocidades baixas associadas à decola- gem e aterrissagem.

Sumário

Um dispositivo e métodos para o aprimoramento de desempe-

nho de velocidade baixa de uma montagem de superfície de sustentação são descritos. Pelo menos um gerador de vórtice é acoplado a uma superfí- cie de sustentação, e o gerador de vórtice é estendido através da superfície de sustentação para aumentar a sustentação. O gerador de vórtice é retraí- do dentro da superfície de sustentação para diminuir o arrasto.

Um dispositivo de borda anterior inclinado articulado simples é combinado com geradores de vórtice retrátil e é acoplado a uma superfície de sustentação, tal como, uma asa. Na configuração de cruzeiro, a asa tem superfícies superior e inferior de arrasto baixo lisas. Na configuração de ve- locidade baixa, uma borda anterior da asa se inclina e os geradores de vórti- ce se estendem em um fluxo de ar. A borda anterior inclinada aumenta a 5 curvatura e os geradores de vórtice estendidos energizam o fluxo de ar ao longo de uma superfície superior similar a um sistema de ranhura fendida complexo. Esta ação aumenta o desempenho de velocidade baixa em ângu- los de ataque elevados. Desta maneira, os dispositivos de sustentação ele- vada de borda anterior complexa pesados que são dispendiosos, de manu- 10 tenção intensiva e sofrem de descontinuidades de superfície de redução de desempenho são substituídos por um dispositivo de borda anterior mais simples, mais leve e mais suave.

Em uma modalidade, um método aprimora o desempenho de ve- locidade baixa de uma montagem de superfície de sustentação. Pelo menos um gerador de vórtice é acoplado a uma montagem de superfície de susten- tação, e o gerador de vórtice é estendido através da montagem de superfície de sustentação inclinando-se uma borda anterior articulada acoplada à mon- tagem de superfície de sustentação para aumentar a sustentação. O gerador de vórtice é retraído dentro da superfície de sustentação para diminuir o ar- rasto. Em outra modalidade, um dispositivo gerador de vórtice retrátil com- preende um dispositivo de borda anterior articulada acoplado a uma superfí- cie de sustentação, e pelo menos um gerador de vórtice acoplado a uma superfície de sustentação. O gerador de vórtice é operável para se estender através da superfície de sustentação para aumentar a sustentação quando a borda anterior articulada for inclinada, e se retrair dentro da superfície de sustentação para diminuir o arrasto quando a borda anterior articulada for elevada.

Em ainda outra modalidade, um método para operar uma mon- tagem de superfície de sustentação proporciona desempenho de velocidade baixa aprimorado. O método faz com que um fluido flua ao longo da monta- gem de superfície de sustentação, e incline um dispositivo de borda anterior articulada até uma primeira superfície da montagem de superfície de susten- tação, a partir de uma posição nominal até uma posição defletida. O método expõe adicionalmente uma pluralidade de geradores de vórtice retrátil a uma distância além de uma superfície dinâmica dos fluidos da montagem de su- perfície de sustentação em resposta à inclinação do dispositivo de borda 5 anterior. O método faz adicionalmente com que um vórtice seja gerado den- tro do fluido, e varie uma magnitude de uma posição inclinada do dispositivo de borda anterior.

Proporciona-se este sumário para introduzir uma seleção de conceitos de uma forma simplificada que será adicionalmente descrita abai- 10 xo na descrição detalhada. Este sumário não se destina a identificar recur- sos principais ou recursos essenciais do assunto em questão reivindicado, nem se destina a ser usado como um auxílio na determinação do escopo do assunto em questão reivindicado.

Breve Descrição dos Desenhos Um entendimento mais completo das modalidades da presente

descrição pode ser derivado referindo-se à descrição detalhada e às reivin- dicações quando consideradas em conjunto com as figuras a seguir, em que as referências numéricas similares se referem aos elementos similares ao longo de todas as figuras. As figuras são proporcionadas para facilitar o en- 20 tendimento da descrição sem limitar a amplitude, escopo, escala ou aplicabi- lidade da descrição. Os desenhos não são necessariamente em escala.

A figura 1 é uma ilustração de um fluxograma de uma metodolo- gia de produção e serviço de aeronave exemplificativa.

A figura 2 é uma ilustração de um diagrama de bloco exemplifi- cativo de uma aeronave.

A figura 3 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação que mostra uma inclinação de borda anterior que expõe os geradores de vórtice retrátil (RVGs), de acordo com uma modalidade de descrição.

A figura 4 é uma ilustração de uma vista transversal lateral de

uma porção de uma montagem de superfície de sustentação que mostra uma inclinação de borda anterior que expõe um único RVG1 de acordo com uma modalidade da descrição.

A figura 5 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação que mostra as superfícies de sus- tentação da borda anterior superior e inferior lisas em uma configuração de cruzeiro com os RVGs ocultos sob uma borda anterior articulada inclinada, de acordo com uma modalidade da descrição.

A figura 6 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação que mostra uma inclinação de borda anterior inicial em um ângulo de cerca de 5 graus que expõe os RVGs, de acordo com uma modalidade da descrição.

A figura 7 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação que mostra uma inclinação de borda anterior de nível intermediário em um ângulo de cerca de 15 graus que es- tende os RVGs para fora das ranhuras em um revestimento de uma superfí- 15 cie aerodinâmica da montagem de superfície de sustentação, de acordo com uma modalidade da descrição.

A figura 8 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação que mostra uma inclinação de borda anterior totalmente deslocada em um ângulo de cerca de 30 graus que ex- põe e estende totalmente os RVGs, de acordo com uma modalidade da des- crição.

A figura 9 é uma ilustração de um fluxograma exemplificativo que mostra um processo para usar RVGs para aprimorar o desempenho de velocidade baixa de uma montagem de superfície de sustentação, de acordo com uma modalidade da descrição.

A figura 10 é uma ilustração de um fluxograma exemplificativo que mostra um processo para operar uma montagem de superfície de sus- tentação que proporciona desempenho de velocidade baixa aprimorado, de acordo com uma modalidade da descrição.

Descrição Detalhada

A seguinte descrição detalhada é de natureza exemplificativa e não destinada a limitar a descrição ou a aplicação e os usos das modalida- des da descrição. As descrições de dispositivos, técnicas e aplicações espe- cíficas são proporcionadas apenas como exemplos. As modificações nos exemplos descritos no presente documento serão prontamente aparentes para aqueles versados na técnica, e os princípios gerais definidos no pre- 5 sente documento podem ser aplicados a outros exemplos e aplicações sem sair do espírito e escopo da descrição. Além disso, não existe intenção de serem vinculadas a qualquer teoria expressa ou implícita apresentada no campo precedente, antecedentes, sumario ou descrição detalhada a seguir. A presente descrição deve ter o escopo coerente com as reivindicações, e 10 não limitada aos exemplos descritos e mostrados no presente documento.

As modalidades da descrição podem ser descritas no presente documento em termos de componentes de bloco funcionais e/ou lógicos e diversas etapas de processamento. Deve-se avaliar que tais componentes de bloco podem ser realizados por qualquer número de componentes de 15 hardware, software e/ou firmware configurados para realizar as funções es- pecificadas. Por uma questão de brevidade, as técnicas e componentes convencionais relacionados à aerodinâmica, dinâmica dos fluidos, estrutu- ras, superfícies de controle, fabricação e outros aspectos funcionais dos sis- temas (e os componentes de operação individuais dos sistemas) podem não 20 ser descritos em detalhes no presente documento. Além disso, aqueles ver- sados na técnica irão avaliar que as modalidades da presente descrição po- dem ser praticadas em conjunto com uma variedade de corpos estruturais, e que as modalidades descritas no presente documento são modalidades me- ramente exemplificativas da descrição.

As modalidades da descrição são descritas no presente docu-

mento no contexto de uma aplicação sem limitação prática, isto é, uma bor- da anterior da asa. As modalidades da descrição, entretanto, não se limitam a tais aplicações de borda anterior, e as técnicas descritas no presente do- cumento também podem ser utilizadas em outras aplicações de superfície 30 dinâmica dos fluidos. Por exemplo, as modalidades podem ser aplicáveis a outras superfícies de sustentação de uma aeronave, tal como, um flape ou uma cauda, uma superfície de controle de uma aeronave, tal como, um ele- vador e um ailerão, um suporte de motor, uma pá de turbina eólica, uma su- perfície hidrodinâmica que utiliza líquido (por exemplo, água) em vez de ar, um barco à vela, um propulsor de motor, um moinho de vento, e similares.

Conforme será aparente para o versado na técnica após Ier esta descrição, os seguintes exemplos e modalidades da descrição não são limi- tados a operar de acordo com estes exemplos. Outras modalidades podem ser utilizadas e alterações estruturais podem ser efetuadas sem sair do es- copo das modalidades exemplificativas da presente descrição.

Referindo-se mais particularmente aos desenhos, as modalida- des da descrição podem ser descritas no contexto de um método de fabrica- ção e serviço de aeronave 100 (método 100), conforme mostrado na figura 1 e uma aeronave 200, conforme mostrado na figura 2. Durante a pré- produção, o método exemplificativo 100 pode incluir a especificação e o pro- jeto 104 da aeronave 200 e aquisição de material 106. Durante a produção, a fabricação de componente e submontagem 108 e a integração de sistema 110 da aeronave 200 ocorrem. Posteriormente, a aeronave 200 pode passar através da certificação e distribuição 112 a fim de ser colocada em serviço 114. Enquanto em serviço através de um cliente, a aeronave 200 é progra- mada para manutenção e serviço de rotina 116 (que também pode incluir modificação, reconfiguração, restauração, e assim por diante).

Cada um dos processos do método 100 pode ser realizado ou executado por um integrador de sistema, terceiros e/ou um operador (por exemplo, um cliente). Para os propósitos desta descrição, um integrador de sistema pode incluir, sem limitação, qualquer número de fabricantes de ae- 25 ronave e subcontratantes de sistema principais; terceiros podem incluir sem limitação qualquer número de vendedores, subcontratantes e fornecedores; e um operador pode ser, sem limitação, uma companhia aérea, empresa de leasing, entidade militar, organização de serviço, e similares.

Conforme mostrado na figura 2, a aeronave 200 produzida pelo método exemplificativo 100 pode incluir uma estrutura de avião 218 com uma pluralidade de sistemas 220 e um interior 222. Os exemplos de siste- mas de alto nível 220 incluem um ou mais de um sistema de propulsão 224, um sistema elétrico 226, um sistema hidráulico 228, e um sistema ambiental 230. Qualquer número de outros sistemas também pode ser incluído. Embo- ra um espaço aéreo exemplificativo seja mostrado, as modalidades da des- crição podem ser aplicadas a outras indústrias.

5 O aparelho e métodos incorporados no presente documento po-

dem ser empregados durante qualquer um ou mais dos estágios do método de produção e serviço 100. Por exemplo, os componentes ou submontagens que correspondem ao processo de produção 108 podem ser fabricados ou produzidos de uma maneira similar aos componentes ou submontagens pro- 10 duzidas enquanto a aeronave 200 se encontra em serviço. Além disso, uma ou mais modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combi- nação das mesmas pode ser utilizada durante os estágios de produção 108 e 110, por exemplo, priorizando-se substancialmente a montagem ou redu- zindo o custo de uma aeronave 200. De maneira similar, uma ou mais moda- 15 Iidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação destas pode ser utilizada enquanto a aeronave 200 se encontra em serviço, por e- xemplo, e sem limitação, em manutenção e serviço 116.

As modalidades da descrição combinam os benefícios de uma ranhura da asa fendida retrátil com os benefícios de um gerador de vórtice fixo enquanto eliminam as desvantagens principais de ambos. Em algumas modalidades, proporciona-se um dispositivo de borda anterior inclinado não fendido articulado simples que aumenta uma curvatura de um corpo aerodi- nâmico, tal como, uma usa em configurações de velocidade baixa, em outras modalidades, um dispositivo de borda anterior fendido pode ser usado. Os geradores de vórtice retrátil (RVGs) podem ser posicionados sob uma borda posterior do dispositivo de borda anterior (isto é, dispositivo de borda anterior fendido ou não fendido). No voo de cruzeiro, o dispositivo de borda anterior cobre os RVGs que proporcionam uma superfície de asa de arrasto baixo lisa. Em velocidade baixa, o dispositivo de borda anterior gira em sua articu- lação simples, expondo os RVGs que, então, se estendem em um fluxo de ar de corrente livre que reduz o ruído.

Desta maneira, os RVGs estendidos energizam o fluxo de ar de corrente livre ao longo de uma superfície superior do corpo aerodinâmico de uma maneira similar a um sistema de ranhura fendida complexo. Esta ação aumenta o desempenho de velocidade baixa ao atrasar a separação da ca- mada limite em ângulos de ataque elevados. Entretanto, em contraste com o 5 sistema de ranhura fendida complexo existente, as modalidades da descri- ção eliminam a borda posterior de fenda sobreposta em cruzeiro e uma ra- nhura de borda anterior em uma posição estendida. A eliminação da borda posterior de ranhura em cruzeiro e uma fenda de borda anterior em uma po- sição estendida reduz o arrasto de cruzeiro e ruído de aproximação. Portan- 10 to, os dispositivos de sustentação elevada de borda anterior complexa pesa- dos que são dispendiosos, de manutenção intensiva e sofrem de descontinu- idades de superfície de redução de desempenho são substituídos por um dispositivo de borda anterior mais simples, mais leve e mais suave.

A figura 3 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma 15 montagem de superfície de sustentação 300 (por exemplo, uma asa) que mostra um dispositivo de borda anterior inclinado 302 (dispositivo de borda anterior 302) que expõe uma pluralidade de geradores de vórtice retrátil (RVGs) 308, de acordo com uma modalidade de descrição. A montagem de superfície de sustentação 300 pode compreender o dispositivo de borda an- 20 terior 302, os RVGs 308, uma articulação 310, uma primeira superfície 314 (superfície superior 314) (superfície de sustentação 314), uma segunda su- perfície 316 (superfície inferior 316), e um mecanismo atuador de articulação 318.

A montagem de superfície de sustentação 300 pode compreen- 25 der, por exemplo, mas, sem limitação, um corpo aerodinâmico, tal como, uma asa de aeronave, uma cauda vertical de aeronave, uma superfície de controle de aeronave (tal como, um elevador de aeronave, um ailerão de aeronave, e um leme de aeronave, um aerofólio), uma superfície de susten- tação de um carro de corrida, um leme de navio, um aerobarco, um propul- 30 sor de motor, um moinho de vento, e similares.

O dispositivo de borda anterior 302 compreende uma borda an- terior 304, uma borda posterior 306 da borda anterior 304, e uma superfície inferior de borda anterior 330. O dispositivo de borda anterior 302 compre- ende um dispositivo de borda anterior inclinada não fendida articulado sim- ples que aumenta uma curvatura da montagem de superfície de sustentação 300 em configurações de velocidade baixa. Conforme mencionado acima, 5 em uma modalidade, o dispositivo de borda anterior 302 compreende um dispositivo de borda anterior inclinada fendida que aumenta uma curvatura da montagem de superfície de sustentação 300 em configurações de veloci- dade baixa. A borda anterior 304 é uma primeira borda do dispositivo de borda anterior 302 que encontrar um fluxo médio, tal como, o fluxo de ar de 10 corrente livre 312 de ar no caso de aeronave ou carros de corrida, e água, no caso de um leme de navio.

O dispositivo de borda anterior 302 é acoplado de maneira arti- culável à primeira superfície 314 (superfície superior 314) através da articu- lação 310. Uma superfície aerodinâmica 334 (superfície dinâmica dos fluidos 334) pode ser proporcionada para sustentar o dispositivo de borda anterior 302. A superfície aerodinâmica 334 atua como uma extensão da borda pos- terior 306 quando o dispositivo de borda anterior 302 for inclinado cobrindo, deste modo, uma distância 338 entre a borda posterior 306 e uma borda 340. Na modalidade mostrada na figura 3, os RVGs 308 se estendem para fora das fendas 322 em um revestimento e uma distância acima da superfí- cie dinâmica dos fluidos 334 da montagem de superfície de sustentação 300 quando o dispositivo de borda anterior 302 for inclinado. Entretanto, em ou- tras modalidades, os RVGs podem se estender para fora das fendas em um revestimento e uma distância acima das outras superfícies dinâmicas dos fluidos da montagem de superfície de sustentação 300. A borda posterior 306 e a borda 340 se sobrepõem quando o dispositivo de borda anterior 302 se encontrar em uma posição totalmente retraída (figura 5). O dispositivo de borda anterior 302 é operável para inclinar e ser elevado usando o meca- nismo atuador de articulação 318, conforme explicado em mais detalhes no contexto da discussão da figura 4 abaixo.

Na modalidade mostrada na figura 3, os RVGs 308 compreen- dem geradores de vórtice móveis que podem ser posicionados sob a borda posterior 304 do dispositivo de borda anterior 302. Os RVGs 308 são aco- plados por meios de acoplamento 320 ao mecanismo atuador de articulação 318. Em voo de cruzeiro, o dispositivo de borda anterior 302 é posicionado na posição nominal 342 que cobre, deste modo, os RVGs 308 (figura 5) e 5 proporciona uma superfície de arrasto baixa lisa (superfície superior 314) para a montagem de superfície de sustentação 300 (por exemplo, asa). Em velocidade baixa, conforme mostrado na figura 3, o dispositivo de borda an- terior 302 gira para baixo em sua articulação 310, que expõe os RVGs 308 através de fendas 322 que, então, se estendem para dentro do fluxo de ar 10 de corrente livre 312. Desta maneira, os RVGs 308 através das fendas 322 energizam o fluxo de ar de corrente livre 312 ao longo da superfície superior 314 de uma maneira similar a um sistema de ranhura fendida complexo. Es- ta ação aumenta o desempenho de velocidade baixa ao atrasar a separação da camada limite em ângulos de ataque elevados.

Os RVGs 308 podem compreender diversos geradores de vórti-

ce tipo aerofólio, tais como, mas, sem limitação, cogiratório, contragiratório, biplano, e similares. Os RVGs 308 geralmente podem ser colocados em uma única linha. Entretanto, as configurações em tandem também podem ser usadas. Nas configurações em tandem, uma segunda linha dos RVGs 308 20 pode ser usada para re-energizar a camada limite se os vórtices a partir de uma linha tiverem perdido sua efetividade. As fendas 322 devem ter uma largura suficiente 324 para permitir uma projeção dos RVGs 308 através desta, porém, a largura 324 não deve ser tão grande, a fim de criar um vão excessivamente grande (não mostrado) entre os RVGs 308 e uma borda de 25 fenda 326 das fendas 322. Os RVGs 308 podem ter, por exemplo mas, sem limitação, um espaçamento 328 de cerca de 2,54-25,4 cm (1-10 polegadas), uma altura 344 de cerca de 0,254-6,35 cm (0,1-2,5 polegadas) e uma linha imaginária de cerca de 0,254-7,62 cm (0,1-3 polegadas).

A primeira superfície 314 pode ser uma superfície superior e a segunda superfície 316 pode ser uma superfície inferior se a montagem de superfície de sustentação 300 for horizontalmente orientada, tal como, quando a montagem 300 for uma asa de aeronave, um elevador de aerona- ve ou uma superfície de sustentação de um carro de corrida. Se a monta- gem de superfície de sustentação 300 for orientada de uma maneira vertical, entretanto, a primeira superfície 314 e a segunda superfície 316 podem compreender uma primeira superfície lateral e uma segunda superfície Iate- 5 ral.

O mecanismo atuador de articulação 318 pode ser localizado em um vão 336 dentro da montagem de superfície de sustentação 300 e aco- plado a um interior da superfície inferior 316 do dispositivo de borda anterior 302. O mecanismo atuador de articulação 318 pode ser pelo menos parcial- 10 mente coberto e circundado pela superfície superior 314 e pela superfície inferior 316. O mecanismo atuador de articulação 318 é operável para ar- quear o dispositivo de borda anterior 302, conforme explicado abaixo.

A figura 4 é uma ilustração de uma vista transversal lateral de uma porção de uma montagem de superfície de sustentação 400 que mostra 15 a inclinação de borda anterior que expõe um único gerador de vórtice retrátil (RVG) 308, de acordo com uma modalidade de descrição. A montagem de superfície de sustentação 400 compreende o dispositivo de borda anterior 302, o RVG 308, a articulação 310, a superfície superior 314, a superfície inferior 316, o mecanismo atuador de articulação 318, os meios de acopla- 20 mento 320 e a superfície dinâmica dos fluidos 334. A modalidade mostrada na figura 4 pode ter funções, materiais e estruturas que são similares às mo- dalidades mostradas na figura 3. Portanto, os recursos, funções e elementos comuns podem não ser redundantemente descritos aqui.

O mecanismo atuador de articulação 318 é acoplado ao disposi- 25 tivo de borda anterior 302 e é operável para arquear o dispositivo de borda anterior 302 em uma direção ascendente (elevada) ou descendente (inclina- da) (se a montagem de superfície de sustentação 300-400 for horizontal- mente orientada) ou em uma direção lado a lado (se a montagem de super- fície de sustentação 300-400 for verticalmente orientada). O mecanismo atu- 30 ador de articulação 318 faz com que o dispositivo de borda anterior 302 seja estendido a partir de uma posição nominal 402 (342 na figura 3) até uma posição inclinada 404 (posição defletida 404). O dispositivo de borda anterior 302 gira de maneira articulável ao redor da articulação 310 a partir da posi- ção nominal 402 até a posição inclinada 404 para expor o RVG 308. Na mo- dalidade mostrada na figura 4, um ângulo de rotação α do dispositivo de borda anterior 302 pode variar, por exemplo, mas, sem limitação, de 0-30 5 graus, e similares. Qualquer mecanismo de atuação conhecido na técnica adequado para estender/retrair o dispositivo de borda anterior 302 pode ser usado.

O RVG 308 é substancialmente coberto, quando o dispositivo de borda anterior 302 se encontra na posição nominal 402 em relação à super- 10 fície de sustentação 314, e o RVG 308 é exposto a uma distância variável em uma camada limite e capaz de gerar vórtices na camada limite em uma porção da superfície de sustentação 314 durante o voo quando o RVG 308 se encontra na posição defletida 404 em relação à superfície de sustentação 314.

A articulação que acopla o dispositivo de borda anterior 302 à

montagem de superfície de sustentação 400 proporciona a borda anterior articulada 302. Portanto, neste documento, os termos dispositivo de borda anterior 302 e borda anterior articulada 302 podem ser usados de maneira intercambiável. Também, a borda anterior articulada 302 proporciona um 20 RVG exposto 308 e um RVG 308 coberto (figura 5) quando a borda anterior articulada 302 for inclinada e elevada, respectivamente. Portanto, neste do- cumento, os termos RVG 308, RVG 308 exposto e RVG 308 coberto podem ser usados de maneira intercambiável.

Na prática, em uma condição de voo de velocidade baixa, a bor- 25 da anterior articulada 302 gira em sua articulação 310, que expõe o RVG 308 para proporcionar o RVG 308exposto que, então, se estende até o fluxo de ar de corrente livre 312, e em uma condição de voo de cruzeiro, a borda anterior articulada 302 cobre o RVG 308 para proporcionar o RVG 308 co- berto que proporciona uma superfície da montagem de superfície de susten- 30 tação de arrasto baixo lisa 400.

As figuras 5 a 8 são ilustrações seqüenciais das vistas em pers- pectiva da montagem de superfície de sustentação 500/600/700/800 que mostra o dispositivo de borda anterior 302 da montagem de superfície de sustentação 300/400 em diversas posições, de acordo com uma modalidade da descrição. As modalidades mostradas nas figuras 5 a 8 podem ter fun- ções, materiais e estruturas que são similares às modalidades mostradas 5 nas figuras 3-4. Portanto, recursos, funções e elementos comuns podem não ser redundantemente descritos aqui.

Na prática, os RVGs 308 se estendem através da montagem de superfície de sustentação 300 para aumentar a sustentação, quando o dis- positivo de borda anterior 302 for inclinado, e os RVGs 308 se retraem den- tro da montagem de superfície de sustentação 300 para diminuir o arrasto, quando a borda anterior articulada 302 for elevada.

A figura 5 é uma ilustração de uma vista em perspectiva da mon- tagem de superfície de sustentação 500 (por exemplo, asa) que mostra a superfície superior lisa 314 e a superfície inferior 316 na configuração de 15 cruzeiro com os RVGs 308 ocultos sob uma borda anterior articulada incli- nada, tal como, o dispositivo de borda anterior 302, de acordo com uma mo- dalidade de descrição.

A figura 6 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação 600 que mostra o dispositivo de borda anterior 302 inclinada em um ângulo inicial de rotação α de cerca de 5 graus que expõe os RVGs 308 através das fendas 322, de acordo com uma modalidade de descrição.

A figura 7 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação 700 que mostra o dispositivo de 25 borda anterior 302 inclinado em um ângulo de nível intermediário de rotação α de cerca de 15 graus que estende os RVGs 308 para fora das fendas 322 no revestimento da superfície aerodinâmica 334, de acordo com uma moda- lidade de descrição.

A figura 8 é uma ilustração de uma vista em perspectiva de uma montagem de superfície de sustentação 800 que mostra o dispositivo de borda anterior 302 inclinado em um ângulo totalmente estendido de rotação α de cerca de 30 graus que expõe e estende totalmente os RVGs 308 para fora das fendas 322, de acordo com uma modalidade de descrição.

Conforme explicado acima, as figuras 5 a 8 mostram a defle- xão/inclinação exempIificativa do dispositivo de borda anterior 302 em diver- sos ângulos de rotação α em uma faixa de cerca de 0-30 graus. Entretanto, 5 outros ângulos de rotação α também podem ser usados para expor os RVGs 308. O dispositivo de borda anterior 302 pode ser inclinado expondo-se os RVGs 308 para facilitar o acesso à manutenção em um interior da monta- gem de superfície de sustentação 300/400/500/600/700/800, tal como, mas, sem limitação, um interior de uma asa, e similares, de acordo com uma mo- 10 dalidade de descrição. Desta maneira, a complexidade é reduzida compara- da às soluções existentes, tais como, painéis inferiores removíveis.

A figura 9 é uma ilustração de um fluxograma exemplificativo que mostra um processo 900 para aprimorar o desempenho de velocidade baixa da montagem de superfície de sustentação 300/400/500/600/700/800 usando-se os RVGs 308, de acordo com uma modalidade de descrição. As diversas tarefas realizadas em conexão com o processo 900 podem ser me- canicamente realizadas, por software, hardware, firmware, ou uma combina- ção dos mesmos. Para propósitos ilustrativos, a seguinte descrição do pro- cesso 900 pode se referir aos elementos mencionados acima em conexão com as figuras 3 a 9. Nas modalidades práticas, as porções do processo 900 podem ser realizadas pelo dispositivo de borda anterior 302, os RVGs 308, a articulação 310, a primeira superfície 314, a segunda superfície 316, o me- canismo atuador de articulação 318, a superfície dinâmica dos fluidos 334, etc. O processo 900 pode ter funções, materiais e estruturas que são simila- res às modalidades mostradas nas figuras 3 a 8. Portanto, os recursos, fun- ções e elementos comuns podem não ser redundantemente descritos aqui.

O processo 900 pode começar através do acoplamento de pelo menos um gerador de vórtice retrátil, tal como, o RVG 308 a uma montagem de superfície de sustentação, tal como, a montagem de superfície de susten- tação 300 (tarefa 902).

O processo 900 pode continuar através do acoplamento de arti- culação de um dispositivo de borda anterior, tal como, o dispositivo de borda anterior 302 à montagem de superfície de sustentação 300 para proporcio- nar a borda anterior articulada 302 (tarefa 904).

O processo 900 pode continuar estendendo-se o RVG 308 atra- vés da montagem de superfície de sustentação 300 para aumentar a susten- tação inclinando-se uma borda anterior articulada, tal como, a borda anterior articulada 302 acoplada à montagem de superfície de sustentação 300 (tare- fa 906).

O processo 900 pode continuar retraindo o RVG 308 dentro da montagem de superfície de sustentação 300 para diminuir o arrasto (tarefa 908).

O processo 900 pode, então, continuar através da exposição do RVG 308 inclinando-se a borda anterior articulada 302 (tarefa 910) para pro- porcionar um gerador de vórtice exposto 308. Desta maneira, o gerador de vórtice exposto 308 energiza um fluxo de ar ao longo da superfície superior 15 314 da montagem de superfície de sustentação 300, atrasando uma separa- ção da camada limite de fluxo de ar em um ângulo elevado de ataque da montagem de superfície de sustentação 300. O gerador de vórtice exposto 308 proporciona uma velocidade de perda mais baixa para a montagem de superfície de sustentação 300.

O processo 900 pode continuar acoplando-se a borda anterior

articulada 302 ao RVG 308, de modo que a borda anterior articulada 302 estenda o RVG 308 através da montagem de superfície de sustentação 300 (tarefa 912).

O processo 900 pode continuar acoplando-se a borda anterior articulada 302 ao RVG 308, de modo que a elevação da borda anterior arti- culada 302 retraia o RVG 308 dentro da montagem de superfície de susten- tação 300 (tarefa 914).

O processo 900 pode continuar cobrindo-se o RVG 308 ao ele- var a borda anterior articulada 302 (tarefa 916). Desta maneira, o gerador de vórtice coberto 308 reduz o arrasto de cruzeiro.

A figura 10 é uma ilustração de um fluxograma exemplificativo que mostra um processo para operar uma montagem de superfície de sus- tentação para proporcionar o desempenho de velocidade baixa aprimorado, de acordo com uma modalidade de descrição. As diversas tarefas realizadas em conexão com o processo 1000 podem ser realizadas mecanicamente, por software, hardware, firmware, ou uma combinação destes. Para propósi- 5 tos ilustrativos, a seguinte descrição do processo 1000 pode se referir aos elementos mencionados acima em conexão com as figuras 3 a 8. Nas moda- lidades práticas, as porções do processo 1000 podem ser realizadas pelo dispositivo de borda anterior 302, pelos RVGs 308, pela articulação 310, pe- la primeira superfície 314, pela segunda superfície 316, pelo mecanismo a- 10 tuador de articulação 318, pela superfície dinâmica dos fluidos 334, etc. O processo 1000 pode ter funções, materiais e estruturas que são similares às modalidades mostradas nas figuras 3 a 9. Portanto, os recursos, funções e elementos comuns podem não ser redundantemente descritos aqui.

O processo 1000 pode começar a fazer com que um fluido flua 15 ao longo de uma montagem de superfície de sustentação, tal como, a mon- tagem de superfície de sustentação 300 (tarefa 1002). Desta maneira, o pro- cesso 1000 pode fazer com que a montagem de superfície de sustentação 300 se mova através do fluido ou fazer com que o fluido se mova ao longo da montagem de superfície de sustentação 300. Em uma modalidade na 20 qual a montagem de superfície de sustentação 300 compreende uma asa de aeronave ou cauda de uma superfície de sustentação de carro de corrida, o meio é o ar. Em um caso em que a montagem de superfície de sustentação 300 é um leme de navio, o meio é a água.

O processo 1000 pode, então, continuar inclinando (defletindo) um dispositivo de borda anterior, tal como, o dispositivo de borda anterior 302 articulado em uma superfície, tal como, a primeira superfície 314 da montagem de superfície de sustentação 300 a partir da posição nominal 402 até uma posição defletida/ inclinada 404 (tarefa 1004).

O processo 1000 pode, então, continuar através de um ou mais RVGs, tais como, RVGs 308 estendidos ou expostos a uma distância (não mostrada) além da superfície dinâmica dos fluidos 334 da montagem de su- perfície de sustentação 300 em resposta à inclinação do dispositivo de borda anterior 302 (tarefa 1006). Em uma modalidade, os RVGs 308 podem se estender ou ser expostos a uma distância (não mostrada) além da primeira superfície 314 da montagem de superfície de sustentação 300 em resposta à deflexão/inclinação.

5 O processo 1000 pode, então, continuar através de um ou mais

RVGs que fazem com que um vórtice seja gerado dentro do fluido (não mos- trado) (tarefa 1008), que está fluindo ao longo da montagem de superfície de sustentação 300.

O processo 1000 pode, então, continuar variando uma magnitu- de/ângulo de rotação α de uma posição inclinada do dispositivo de borda anterior 302 (tarefa 1010).

O dispositivo de borda anterior 302 na posição inclinada aumen- ta a curvatura e os RVGs estendidos 308 energizam o fluxo de ar ao longo da superfície superior 314. Desta maneira, a separação de fluxo é atrasada 15 aumentando o desempenho de velocidade baixa da montagem de superfície de sustentação 300 retraindo-se uma separação da camada limite em ângu- los de ataque elevados. Isto, por sua vez, diminui uma "velocidade de perda" e no caso da aeronave, causa condições de voo ótimas quando opera nas velocidades baixas e altitudes baixas associadas, por exemplo, à decolagem 20 e aterrissagem.

Deste modo, diversas modalidades da descrição proporcionam um dispositivo e métodos para reduzir a "velocidade de perda" de uma mon- tagem de superfície de sustentação estendendo-se os geradores de vórtice retrátil através da montagem de superfície de sustentação através da incli- 25 nação de uma borda anterior articulada acoplada à montagem de superfície de sustentação. Desta maneira, os dispositivos de sustentação elevada de borda anterior complexa pesados que são dispendiosos, de manutenção intensiva e sofrem de descontinuidades de superfície de redução de desem- penho são substituídos por um dispositivo de borda anterior mais simples, 30 mais leve e mais suave.

Embora pelo menos uma modalidade exemplificativa tenha sido apresentada na descrição detalhada precedente, deve-se avaliar que existe um vasto número de variações. Também, deve-se avaliar que a modalidade ou modalidades exemplificativas descritas no presente documento não são destinadas a limitar o escopo, aplicabilidade ou configuração do assunto em questão de nenhuma maneira. De preferência, a descrição detalhada prece- 5 dente irá dotar aqueles versados na técnica com um mapa de estradas con- veniente para implementar a modalidade ou modalidades descritas. Deve-se entender que diversas alterações podem ser efetuadas na função e disposi- ção dos elementos sem sair do escopo definido pelas reivindicações, que inclui equivalentes conhecidos e equivalentes previstos no momento de ar- 10 quivamento deste pedido de patente.

A descrição acima refere-se aos elementos, nós ou recursos que são "conectados" ou "acoplados" entre si. Conforme usado no presente do- cumento, exceto onde expressamente estabelecido em contrário, "conecta- do" significa que um elemento/nó/recurso é diretamente unido (ou se comu- 15 nica diretamente com) a outro elemento/nó/recurso, e não necessariamente de maneira mecânica. Igualmente, exceto onde expressamente estabelecido em contrário, "acoplado" significa que um elemento/nó/recurso é direta ou indiretamente unido (ou se comunica direta ou indiretamente com) outro e- lemento/nó/recurso, e não necessariamente de maneira mecânica. Deste 20 modo, embora as figuras 3 a 8 mostrem disposições exemplificativas de e- lementos, elementos, dispositivos, recursos ou componentes intervenientes adicionais podem estar presentes em uma modalidade da descrição.

Os termos e frases usados neste documento, e variações dos mesmos, exceto onde expressamente estabelecidos em contrário, devem 25 ser construídos abertos opondo-se à limitação. Como exemplos do que foi dito anteriormente: o termo "que inclui" deve ser lido como "que inclui, sem limitação", ou similar; o termo "exemplo" é usado para proporcionar instân- cias exemplificativas do item em discussão, não uma lista exaustiva ou Iimi- tativa dos mesmos; e os adjetivos, tais como, "convencional", "tradicional", 30 "normal", "padrão", "conhecido" e termos de sentido similar não devem ser construídos limitando o item descrito em um determinado período de tempo a um item disponível de um determinado tempo, mas, em vez disso, devem ser lidos abrangendo as tecnologias convencionais, tradicionais, normais ou padrões que podem estar disponíveis ou ser conhecidas agora ou a qual- quer momento no futuro.

Igualmente, um grupo de itens vinculados à conjunção "e" não 5 deve ser lido requerendo que cada um e todos estes itens estejam presentes no agrupamento, mas, de preferência, deve ser lido como "e/ou", exceto on- de expressamente estabelecido em contrário. De maneira similar, um grupo de itens vinculados à conjunção "ou" não deve ser lido requerendo exclusivi- dade mútua entre este grupo, mas, de preferência, também deve ser lido 10 como "e/ou", exceto onde expressamente estabelecido em contrário. Além disso, embora os itens, elementos ou componentes da descrição possam ser descritos ou reivindicados no singular, o plural é contemplado dentro do es- copo dos mesmos, exceto onde a limitação ao singular seja explicitamente estabelecida.

A presença de palavras e frases ampliadas, tais como, "um ou

mais", "pelo menos", "mas, não limitado a" ou outras frases em algumas ins- tâncias não devem ser lidas com o sentido do caso mais estreito pretendido ou requerido nas instâncias onde tais frases ampliadas podem estar ausen- tes. O termo "cerca de" quando se refere a um valor ou faixa numérica é 20 destinado a abranger os valores que resultam do erro experimental que pode ocorrer quando se adota as medições.

Conforme usado no presente documento, exceto onde expres- samente estabelecido em contrário, "operável" significa capaz de ser usado, ajustado ou pronto para uso ou serviço, útil para um propósito específico, e 25 capaz de realizar uma função citada ou desejada descrita no presente do- cumento. Em relação aos sistemas e dispositivos, o termo "operável" signifi- ca que o sistema e/ou o dispositivo é totalmente funcional e calibrado, com- preende elementos e atende os requisitos de operabilidade aplicáveis para realizar uma função citada quando ativada.

Claims (20)

1. Método para aprimoramento de desempenho de velocidade baixa de uma montagem de superfície de sustentação, o método que com- preende: acoplar pelo menos um gerador de vórtice a uma montagem de superfície de sustentação; estender pelo menos um gerador de vórtice através da montagem de superfície de sustentação inclinando-se a borda anterior articulada acoplada à montagem de superfície de sustentação, para aumentar a sustentação; e retrair pelo menos um gerador de vórtice dentro da montagem de superfície de sustentação para diminuir o arrasto.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: acoplar de maneira articulável um dispositivo de borda anterior à montagem de superfície de sustentação para proporcionar a borda anterior articulada; e expor pelo menos um gerador de vórtice inclinando-se a borda anterior articulada.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, que compreende adicionalmente acoplar a borda anterior articulada a pelo menos um gerador de vórtice, de modo que inclinar a borda anterior articulada estende pelo menos um gerador de vórtice através da montagem de superfície de sustentação.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, que compreende adicionalmente acoplar a borda anterior articulada a pelo menos um gerador de vórtice, de modo que a elevação da borda anterior articulada retraia pelo menos um gerador de vórtice dentro da montagem de superfície de

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, que compreende adicionalmente cobrir pelo menos um gerador de vórtice elevando-se a borda anterior articulada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que em uma condição de voo de cruzeiro a borda anterior articulada cobre pelo menos um gerador de vórtice para proporcionar pelo menos um gerador de vórtice coberto, que proporciona uma superfície de arrasto baixo lisa da montagem de superfície de sustentação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que pelo menos um gerador de vórtice coberto reduz o arrasto de cruzeiro.

8. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a borda anterior articulada aumenta uma curvatura da montagem de superfície de sustentação em uma configuração de velocidade baixa.

9. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que, em uma condição de voo de velocidade baixa, a borda anterior articulada gira em sua articulação, expondo pelo menos um gerador de vórtice para proporcionar pelo menos um gerador de vórtice exposto que, então, se estende em um fluxo de ar.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que pelo menos um gerador de vórtice exposto energiza um fluxo de ar ao longo de uma superfície superior da montagem de superfície de sustentação, atrasando uma separação da camada limite de fluxo de ar em um ângulo elevado de ataque da montagem de superfície de sustentação.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que pelo menos um gerador de vórtice exposto proporciona uma velocidade de perda mais baixa e reduz o ruído.

12. Dispositivo gerador de vórtice retrátil que compreende: uma borda anterior articulada acoplada a uma superfície de sus- tentação; pelo menos um gerador de vórtice acoplado à superfície de sustentação, e operável para: se estender através da superfície de sustentação para aumentar a sustentação, quando a borda anterior articulada for inclinada; e se retrair dentro da superfície de sustentação para diminuir o arrasto, quando a borda anterior articulada for elevada.

13. Dispositivo gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que a inclinação expõe pelo menos um gerador de vórtice.

14. Dispositivo gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que pelo menos um gerador de vórtice é acoplado à superfície de sustentação sob uma borda posterior da borda anterior articulada.

15. Dispositivo gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que a borda anterior articulada é operável para expor um interior da superfície de sustentação para acesso.

16. Dispositivo gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que a elevação da borda anterior articulada cobre pelo menos um gerador de vórtice.

17. Dispositivo gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que: pelo menos um gerador de vórtice é substancialmente coberto, quando a borda anterior articulada se encontra em uma posição nominal em relação à superfície de sustentação; e pelo menos um gerador de vórtice é exposto a uma distância va- riável em uma camada limite e é operável para gerar vórtices na camada limite em uma porção da superfície de sustentação durante o voo quando pelo menos um gerador de vórtice se encontra em uma posição defletida em relação à superfície de sustentação.

18. Gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que a borda anterior articulada aumenta a curvatura da superfície de sustentação em uma configuração de velocidade baixa.

19. Gerador de vórtice retrátil, de acordo com a reivindicação 12, em que a superfície de sustentação compreende pelo menos o elemento selecionado a partir do grupo que consiste em: uma asa de aeronave, uma superfície de controle de aeronave, um aerobarco e um leme de navio.

20. Método para operar uma montagem de superfície de susten- tação para proporcionar o desempenho de velocidade baixa aprimorado, o método que compreende: fazer com que um fluido flua ao longo da montagem de superfí- cie de sustentação; inclinar um dispositivo de borda anterior articulada até uma pri- meira superfície da montagem de superfície de sustentação a partir de uma posição nominal até uma posição defletida; expor uma pluralidade de geradores de vórtice retrátil a uma dis- tância além de uma superfície dinâmica dos fluidos da montagem de super- fície de sustentação em resposta à inclinação do dispositivo de borda anteri- or; fazer com que um vórtice seja gerado dentro do fluido; e variar uma magnitude de uma posição inclinada do dispositivo de borda anterior.