BR102018003220A2 - unidade de produção de impulso com pelo menos dois conjuntos de rotores e um envoltório - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a uma unidade de produção de impulso 3d para a produção de impulso em uma predeterminada direção, compreendendo pelo menos dois conjuntos de rotores 7d, 8d e um envoltório 6d que acomoda no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores 7d, 8d, sendo que o envoltório 6d define um duto de ar cilíndrico 20 que é axialmente delimitado por uma região de entrada de ar 20e e uma região de saída de ar 20f, e sendo que a região de entrada de ar 20e exibe na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20 uma geometria ondulada.

Description

(54) Título: UNIDADE DE PRODUÇÃO DE IMPULSO COM PELO MENOS DOIS CONJUNTOS DE ROTORES E UM ENVOLTÓRIO (51) Int. Cl.: B64D 27/26; B64D 27/02; B64C 27/32; B64C 27/08; B64C 39/00; (...) (30) Prioridade Unionista: 27/02/2017 EP 17400008.3 (73) Titular(es): AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GMBH (72) Inventor(es): UWE KIESEWETTER; SEBASTIAN MORES; MARIUS BEBESEL; RUPERT PFALLER (85) Data do Início da Fase Nacional:

20/02/2018 (57) Resumo: A presente invenção refere-se a uma unidade de produção de impulso 3d para a produção de impulso em uma predeterminada direção, compreendendo pelo menos dois conjuntos de rotores 7d, 8d e um envoltório 6d que acomoda no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores 7d, 8d, sendo que o envoltório 6d define um duto de ar cilíndrico 20 que é axialmente delimitado por uma região de entrada de ar 20e e uma região de saída de ar 20f, e sendo que a região de entrada de ar 20e exibe na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20 uma geometria ondulada.

a-¹

2a 4c 3c

5c

8c

1/45

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

UNIDADE DE PRODUÇÃO DE IMPULSO COM PELO MENOS DOIS CONJUNTOS DE ROTORES E UM ENVOLTÓRIO.

Campo da Invenção [0001] A presente invenção refere-se a uma unidade de produção de impulso para a produção de impulso em uma predeterminada direção, a unidade de produção de impulso compreendendo pelo menos dois conjuntos de rotores e um envoltório. A presente invenção se refere ainda a uma aeronave multirrotor com pelo menos uma unidade de produção de impulso para a produção de impulso em uma predeterminada direção, a unidade de produção de impulso compreendendo pelo menos dois conjuntos de rotores e um envoltório.

[0002] Várias aeronaves multirrotores de um tipo convencional são conhecidas, por exemplo, a partir dos documentos de Patente EP 2 551 190 A1, EP 2 551 193 A1, EP 2 551 198 A1, EP 2 234 883 A1, WO 2015/028627 A1, US D678 169 S, US 6 568 630 B2, US 8 393 564 B2, US 7 857 253 B2, US 7 946 528 B2, US 8 733 690 B2, US 2007/0034738 A1, US 2013/0118856 A1, DE 10 2013 108 207 A1, GB 905 911 e CN 2013 06711 U. Outras aeronaves multirrotores são igualmente conhecidas a partir do estado da técnica, tais como, por exemplo, o helicóptero de rotor em tandem Boeing CH-47, a aeronave de asas rotativas basculantes Bell XV-3, o quadricóptero de asas rotativas Bell XV-22 com rotores em dutos, bem como os assim chamados drones e, mais particularmente, os assim chamados drones quadricópteros, tais como, por exemplo, descritos nos documentos de Patente dos Estados Unidos 2015/0127209 A1, DE 10 2005 022 706 A1 e KR 101 451 646 B1. Além disso, existem também estudos e ficções sobre aeronaves multirrotores, tais como, por exemplo, a aeronave skyflyer SF MK II da empresa Skyflyer Technology GmbH e o multicóptero mostrado no filme Avatar.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 6/191

2/45 [0003] Cada uma dessas aeronaves multirrotores convencionais é equipada com duas ou mais unidades de produção de impulso que são providas para a produção de impulso em uma predeterminada direção durante o funcionamento de uma aeronave multirrotor. Em geral, cada unidade de produção de impulso inclui um ou mais rotores ou propulsores e, usualmente, é designada para condições de voo específicas. A título de exemplo, uma unidade de produção de impulso que é desenhada como uma hélice de avião funciona otimamente em condições de cruzeiro, enquanto que uma unidade de produção de impulso que é desenhada como uma hélice de um helicóptero composto é muito otimizada para condições de planagem ou voo horizontal, embora uma unidade de produção de impulso que implementa, por exemplo, um assim chamado rotor de cauda Fenestron^® seja particularmente desenhada para condições de planagem.

[0004] Em todos esses exemplos, a respectiva unidade de produção de impulso é otimizada para operação em condições de fluxo de ar axial, ou seja, em uma direção de fluxo de ar que é orientada pelo menos aproximadamente ao longo de um eixo de rotor e/ou um eixo de rotação do determinado um ou mais rotores ou propulsores e, portanto, referida como uma direção de fluxo de ar axial. Quando, no entanto, a respectiva unidade de produção de impulso é operada em condições de fluxo de ar transversal, ou seja, em uma direção de fluxo de ar que é orientada transversal ao eixo de rotor do determinado um ou mais rotores ou propulsores e, portanto, referida como uma direção de fluxo de ar não axial, uma respectiva eficiência da unidade de produção de impulso de modo geral diminui consideravelmente.

[0005] A título de exemplo, no caso do funcionamento de uma aeronave multirrotor com duas ou mais unidades de produção de impulso, as unidades de produção de impulso serão submetidas a condições de fluxo de ar axial, por exemplo, durante uma fase de decolaPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 7/191

3/45 gem vertical. Em seguida, respectivos vetores de impulsão gerados pelas unidades de produção de impulso poderão ser inclinados em uma predeterminada direção, por exemplo, girando as unidades de produção de impulso em conformidade, de modo que a aeronave multirrotor ganhe velocidade e saia de uma condição anterior de planagem de tal modo a se converter em um voo horizontal, sendo que as unidades de produção de impulso são submetidas a condições de fluxo de ar transversal. No entanto, nas condições de fluxo de ar transversal, respectivos dutos ou invólucros, que são benéficos em condições de fluxo de ar axial, são penalizados por gerar uma quantidade comparativamente grande de arrasto. Em outras palavras, uma vantagem subjacente provida pelos dutos ou invólucros na planagem se transforma em uma desvantagem no voo horizontal, a qual aumenta com uma respectiva maior velocidade de avanço da aeronave multirrotor em um voo horizontal.

[0006] Além disso, deve-se notar que, em condições de fluxo de ar axial, um rotor ou propulsor em dutos, ou seja, um rotor ou propulsor que é provido com um duto ou invólucro, terá uma eficiência aproximadamente 25% a 50% maior do que um equivalente rotor ou propulsor isolado ou não em duto, ou seja, um rotor ou propulsor sem duto ou invólucro, com dimensões globais comparáveis, ou seja, em diâmetro e corda média. Em outras palavras, a presença de um duto ou invólucro aumenta um impulso respectivamente produzido de uma determinada unidade de produção de impulso em potência constante requerida. Sendo assim, as unidades de produção de impulso do tipo convencional são frequentemente providas com um ou mais rotores ou propulsores que ficam totalmente encerrados em um associado duto ou invólucro. Essa configuração clássica usa um respectivo rotor ou propulsor de velocidade induzida para que um impulso seja também gerado por parte do duto ou invólucro.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 8/191

4/45 [0007] Em geral, um duto ou invólucro é definido por uma superfície anular encerrada que é disposta em torno de um rotor ou propulsor a fim de melhorar as respectivas aerodinâmica e performance do rotor ou propulsor. Um duto ou invólucro do tipo convencional é geralmente não rotativo, ou seja, não pode ser inclinado, e tem uma altura que é selecionada de tal modo que um dado rotor ou propulsor fique totalmente encerrado na mesma.

[0008] No entanto, uma vez que o duto ou invólucro deve ter uma determinada altura ou comprimento a fim de encerrar um associado rotor ou propulsor e tem, portanto, um tamanho comparativamente grande, o duto ou invólucro aumenta o peso geral de uma respectiva aeronave multirrotor devido ao seu tamanho, e aumenta ainda mais o arrasto, por exemplo, durante um voo horizontal, ou seja, em condições de fluxo de ar transversal, uma vez que o duto ou invólucro não pode ser inclinado para o ajuste de uma direção de impulso vetorial subjacente. O tamanho comparativamente grande também resulta em uma superfície de projeção comparativamente grande sobre a qual o vento e/ou uma rajada de vento poderá atuar. Isso leva a uma necessidade maior de energia para a respectiva aeronave multirrotor. Além disso, quando dois ou mais rotores ou propulsores são, por exemplo, coaxialmente posicionados um no topo do outro, um determinado duto ou invólucro que é provido para o encerramento desses rotores ou propulsores irá precisar de uma altura ainda maior e ficará ainda mais pesado. Além disso, os dutos ou invólucros do tipo convencional geralmente não giram ativamente e devem ser desenhados de uma forma comparativamente rígida, uma vez que normalmente uma abertura mínima entre os rotores ou propulsores e a superfície dos dutos ou invólucros se faz necessária. Além disso, os dutos ou invólucros do tipo convencional das respectivas unidades de produção de impulso não são adequados para o encerramento de rotores ou propulsores

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 9/191

5/45 diferentemente configurados, ou seja, rotores ou propulsores com diferentes inclinações, posições e/ou tamanhos e/ou diâmetros.

[0009] Em resumo, em uma unidade de produção de impulso do tipo convencional com um duto ou invólucro, um vetor de impulso que é produzido em operação em condições de fluxo de ar axial é alinhado ao eixo de rotor de um respectivo rotor ou propulsor da unidade de produção de impulso e direcionado contra a direção de um campo de velocidade induzido pelo rotor ou propulsor em operação. O rotor ou propulsor acelera um fluxo de massa através de um associado plano ou disco de rotor ou propulsor. Uma resultante aceleração de fluxo, que ocorre quando o ar passa pelo plano ou disco do rotor ou propulsor, forma áreas de subpressão em torno de uma respectiva região coletora do duto ou invólucro, deste modo, gerando um impulso adicional. Essa geração de impulso adicional é uma vantagem importante resultante do uso do duto ou invólucro que é, no entanto, fortemente prejudicado em um voo horizontal, ou seja, em condições de fluxo de ar transversal, devido ao arrasto adicional gerado pelo duto ou invólucro. O arrasto adicional é diretamente proporcional a uma respectiva área frontal que é definida por um produto da altura e largura do duto ou invólucro. Sendo assim, a título de exemplo, para uma unidade de produção de impulso com uma configuração de rotor ou propulsor contrarrotativa com dois rotores ou propulsores que são totalmente embutidos em um único duto ou invólucro, o arrasto adicional quase dobra em comparação com o de uma unidade de produção de impulso que é apenas provido com um rotor ou propulsor que fica totalmente embutido em um único duto ou invólucro.

[0010] O documento de Patente dos Estados Unidos 5 150 857 A descreve um veículo aéreo não tripulado (UAV) com uma fuselagem toroidal que circunda um par de rotores contrarrotativos coaxiais, de múltiplas pás. A fuselagem toroidal define um duto ou invólucro e em

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 10/191

6/45 um perfil de aerofólio que é configurado de modo a prover uma alta eficiência de planagem e produzir uma distribuição de pressão que provê altas forças de elevação. O perfil de aerofólio é simétrico e adaptado de modo a neutralizar os não desejáveis momentos de arremesso de nariz experimentados por veículos UAV do tipo rotativo em dutos em voo horizontal translacional. No entanto, o duto ou invólucro simétrico que é definido pela fuselagem toroidal exibe as desvantagens acima descritas em voo horizontal, ou seja, em condições de fluxo de ar transversal.

[0011] É, portanto, um objeto da presente invenção prover uma nova unidade de produção de impulso, em particular para uso com aeronaves multirrotores, que exibe uma aerodinâmica e performance aperfeiçoadas em condições de fluxo de ar transversal.

[0012] Esse objeto é solucionado por uma unidade de produção de impulso para a produção de impulso em uma predeterminada direção, a unidade de produção de impulso compreendendo as características da reivindicação 1. Em termos mais específicos, de acordo com a presente invenção, uma unidade de produção de impulso para a produção de impulso em uma predeterminada direção compreende pelo menos dois conjuntos de rotores e um envoltório que acomoda no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotor. O envoltório define um duto de ar cilíndrico que é axialmente delimitado por uma região de entrada de ar e uma região de saída de ar, sendo que a região de entrada de ar exibe na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico uma geometria ondulada.

[0013] Deve-se notar que o termo envoltório deve ser entendido como abrangendo simultaneamente os termos duto e invólucro. Em outras palavras, no contexto da presente invenção, o termo envoltório se refere de maneira intercambiável a um duto ou a um invólucro.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 11/191

7/45 [0014] Com vantagem, a unidade de produção de impulso da presente invenção é implementada como uma configuração de conjunto de múltiplos rotores cobertos que resulta em um arrasto significativamente reduzido em condições de fluxo de ar transversal, por exemplo, no voo horizontal de uma determinada aeronave multirrotor que usa a unidade de produção de impulso da presente invenção. Esse arrasto significativamente reduzido resulta não apenas da acomodação de no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores no envoltório, de modo que uma altura geral do envoltório possa ser significativamente reduzida, mas também do desenho inventivo do envoltório em si, em particular a geometria ondulada da região de entrada de ar na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico.

[0015] Em termos mais específicos, o envoltório da presente invenção e todos os elementos associados são de preferência não simétricos no sentido axial, ou seja, não simétricos ao longo do azimute ψ do envoltório. Em outras palavras, o envoltório é desenhado com base em um fator de variável com relação a todos os elementos associados, ou seja:

- Altura versus Azimute ψ,

- Raio de região de entrada de ar versus Azimute ψ,

- Raio de região de saída de ar versus Azimute ψ, e/ou

- Disposição de superfícies de elevação adicionais versus

Azimute ψ.

[0016] Em particular, a altura variável do envoltório possibilita vantagens significativas na relação entre uma decolagem vertical e uma planagem, sendo que uma eficiência subjacente surge com um aumento da altura do envoltório, e o voo horizontal, sendo que um arrasto subjacente diminui com uma redução da altura do envoltório, uma vez que isso reduz uma respectiva área de arrasto do envoltório.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 12/191

8/45 [0017] Além disso, a unidade de produção de impulso da presente invenção exibe um peso significativamente menor que o de uma unidade de produção de impulso coberta do tipo convencional tendo um único envoltório que encerra completamente dois conjuntos de rotores ou propulsor, embora apresente desempenhos comparáveis em condições de fluxo de ar axial, ou seja, em um voo de planagem da respectiva aeronave multirrotor. Com efeito, deve-se notar que uma unidade de produção de impulso coberta do tipo convencional dotada de um único envoltório que encerra totalmente dois ou mais, de preferência, conjuntos de rotores ou propulsores que giram em sentidos opostos provê o mesmo impulso versus características de força do que, por exemplo, uma unidade de produção de impulso que tem um envoltório muito menor que encerra apenas um dentre os dois ou mais conjuntos de rotores ou propulsor, tal como a unidade de produção de impulso da presente invenção, embora deixando o(s) outro(s) não coberto(s), ou seja, exposto(s) ao ar. Isso se deve ao fato de que o impulso adicional acima mencionado é gerado pela região de entrada de ar definido apenas pelo envoltório, e não pelo duto e/ou pelo envoltório em si. Além disso, um respectivo campo de velocidade induzido por pelo menos dois conjuntos de rotores ou propulsor com os envoltórios longos e curtos surge de tal modo que o campo de subpressão gerado na região de entrada de ar seja igual para as configurações longas e curtas de invólucro. Isso se aplica também a uma configuração que caracteriza os conjuntos de múltiplos rotores e propulsores, cada qual sendo encerrado em um único envoltório associado tendo uma altura mínima. [0018] De preferência, o envoltório da unidade de produção de impulso da presente invenção é usado como um dispositivo de elevação adicional durante os casos de planagem e de voo horizontal de uma aeronave multirrotor dotada da unidade de produção de impulso da presente invenção e, desta maneira, beneficamente permite a redução

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 13/191

9/45 de um respectivo consumo de energia de no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores que fica acomodado no envoltório. Além disso, o envoltório com vantagem permite reduzir pelo menos um diâmetro subjacente de no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores que fica acomodado nos mesmos, uma vez que o envoltório aumenta a sua eficácia. Além disso, o envoltório beneficamente provê um efeito de blindagem com relação a no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores que fica acomodado nos mesmos e, deste modo, com vantagem permite reduzir uma respectiva pegada de ruído no solo.

[0019] De acordo com um aspecto, a unidade de produção de impulso da presente invenção pode ser provida com uma proteção contra objeto estranho, por exemplo, ao ser encerrada por uma grade, a fim de proteger no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores que fica acomodado nos mesmos contra objetos estranhos. Tal proteção contra objeto estranho beneficamente impedirá mau uso e acidentes por parte das e às pessoas, por exemplo, ao impedir que as mesmas coloquem suas mãos em peças giratórias, deste modo levando a um maior nível de segurança operacional da unidade de produção de impulso da presente invenção.

[0020] Com vantagem, ao se prover a unidade de produção de impulso da presente invenção com pelo menos dois conjuntos de rotores que definem diferentes planos de rotor, os conjuntos de rotores poderão ser posicionados um acima do outro e girados em uma maneira de giro em sentidos opostos, levando a uma unidade de produção de impulso que provê um maior nível de segurança e que permite a redução das dimensões gerais de uma aeronave multirrotor associada, resultando em uma aeronave comparativamente pequena, uma vez que os dois ou mais planos de rotor poderão ser combinados em uma única unidade de produção de impulso. De preferência, pelo menos dois

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 14/191

10/45 conjuntos de rotores da unidade de produção de impulso da presente invenção, cada um dos quais definindo um associado plano ou superfície de rotor, são posicionados um em cima do outro, ou de maneira coaxial ou com eixos de rotor individuais separados, podendo ser inclinados um com relação ao outro. Além disso, a unidade de produção de impulso da presente invenção é adaptada de modo a prover torque individualmente como resultado dos seus conjuntos de rotores que giram em sentidos opostos, e que podem ser usados no sentido de manobrar uma determinada aeronave multirrotor dotada da unidade de produção de impulso da presente invenção, por exemplo, com respeito a uma guinada.

[0021] De acordo com uma modalidade preferida, o duto de ar cilíndrico exibe uma altura definida entre a região de saída de ar e a região de entrada de ar na direção axial do duto de ar cilíndrico que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico, sendo que a altura que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico define a geometria ondulada da região de entrada de ar.

[0022] De acordo com uma outra modalidade preferida, o duto de ar cilíndrico compreende na direção circunferencial um bordo de ataque e um bordo de fuga diametralmente oposto, e um ressalto lateral no lado de bordo e um ressalto lateral no lado a estibordo diametralmente oposto, sendo que o ressalto lateral no lado de bordo e o ressalto lateral no lado a estibordo são respectivamente dispostos na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico entre o bordo de ataque e o bordo de fuga, e sendo que a altura no bordo de ataque é menor que a altura no ressalto lateral no lado de bordo e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo.

[0023] De acordo com uma outra modalidade preferida, a altura no bordo de fuga é menor que a altura no ressalto lateral no lado de bordo e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 15/191

11/45 [0024] De acordo com uma outra modalidade preferida, a altura no bordo de fuga é menor que a altura no bordo de ataque.

[0025] De acordo com uma outra modalidade preferida, a altura no ressalto lateral no lado de bordo e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo é selecionada em uma faixa de 0.05*D a 0.5*D, sendo que D define um diâmetro do duto de ar cilíndrico.

[0026] De acordo com uma outra modalidade preferida, a região de entrada de ar do duto de ar cilíndrico exibe um raio de região de entrada de ar que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico, sendo que o raio de região de entrada de ar difere entre pelo menos dois dentre o bordo de ataque, o bordo de fuga, o ressalto lateral no lado de bordo e o ressalto lateral no lado a estibordo.

[0027] De acordo com uma outra modalidade preferida, a região de saída de ar do duto de ar cilíndrico exibe um raio de região de saída de ar que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico, sendo que o raio de região de saída de ar difere entre pelo menos dois dentre o bordo de ataque, o bordo de fuga, o ressalto lateral no lado de bordo e o ressalto lateral no lado a estibordo.

[0028] De acordo com uma outra modalidade preferida, o bordo de fuga do duto de ar cilíndrico é pelo menos essencialmente aberto e provido com um elemento de reforço.

[0029] De acordo com uma outra modalidade preferida, o bordo de fuga do duto de ar cilíndrico é equipado com um flape.

[0030] De acordo com uma outra modalidade preferida, o bordo de ataque do duto de ar cilíndrico é provido com uma superfície de elevação adicional.

[0031] De acordo com uma outra modalidade preferida, um primeiro conjunto de rotor dentre pelo menos dois conjuntos de rotores é disposto do lado de fora do duto de ar cilíndrico e adjacente à região de entrada de ar do duto de ar cilíndrico, sendo que o envoltório acoPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 16/191

12/45 moda um segundo conjunto de rotor dentre pelo menos dois conjuntos de rotor.

[0032] De acordo com uma outra modalidade preferida, o primeiro conjunto de rotor define um primeiro eixo de rotor e o segundo conjunto de rotor define um segundo eixo de rotor, o primeiro e o segundo eixos de rotor sendo coaxialmente dispostos.

[0033] De acordo com uma outra modalidade preferida, o primeiro e o segundo eixos de rotor são inclinados em ângulos de inclinação associados compreendidos em uma faixa entre -60°e +60°.

[0034] A presente invenção se refere ainda a uma aeronave multirrotor compreendendo pelo menos uma unidade de produção de impulso que é configurada tal como acima descrito.

[0035] Com vantagem, o envoltório da unidade de produção de impulso da presente invenção permite a redução das respectivas dimensões gerais da aeronave multirrotor da presente invenção dotada da unidade de produção de impulso da presente invenção. Além disso, as pessoas que se aproximam da unidade de produção de impulso coberta ficam protegidas contra ferimento, bem como poderão ser evitados com segurança ou confiavelmente impedidos danos à unidade de produção de impulso em operação por objetos estranhos, tais como, por exemplo, colisão com aves ou colisão com fios, e a segurança operacional geral da aeronave multirrotor associada no caso de acidentes aéreos poderá ser aperfeiçoada.

[0036] Além disso, respectivas performances aerodinâmicas, acústicas poderão ser aperfeiçoadas ao se reduzir uma respectiva carga de pá de rotor em operação, reduzindo um consumo geral de energia, reduzindo uma respectiva emissão de ruído e melhorando o funcionamento na planagem e no voo horizontal da aeronave multirrotor da presente invenção. Além disso, um requerido diâmetro subjacente da unidade de produção de impulso poderá ser reduzido. Além disso, a

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 17/191

13/45 elevação da aeronave multirrotor da presente invenção é aperfeiçoada pelo próprio envoltório, potencialmente reduzindo a força geral requerida pela aeronave multirrotor da presente invenção.

[0037] Deve-se notar que embora a aeronave da presente invenção seja acima descrita com referência a estrutura multirrotor ou a múltiplos conjuntos de rotores, a mesma poderá ser igualmente implementada como uma estrutura multipropulsor com múltiplos conjuntos de propulsores ou como uma estrutura multipropulsor e multirrotor. Em termos mais específicos, embora os rotores sejam de modo geral totalmente articulados, os propulsores são de modo geral não articulados. No entanto, ambos poderão ser usados para a geração de impulso e, portanto, para a implementação das unidades de produção de impulso de acordo com a presente invenção. Consequentemente, qualquer referência a rotores ou a estruturas de rotores no presente relatório descritivo deverá também ser entendida como uma referência a propulsores ou a estruturas de propulsores, de modo que a aeronave multirrotor da presente invenção possa ser igualmente implementada como uma aeronave multipropulsor e/ou uma aeronave multipropulsor e multirrotor.

[0038] Em outras palavras, a presente invenção principalmente se refere a uma configuração de múltiplos impulsos com rotores/propulsores que definem planos de rotor/propulsor, que podem ser selecionados de modo a ficarem posicionados um no topo do outro individualmente, um envoltório para o encerramento de quaisquer peças giratórias de no máximo um dentre os rotores/propulsores, pelo menos um motor elétrico que aciona cada rotor/propulsor, sendo que cada motor pode ser segregado a fim de aumentar um nível de segurança provido, e na qual uma conexão lógica de preferência existe entre a bateria e os motores elétricos, a conexão lógica de preferência compreendendo um desenho redundante, aumentando o nível de sePetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 18/191

14/45 gurança no caso de falha, e na qual de preferência é provido um layout de redundância de bateria com um apropriado nível de segurança em caso de falha.

[0039] Com vantagem, a aeronave multirrotor da presente invenção é desenhada para o transporte de passageiros e é, em particular, adequada e adaptada para ser certificada para operação dentro de áreas urbanas. A mesma é de preferência fácil de voar, tem múltiplas redundâncias, atende às exigências de segurança das autoridades, tem um desenho econômico e apenas cria um ruído comparativamente baixo. De preferência, a aeronave multirrotor da presente invenção tem um diâmetro de rotor comparativamente pequeno com um desenho leve e um ângulo de incidência fixo, e é, no entanto, adaptada para realização de aterrissagem de emergência, embora essas características de rotor levem a uma inercia comparativamente baixa e a um torque não ajustável em operação.

[0040] De acordo com um aspecto, a aeronave multirrotor da presente invenção é capaz de plainar e compreende um sistema de propulsão distribuído. A mesma é também de preferência desenhada com capacidade de autorrotação, o que é necessário entre outras exigências a fim de atender normas regulatórias, tais como, por exemplo, as regulamentações FAR e EASA, relativas aos modos de falha de segurança que registram aproximadamente até 1*10^-7 falhas per horas de voo com relação à aeronave multirrotor como um todo. No setor aeronáutico, esses níveis de segurança são tipicamente definidos pelos assim chamados Níveis de Segurança de Desenho (Design Assurance Levels) (DAL) A a D.

[0041] De preferência, a aeronave multirrotor da presente invenção atende ao nível de segurança normativa das autoridades necessário para transportar passageiros. Isso é de preferência obtido por uma combinação e correlação de:

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 19/191

15/45

- pelo menos dois conjuntos de rotores individuais por unidade de produção de impulso,

- um layout de bateria redundante, segregado,

- um layout redundante de fonte de alimentação e feixe de cabos,

- uma separação e segregação física de um gerenciamento de energia subjacente,

- motores elétricos redundantes, segregados, e

- controle de passo e/ou controle RPM dos conjuntos de rotor.

[0042] Modalidades preferidas da presente invenção são delineadas a título de exemplo na descrição a seguir com referência aos desenhos em anexo. Nesses desenhos em anexo, componentes ou elementos idênticos ou que funcionam identicamente são indicados com números ou caracteres de referência idênticos e serão, consequentemente, descritos apenas uma vez na descrição a seguir.

[0043] - a Figura 1 mostra uma vista em perspectiva de uma aeronave multirrotor com uma pluralidade de unidades de produção de impulso exemplares, [0044] - a Figura 2 mostra uma vista de topo da aeronave multirrotor da Figura 1, [0045] - a Figura 3 mostra uma vista lateral da aeronave multirrotor da Figura 1 e da Figura 2 durante um voo horizontal, [0046] - a Figura 4 mostra uma vista frontal da aeronave multirrotor da Figura 3, [0047] - a Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma unidade de produção de impulso da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4 com um envoltório de acordo com a presente invenção, [0048] - a Figura 6 mostra uma vista frontal da unidade de produção de impulso da Figura 5,

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 20/191

16/45 [0049] - a Figura 7 mostra uma vista lateral parcialmente transparente da unidade de produção de impulso da Figura 5 e da Figura 6 durante uma decolagem vertical e voo horizontal da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4, [0050] - a Figura 8 mostra uma vista lateral parcialmente transparente do envoltório da Figura 5 à Figura 7, [0051] - a Figura 9 mostra uma vista em perspectiva do envoltório da Figura 8, [0052] - a Figura 10 mostra uma vista de topo do envoltório da Figura 8 e da Figura 9, [0053] - a Figura 11 mostra seções transversais exemplares do envoltório da Figura 8 à Figura 10, [0054] - a Figura 12 mostra uma vista lateral parcialmente transparente da unidade de produção de impulso da Figura 5 e da Figura 6 durante uma decolagem vertical e voo horizontal da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4, [0055] - a Figura 13 mostra um diagrama ilustrando um método de controle exemplar para o controle da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4, [0056] - a Figura 14 mostra uma vista de topo do envoltório da Figura 8 à Figura 10 de acordo com uma primeira variante, [0057] - a Figura 15 mostra uma vista lateral parcialmente transparente da unidade de produção de impulso da Figura 5 e da Figura 6 com o envoltório da Figura 8 à Figura 10 de acordo com uma segunda variante, [0058] - a Figura 16 mostra uma vista de topo do envoltório da Figura 15 durante uma decolagem vertical da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4, e [0059] - a Figura 17 mostra uma vista de topo do envoltório da FiPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 21/191

17/45 gura 15 durante um voo horizontal da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4.

[0060] A Figura 1 mostra uma aeronave multirrotor 1 com uma estrutura de aeronave 2 de acordo com a presente invenção. A estrutura de aeronave 2 define uma estrutura de suporte que doravante será também referida como a estrutura da aeronave multirrotor 1.

[0061] A fuselagem 2 tem uma extensão na direção longitudinal 1a e uma extensão na direção lateral 1b e de preferência define um volume interno 2a que é pelo menos adaptado para o transporte de passageiros, de modo que a aeronave multirrotor 1 como um todo seja adaptada para o transporte de passageiros. O volume interno 2a é de preferência ainda adaptado de modo a acomodar um equipamento operacional e elétrico, tal como, por exemplo, um sistema de armazenamento de energia que é requerido para a operação da aeronave multirrotor 1. [0062] Deve-se notar que configurações exemplares do volume interno 2a que são adequadas para o transporte de passageiros, mas também para a acomodação de equipamentos operacionais e elétricos, são prontamente disponíveis à pessoa versada na técnica e de modo geral implementadas no sentido de atender exigências de normas e certificação regulatórias relativas ao transporte de passageiros. Sendo assim, uma vez que essas configurações do volume interno 2a como tais não fazem parte da presente invenção, as mesmas não serão descritas em detalhe para fins de brevidade e concisão.

[0063] De acordo com um aspecto, a aeronave multirrotor 1 compreende uma pluralidade de unidades de produção de impulso 3. De preferência, a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 compreende pelo menos duas e de preferência quatro unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d. As unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d são incorporadas de modo a produzir impulso (9 na Figura 3) em operação, de tal modo que a aeronave multirrotor 1 seja

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 22/191

18/45 capaz de plainar no ar bem como voar em qualquer direção para frente ou para trás.

[0064] De preferência, as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d são estruturalmente conectadas à fuselagem 2. A título de exemplo, isso é obtido por meio de uma pluralidade de suportes estruturais 4. Em termos mais específicos, a unidade de produção de impulso 3a é de preferência conectada à fuselagem 2 através de um suporte estrutural 4a, a unidade de produção de impulso 3b através de um suporte estrutural 4b, a unidade de produção de impulso 3c através de um suporte estrutural 4c e a unidade de produção de impulso 3d através de um suporte estrutural 4d, sendo que os suportes estruturais 4a, 4b, 4c, 4d definem a pluralidade de suportes estruturais 4. [0065] De preferência, pelo menos uma das unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d compreende um envoltório associado a fim de aumentar a aerodinâmica subjacente e aumentar a segurança operacional. A título de exemplo, é mostrada uma pluralidade de unidades de envoltório 6 com quatro envoltórios separados 6a, 6b, 6c, 6d. Ilustrativamente, o envoltório 6a é associado à unidade de produção de impulso 3a, o envoltório 6b à unidade de produção de impulso 3b, o envoltório 6c à unidade de produção de impulso 3c e o envoltório 6d à unidade de produção de impulso 3d.

[0066] Os envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d podem ser feitos de uma simples folha de metal. No entanto, de acordo com um aspecto, os envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d têm uma geometria complexa, tal como, por exemplo, descrita abaixo com referência à Figura 5.

[0067] Além disso, os envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d podem ser conectados à fuselagem 2 juntamente com os suportes estruturais 4a, 4b, 4c, 4d, a fim de reforçar a conexão entre as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d e a fuselagem 2. De maneira alternativa, apenas os envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d podem ser conectados à fuselagem 2.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 23/191

19/45 [0068] De acordo com um aspecto, pelo menos uma e, de preferência, cada uma das unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d é equipada com pelo menos dois conjuntos de rotor. A título de exemplo, a unidade de produção de impulso 3a é equipada com dois conjuntos de rotores 7a, 8a, a unidade de produção de impulso 3b é equipada com dois conjuntos de rotores 7b, 8b, a unidade de produção de impulso 3c é equipada com dois conjuntos de rotores 7c, 8c e a unidade de produção de impulso 3d é equipada com dois conjuntos de rotores 7d, 8d. Os conjuntos de rotores 7a, 7b, 7c, 7d ilustrativamente definem uma pluralidade de conjuntos de rotores superiores 7 e os conjuntos de rotores 8a, 8b, 8c, 8d ilustrativamente definem uma pluralidade de conjuntos de rotores inferiores 8.

[0069] A pluralidade de conjuntos de rotores superiores e inferiores 7, 8 é de preferência conectada à pluralidade de suportes estruturais 4 por meio de uma pluralidade de carenagens de caixa de engrenagem 5. Ilustrativamente, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 8a são conectados ao suporte estrutural 4a por meio de uma carenagem de caixa de engrenagem 5a, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7b, 8b são conectados ao suporte estrutural 4b por meio de uma carenagem de caixa de engrenagem 5b, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7c, 8c são conectados ao suporte estrutural 4c por meio de uma carenagem de caixa de engrenagem 5c e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d são conectados ao suporte estrutural 4d por meio de uma carenagem de caixa de engrenagem 5d.

[0070] De preferência, cada um dos conjuntos de rotores superiores 7a, 7b, 7c, 7d define um associado plano de rotor superior (21 na Figura 7) e cada qual dentre os conjuntos de rotores inferiores 8a, 8b, 8c, 8d define um associado plano de rotor inferior (22 na Figura 7). De preferência, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b, 7c,

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 24/191

20/45

7d, 8a, 8b, 8c, 8d definem pares de conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 8a; 7b, 8b; 7c, 8c; 7d, 8d que ficam, respectivamente, acomodados nos envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d de modo que os associados planos de rotores superior e inferior (21, 22 na Figura 7) se localizem dentro dos envoltórios 6a, 6b, 6c, 6d da aeronave multirrotor 1. [0071] De acordo com um aspecto, a aeronave multirrotor 1 compreende uma estrutura operacional de aeronave e uma arquitetura de segurança redundante. A estrutura operacional da aeronave é de preferência adaptada para a operação da aeronave multirrotor 1 em um modo operacional livre de falhas e a arquitetura de segurança redundante é de preferência pelo menos adaptada para a operação da aeronave multirrotor 1 no caso de falha da estrutura operacional da aeronave. Em particular, a arquitetura de segurança redundante é provida de modo a atender, de preferência, às normas regulatórias aplicáveis e aos requisitos de certificação relativos ao transporte de passageiros. [0072] De preferência, a estrutura operacional da aeronave compreende pelo menos uma primeira parte dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b, 7c, 7d, 8a, 8b, 8c, 8d e a arquitetura de segurança redundante compreende pelo menos uma segunda parte dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b, 7c, 7d, 8a, 8b, 8c, 8d. De preferência, um primeiro dentre os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 8a, 7b, 8b, 7c, 8c, 7d, 8d de cada unidade de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d é associado à estrutura operacional da aeronave, enquanto que um segundo conjunto é associado à arquitetura de segurança redundante. A título de exemplo, os conjuntos de rotores superiores 7a, 7b, 7c, 7d são associados à estrutura operacional da aeronave e os conjuntos de rotores inferiores 8a, 8b, 8c, 8d são associados à arquitetura de segurança redundante. Sendo assim, pelo menos no caso de falha dos conjuntos de rotores superiores 7a, 7b, 7c, 7d, os conjuntos de rotores inferiores 8a, 8b, 8c, 8d

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 25/191

21/45 operam a aeronave multirrotor 1 a fim de evitar, por exemplo, uma colisão da mesma.

[0073] Deve-se, no entanto, notar que a configuração acima, na qual os conjuntos de rotores superiores 7a, 7b, 7c, 7d são associados à estrutura operacional da aeronave e os conjuntos de rotores inferiores 8a, 8b, 8c, 8d são associados à arquitetura de segurança redundante, é explicada tão somente a título de exemplo e não no sentido de limitar a presente invenção a essa mesma configuração. Em contrapartida, associações alternativas serão igualmente possíveis e contempladas. Por exemplo, os conjuntos de rotores 7a, 7c, 8b, 8d podem ser associados à estrutura operacional da aeronave, enquanto que os conjuntos de rotores 8a, 8c, 7b, 7d são associados à arquitetura de segurança redundante. De maneira alternativa, todos os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b, 7c, 7d, 8a, 8b, 8c, 8d poderão ser associados à estrutura operacional da aeronave e/ou à arquitetura de segurança redundante, conforme o caso. Uma vez que tais associações alternativas encontram-se facilmente disponíveis à pessoa versada na técnica, essas associações serão igualmente contempladas e consideradas como parte integrante da presente invenção.

[0074] A Figura 2 mostra a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 com as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d que são conectadas à fuselagem 2. As unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d compreendem, respectivamente, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b; 7b, 8b; 7c, 8c; 7d, 8d, os quais são de preferência dispostos em uma configuração lado a lado com eixos de rotor congruentes (12 na Figura 3 e na Figura 4). De preferência, os conjuntos de rotores superiores 7a, 7b, 7c, 7d são dispostos acima dos conjuntos de rotores inferiores 8a, 8b, 8c, 8d de tal modo que os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 7b; 7b, 8b; 7c, 8c; 7d, 8d fiquem empilhados, ou seja, dispostos um no topo do outro com eixos de rotor

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 26/191

22/45 congruentes (12 na Figura 3 e na Figura 4). No entanto, configurações alternativas são igualmente contempladas, tais como, por exemplo, eixos de rotor deslocados no sentido axial.

[0075] Tal como se pode ainda observar a partir da Figura 2, as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d são, em sua totalidade, exemplarmente dispostas no sentido lateral com relação à fuselagem 2, ou seja, no lado esquerdo ou direito da fuselagem 2 na sua direção longitudinal 1a. Em termos ilustrativos, o lado esquerdo corresponde ao lado inferior, e o lado direito ao lado superior da fuselagem 2, tal como mostrado na Figura 2. Além disso, a fuselagem 2 é exemplarmente incorporada de tal modo que as unidades de produção de impulso lateralmente dispostas 3a, 3b, 3c, 3d definam pelo menos aproximadamente um formato trapezoidal.

[0076] No entanto, deve-se notar que essa disposição exemplar é descrita tão somente a título de exemplo e não no sentido de limitar a presente invenção. Em contrapartida, outras disposições são igualmente possíveis e da mesma forma contempladas. Por exemplo, duas das unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d poderão, respectivamente, ser dispostas em uma seção dianteira e traseira da fuselagem 2, conforme o caso.

[0077] A Figura 3 mostra a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 e da Figura 2 em um modo operacional sem falhas exemplar. Nesse modo operacional sem falhas exemplar, a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 produz correntes de ar em uma direção de corrente de ar geradora de impulso 9 por meio da pluralidade de conjuntos de rotores superiores e/ou inferiores 7, 8, os quais são adequados para a elevação da aeronave multirrotor 1 do solo 10.

[0078] Cada qual dentre a pluralidade de conjuntos de rotores superiores 7 define um primeiro eixo de rotor e cada qual dentre a pluralidade de conjuntos de rotores inferiores 8 define um segundo eixo de

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 27/191

23/45 rotor. De preferência, o primeiro e o segundo eixos de rotor são, respectivamente, congruentes, ou seja, coaxialmente dispostos, de modo que a pluralidade de conjuntos de rotores superiores e inferiores 7, 8 defina uma pluralidade de eixos de rotor coaxialmente dispostos 12. Ilustrativamente, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7c, 8c definem um primeiro e um segundo eixos de rotor congruentes, comumente referidos como o eixo de rotor 12c, e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d definem um primeiro e um segundo eixos de rotor congruentes, comumente referidos como o eixo de rotor 12d. [0079] No entanto, outras configurações são igualmente contempladas, por exemplo, os eixos de rotor poderão ser dispostos paralelos um ao outro, conforme o caso.

[0080] De preferência, a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção longitudinal 1a da aeronave multirrotor 1 em uma pluralidade de ângulos de inclinação longitudinais 11 a fim de aumentar a manobrabilidade da aeronave multirrotor 1 e diminuir uma inclinação geral na direção longitudinal 1a da aeronave multirrotor 1 durante um voo horizontal. A pluralidade de ângulos de inclinação longitudinais 11 é ilustrativamente definida entre uma linha de referência vertical 10a da aeronave multirrotor 1 e a pluralidade de eixos de rotor coaxialmente dispostos 12. De preferência, uma quantidade possível e realizável dentre a pluralidade de ângulos de inclinação longitudinais 11 dependerá de uma quantidade subjacente de unidades de produção de impulso providas.

[0081] Em termos mais específicos, de acordo com um aspecto, pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção longitudinal 1a da aeronave multirrotor 1 em um primeiro ângulo de inclinação longitudinal definido entre uma linha de referência vertical 10a da aeronave multirrotor 1 e o primeiro e o segundo eixos de rotor congruentes dessa pelo menos uma dentre a

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 28/191

24/45 pluralidade de unidades de produção de impulso 3. O primeiro ângulo de inclinação longitudinal é de preferência compreendido em uma faixa entre -45°e +80°, e de preferência vai até 7°.

[0082] Ilustrativamente, a unidade de produção de impulso 3c dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada em um primeiro ângulo de inclinação longitudinal 11a definido entre a linha de referência vertical 10a e o eixo de rotor 12c, sendo que o primeiro ângulo de inclinação longitudinal 11a é de preferência compreendido em uma faixa entre -45° e +80°, e de preferência ch ega a 7°. No entanto, deve-se notar que a unidade de produção de impulso 3a dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 da Figura 1 e da Figura 2 é de preferência também inclinada no primeiro ângulo de inclinação longitudinal 11a.

[0083] De acordo com um aspecto, pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção longitudinal 1a da aeronave multirrotor 1 em um segundo ângulo de inclinação longitudinal definido entre a linha de referência vertical 10a e o primeiro e o segundo eixos de rotor congruentes dessa pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3. O segundo ângulo de inclinação longitudinal é de preferência também compreendido em uma faixa entre -45°e +80°, e de p referência chega a 7°.

[0084] Ilustrativamente, a unidade de produção de impulso 3d dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada em um segundo ângulo de inclinação longitudinal 11b definido entre a linha de referência vertical 10a e o eixo de rotor 12d, sendo que o segundo ângulo de inclinação longitudinal 11b é de preferência compreendido em uma faixa entre -45° e +80°, e de preferê ncia chega a 7°. No entanto, deve-se notar que a unidade de produção de impulso 3b dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 da Figura

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 29/191

25/45 e da Figura 2 é de preferência também inclinada no segundo ângulo de inclinação longitudinal 11b.

[0085] A Figura 4 mostra a aeronave multirrotor 1 com a fuselagem 2 da Figura 3, que ilustrativamente compreende uma largura 2b. Essa largura é definida como uma distância máxima medida no sentido ortogonal até a direção longitudinal 1a da aeronave multirrotor 1 entre as respectivas superfícies laterais esquerda e direita mais externas da fuselagem 2.

[0086] A aeronave multirrotor 1 é mais uma vez exemplarmente mostrada no modo operacional sem falhas, sendo que a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 produz correntes de ar na direção de corrente de ar geradora de impulso 9 por meio da pluralidade de conjuntos de rotores superiores e inferiores 7, 8. Os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7c, 8c definem o eixo de rotor 12c e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d definem o eixo de rotor 12d tal como acima descrito com referência à Figura 3.

[0087] Além disso, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7a, 8a definem exemplarmente um primeiro e um segundo eixos de rotor congruentes, os quais são normalmente referidos como o eixo de rotor 12a, e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7b, 8b definem um primeiro e um segundo eixos de rotor congruentes, os quais são comumente referidos como o eixo de rotor 12b. Deve-se notar que os eixos de rotor 12a, 12b, 12c, 12d são de preferência implementados a fim de reduzir a complexidade geral, o peso do sistema, bem como o tamanho geométrico da aeronave multirrotor 1.

[0088] De preferência, a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção lateral 1b da aeronave multirrotor 1 em uma pluralidade de ângulos de inclinação laterais 13 a fim de prover reduzida sensibilidade a rajadas e aumentar a manobrabilidade da aeronave multirrotor 1. A pluralidade de ângulos de inclinação laterais

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 30/191

26/45 é ilustrativamente definida entre a linha de referência vertical 10a da aeronave multirrotor 1 e a pluralidade de eixos de rotor coaxialmente dispostos 12. De preferência, uma quantidade possível e realizável da pluralidade de ângulos de inclinação laterais 13 dependerá de uma quantidade subjacente de unidades de produção de impulso providas. [0089] Em termos mais específicos, de acordo com um aspecto, pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção lateral 1b da aeronave multirrotor 1 em um primeiro ângulo de inclinação lateral definido entre a linha de referência vertical 10a da aeronave multirrotor 1 e o primeiro e o segundo eixos de rotor congruentes dessa pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3. O primeiro ângulo de inclinação lateral é de preferência compreendido em uma faixa entre -45° e +80°, e de preferência vai até 5°.

[0090] Ilustrativamente, a unidade de produção de impulso 3a dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada em um primeiro ângulo de inclinação lateral 13a definido entre a linha de referência vertical 10a e o eixo de rotor 12a, sendo que o primeiro ângulo de inclinação lateral 13a é de preferência compreendido em uma faixa entre -45°e +80°, e de preferência chega a 5 ° No entanto, devese notar que a unidade de produção de impulso 3c dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 da Figura 1 e da Figura 2 é de preferência também inclinada no primeiro ângulo de inclinação lateral 13a.

[0091] De acordo com um aspecto, pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada na direção lateral 1b da aeronave multirrotor 1 em um segundo ângulo de inclinação lateral definido entre a linha de referência vertical 10a da aeronave multirrotor 1 e o primeiro e o segundo eixos de rotor congruentes dessa pelo menos uma dentre a pluralidade de unidades de produção de

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 31/191

27/45 impulso 3. O segundo ângulo de inclinação lateral é de preferência compreendido em uma faixa entre -45°e +80°, e de p referência chega a 5°.

[0092] Ilustrativamente, a unidade de produção de impulso 3b dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 é inclinada em um segundo ângulo de inclinação lateral 13b definido entre a linha de referência vertical 10a e o eixo de rotor 12b, sendo que o segundo ângulo de inclinação lateral 13b é de preferência compreendido em uma faixa entre -45°e +80°, e de preferência chega a 5 ° No entanto, devese notar que a unidade de produção de impulso 3d dentre a pluralidade de unidades de produção de impulso 3 da Figura 1 e da Figura 2 é de preferência também inclinada no segundo ângulo de inclinação lateral 13b.

[0093] A Figura 5 mostra a unidade de produção de impulso 3d das Figuras acima, com o seu conjunto de rotor superior 7d, o seu conjunto de rotor inferior 8d, a sua carenagem de caixa de engrenagem 5d e o seu envoltório 6d, de modo a ilustrar ainda uma outra configuração exemplar da mesma. Deve-se, no entanto, notar que as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c das Figuras acima de preferência compreendem configurações similares, de modo que a unidade de produção de impulso 3d seja apenas descrita como representativa para todas as unidades de produção de impulso 3a, 3b, 3c, 3d, para fins de brevidade e concisão.

[0094] De preferência, o envoltório 6d é configurado com uma estrutura de suporte 16 que pode ser feita de uma simples folha de meta curvada, prensada. A estrutura de suporte 16 é de preferência provida com um volume interno que poderá, por exemplo, ser usado como um volume de armazenamento para o sistema de baterias da aeronave multirrotor 1 das Figuras acima. Ilustrativamente, o envoltório 6d e, em termos mais específicos, a estrutura de suporte 16 acomoda no máxiPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 32/191

28/45 mo um e, exemplarmente, o conjunto de rotor inferior 8d. Ilustrativamente, o conjunto de rotor inferior 8d compreende pelo menos duas e, exemplarmente, três pás de rotor 19a, 19b, 19c para a produção de impulso em operação. De maneira similar, o conjunto de rotor superior 7d de preferência compreende ainda pelo menos duas e, exemplarmente, três pás de rotor 18a, 18b, 18c para a produção de impulso em operação.

[0095] Além disso, de preferência pelo menos um primeiro motor 14a é provido para o acionamento das pás de rotor 18a, 18b, 18c, ou seja, o conjunto de rotor superior 7d em operação, e pelo menos um segundo motor 14b é provido para o acionamento das pás de rotor 19a, 19b, 19c, ou seja, o conjunto de rotor inferior 8d, em operação. O pelo menos um primeiro motor 14a é de preferência associado à estrutura operacional da aeronave acima descrita com referência à Figura 1, e o pelo menos um segundo motor 14b é de preferência associado à arquitetura de segurança redundante acima descrita com referência à Figura 1. Ilustrativamente, os pelo menos um primeiro e um segundo motores 14a, 14b são dispostos dentro da e, por conseguinte, abrangidos pela carenagem de caixa de engrenagem 5d.

[0096] Deve-se notar que opcionalmente uma ou mais caixas de engrenagem podem ser colocadas entre os pelo menos um primeiro e um segundo motores 14a, 14b e as pás de rotor 18a, 18b, 18c respectivamente 19a, 19b, 19c. Em função de tal disposição opcional de uma ou mais caixas de engrenagens, a eficiência operacional dos pelo menos um primeiro e um segundo motores 14a, 14b poderá se tornar maior, uma vez que a velocidade rotacional dos mesmos é aumentada. [0097] Deve-se notar ainda que os pelo menos um primeiro e um segundo motores 14a, 14b poderão ser implementados por qualquer motor adequado capaz de produzir torque em operação, tal como uma turbina, um motor a diesel, um motor a gasolina, um motor elétrico, ou

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 33/191

29/45 coisa do gênero, e que poderão ser conectados às pás de rotor 18a, 18b, 18c, respectivamente, 19a, 19b, 19c a fim de girar essas pás de rotor 18a, 18b, 18c, respectivamente, 19a, 19b, 19c, ou seja, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, respectivamente, 8d, em operação. No entanto, uma vez que tais motores são bem conhecidos à pessoa versada na técnica e não fazem parte da presente invenção, os mesmos não serão descritos em mais detalhes para fins de brevidade e concisão.

[0098] De preferência, o conjunto de rotor superior 7d é adaptado de modo a girar em uma primeira direção de rotação 15a em torno de um primeiro eixo de rotor 12e em operação. De maneira similar, o conjunto de rotor inferior 8d é adaptado de modo a girar em uma segunda direção de rotação 15b em volta do eixo de rotor 12d, o qual ilustrativamente define um segundo eixo de rotor, em operação. Ilustrativamente, as primeira e a segunda direções de rotação 15a, 15b são de preferência opostas uma à outra.

[0099] De acordo com um aspecto, o primeiro e o segundo eixos de rotor 12e, 12d podem ser inclinados em ângulos de inclinação associados 21a, 22a com relação a uma respectiva direção longitudinal do envoltório 6d, o qual ilustrativamente corresponde ao segundo eixo de rotor 12d. Os ângulos de inclinação associados 21a, 22a são de preferência compreendidos em uma faixa entre -60° e +60°. Em termos mais específicos, o ângulo de inclinação associado 21a é de preferência compreendido em uma faixa entre -10°e +45°, e o ângulo de inclinação associado 22a é de preferência compreendido em uma faixa entre -5° e +5°. Ilustrativamente, o primeiro eixo de rotor 12e e, por conseguinte, o conjunto de rotor superior 7d, são inclinados em um ângulo de inclinação associado 21a de, por exemplo, aproximadamente 30° com relação ao segundo eixo de rotor 12d e, por conseguinte, ao conjunto de rotor inferior 8d.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 34/191

30/45 [00100] Pelo menos o conjunto de rotor superior 7d e, em termos mais específicos, as suas pás de rotor 18a, 18b, 18c, pode ser provido com uma variação de passo opcional 17. De maneira similar, o conjunto de rotor inferior 8d, ou seja, as suas pás de rotor 19a, 19b, 19c, poderão ser também providas com tal variação de passo opcional. Nesse caso, um controle da corrente de ar produzida na direção de corrente de ar geradora de impulso 9 da Figura 3 e da Figura 4 poderá ser obtido em operação por meio de uma variação de passo, por meio de uma variação de RPM ou por meio de uma combinação de passo e variação de RPM.

[00101] Em contrapartida, quando os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d não são providos com tal variação de passo opcional, por exemplo, quando as pás de rotor 18a, 18b, 18c, respectivamente, 19a, 19b, 19c são implementadas como pás de passo fixas, o controle da corrente de ar produzida na direção de corrente de ar geradora de impulso 9 da Figura 3 e da Figura 4 em operação por meio de variação de passo não poderá ser feito. Nesse caso, apenas a variação de RPM poderá ser usada no controle da corrente de ar na direção de corrente de ar geradora de impulso 9 da Figura 3 e da Figura 4 que é produzida pelos conjuntos de rotores superior e inferior 7d, 8d em operação.

[00102] De preferência, cada qual dentre os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d é individualmente dimensionado e compreende um diâmetro que varia de 0.05 a 6 vezes a largura da fuselagem 2b da Figura 4, a qual será, doravante, indicada com um W para fins de simplicidade. Em outras palavras, o diâmetro de cada um dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d de preferência varia de 0,05*W a 6*W, e de preferência chega a 1.5*W.

[00103] De acordo com um aspecto, o envoltório 6d define um duto de ar cilíndrico 20, que é ilustrativamente delimitado no sentido radial

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 35/191

31/45 pela estrutura de suporte 16. O duto de ar cilíndrico 20 é de preferência axialmente delimitado por uma região de entrada de ar 20e e por uma região de saída de ar 20f. Do lado de fora do duto de ar cilíndrico 20 e de preferência adjacente à região de entrada de ar 20e do duto de ar cilíndrico 20 é de preferência disposto o primeiro conjunto de rotor 7d.

[00104] Deve-se notar que o duto de ar 20 é referido apenas a título de exemplo como um duto de ar cilíndrico e não para limitar a presente invenção. Em outras palavras, embora um formato cilíndrico do duto de ar implique em raios iguais ao longo do duto de ar 20 da região de entrada de ar 20e para a região de saída de ar 20f, configurações alternativas são igualmente contempladas. Por exemplo, o duto de ar 20 poderá exibir a forma de um cone truncado de tal modo que o seu raio se torne, por exemplo, maior na região de saída de ar 20f do que na região de entrada de ar 20e, ou coisa do gênero. Sendo assim, deve-se entender que a expressão duto de ar cilíndrico implica em abranger também essas configurações alternativas do duto de ar 20. [00105] A região de entrada de ar 20e de preferência exibe na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20 uma geometria ondulada. Em termos mais específicos, essa geometria ondulada implica que, ao se movimentar na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20 ao longo da região de entrada de ar 20e, um movimento ondulado e/ou um movimento em forma de onda será realizado.

[00106] Ilustrativamente, o envoltório 6d, ou seja, o duto de ar cilíndrico 20, exibe um bordo de ataque 20a e um bordo de fuga 20b. Apenas para fins de clareza, deve-se notar que o bordo de ataque 20a é a borda do envoltório 6d, ou seja, do duto de ar cilíndrico 20, que fica disposta durante um voo horizontal da aeronave multirrotor da Figura 1 à Figura 4 em uma posição a montante com relação ao bordo de fuga 20b. Além disso, o envoltório 6d, ou seja, o duto de ar cilíndrico 20, de

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 36/191

32/45 preferência exibe um ressalto lateral no lado de bordo 20c e um ressalto lateral no lado a estibordo 20d que são localizados na região de entrada de ar 20e.

[00107] Em termos mais específicos, o bordo de ataque 20a é diametralmente oposto ao bordo de fuga 20b na direção circunferencial do envoltório 6d, ou seja, do duto de ar cilíndrico 20, e o ressalto lateral no lado de bordo 20c é diametralmente oposto ao ressalto lateral no lado a estibordo 20d. Além disso, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d são respectivamente dispostos entre o bordo de ataque 20a e o bordo de fuga 20b na direção circunferencial do envoltório 6d, ou seja, do duto de ar cilíndrico 20.

[00108] A Figura 6 mostra a unidade de produção de impulso 3d da Figura 5, com o seu conjunto de rotor superior 7d, o seu conjunto de rotor inferior 8d e um seu envoltório 6d que definem o duto de ar cilíndrico 20, o qual é de preferência axialmente delimitado pela região de entrada de ar 20e e pela região de saída de ar 20f, a fim de mais bem ilustrar a geometria ondulada da região de entrada de ar 20e. A Figura 6 também ilustra em mais detalhe a inclinação do conjunto de rotor superior 7d no ângulo de inclinação associado 21a com relação ao conjunto de rotor inferior 8d.

[00109] A Figura 7 mostra uma vista esquemática da unidade de produção de impulso 3d da Figura 5 e da Figura 6 com os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d, os quais de preferência giram em torno de seus respectivos eixos de rotor 12e, 12d. De preferência, os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d definem planos de rotor separados 21, 22 a fim de obter um desejado nível de segurança e um satisfatório comportamento mecânico de voo. Ilustrativamente, os planos de rotor 21, 22 são dispostos um no topo do outro. De preferência, uma predeterminada distância entre os planos de rotor 21, 22 é compreendida em uma faixa entre 0,01*DR e 2*DR, e de prePetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 37/191

33/45 ferência chega a 0,17*DR, sendo que DR define um diâmetro do segundo conjunto de rotor 8d.

[00110] Tal como acima descrito, o envoltório 6d define o duto de ar cilíndrico 20 que é axialmente delimitado pela região de entrada de ar 20e e pela região de saída de ar 20f. O conjunto de rotor inferior 8d é disposto dentro do envoltório 6d, e o conjunto de rotor superior 7d é disposto do lado de fora do envoltório 6d, ou seja, do lado de fora do duto de ar cilíndrico 20 e, de preferência, adjacente à região de entrada de ar 20e.

[00111] Na operação da unidade de produção de impulso 3d, a região de entrada de ar 20e de preferência funciona como um coletor de ar e será, portanto, em seguida também referida como o coletor 20e, para fins de simplicidade e clareza. A região de saída de ar 20f poderá ser incorporada e funcionar como um difusor, mas não necessariamente, e será, portanto, em seguida, também referida como o difusor 20f, para fins de simplicidade e clareza.

[00112] A parte (A) da Figura 7 ilustra uma operação exemplar da unidade de produção de impulso 3d em condições de fluxo de ar axial, ou seja, durante uma decolagem vertical e planagem da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4. No entanto, em contrapartida à Figura 5 e à Figura 6, os eixos de rotor 12e, 12d são, por exemplo, dispostos coaxialmente um com relação ao outro.

[00113] Ilustrativamente, nas condições de fluxo de ar axial, uma corrente de ar axial 23a entra no duto de ar cilíndrico 20 através do coletor 20e, é acelerada por meio dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d e sai do duto de ar cilíndrico 20 através do difusor 20f. Deve-se notar que a corrente de ar 23a é referida como uma corrente de ar axial, uma vez que a mesma é pelo menos aproximadamente orientada em paralelo aos eixos de rotor coaxialmente dispostos 12e, 12d.

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 38/191

34/45 [00114] A corrente de ar axial 23a por si só produz impulso e produz ainda um impulso adicional ao atuar sobre o envoltório 6d, ou seja, sobre o duto de ar cilíndrico 20. Isso resultará em um impulso total ilustrado por um vetor de impulso 23, o qual permitirá que a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 se eleve. Deve-se notar que no mesmo nível de impulso, uma respectiva quantidade de força necessária por pelo menos um primeiro e um segundo motores 14a, 14b da Figura 5 e da Figura 6 para o acionamento dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d será significativamente menor que a força que seria necessária para o acionamento dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d sem o envoltório 6d.

[00115] A parte (B) da Figura 7 ilustra uma operação exemplar da unidade de produção de impulso 3d em condições de fluxo de ar transversal, ou seja, durante um voo horizontal da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4. Os eixos de rotor 12e, 12d são ilustrativamente ainda dispostos no sentido coaxial um com relação ao outro de acordo com a parte (A), mas agora uma corrente de ar transversal 23b entra no duto de ar cilíndrico 20 através do coletor 20e, é acelerada por meio dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d e sai do duto de ar cilíndrico 20 através do difusor 20f. Deve-se notar que a corrente de ar 23b é referida como uma corrente de ar transversal, uma vez que a mesma é pelo menos aproximadamente orientada em uma direção transversal aos eixos de rotor coaxialmente dispostos 12e, 12d.

[00116] A fim de permitir um voo horizontal da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 2 com a unidade de produção de impulso 3d de acordo com a parte (B), de preferência é usada uma variação de RPM para o controle da corrente de ar transversal 23b no duto de ar cilíndrico 20. Em termos mais específicos, o conjunto de rotor superior 7d de preferência gira em volta do eixo de rotor 12e com uma velocidade roPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 39/191

35/45 tacional maior que o conjunto de rotor inferior 8d em volta do eixo de rotor 12d. Sendo assim, uma direção subjacente do impulso total ilustrada pelo vetor de impulso 23, que é ainda mostrada na parte (A), será reorientada tal como ilustrado na parte (C) a fim de permitir o voo horizontal da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4.

[00117] A parte (C) da Figura 7 ilustra uma outra operação exemplar da unidade de produção de impulso 3d em condições de fluxo de ar transversal, ou seja, durante um voo horizontal da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 de acordo com a presente invenção, sendo que a corrente de ar transversal 23b de acordo com a parte (B) entra no duto de ar cilíndrico 20 através do coletor 20e, é acelerada por meio dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d e sai do duto de ar cilíndrico 20 através do difusor 20f. No entanto, diferentemente da parte (B), o eixo de rotor 12e fica agora inclinado no ângulo de inclinação 21a, tal como acima descrito com referência à Figura 5 e à Figura 6. Sendo assim, o vetor de impulso 23 é reorientado conforme exemplarmente ilustrado a fim de permitir melhores condições de voo horizontal à aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4.

[00118] A Figura 8 mostra uma outra vista esquemática da unidade de produção de impulso 3d da Figura 5 e da Figura 6 com o envoltório 6d que define o duto de ar cilíndrico 20, o qual é de preferência axialmente delimitado pelo coletor 20e e pelo difusor 20f e compreende o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d. No entanto, para fins de simplicidade e clareza, a ilustração dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d foi omitida.

[00119] De acordo com um aspecto, o duto de ar cilíndrico 20 exibe uma altura definida entre o difusor 20f e o coletor 20e na direção axial do duto de ar cilíndrico 20 que varia na direção circunferencial do duto

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 40/191

36/45 de ar cilíndrico 20. Essa altura varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20 e, por conseguinte, define a geometria ondulada do coletor 20e tal como acima descrito com referência à Figura 5.

[00120] Em termos mais específicos, uma altura 24a no bordo de ataque 20a é de preferência menor que uma altura 24c no ressalto lateral no lado de bordo 20c e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo 20d. Além disso, uma altura 24b no bordo de fuga 20b é de preferência menor que a altura 24c no ressalto lateral no lado de bordo 20c e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo 20d. Além disso, a altura 24b no bordo de fuga 20b é de preferência menor que a altura 24a no bordo de ataque 20a. De acordo com um aspecto, a altura 24c no ressalto lateral no lado de bordo 20c e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo 20d é selecionada em uma faixa de 0.05*D a 0.5*D, sendo que D define um diâmetro, de preferência um diâmetro interno (20g na Figura 10), do duto de ar cilíndrico 20.

[00121] De acordo com um aspecto, o coletor 20e do duto de ar cilíndrico 20 exibe um raio que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20. Em outras palavras, o coletor 20e é de preferência não provido com uma borda superior achatada, ou seja, a sua borda que aponta para fora do difusor 20f, mas sim com uma borda superior arredondada. De preferência, o raio do coletor 20e, que em seguida será também referido como o raio do coletor para fins de simplicidade e clareza, difere entre pelo menos dois dentre o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d.

[00122] De preferência, um raio do coletor 25a no bordo de ataque 20a é selecionado em uma faixa de 0.01*D a 0.25*D, um raio do coletor 25b no bordo de fuga 20b é selecionado em uma faixa de 0 a 0.25*D, e um raio do coletor 25c no ressalto lateral no lado de bordo 20c e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo 20d é selecionado em

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 41/191

37/45 uma faixa de 0.01*D a 0.25*D. Tal como já mencionado acima, D define o diâmetro, de preferência o diâmetro interno (20g na Figura 10), do duto de ar cilíndrico 20.

[00123] Da mesma forma, o difusor 20f do duto de ar cilíndrico 20 pode exibir um raio que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico 20. Em outras palavras, o difusor 20f não é necessariamente provido tal como ilustrado com uma borda inferior achatada, ou seja, a sua borda que aponta para fora do coletor 20e, mas sim com uma borda inferior arredondada. De preferência, o raio do difusor 20f, que em seguida será também referido como o raio do difusor para fins de simplicidade e clareza, difere entre pelo menos dois dentre o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d.

[00124] De preferência, um raio do difusor 26a no bordo de ataque 20a é selecionado em uma faixa de 0 a 0.1*D, um raio do difusor 26b no bordo de fuga 20b é selecionado em uma faixa de 0 a 0.1*D, e um raio do difusor 26c no ressalto lateral no lado de bordo 20c e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo 20d é selecionado em uma faixa de 0 a 0.1*D. Mais uma vez, tal como já mencionado acima, D define o diâmetro, de preferência o diâmetro interno (20g na Figura 10), do duto de ar cilíndrico 20.

[00125] A Figura 9 mostra o envoltório 6d da Figura 5 à Figura 8 que define o duto de ar cilíndrico 20, que é de preferência axialmente delimitado pelo coletor 20e e pelo difusor 20f e que compreende o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d. De acordo com um aspecto, o bordo de ataque 20a é provido com uma superfície de elevação adicional 27.

[00126] A Figura 10 mostra o envoltório 6d da Figura 5 à Figura 8 que define o duto de ar cilíndrico 20, que compreende o bordo de ataPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 42/191

38/45 que 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d. Ilustrativamente, um diâmetro e, em termos mais específicos, um diâmetro interno D do duto de ar cilíndrico 20, é indicado com o sinal de referência 20g. Além disso, o azimute ψ do duto de ar cilíndrico 20, ou seja, o envoltório 6d, é indicado com o sinal de referência 20h. A título de exemplo, pressupõe-se que o azimute ψ seja definido em um sentido horário do envoltório 6d tal como ilustrado e começa a girar a partir do bordo de fuga 20b de tal modo que ψ=0 no bordo de fuga 20b.

[00127] A Figura 11 mostra quatro seções transversais exemplares do envoltório 6d que definem o duto de ar cilíndrico 20, que é de preferência axialmente delimitado pelo coletor 20e e pelo difusor 20f e que compreende o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d. Cada seção transversal corresponde a uma vista em seção do envoltório 6d em um determinado azimute ψ da Figura 10.

[00128] Em termos mais específicos, uma primeira vista em seção ilustra uma seção transversal exemplar do envoltório 6d no azimute ψ=180°observado na direção da linha de corte A-A da Figura 10. Essa primeira vista em seção ilustra o bordo de ataque 20a do envoltório 6d que é provido com a superfície de elevação adicional 27 da Figura 9. A título de exemplo, o coletor 20e é provido no bordo de ataque 20a tal como acima descrito com referência à Figura 8 com uma borda superior arredondada, enquanto que o difusor 20f é ilustrativamente provido com uma borda inferior achatada.

[00129] Uma segunda vista em seção ilustra uma seção transversal exemplar do envoltório 6d no azimute ψ=0° observado na direção da linha de corte A-A da Figura 10. Essa segunda vista em seção ilustra o bordo de fuga 20b do envoltório 6d. A título de exemplo e tal como acima descrito com referência à Figura 8, o coletor 20e é provido no

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 43/191

39/45 bordo de fuga 20b com uma borda superior arredondada, e o difusor 20f é provido com uma borda inferior arredondada.

[00130] Uma terceira vista em seção ilustra uma seção transversal exemplar do envoltório 6d no azimute ψ=90° visto na direção da linha de corte B-B da Figura 10. Essa terceira vista em seção ilustra o ressalto lateral no lado de bordo 20c do envoltório 6d. A título de exemplo, o coletor 20e é provido no ressalto lateral no lado de bordo 20c tal como acima descrito com referência à Figura 8 com uma borda superior arredondada, enquanto que o difusor 20f é ilustrativamente provido com uma borda inferior achatada.

[00131] Uma quarta vista em seção ilustra uma seção transversal exemplar do envoltório 6d no azimute ψ=270°visto na direção da linha de corte B-B da Figura 10. Essa quarta vista em seção ilustra o ressalto lateral no lado a estibordo 20d do envoltório 6d. A título de exemplo, o coletor 20e é provido no ressalto lateral no lado a estibordo 20d tal como acima descrito com referência à Figura 8 com uma borda superior arredondada, enquanto que o difusor 20f é ilustrativamente provido com uma borda inferior achatada.

[00132] A Figura 12 mostra a unidade de produção de impulso 3d da Figura 5 e da Figura 6 de acordo com a Parte (C) da Figura 7, com o envoltório 6d e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d. O conjunto de rotor superior 7d gira em operação em volta do eixo de rotor 12e e define o plano de rotor 21, e o conjunto de rotor inferior 7d gira em operação em volta do eixo de rotor 12d e define o plano de rotor 22. O eixo de rotor 12e é inclinado com relação ao eixo de rotor 12d, tal como acima descrito.

[00133] Em termos mais específicos, a Figura 12 ilustra um método de controle exemplar para o controle da unidade de produção de impulso 3d por meio de uma variação de RPM. Em outras palavras, quando, por exemplo, o conjunto de rotor superior 7d é operado com

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 44/191

40/45 uma velocidade rotacional Ω2 maior que uma velocidade rotacional Ω1 do conjunto de rotor inferior 8d, o vetor de impulso 23 se inclina com relação a um plano de referência exemplar 28a em um ângulo de orientação de impulso associado ε, o qual é indicado com o sinal de referência 28. Contanto que o ângulo de orientação de impulso associado ε seja menor que 90°, ou seja, ε<90° tal como ilustrado no lado esquerdo da Figura 12, a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 é operada em voo horizontal. Quando, no entanto, o ângulo de orientação de impulso associado ε é igual a 90°, ou seja, ε=90° tal como ilustrado no lado direito da Figura 12, a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 é operada em planagem ou em decolagem vertical.

[00134] No entanto, deve-se notar que esse funcionamento também depende de uma implementação particular dos conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d. Em termos mais específicos, as requeridas diferenças de velocidade rotacional podem, por exemplo, variar dependendo das diferenças de passo entre os conjuntos de rotores superiores e inferiores ou da inclinação entre o eixo de rotor 12e e o eixo de rotor 12d, ou coisa do gênero. No entanto, o funcionamento detalhado é considerado como sendo prontamente disponível à pessoa versada na técnica e, deste modo, não passível da presente invenção. Sendo assim, uma descrição mais detalhada do mesmo será omitida para fins de brevidade e concisão.

[00135] A Figura 13 mostra um diagrama de controle de deslocamento de RPM exemplar 29 ilustrando a operação da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4. O diagrama 29 ilustrativamente compreende um eixo de modo de voo 29a e um eixo de velocidade rotacional 29b.

[00136] No diagrama 29, dois gráficos 30, 31 são ilustrativamente representados. O gráfico 30 exemplifica a velocidade rotacional Ω2 do conjunto de rotor superior 7d da Figura 12, e o gráfico 31 exemplifica a

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 45/191

41/45 velocidade rotacional Ω1 do conjunto de rotor inferior 8d da Figura 12. [00137] Quando a operação da aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 se inicia, o conjunto de rotor superior 7d é de preferência operado com uma velocidade rotacional Ω2 menor que a velocidade rotacional Ω1 do conjunto de rotor inferior 8d, tal como indicado com uma seta 32a. Sendo assim, a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 é operada em um associado modo de planagem, ou seja, plaina. [00138] Em seguida, a velocidade rotacional Ω2 do conjunto de rotor superior 7d é de preferência aumentada e a velocidade rotacional Ω1 do conjunto de rotor inferior 8d é de preferência diminuída. Nesse caso, quando o conjunto de rotor superior 7d é operado com uma velocidade rotacional Ω2 maior que a velocidade rotacional Ω1 do conjunto de rotor inferior 8d, a aeronave multirrotor 1 da Figura 1 à Figura 4 é operada em um associado modo de voo horizontal, tal como indicado com uma seta 32b.

[00139] A Figura 14 mostra o envoltório 6d da Figura 5 à Figura 12 que define o duto de ar cilíndrico 20, que compreende o bordo de ataque 20a, o bordo de fuga 20b, o ressalto lateral no lado de bordo 20c e o ressalto lateral no lado a estibordo 20d. No entanto, em contrapartida à implementação do envoltório 6d de acordo com a Figura 5 à Figura 12, o bordo de fuga 20b do duto de ar cilíndrico 20 fica, agora, pelo menos essencialmente aberto e simplesmente provido com um elemento de reforço 33. De preferência, o duto de ar cilíndrico 20 é aberto no bordo de fuga 20b por um predeterminado ângulo de abertura 33a de, por exemplo, 30°a 60°, que corresponde a um ân gulo de extensão do elemento de reforço 33.

[00140] A Figura 15 mostra a unidade de produção de impulso 3d da Figura 5 e da Figura 6 de acordo com a Parte (C) da Figura 7, com o envoltório 6d e os conjuntos de rotores superiores e inferiores 7d, 8d. O envoltório 6d compreende o bordo de ataque 20a e o bordo de fuga

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 46/191

42/45

20b. O conjunto de rotor superior 7d gira em operação em volta do eixo de rotor 12e e define o plano de rotor 21, e o conjunto de rotor inferior 7d gira em operação em volta do eixo de rotor 12d e define o plano de rotor 22.

[00141] O eixo de rotor 12e é inclinado com relação ao eixo de rotor 12d, tal como acima descrito. Na Figura 15, essa inclinação torna-se evidente com relação a um plano de referência horizontal 34. Em termos mais específicos, o eixo de rotor 12e é inclinado com relação ao plano de referência horizontal 34 em um ângulo de inclinação associado α, que é indicado com o sinal de referência 34a, e o eixo de rotor 12d é ilustrativamente perpendicular ao plano de referência horizontal 34, tal como ilustrado por meio de um ângulo de inclinação associado β, que é indicado com o sinal de referência 34b.

[00142] Além disso, de acordo com um aspecto e em contrapartida à implementação do envoltório 6d de acordo com a Figura 5 à Figura 12, o bordo de fuga 20b, nesse caso, é equipado com um flape 35 que, de preferência, é desenhado como um aerofólio. O flape 35 é de preferência rotativo em volta de um eixo de rotação associado 35d e ilustrado com linhas contínuas em uma posição de planagem exemplar 35a, bem como com linhas pontilhadas e uma posição de voo horizontal exemplar 35b.

[00143] A Figura 16 mostra o envoltório 6d da unidade de produção de impulso 3d da Figura 15 que é provido com o flape 35 no bordo de fuga 20b. Em termos ilustrativos, o flape 35 é abrangido, ou seja, se estende, por um ângulo de extensão 35c no bordo de fuga 20b do envoltório 6d. A título de exemplo, o flape 35 é mostrado em sua posição de planagem exemplar 35a da Figura 15.

[00144] A Figura 17 mostra o envoltório 6d da unidade de produção de impulso 3d da Figura 15 que é provido com o flape 35 no bordo de fuga 20b, que é abrangido, ou seja, se estende, por um ângulo de exPetição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 47/191

43/45 tensão 35c no bordo de fuga 20b do envoltório 6d de acordo com a Figura 16. A título de exemplo, o flape 35, nesse caso, é mostrado em sua posição de voo horizontal exemplar 35b da Figura 15.

[00145] Finalmente, deve-se notar que modificações dos aspectos da presente invenção acima descritos estão também dentro do conhecimento comum da pessoa versada na técnica e, por conseguinte, devem também ser consideradas como fazendo parte da presente invenção.

Lista de Referências

- Aeronave multirrotor

1a - Direção longitudinal da aeronave b - Direção lateral da aeronave

- Estrutura de aeronave

2a - Volume interno da estrutura de aeronave

2b - Largura da estrutura de aeronave

- Unidades de produção de impulso

3a, 3b, 3c, 3d - Unidade de produção de impulso

- Suportes estruturais das unidades de produção de impulso

4a, 4b, 4c, 4d - Suporte estrutural da unidade de produção de impulso

- Carenagens da caixa de engrenagem

5a, 5b, 5c, 5d - Carenagem de caixa de engrenagem

- Unidades de envoltório

6a, 6b, 6c, 6d - Envoltório

- Conjuntos de rotores superiores

7a, 7b, 7c, 7d - Conjunto de rotor superior

- Conjuntos de rotores inferiores

8a, 8b, 8c, 8d - Conjunto de rotor inferior

- Direção de corrente de ar geradora de impulso

- Solo

10a - Linha de referência vertical e/ou perpendicular

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 48/191

44/45

- Ângulos de inclinação longitudinais

11a, 11b - Ângulo de inclinação longitudinal

- Eixos de rotor

12a, 12b, 12c, 12d - Eixo de rotor

- Ângulos de inclinação laterais

13a, 13b - Ângulo de inclinação lateral

14a - Motor do conjunto de rotor superior

14b - Motor do conjunto de rotor inferior

15a - Direção de rotação do conjunto de rotor superior 15b - Direção de rotação do conjunto de rotor inferior

- Estrutura de suporte

- Variação de passo

18a, 18b, 18c - Pá de rotor do conjunto de rotor superior 19a, 19b, 19c - Pá de rotor do conjunto de rotor inferior

- Duto de ar

20a - Bordo de ataque

20b - Bordo de fuga

20c - Ressalto lateral no lado de bordo

20d - Ressalto lateral no lado a estibordo

20e - Coletor

20f - Difusor

20g - Diâmetro interno do duto de ar (D)

20h - Azimute do duto de ar (ψ)

- Plano de rotor do conjunto de rotor superior 21a - Ângulo de inclinação do plano superior

- Plano de rotor do conjunto de rotor inferior 22a - Ângulo de inclinação do plano inferior

- Vetor de impulso

23a - Direção de corrente de ar em planagem 23b - Direção de corrente de ar em voo horizontal

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 49/191

45/45

24a - Altura total do bordo de ataque do duto de ar (HL)

24b - Altura total do bordo de fuga do duto de ar (HT)

24c - Altura total do ressalto lateral do duto de ar (HS)

25a - Raio do coletor no bordo de ataque do duto de ar (CRL) 25b - Raio do coletor no bordo de fuga do duto de ar (CRT) 25c - Raio do coletor no ressalto lateral do duto de ar (CRS) 26a - Raio do difusor no bordo de ataque do duto de ar (DRL) 26b - Raio do difusor no bordo de fuga do duto de ar (DRT) 26c - Raio do difusor no ressalto lateral do duto de ar (DRS)

- Superfície de elevação adicional

- Ângulo de orientação de impulso (ε)

28a - Plano de referência

- Diagrama de controle de deslocamento de RPM 29a - Eixo de modo de voo

29b - Velocidade rotacional

- Velocidade rotacional do conjunto de rotor superior (Ω2)

- Velocidade rotacional do conjunto de rotor inferior (Ω1) 32a - Modo de planagem

32b - Modo de voo horizontal

- Elemento de reforço

33a - Ângulo de extensão do elemento de reforço

- Plano de referência de inclinação do conjunto de rotor 34a - Ângulo de inclinação do conjunto de rotor superior (α) 34b - Ângulo de inclinação do conjunto de rotor inferior (β)

- Flap

35a - Posição de planagem do flape

35b - Posição de voo horizontal do flape

35c - Ângulo de extensão do flape

35d - Eixo de rotação do flape

Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 50/191

1/4

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Unidade de produção de impulso (3d) para a produção de impulso em uma predeterminada direção (23), caracterizada pelo fato de compreender pelo menos dois conjuntos de rotores (7d, 8d) e um envoltório (6d) que acomoda no máximo um dentre pelo menos dois conjuntos de rotores (7d, 8d), sendo que o envoltório (6d) define um duto de ar cilíndrico (20) que é axialmente delimitado por uma região de entrada de ar (20e) e uma região de saída de ar (20f), e sendo que a região de entrada de ar (20e) exibe na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20) uma geometria ondulada.
2. 2. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

   - o duto de ar cilíndrico (20) exibe uma altura (24a, 24b, 24c) definida entre a região de saída de ar (20f) e a região de entrada de ar (20e) na direção axial do duto de ar cilíndrico (20) que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20), sendo que a altura (24a, 24b, 24c) que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20) define a geometria ondulada da região de entrada de ar (20e).
3. 3. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que:

   - o duto de ar cilíndrico (20) compreende na direção circunferencial um bordo de ataque (20a) e um bordo de fuga diametralmente oposto (20b), e um ressalto lateral no lado de bordo (20c) e um ressalto lateral no lado a estibordo diametralmente oposto (20d), sendo que o ressalto lateral no lado de bordo (20c) e o ressalto lateral no lado a estibordo (20d) são respectivamente dispostos na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20) entre o bordo de ataque (20a) e o bordo de fuga (20b), e sendo que a altura (24a) no bordo de ataque (20a) é menor que a altura (24c) no ressalto lateral no lado de bordo (20c) e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo (20d).

   Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 51/191

   2/4
4. 4. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - a altura (24b) no bordo de fuga (20b) é menor que a altura (24c) no ressalto lateral no lado de bordo (20c) e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo (20d).
5. 5. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - a altura (24b) no bordo de fuga (20b) é menor que a altura (24a) no bordo de ataque (20a).
6. 6. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - a altura (24c) no ressalto lateral no lado de bordo (20c) e/ou no ressalto lateral no lado a estibordo (20d) é selecionada em uma faixa de 0.05*D a 0.5*D, sendo que D define um diâmetro (20g) do duto de ar cilíndrico (20).
7. 7. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - a região de entrada de ar (20e) do duto de ar cilíndrico (20) exibe um raio de região de entrada de ar (25a, 25b, 25c) que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20), sendo que o raio de região de entrada de ar (25a, 25b, 25c) difere entre pelo menos dois dentre o bordo de ataque (20a), o bordo de fuga (20b), o ressalto lateral no lado de bordo (20c) e o ressalto lateral no lado a estibordo (20d).
8. 8. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - a região de saída de ar (20f) do duto de ar cilíndrico (20) exibe um raio de região de saída de ar (26a, 26b, 26c) que varia na direção circunferencial do duto de ar cilíndrico (20), sendo que o raio de região de saída de ar (26a, 26b, 26c) difere entre pelo menos dois

   Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 52/191

   3/4 dentre o bordo de ataque (20a), o bordo de fuga (20b), o ressalto lateral no lado de bordo (20c) e o ressalto lateral no lado a estibordo (20d).
9. 9. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

   - o bordo de fuga (20b) do duto de ar cilíndrico (20) é pelo menos essencialmente aberto e provido com um elemento de reforço (33).
10. 10. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

    - o bordo de fuga (20b) do duto de ar cilíndrico (20) é equipado com um flape (35).
11. 11. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que:

    - o bordo de ataque (20a) do duto de ar cilíndrico (20) é provido com uma superfície de elevação adicional (27).
12. 12. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

    - um primeiro conjunto de rotor (7d) dentre pelo menos dois conjuntos de rotores (7d, 8d) é disposto do lado de fora do duto de ar cilíndrico (20) e adjacente à região de entrada de ar (20e) do duto de ar cilíndrico (20), sendo que o envoltório (6d) acomoda um segundo conjunto de rotor (8d) dentre pelo menos dois conjuntos de rotores (8d).
13. 13. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que:

    - o primeiro conjunto de rotor (7d) define um primeiro eixo de rotor (12d) e o segundo conjunto de rotor (8d) define um segundo eixo de rotor (12d), o primeiro e o segundo eixos de rotor (12d) sendo coaxialmente dispostos.

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 53/191

    4/4
14. 14. Unidade de produção de impulso (3d), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que:

    - o primeiro e o segundo eixos de rotor (12d) são inclinados em ângulos de inclinação associados (21a, 22a) compreendidos em uma faixa entre -60°e +60°.
15. 15. Aeronave multirrotor (1), caracterizada pelo fato de compreender pelo menos uma unidade de produção de impulso (3d) que é configurada de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes.

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 54/191

    1/9

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 55/191

    2/9

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 56/191

    3/9

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 57/191

    4/9

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 58/191

    5/9

    Petição 870180013465, de 20/02/2018, pág. 59/191

    6/9