BR102019006409A2 - Aperfeiçoamentos introduzidos em engrenagem de flap de aeronave e seu respectivo funcionamento - Google Patents

Abstract

o presente invento refere-se a uma engrenagem de fowler flap que é compreendida por uma abraçadeira principal (1), ligada no eixo superior por uma haste (2) e no eixo inferior por outra haste (3). a movimentação desta engrenagem, iniciada no tubo de torque do avião de pequeno e médio porte, vai movimentar as hastes (2) e (3) fazendo com que o fowler flap seja acionado com segurança, pois a instalação desta engrenagem no flap mantém a integridade da caixa d e reduz o arrasto parasita. esta engrenagem permite o funcionamento da asa de área variável. e, por fim, garante maior segurança e manobrabilidade ao piloto da aeronave.

Description

APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM ENGRENAGEM DE FLAP DE AERONAVE E SEU RESPECTIVO FUNCIONAMENTO CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente patente de invenção refere-se a uma engrenagem de flap do tipo fowler, utilizada em aeronaves de pequeno porte, monomotoras ou bimotoras, que consiste em prover o comando de ampliação da área de asa do avião ao piloto. Esta engrenagem possui o diferencial de ser fixada parcialmente dentro da caixa "d" e parcialmente fora da caixa "d".

[002] O presente invento foi projetado cuidadosa e criteriosamente, com a intenção de caracterizar algo realmente novo e capaz de ocupar um lugar de destaque quando levado a confronto com as características apresentadas pelos equipamentos já conhecidos no estado da técnica desse mercado setorial.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[003] Os flaps (ou flapes) são dispositivos hipersustentadores que consistem de abas, ou superfícies articuladas, existentes nos bordos de fuga (parte posterior) das asas de um avião, os quais, quando abaixados e/ou estendidos, aumentam a sustentação e o arrasto ou resistência ao avanço de uma asa pela mudança na curvatura do seu perfil e pelo aumento de sua área. Os flaps podem ser usados em dois momentos do voo:

• • Durante a aproximação para o pouso, em graduação (ajuste) máxima, permitindo que a aeronave reduza a sua velocidade de aproximação, evitando o estol (perda). Com isso, a aeronave pode tocar o solo à velocidade mais baixa possível para obter a melhor performance de frenagem.
• • Durante a decolagem, em ajuste adequado para produzir a melhor combinação de sustentação (máxima) e arrasto (mínimo), permitindo que a aeronave percorra a menor distância no solo antes de atingir a velocidade de descolagem.

[004] Existem quatro tipos de flaps que são utilizados nas aeronaves: o simples, ventral, fowler e o fenda. O flap que proporciona o maior aumento no coeficiente de sustentação é o fowler, ele desloca-se para trás e para baixo, aumentando além da curvatura, a área do aerofólio.

ESTADO DA TÉCNICA

[005] As engrenagens de fowler flaps disponíveis no mercado seguem dois modelos principais. O primeiro modelo é instalado dentro da "caixa d", fragmentando a longarina do flap, reduzindo a resistência à torção, presente nos voos e manobras. O segundo modelo de fowler flap é instalado abaixo da "caixa d" gerando um grande arrasto parasita, que por sua vez, reduz a eficiência e manobrabilidade do voo.

[006] Os fowler flaps conhecidos apresentam alguns inconvenientes, como por exemplo, a fragilidade de estrutura do primeiro modelo, pode causar a ruptura do flap em voo. O primeiro modelo citado, torna-se frágil a medida que engrenagens são fixadas no interior da caixa "d" do flap fazendo com que o vento e a pressão que atuam sobre está área das asas possa romper o flap. Se este incidente ocorrer em voo, não é possível recuperar a estabilidade do avião.

[007] Já o segundo modelo de fowler flap, apresenta outros problemas, pois como a sua engrenagem é instalada abaixo da caixa "d", o acionamento do flap envolve um volume de componentes e este volume gera arrasto parasita, além de somar negativamente para a estética das asas. Este modelo apresenta menor estabilidade e menor manobrabilidade devido ao arrasto parasita, gerado pelo mesmo.

[008] Visando à colocação de um produto inédito no mercado, foi realizada uma pesquisa de anterioridades no banco de dados especializado e nele foram encontrados os seguintes processos:

[009] PI 0713242-5 - "ATUADOR DE FLAP. Um atuador de flap (10) é provido para controlar o movimento de um flap (18) em uma asa (12) de uma aeronave, O atuador de flap (10) inclui um alojamento (124) tendo uma extremidade guia e uma borda de fuga. Uma porca esférica (92) é rotativamente suportada no alojamento (124). Um motor (32) tem um eixo de acionamento rotativo que é girável em primeira e segunda direções opostas. Um conjunto de engrenagens transfere a rotação do eixo de acionamento para a porca esférica (92). Um fuso de esferas (98) se estende ao longo de um eixo geométrico longitudinal e tem uma extremidade terminal operativamente conectável ao flap (18). O fuso de esferas (98) é móvel entre uma primeira posição retraída em resposta à rotação da porca esférica (92) em uma primeira direção e uma segunda posição estendida em resposta à rotação da porca esférica (92) em uma segunda posição. Uma embreagem de roletes de sentido único (126) é operativamente conectável à porca esférica (92). A embreagem de roletes (126) engata o alojamento (124) e impede a rotação da porca esférica (92) em uma primeira direção em resposta a uma força de compressão no fuso de esferas (98) pelo flap (18). Primeira e segunda juntas cardam concêntricas (134 e 136) são posicionadas sobre o eixo geométrico longitudinal adjacente ao alojamento (124). As juntas cardam (134 e 136) interconectam o alojamento (124) à asa (12).

[010] WO2014168661 - "DISPOSITIVO FLAP DE AERONAVE E MÉTODO DE OPERAR O MESMO". Um sistema de controle de flap de asa numa asa compreendendo pelo menos duas placas de controle com uma abertura dimensionada para acomodar um veio de acionamento, um veio de acionamento que engata cada uma das aberturas em cada uma das várias placas, uma roda dentada fixada rotativamente ao veio de acionamento eixo de transmissão penetrando na outra placa de controle, pelo menos duas rodas dentadas entre as placas de controle, uma corrente enrolada na roda dentada e rodas dentadas, um braço de suporte rotativamente acoplado à corrente por uma sapata de corrente e um flap frontal acoplado ao braço de suporte e a um flap, onde o movimento do eixo de acionamento faz com que a antebraço e o flap se estendam e se retraiam para aumentar ou diminuir a área da superfície da asa.

[011] US4434959- "CONJUNTO DE FLAP DE AEROFÓLIO COM MEMBRO DE TRILHA DE FLAP". Um aerofólio tendo um conjunto de flap de bordo de fuga que compreende um membro de flap tendo uma pista montada nele. O membro de pista está operacionalmente ligado a um bloco de corrediça que, por sua vez, é montado na estrutura estacionária. O movimento de alto Fowler é realizado com este arranjo. Noutra forma de realização, o flap é adicionalmente provido de um flap frontal. Em outras formas de realização, o conjunto de flap é fornecido adicionalmente com flaps de popa.

[012] Compreende-se que os documentos acima relacionados, apesar de pertencerem ao mesmo campo, não apresentam as mesmas características técnicas e funcionais do objeto ora aperfeiçoado, garantindo assim, que o mesmo atenda aos requisitos legais de patenteabilidade exigidos.

BREVE DESCRITIVO DA INVENÇÃO

[013] No intuito de solucionar os inconvenientes presentes no estado da técnica, o inventor, com notório conhecimento setorial, criou e desenvolveu o objeto do presente pedido de patente, idealizando uma engrenagem de fowler flap, fixada parcialmente dentro da caixa "d" e parcialmente fora da caixa "d". Esta engrenagem consiste em prover o comando de ampliação da área de asa do avião ao piloto sem os inconvenientes aventados.

[014] A referida engrenagem é constituída de uma abraçadeira central, interligada à duas hastes, que se movimentam dentro de um trilho com rolamentos, através da combinação dos ângulos incidentes. Desta forma, a engrenagem aciona o fowler flap.

[015] A presente invenção mantém a integridade da "caixa d", reduz o arrasto parasita, permite o funcionamento da asa de área variável, e por fim, maior segurança e manobrabilidade devido aos pontos citados anteriormente.

[016] Este equipamento não leva em conta apenas as qualidades mecânicas e funcionais, mas também a forma, a disposição e a localização estratégica de suas partes e componentes que, corretamente posicionadas, trouxeram um aumento de eficiência sem acarretar ônus algum aos usuários.

[017] É de se compreender que o presente produto desenvolvido para a aplicação da técnica em questão é simples em sua construtividade, sendo, portanto de fácil exequibilidade industrial, logo, são obtidos excelentes resultados práticos e funcionais, incorporando um produto inovador que possibilita minimizar os inconvenientes que podem ocorrer.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[018] No intuito de ilustrar e esclarecer as características do presente invento segundo uma forma básica e preferida de realização elaborada pelo requerente, faz-se referência aos desenhos ilustrativos anexos, que integram e subsidiam o presente relatório descritivo, e nos quais vê-se:
A Fig. 1 ilustra a vista lateral da engrenagem com o fowler flap recolhido; e
A Fig. 2 mostra a vista lateral da engrenagem com o fowler flap acionado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[019] De conformidade com o quanto ilustram as figuras acima relacionadas, o modelo de engrenagem de fowler flap, objeto da presente patente, compreende uma abraçadeira (1), como parte principal do conjunto, no formato de "L". Esta abraçadeira (1) está ligada no eixo superior à haste (2), que por sua vez, possui formato oblongo, e no eixo inferior à haste (3) também no formato de "L".

[020] A abraçadeira (1) é fixada na área fixa da asa, ela apresenta um eixo superior que recebe contato direto com o tubo de torque e neste mesmo ponto inicia-se a movimentação da haste (2). Na base desta abraçadeira (1) existe um trilho que direciona o movimento do eixo da haste (3) através de rolamentos.

[021] As hastes (2) e (3) têm conexão funcional entre si. A primeira haste (2), contribui para que a movimentação do fowler flap ocupe menos espaço abaixo da caixa "d", reduzindo o arrasto por consequência. A haste (2) também atua na angulação do fowler flap, através dela existirá o slot (que é o espaço para passagem de ar entre a área de asa fixa e a área de asa móvel).

[022] A haste (3), por sua vez, executa a movimentação final da engrenagem e do fowler flap. Ao chegar no ponto máximo da abertura do flap, a haste (3) encerra o movimento, devido a um limitador fixo. Esta haste (3) também apresenta o formato de "L", por que é este elemento de engrenagem que estará parcialmente fixado dentro da caixa "d", durante a construção desta. Assim, o resultado final mantém a integridade da "caixa d", reduz o arrasto parasita, permite o funcionamento da asa de área variável. E, por fim, garante maior segurança e manobrabilidade ao piloto da aeronave, devido aos pontos aventados.

[023] O funcionamento desta engrenagem de fowler flap, ocorre da seguinte forma: através de um comando dentro da cabine, o piloto da aeronave aciona o tubo de torque. Este tubo é soldado no eixo superior da abraçadeira (1) (peça base da engrenagem). A medida que o tubo de torque rotacionar, o eixo superior da abraçadeira (1) fará com que a haste (2) rotacione de baixo para cima, da direita para a esquerda. Com esta movimentação, o eixo central do sistema deslocará a haste (3) de baixo para cima, da direta para a esquerda, dentro do trilho guia, com o auxílio de rolamentos.

[024] Quando a engrenagem chegar no seu ponto máximo, o limitador do conjunto finaliza a movimentação. A área de asa do avião amplia-se com espaço livre para passagem de ar (efeito conhecido como slot), resultando grande resistência e o mínimo de arrasto parasita.

[025] O presente invento é instalado parcialmente dentro da caixa "d" e parcialmente fora dela. A combinação dos ângulos incidentes das hastes (2 e 3) das engrenagens faz com que o volume de engrenagem de flap abaixo da caixa "d" fique reduzido. A área que está dentro da caixa "d" é construída como parte das longarinas e mantém a integridade da caixa "d".

[026] A engrenagem de fowler flap pode ser produzida em tamanhos diversos para atender diferentes perfis de asas, de acordo com o projeto da aeronave e a dimensão ideal de flap, onde será instalada esta engrenagem.

[027] É certo que quando o presente invento for colocado em prática, poderão ser introduzidas modificações no que se refere a certos detalhes de construção e forma, sem que isso implique afastar-se dos princípios fundamentais que estão claramente substanciados no quadro reivindicatório, ficando assim entendido que a terminologia empregada não teve a finalidade de limitação.

[028] Tratou-se, portanto, no presente relatório descritivo de uma concepção completamente inovadora que apresenta, conforme se pode evidenciar pelas análises realizadas, características técnicas construtivas e funcionais inéditas.

[029] Pelas vantagens que oferece, e ainda, por revestir-se de características verdadeiramente inovadoras que preenchem todos os requisitos de novidade e originalidade no gênero, a presente invenção reúne condições necessárias para merecer o privilégio pleiteado.

Claims (4)

1. "APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM ENGRENAGEM DE FLAP DE AERONAVE E SEU RESPECTIVO FUNCIONAMENTO", mais precisamente concebe uma engrenagem de fowler flap, caracterizado por compreender uma abraçadeira (1), como parte principal do conjunto, no formato de "L", ligada no eixo superior à haste (2), que por sua vez, possui formato oblongo, e no eixo inferior à haste (3) também no formato de "L"; a abraçadeira (1) é fixada na área fixa da asa, apresenta um eixo superior que recebe contato direto com o tubo de torque e neste mesmo ponto inicia-se a movimentação da haste (2); na base desta abraçadeira (1) existe um trilho que direciona o movimento do eixo da haste (3) através de rolamentos.
2. "APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM ENGRENAGEM DE FLAP DE AERONAVE E SEU RESPECTIVO FUNCIONAMENTO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as hastes (2) e (3) conterem conexão funcional entre si; sendo que a primeira haste (2) contribui para que a movimentação do fowler flap ocupe menos espaço abaixo da caixa "d", reduzindo o arrasto por consequência e atua na angulação do fowler flap, através dela existirá o slot (que é o espaço para passagem de ar entre a área de asa fixa e a área de asa móvel); a haste (3), executa a movimentação final da engrenagem e do fowler flap; ao chegar no ponto máximo da abertura do flap, a haste (3) encerra o movimento, devido a um limitador fixo; esta haste (3) também apresenta o formato de "L", por que é este elemento de engrenagem que estará parcialmente fixado dentro da caixa "d", durante a construção desta.
3. "APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM ENGRENAGEM DE FLAP DE AERONAVE E SEU RESPECTIVO FUNCIONAMENTO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o funcionamento desta engrenagem de fowler flap, ocorrer através de um comando dentro da cabine, no qual o piloto da aeronave aciona o tubo de torque; este tubo é soldado no eixo superior da abraçadeira (1) (peça base da engrenagem); a medida que o tubo de torque rotacionar, o eixo superior da abraçadeira (1) fará com que a haste (2) rotacione de baixo para cima, da direita para a esquerda; com esta movimentação, o eixo central do sistema deslocará a haste (3) de baixo para cima, da direta para a esquerda, dentro do trilho guia, com o auxílio de rolamentos; quando a engrenagem chegar no seu ponto máximo, o limitador do conjunto finaliza a movimentação; a área de asa do avião amplia-se com espaço livre para passagem de ar (efeito conhecido como slot), resultando grande resistência e o mínimo de arrasto parasita.
4. "APERFEIÇOAMENTOS INTRODUZIDOS EM ENGRENAGEM DE FLAP DE AERONAVE E SEU RESPECTIVO FUNCIONAMENTO", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a engrenagem ser instalada parcialmente dentro da caixa "d" e parcialmente fora dela; a combinação dos ângulos incidentes das hastes (2 e 3) das engrenagens faz com que o volume de engrenagem de flap abaixo da caixa "d" fique reduzido; a área que está dentro da caixa "d" é construída como parte das longarinas e mantém a integridade da caixa "d".

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