BR102023000940A2 - Conjunto de atuador de painel de asa, painel de asa de aeronave, e,asa de aeronave - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE ATUADOR DE PAINEL DE ASA, PAINEL DE ASA DE AERONAVE, E, ASA DE AERONAVE Um conjunto de atuador de painel de asa compreendendo: um alojamento de atuador (40); um pistão de atuador (50) disposto no alojamento de atuador e móvel axialmente em relação ao alojamento de atuador; uma haste de conexão (60) fixada, em uma extremidade (62), a uma extremidade (51) do pistão se estendendo do alojamento de atuador; o alojamento de atuador e o pistão dispostos para serem acomodados dentro de um painel móvel (2) de uma asa de aeronave, a haste de conexão disposta para ser fixada, em uso, em sua extremidade (61) oposta a uma extremidade (62) fixada ao pistão, a uma estrutura de asa da asa de aeronave, o painel sendo articulado em torno de um ponto de articulação P em relação à estrutura de asa (1) por meio do pistão de atuador.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente divulgação se refere a um atuador de controle de voo disposto para controlar uma superfície de controle de voo em relação a uma estrutura de asa de aeronave.

FUNDAMENTOS

[002] Aeronaves grandes são tipicamente fornecidas com painéis de controle de voo móveis ou ailerons montados de forma articulada na estrutura de asa de aeronave, de modo que os painéis de controle de voo possam ser elevados ou abaixados em relação à estrutura de asa para criar diferentes condições aerodinâmicas de modo a controlar a velocidade da aeronave. O painel de controle de voo é movido em relação à estrutura de asa por meio de um atuador. Convencionalmente, atuadores hidráulicos têm sido usados, mas em tempos mais recentes, alguns atuadores hidráulicos estão sendo substituídos por diferentes tipos de atuadores, por exemplo, atuadores eletro- hidráulicos ou atuadores elétricos. Tipicamente, o atuador é fixado entre dois mancais; um fixando o alojamento de atuador à estrutura de asa e o outro fixando um pistão de atuador ao painel. O pistão de atuador pode ser controlado para se estender ou retrair em relação a um alojamento ou cilindro de atuador que, devido às fixações de mancal, causa movimento do painel em relação à estrutura de asa em torno de um ponto de articulação. A cinemática associada ao controle é um triângulo definido pelos pontos de mancal e o ponto de articulação, um lado do qual (isto é, entre os pontos de apoio) é controlado. Convencionalmente, o alojamento de atuador é fornecido dentro da estrutura de asa, com apenas a extremidade do pistão e seu mancal fornecidos no painel. Mais e mais aeronaves estão sendo projetadas para ter as chamadas 'asas finas', que têm menos espaço para alojar o atuador. Diferentes tipos de atuadores ou diferentes formas de fixar os atuadores à estrutura de asa estão, portanto, tendo que ser considerados para fornecer o controle de painel de controle de voo necessário com tais asas finas.

[003] Existe, portanto, uma necessidade de um novo projeto de atuador.

SUMÁRIO

[004] De acordo com a presente divulgação, é fornecido um conjunto de atuador de painel de asa compreendendo: um alojamento de atuador; um pistão de atuador disposto no alojamento de atuador e móvel axialmente em relação ao alojamento de atuador; uma hase de conexão fixada, em uma extremidade, a uma extremidade do pistão se estendendo do alojamento de atuador; o alojamento de atuador e o pistão dispostos para serem acomodados dentro de um painel móvel de uma asa de aeronave, a haste de conexão disposta para ser fixada, em uso, em sua extremidade oposta a uma extremidade fixada ao pistão, a uma estrutura de asa da asa de aeronave, o painel sendo articulável em torno de um ponto de articulação P em relação à estrutura de asa por meio do pistão de atuador.

BREVE DESCRIÇÃO

[005] Exemplos da disposição de atuador da presente divulgação serão agora descritos com referência aos desenhos. Deve ser notado que estes são apenas exemplos, com o escopo da invenção sendo definido pelas reivindicações.

[006] Figuras 1A, 1B e 1C mostram uma configuração convencional de asa/painel/atuador em, respectivamente, posição neutra de painel, posição estendida de painel e a posição retraída de painel.

[007] Figuras 2A, 2B e 2C mostram uma configuração de asa/painel/atuador de acordo com uma modalidade da divulgação, respectivamente, na posição neutra de painel, na posição estendida de painel e na posição retraída de painel.

[008] Figuras 3A, 3B e 3C mostram uma configuração de asa/painel/atuador de acordo com outra modalidade da divulgação, respectivamente, na posição neutra de painel, na posição estendida de painel e na posição retraída de painel.

[009] Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma parte de acordo com a divulgação.

[0010] Figura 5 é uma vista em seção de um atuador de acordo com a divulgação montado em um painel.

[0011] Figura 6 é uma vista em perspectiva da disposição da Fig. 5.

[0012] Figura 7 é uma seção transversal A-A da Fig. 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0013] A configuração convencional asa/atuator será primeiro descrita brevemente com referência às Figs. 1A a 1C a título de introdução e antecedentes.

[0014] Figuras 1A, 1B e 1C mostram uma vista simples de uma configuração clássica de asa de aeronave e painel móvel. Parte da superfície de asa é indicada pelo numeral de referência 1. Um painel móvel ou superfície de controle de voo 2 é montado na asa de modo a ser capaz de articular em relação à superfície de asa 1. Dependendo das condições de voo necessárias, o painel 2 pode têm uma posição neutra em relação à superfície de asa 1, conforme mostrado na Fig. 1A. Durante diferentes fases de voo, é desejável variar a forma aerodinâmica de toda a estrutura de asa articulando o painel 2 para cima - isto é, estender o painel em relação à superfície de asa conforme mostrado na Fig. 1B ou articular o painel 2 para baixo - isto é, retrair o painel em relação à superfície de asa, conforme mostrado na Fig. 1C. O painel articula em torno de uma posição de articulação X quando o painel e a superfície de asa se encontram. O movimento do painel 2 em relação à superfície de asa é controlado, por exemplo, pelo piloto da cabine de comando ou cockpit, enviando um sinal para controlar um atuador 3 conectado entre a superfície de asa e o painel 2 para mover o painel em relação à superfície de asa.

[0015] O atuador 3 compreende tipicamente um alojamento de atuador 4 ou cilindro dentro do qual é montado um pistão axialmente móvel 5. Uma primeira extremidade 31 do atuador é montada, por exemplo, via um mancal (não mostrado) na superfície de asa 1, dentro da asa. Uma (primeira) extremidade do pistão (não mostrada) é montada no alojamento. A extremidade oposta (ou segunda) 32 do pistão 5, se projetando para fora do alojamento, é montada no painel 2 (novamente possivelmente por meio de um mancal que não é mostrado). Tipicamente, a estrutura de asa é uma estrutura oca relativamente grande que afunila em direção à borda de fuga da asa. A estrutura de asa, na articulação com o painel, definindo uma cavidade de asa 10 na área da articulação com o painel, esta cavidade tipicamente sendo grande o suficiente para permitir que o alojamento de atuador 4 seja facilmente montado e contido na mesma. Apenas a segunda extremidade 32 do pistão de atuador se estende além da cavidade de asa 10 para fixar ao painel 2.

[0016] Na posição neutra (Fig. 1A) o pistão está em seu zero axial ou posição neutra em relação ao alojamento 4 e as superfícies externas 11, 21 da superfície de asa e o painel formam essencialmente uma linha ou perfil contínuo.

[0017] Para estender o painel 2, conforme mostrado na Fig. 1B, o atuador é controlado de modo que o pistão se estenda axialmente em relação ao alojamento de atuador. Como a segunda extremidade 32 do pistão é fixada ao painel 2, a extensão do pistão faz com que o painel articule na direção da seta A em torno do ponto de articulação P. Assim, a superfície superior 22 do painel 2 articula em torno do ponto P em relação ao a estrutura de asa 1 de modo que a superfície superior 22 do painel forme um ângulo 21 com a superfície superior da estrutura de asa 1 em relação ao eixo da estrutura de asa. O exemplo na Fig. 1B define um ângulo em torno de 25 graus, mas isso é claramente apenas um exemplo.

[0018] Para retrair o painel 2 em relação à estrutura de asa 1, conforme mostrado na Fig. 1C, o atuador é controlado de modo que o pistão retraia axialmente em relação ao alojamento. Novamente, como a extremidade 32 é fixada ao painel, a retração de sua extremidade do pistão em direção ao alojamento de atuador puxa o painel 2 para baixo em torno do ponto de articulação P, em relação à estrutura de asa, no exemplo mostrado por 25 graus em relação ao eixo de asa. Novamente, no entanto, o grau de articulação é apenas um exemplo possível.

[0019] Figs. 1A, 1B e 1C mostram a cinemática triangular definida pelas duas extremidades do pistão e pelo ponto de articulação P. A distância entre o ponto de articulação e a primeira extremidade do atuador é fixa e a distância entre o ponto de articulação e a segunda extremidade do pistão é fixa (exemplos são mostrados nos desenhos, mas estes são apenas valores possíveis. Quaisquer distâncias poderiam ser usadas dentro dos princípios descritos. A variável é o comprimento entre os pontos de mancal quando o pistão retrai ou estende em relação à sua posição neutra ou zero.

[0020] Embora tais configurações de atuadores convencionais funcionem bem, há agora um movimento, em algumas áreas, para o uso das chamadas aeronaves de "asa fina", nas quais o grau de conicidade através da asa em direção à ponta não é tão grande e a estrutura de asa é em geral muito mais fina. Tais asas finas não definem, portanto, um volume interior ou cavidade de tamanho suficiente para acomodar o tipo de atuador geralmente usado para estender e retrair os painéis de asa conforme descrito acima. Além disso, como a asa é mais fina, o tanque de combustível na asa precisa se estender sobre uma área maior para conter a mesma quantidade de combustível e, então, se aproximar da borda de fuga. Isso deixa menos espaço perto da borda de fuga para o atuador.

[0021] A configuração da presente divulgação visa fornecer uma disposição que permite que um atuador seja fornecido em uma aeronave de asa fina para controlar o movimento de superfícies ou painéis de controle de voo.

[0022] A solução fornecida por esta divulgação é montar o atuador substancialmente no painel 2' em vez da estrutura de asa 1'. Esta solução, e exemplos de como isso pode ser realizado, serão descritos mais adiante com referência às Figs. 2A-C, 3A a C e 4 a 7.

[0023] Um primeiro exemplo é mostrado nas Figs. 2A a 2C. A disposição inclui um atuador 30 tendo um alojamento 40 e um pistão 50 montado dentro do alojamento para movimento axial em relação ao alojamento. Uma extremidade 41 do alojamento 40 é afixada a uma superfície do painel 2' dentro do envelope do painel. O pistão 50 tem uma primeira extremidade (não mostrada) dentro do alojamento 40 e uma segunda extremidade 51 se estendendo para fora do alojamento 40. Um braço de conexão ou haste de conexão 60 conecta o atuador montado em painel à estrutura de asa 1'. A haste de conexão 60 tem uma primeira extremidade 61 montada fixamente em uma superfície da estrutura de asa 1', por exemplo, por meio de um mancal. A outra, segunda, extremidade 62 da haste de conexão 60 é fixada à segunda extremidade 51 do pistão novamente, por exemplo, por meio de um mancal. A extremidade do pistão e a extremidade da haste de conexão são fixadas uma à outra e fixadas ao painel, por exemplo, por um mancal. A haste de conexão 60 é uma peça rígida de comprimento fixo (as dimensões mostradas nas figuras são meramente exemplos e quaisquer dimensões poderiam ser usadas dentro dos princípios descritos).

[0024] Quando o painel 2' está para ficar na posição neutra em relação à estrutura de asa, conforme mostrado na Fig. 2A e conforme descrito acima, o atuador é controlado de modo que o pistão 50 esteja em sua posição axial zero em relação ao alojamento 40. A posição zero e a posição resultante da segunda extremidade do pistão, que está conectada à biela 60, e o comprimento da biela, são tais que o painel é plano em relação à asa - ou seja, a superfície superior 12' do painel e a superfície superior 11' da estrutura de asa 1' formam uma superfície linear substancialmente contínua ao longo de toda a asa.

[0025] Para estender ou elevar o painel em relação à estrutura de asa, conforme mostrado na Fig. 2B, o atuador é controlado para fazer com que o pistão estenda axialmente em relação ao alojamento, isto é, a segunda extremidade 51 do pistão se estenda axialmente mais para fora o alojamento 40. Como esta extremidade 51 do pistão é fixada à haste de conexão 60, a segunda extremidade 62 e a primeira extremidade 61 da haste de conexão são fixadas à estrutura de asa, pois o pistão se estende do alojamento, em virtude de estar fixado à haste de conexão que está fixada à estrutura de asa e ao painel, ela força o painel a articular para cima, na direção da seta A' em torno do ponto de articulação P' para a posição estendida (veja acima para mais detalhes desta posição).

[0026] Para abaixar ou retrair o painel em relação à estrutura de asa, conforme mostrado na Fig. 2C, o atuador é controlado de modo que o pistão retraia para o alojamento, o que consequentemente faz com que o painel 2' articule em torno do ponto P' na direção da seta B em relação à estrutura de asa 1'.

[0027] Como pode ser visto, as peças de atuador estão localizadas no painel e apenas a haste de conexão precisa ser fixada na estrutura de asa e, assim, pode ser facilmente acomodada em uma asa fina.

[0028] A cinemática é agora definida como uma forma de quatro pontos entre o ponto de articulação P', a primeira extremidade 41 do alojamento 40, o ponto de conexão entre a segunda extremidade 51 do pistão 50 e a segunda extremidade 62 da haste de conexão 62 e a primeira extremidade 61 da haste de conexão. O comprimento entre o ponto de articulação na primeira extremidade do alojamento permanece constante, o comprimento entre o ponto de articulação e a primeira extremidade da haste de conexão permanece constante e o comprimento da haste de conexão é constante. A variável é a extensão do pistão que varia o comprimento entre a primeira extremidade do alojamento e as segundas extremidades do pistão e a haste de conexão.

[0029] Nesta configuração, o atuador está sujeito a cargas transversais ou radiais por estar localizado no painel móvel 2'. Para evitar que tais cargas afetem o atuador, a disposição é fornecida com um deslizador 70 que é fornecido no atuador no painel. A conexão entre o pistão e o deslizador 70, conforme descrito adicionalmente abaixo, é projetada para reduzir ou evitar cargas radiais no pistão. O deslizador permite movimento radial entre o pistão e o alojamento para compensar as forças radiais agindo no painel.

[0030] A disposição de deslizador será descrita adicionalmente abaixo, em particular com referência às Figs. 4 a 7.

[0031] Primeiro, no entanto, uma segunda modalidade da disposição será descrita com referência às Figs. 3A a 3C.

[0032] Nesta modalidade, a disposição é substancialmente a mesma que a modalidade mostrada nas Figs. 2A a 2C e descrita acima. Além do atuador, pistão e haste de conexão, no entanto, neste exemplo, uma ligação de reação 80 é fornecida entre a primeira extremidade 61' da haste de conexão 60' e o ponto de articulação P”. Nesta modalidade, os números de referência usados são os mesmos que para a modalidade das Figuras 2A a 2C, exceto pela adição de um '. A operação do conjunto é essencialmente como descrito acima em relação às Figs. 2A a 2C. A inclusão da ligação de reação 80, no entanto, alivia a estrutura de asa, ou pelo menos o espaço traseiro da estrutura de asa, de tensão devido a cargas na estrutura de asa, uma vez que cargas da estrutura de atuador não são aplicadas diretamente à estrutura de asa. Uma extremidade 81 da ligação de reação 80 está fixada ao ponto de articulação P”. A outra extremidade 82 é fixada à primeira extremidade 61' da haste de conexão 60'.

[0033] Figs. 5, 6 e 7 mostram como, em um exemplo, o conjunto de atuador é disposto com os componentes de atuador todos dentro do painel 2 e apenas a extremidade da haste de conexão 60 se estendendo do painel e disposta para ser fixada à estrutura de asa. Na Fig. 5, são mostrados os mancais de fixação 64, 65 mencionados acima.

[0034] A característica do deslizador para compensar cargas radiais será descrita mais detalhadamente com referência às Figs. 4 e 5. Fig. 4 mostra o atuador 40 montado dentro do painel 2, no estado retraído. A haste de pistão 50 é mostrada no alojamento de pistão 40. O deslizador 70 é montado em torno da haste de pistão 50 na extremidade 51 do pistão, onde o pistão conecta à haste de pistão 60, por meio de porcas 90. A carga passa principalmente pelo eixo 60. As porcas são usadas principalmente para assegurar a quantidade precisa de folga necessária para atender requisitos de folga, embora ainda permitindo um pequeno movimento relativo entre o pistão 50 e a haste de conexão 60. O deslizador 70 fornece orientação do pistão e permite algum movimento de deslizamento relativo entre a haste de pistão e a peça de conexão e o alojamento.

[0035] Conforme visto na Fig. 5, as porcas 90 são usadas para controlar uma folga 72 entre a peça de conexão de deslizador 74 e a haste de pistão 50. A folga deve ser pequena o suficiente para atender aos requisitos de folga, mas grande o suficiente para permitir movimento radial entre a haste de pistão 50 e a haste de conexão 60. A peça de conexão de deslizador 74 é fixada à haste de conexão 60 e está disposta para deslizar dentro do corpo de atuador.

[0036] A disposição de acordo com esta divulgação é particularmente vantajosa em que ela é acomodada no painel móvel em vez da estrutura de asa e, portanto, pode ser facilmente usada com aeronaves de asa fina. Estar disposto no painel permite maiores comprimentos de pistão de atuador e este maior curso e menos carga para um dado movimento de painel e torque, e permite otimização da cinemática da disposição. Como as cargas são reduzidas, os requisitos de potência do atuador podem ser menores, isto permitindo que o atuador seja geralmente menor que atuadores convencionais. Na modalidade que utiliza um link de reação, não há cargas dentro da estrutura de asa. Uma vantagem adicional é que é possível fornecer a estrutura na forma de um painel dentro do qual o atuador já está montado, com uma interface 66 para fixação da unidade completa a uma estrutura de asa de aeronave. Isso significa que a unidade de painel/atuador pode ser fabricada e vendida separadamente para uso por fabricantes de aeronaves.

Claims (9)

1. Conjunto de atuador de painel de asa, caracterizado pelo fato de que compreende: um alojamento de atuador (40); um pistão de atuador (50) disposto no alojamento de atuador e móvel axialmente em relação ao alojamento de atuador; uma haste de conexão (60) fixada, em uma extremidade (62), a uma extremidade (51) do pistão se estendendo do alojamento de atuador; o alojamento de atuador e o pistão dispostos para serem acomodados dentro de um painel móvel (2) de uma asa de aeronave, a haste de conexão disposta para ser fixada, em uso, em sua extremidade (61) oposta a uma extremidade (62) fixada ao pistão, a uma estrutura de asa da asa de aeronave, o painel sendo articulável em torno de um ponto de articulação P em relação à estrutura de asa (1) por meio do pistão de atuador.

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a haste de conexão (60) é uma haste de conexão rígida de comprimento predeterminado.

3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a uma extremidade (62) da haste de conexão e a extremidade (51) do pistão (50) são fixadas ao painel (2) por meio de um mancal.

4. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um componente deslizador (70) na extremidade do atuador a partir do qual o pistão se estende e dentro do qual o pistão é recebido de modo que movimento radial seja permitido entre o pistão e o alojamento.

5. Conjunto de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma ligação de reação (80) entre a extremidade (61) do pistão que é fixada ao pistão e um ponto de articulação (P).

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a ligação de reação é fixada ao pistão e ao ponto de articulação por um mancal.

7. Painel de asa de aeronave, caracterizado pelo fato de que tem paredes externas definindo um interior de painel e um conjunto de atuador de painel de asa como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, o alojamento de atuador localizado dentro do interior de painel.

8. Painel de asa de aeronave de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as paredes externas definem um lado aberto e uma borda de fuga, e em que o conjunto de atuador está localizado com o alojamento no interior de modo que a haste de conexão (60) se estenda do lado aberto para ser fixada a uma estrutura de asa, em uso.

9. Asa de aeronave, caracterizada pelo fato de que compreende uma estrutura de asa (1) e um painel de asa (2) conectado de forma articulada à estrutura de asa e um conjunto de atuador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6 disposto com o alojamento de atuador no painel de asa e configurado para articular o painel de asa em relação à estrutura de asa em torno do ponto de articulação P devido à extensão e retração do pistão em relação ao alojamento.