BR112018004002B1

BR112018004002B1 - Veículo universal, e, método para operar um veículo universal

Info

Publication number: BR112018004002B1
Application number: BR112018004002-9A
Authority: BR
Inventors: Evandro Gurgel Do Amaral Valente; Norman M. Wereley; Eduardo Gurgel Do Amaral Valente
Original assignee: University Of Maryland, College Park
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2022-10-25
Also published as: EP3344534A4; WO2017040493A1; US20180244383A1; EP3344534A1; US11034442B2; AU2016316954A1; JP2018526270A; US20220048620A1; IL257770A; CA3008136A1; BR112018004002A2; CN108698683A; EP3344534B1; AU2016316954B2

Abstract

VEÍCULO UNIVERSAL, E, MÉTODO PARA OPERAR UM VEÍCULO UNIVERSAL. O sistema de veículo universal é projetado com um corpo de içamento que é composto por uma pluralidade de módulos interconectados que são configurados para formar um contorno aerodinamicamente viável do corpo de içamento que inclui um módulo central frontal, um módulo traseiro e módulos vetoriais de impulsão deslocavelmente conectados ao módulo central frontal e operativamente acoplados aos respectivos mecanismos propulsivos. Os módulos vetoriais de impulsão são controlados para deslocamento dinâmico em relação ao corpo de içamento (de maneira inclinada e/ou translativa) para direcionar e atuar o(s) mecanismo(s) propulsivo(s) conforme necessário para uma operação segura e estável em vários modos de operação e transicionar entre os mesmos em ambientes aéreos, marinhos e terrenos.

Description

REFERÊNCIA AO(S) PEDIDO(S) DE PATENTE RELACIONADOS

[001] O Pedido de Patente de Utilidade é um Pedido de Estágio Nacional da PCT/US2016/049429 depositada em 30 de agosto de 2016 e é fundamentado em um Pedido de Patente Provisório No. 62/212312 depositado em 31 de agosto de 2015.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção está direcionada à indústria de transporte veicular, e particularmente, aos veículos aéreos não tripulados e tripulados dinamicamente adaptáveis para viagem em ambientes aéreos, marinhos e de superfície em um regime de controle autônomo e remotamente pilotado.

[003] A invenção objeto é direcionada ainda a um veículo com estabilidade melhorada e segurança de operação em ambiente aéreo, aquoso, ou terrestre fornecido com um mecanismo dinamicamente controlado para o controle em tempo real de momentos de arfagem, oscilação, e guinada manipulando-se dinamicamente (passiva e/ou ativamente) as características dos veículos que podem incluir cada um dos seguintes: centro de empuxo, braço de momento do centro de empuxo relacionado com o centro de gravidade, orientação de empuxo, centro aerodinâmico do veículo, centro de pressão da corrente de ar, e o centro de gravidade do veículo e combinações dos mesmos.

[004] Além disso, a presente invenção está direcionada a um sistema de veículo universal projetado com um corpo de elevação que é composto de uma pluralidade de módulos interconectados que são configurados para formar um contorno aerodinamicamente viável do corpo de elevação. O sistema de veículo universal inclui um módulo central frontal, um módulo traseiro, e módulos vetoriais de empuxo conectados de maneira deslocável ao módulo central frontal e operativamente acoplados aos respectivos mecanismos propulsivos. Os módulos vetoriais de empuxo são dinamicamente deslocados em relação ao corpo de elevação (de maneira inclinada e/ou translativa) para direcionar e atuar o(s) mecanismo(s) propulsivo(s) conforme necessário para uma operação segura e estável em vários modos de operação e transicionar entre os mesmos em ambientes aéreos, aquosos e terrestres.

[005] A presente invenção também está direcionada para um veículo universal projetado com um sistema de propulsão capaz de impelir ou desacelerar o veículo, e que inclui um mecanismo de atuação de nacela inclinado que atua um respectivo módulo da estrutura do corpo de elevação para adaptar aos modos aéreos, marinhos ou terrestres de operações.

[006] Além disso, a presente invenção se refere a veículos aéreos não tripulados ou tripulados, e particularmente, à aeronave que usa aerodinâmicas de corpo de elevação para alcançar um regime de voo desejado de operação. Este sistema expande as capacidades do sistema aéreo por permitir voo horizontal (geralmente preferido durante cruzeiro/vagância) e voo vertical (geralmente preferido para pairar sobre a estação, decolar, e/ou aterrissar) combinando-se as aerodinâmicas de corpo de elevação controladas e atuação de sistema de propulsão vetorial, enquanto atinge uma transição segura contínua entre os modos de voo vertical e horizontal de operação.

[007] A presente invenção também está direcionada a um veículo universal cujas qualidade de propulsão aerodinâmica e/ou vetorial permitem que o veículo atue com pistas curtas (ou nenhuma pista), alta densidade de veículo na pista de rodagem, e alto rendimento.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[008] Veículos aéreos capazes de voo vertical e horizontal são habitualmente categorizados como VTOL (Ascensão e Aterrissagem Verticais), ou STOL (Ascensão e Aterrissagem Curtas), ou STOVL (Ascensão Curta e Aterrissagem Vertical), ou VTOSL (Ascensão Vertical e Aterrissagem Curta) ou plataformas V/STOL. Estes veículos aéreos usualmente não são capazes de usar forças de elevação aerodinâmicas durante a transição entre os regimes de voo de ascensão e aterrissagem.

[009] Uma outra desvantagem da plataforma V/STOL existente é que os conceitos de rotor basculante e asa basculante são geralmente apenas eficientes até certo ponto em um sistema de helicóptero e eficientes até certo ponto em um sistema de avião.

[0010] A Pat. U.S. No. 1.981.700, Pat. U.S. No. 1.981.701, Pat. U.S. No. 2.062.148, Pat. U.S. No. 2.108.093, Pat. U.S. No. 2.430.820, Pat. U.S. No. 2.438.309, e Pat. U.S. No. 2.481.379 descrevem veículos de corpo de elevação que retratam formas específicas. Entretanto, o projeto destes sistemas de aeronave não permite nem a Ascensão e Aterrissagem Verticais (VTOL), nem o voo vertical ou o voo estacionário. Além disso, as capacidades de controle destes sistemas são limitadas apenas à manipulação do fluxo de ar para o controle do momento de oscilação, e controle da arfagem e guinada apenas pela atuação das superfícies do bordo de fuga. Limitações adicionais da operação dos sistemas da técnica anterior são devido à montagem do sistema de propulsão a bordo em uma forma rígida (fixa).

[0011] Algumas aeronaves existentes são projetadas com asas basculantes e rotores basculantes. Estes veículos têm deficiências que são principalmente derivadas do compromisso entre o voo com base na aerodinâmica (o modo avião de voo) e sustentação motorizada (o modo do helicóptero de voo). Por um lado, as exigências quanto a uma ascensão aerodinâmica eficiente tipicamente se originam das grandes áreas de superfície que produzem ascensão eficaz assim como da velocidade para a frente. Por outro lado, no modo de voo estacionário de operação, onde a velocidade em relação ao solo do veículo é zero, a geração de ascensão inteira resulta do sistema de sustentação motorizado.

[0012] Dada a natureza destes dois modos de voo contraditórios de operação (avião e helicóptero), a sustentação motorizada eficiente se beneficia de lâminas grandes, desenroscadas, e flexíveis movendo um grande volume de ar onde a ascensão disponível deve exceder (ou pelo menos ser igual ao) o peso do veículo, enquanto que a propulsão para a ascensão aerodinâmica eficiente é preferivelmente obtida com hélices menores, enroscadas, e duras que apenas têm que superar o arrasto do veículo como um meio de gerar velocidade em relação ao solo para a frente. Em essência, as eficiências globais para estes modos de voo de operação são opostos polares, e têm mecanismos inerentemente contraditórios de alcançar voo.

[0013] Os veículos de asa basculante e rotor basculante, e seus desenvolvedores têm tentado equilibrar eficiência em ambas as extremidades do espectro para os modos de voo do avião e helicóptero de operação. Por exemplo, lâminas grandes são necessárias para flutuação ou decolagem e aterrissagem verticais. Entretanto, as lâminas grandes, quando inclinadas para o modo avião de voo, geram uma grande perda de arraste mesmo que estejam tentando mover o veículo inteiro para a frente.

[0014] Adicionalmente, as lâminas grandes necessárias para a flutuação têm grande impacto sobre a distância do solo do veículo, envergadura da asa disponível, estabilidade estrutural, complexidade mecânica global e segurança. Ao contrário, uma hélice pequena, embora melhor adaptada para o modo avião de voo, não moverá eficientemente o volume requerido de ar para compensar o peso do veículo por meio apenas de uma sustentação motorizada. Assim, os veículos com asa basculante e rotor basculante existentes não utilizam hélices pequenas.

[0015] Embora a otimização para os modos de voo objetivos de operação, isto é, o modo avião e o modo helicóptero, seja suficientemente desafiador, a transição entre os dois modos de voo é mais arriscada. Em qualquer ângulo intermediário durante a evolução inclinada entre 90 graus (no modo helicóptero) e ~0 graus (no modo avião), a passagem entre a sustentação motorizada e a ascensão aerodinâmica (e vice-versa) frequentemente gera problemas aeronáuticos.

[0016] Por exemplo, durante inclinação no decolar, de 90 graus para ~0 graus, existe uma diminuição de força do componente de vetor de ascensão conforme o vetor de empuxo migra de uma orientação vertical (90 graus) para uma horizontal (~0 graus).

[0017] Além disso, a velocidade em relação ao solo é insuficiente para a geração de ascensão aerodinâmica reconhecível a partir da área de asa disponível limitada (se a área de asa disponível não estiver em ângulos de estol de ataque).

[0018] Além disso, os fenômenos aerodinâmicos envolvendo características de estol complexas estão em jogo durante a transição do modo avião para o modo helicóptero de voo e pouso vertical. A torção requerida na hélice para tornar o modo avião eficiente e alcançar voo horizontal em velocidades mais altas é propensa durante o modo helicóptero de operação para parada de pá. Isto é conhecido como um Estado de Vórtice, por meio do qual um rotor é envolvido pela sua própria corrente descendente. Este fenômeno de parada de pá ocorre na ou acima de uma dada taxa de descida em baixa velocidade para a frente. A condição de estol irreversível implica que a transição para voo vertical ou aterrissar verticalmente é extremamente perigosa devendo uma taxa descente compatível com a geração da perda súbita de ascensão estar presente. Assim, a má combinação da geração de ascensão de um rotor para o outro causa um momento de oscilação imediato que pode causar resultados catastróficos.

[0019] Os perigos mencionados acima foram assinalados por vários programas já em 1964, tal como, por exemplo, com o Programa de Asa Basculante NASA LVT XC-142A cujas características de voo indesejáveis incluíram critérios tais como a instabilidade nos ângulos de asa basculante entre 35 e 80 graus, alta carga de disco, corrente descendente excessiva, vibração excessiva devido aos eixos de transmissão, e dano ao eixo de transmissão devido à flexão da asa. Na presente era tecnológica, embora os militares utilizem o rotor basculante V-22 Osprey, tal apresenta muitos problemas de aerodinâmica.

[0020] Os veículos que pousam pela cauda também necessitam de melhoria em seu projeto e funcionalidade. O USN Convair XFY Pogo e Lockheed XFV-1 experimentais dos anos 1950 foram veículos que pousam de cauda projetados para terem capacidades de decolagem e aterrissagem verticais. A classificação de aviões que pousam de cauda significa que o veículo completamente repousa sobre a sua seção de cauda (traseira) em uma orientação vertical. Em vários modos tanto o Pogo quanto o XFV-1, embora também sofram de dificuldades de transição de voo (especialmente depois de voo horizontal em alta velocidade de volta para a orientação vertical estacionária), complexidade mecânica e problemas de segurança, tiveram uma falha adicional em que rajadas de vento causaram problemas durante a operação vertical. Mesmo em repouso, a pegada estreita do sistema de equipamento de aterrissagem e alto CG do veículo (centro de gravidade) tornaram os veículos que pousam pela cauda suscetíveis de tombar na presença de ventos fortes.

[0021] É uma necessidade persistente na área para fornecer um sistema veicular capaz de operação segura em e transição entre os modos de avião e helicóptero (e vice-versa) de operação, onde as exigências contraditórias para o modo avião de operação e o modo helicóptero de operação sejam eficazmente equilibrados. Além disso, é altamente desejável realçar o desempenho do veículo equipando-se o corpo de elevação com um sistema de propulsão que forneceria o fluxo de ar em cima da superfície do corpo de elevação para atingir ascensão contínua durante a transição entre os modos de voo vertical e horizontal de operação, e para realizar oscilação, arfagem e guinada também por outros meios instalados no veículo além (ou ao invés) do controle da atuação de superfícies do bordo de fuga.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0022] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um veículo de aviação avançado com um envelope de voo realçado pela introdução de capacidades V/STOL eficazes de operação descompromissada e equilibrada em, e transição segura entre os modos de avião e helicóptero de operação.

[0023] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um veículo aéreo robusto capaz de decolagem curta, aterrissagem curta, decolagem vertical, e/ou aterrissagem vertical, que seja compacto, fácil de fabricar, capaz de voo estacionário sustentado tanto na vertical quanto na horizontal, transição eficiente e segura em qualquer sequência entre os regimes de voo vertical e horizontal, capacidade de lançamento a partir de plataforma estacionária e/ou móvel, e que seja indiferente às qualidades superficiais da zona de lançamento/aterrissagem e/ou tipos de terreno utilizados durante a decolagem e/ou aterrissagem.

[0024] É um outro objetivo da presente invenção fornecer o veículo aéreo capaz de V/STOL que é fundamentado na união do conceito de corpo de elevação com os vetores de empuxo enquanto resolve as deficiências de asa basculante e rotor basculante durante a transição do modo de voo, atingido substancialmente em duas maneiras: (a) colhendo-se os benefícios do corpo de elevação para criar ascensão em ângulos altos de ataque e alcançar desempenho de estol favorável, enquanto maximiza a área de ascensão para fornecer ascensão útil para o veículo, e (b) moderando-se as exigências quanto ao sistema de propulsão com base na ascensão disponível do corpo de elevação durante a transição, mesmo em ângulos altos. Como um resultado, o sistema objeto é capaz de alcançar voo vertical sustentado e transição segura com sistemas de hélice menores ou sistemas de lâminas de diâmetro grande.

[0025] A fusão global de um corpo de elevação aerodinamicamente viável com vetor de empuxo permite consolidação e modularidade de subsistema significantes, e fornece uma ampla faixa operacional que seja altamente atraente para os usuários finais, especificamente na indústria de Veículo Autônomo Não Tripulado. Embora o vetor de empuxo forneça a maior parte (ou toda) da estabilidade e controle, a invenção objeto resulta em um veículo tendo contagem de peça e controles mínimos para compartimentalizar subsistemas em uma maneira de fabricação e/ou favorável ao usuário final devido ao fato de que as superfícies do bordo de fuga não são requeridas se mover como os meios primários do controle de voo.

[0026] Também é um objetivo da presente invenção obter alta eficiência na geração de ascensão do veículo objeto durante a transição dos regimes de voo que resulta em menos consumo/atração de energia do sistema de propulsão, que beneficia o alcance do veículo, envelope de voo, desempenho global, peso do veículo, tipos de missão permissíveis, aparelhos eletrônicos a bordo, e/ou sistema de propulsão.

[0027] É um outro objetivo altamente desejável do sistema objeto atingir um alto grau de hibridização do corpo de elevação do veículo com vetor de empuxo para introduzir características anteriormente reservadas para os veículos que pousam com a cauda. O sistema objeto é capaz de operação como um avião que estaciona de cauda, mas tem a característica adicionada de girar em torno do seu ponto de contato com o solo em uma posição de pronação. Alternativamente, o mesmo pode mudar da posição de pronação em uma orientação semivertical ou vertical durante a decolagem. A capacidade do veículo para apoiar-se sobre a sua cauda enquanto realiza a transição do modo voo (da ou para a orientação vertical), diminuem ainda a casualidade de acidentes negativos (e mesmo catastróficos) dos projetos V/STOL tentados nas décadas passadas.

[0028] Além disso, é um objetivo importante do sistema objeto utilizar nacelas móveis no veículo como um mecanismo/aparelho de aterrissagem, que também pode colocar o veículo na posição de pronação na sua face de topo ou fundo deve uma rajada de vento na asa atacar a área do corpo de elevação. As rajadas de vento predominante ou completamente ao longo do eixo lateral do veículo (longitudinalmente) fluiria em torno do veículo visto que há área superficial mínima voltada para a direção do vento.

[0029] Ao longo das mesmas linhas de consolidação do empuxo vetorial, propulsão tiling, e aparelhos de aterrissagem, é um outro objetivo do sistema objeto oferecer vários modos de locomoção em terra para o veículo objeto enquanto na posição de pronação. O veículo objeto pode taxiar para a frente, para trás, virar, e girar no lugar por meio da rotação das suas nacelas e fornecer impulso vetorial a partir do seu sistema de propulsão. Em operação, se as rodas de aterrissagem estiverem ativamente acionadas, o sistema objeto sustentará a condução e manobra semelhante a um tanque. Se, alternativamente, apenas a rotação da nacela (é utilizada sem empuxo a partir do seu sistema de propulsão), o presente sistema pode ser modificado para arrasto em pronação.

[0030] Os objetivos estabelecidos acima são tornados possíveis (entre outros de suas etapas inovadoras) pela combinação no veículo objeto dos benefícios do corpo de elevação aerodinamicamente viável, nacela(s) de inclinação, peso leve e conceitos de estacionamento sobre a cauda, tal que um gênero totalmente novo de veículo surge que é capaz de superar as ineficiências e problemas de segurança dos veículos com rotor/asa basculantes existentes enquanto se adiciona capacidades totalmente novas ao conceito de corpo de elevação incluindo as características de projetos de estacionamento sobre a cauda e voo cativo.

[0031] Em um aspecto, a presente invenção está direcionada a um veículo universal para percurso não comprometido e equilibrado no ar, na água e em terra em vários modos de operação e transição segura entre eles. O veículo universal inclui um corpo de elevação composto de uma pluralidade de módulos cooperativos, cada um configurado para formar o corpo de elevação, tendo um contorno aerodinamicamente viável.

[0032] Alguns dos módulos do corpo de elevação podem ser removíveis e conectados de maneira deslocável uns aos outros para formar um corpo de elevação modular. Os módulos cooperativos do corpo de elevação incluem pelo menos um módulo vetorial de empuxo e pelo menos um mecanismo propulsivo operativamente acoplado ao módulo vetorial de empuxo. O módulo vetorial de empuxo é dinamicamente controlado para afetar o posicionamento e a atuação do mecanismo propulsivo, assim atinge o controle dinâmico (substancialmente em tempo real) do posicionamento e modo de operação do veículo assim como a transição entre os modos de operação dos mesmos.

[0033] Pelo menos um (ou mais) módulo(s) vetorial(is) de empuxo pode(m) incluir um módulo de nacela inclinada carregando o mecanismo propulsivo nela e rotativamente deslaçável em torno de um eixo que se estende lateralmente ao corpo de elevação.

[0034] O corpo de elevação pode ser projetado com peso leve superfícies de corpo de elevação (cascos) superior e inferior cooperativas que definem um volume interno entre elas quando conectados de maneira deslocável entre si. O corpo de elevação inclui ainda um módulo frontal central, e um módulo traseiro acoplado ao dito módulo frontal central. O módulo de nacela inclinada pode ser de maneira deslocável (rotativa ou de maneira translacional) dispostos em cada lado do módulo frontal central para atuação simétrica ou assimétrica do mecanismo propulsivo em uma direção controlada.

[0035] Cada um do módulo frontal central, módulo traseiro, e do(s) módulo(s) de nacela podem ser formados com um casco inferior e um casco superior contornado para cooperar entre si em suas respectivas periferias, e para formar um respectivo volume interno quando os cascos superior e inferior são conectados. O volume interno pode ser utilizado como um compartimento de carga útil ou compartimento para acomodar os componentes do veículo selecionados de um grupo incluindo sistema de aviônica, sistema de sensores, sistema de armas, sistema de navegação e orientação, sistema de comunicação, sistema de potência, unidade de armazenagem de energia, sistema de carga útil, carga útil, sistema de propulsão, célula de combustível, sistema de equipamento de aterrissagem, sistema de atracagem, sistema de amarra, sistema de assistência ao voo, sistema de prevenção de colisão, sistema de desaceleração, sistema de encerramento de voo, sistema de lastro, sistema de flutuação, sistemas mecânicos, e eletrônica.

[0036] O módulo de nacela tem um comprimento correspondendo o comprimento do módulo frontal central, ou correspondendo ao comprimento do corpo de elevação (do bordo frontal para o bordo traseiro), assim como correspondendo a um comprimento excedendo o comprimento do módulo frontal central porém menor do que o comprimento do corpo de elevação.

[0037] O mecanismo propulsivo pode ser posicionado na extremidade frontal do módulo de nacela, e pode ser deslocável de maneira inclinável em torno de um eixo do módulo de nacela.

[0038] O veículo inclui ainda pelo menos um módulo estabilizador posicionado em cooperação operativa com o módulo traseiro. O módulo estabilizador pode ter uma orientação vertical, horizontal, diedra, ou anedral em relação à superfície do módulo traseiro. O módulo estabilizador pode ser instalado no módulo traseiro em uma maneira rigidamente fixa ou implantável.

[0039] Pelo menos um motor pode ser posicionado no compartimento interno definido em qualquer um dos módulos do corpo de elevação. Por exemplo, o motor pode estar localizado dentro da nacela, e ser operativamente acoplado ao mecanismo propulsivo.

[0040] O mecanismo propulsivo pode ser dinamicamente controlado para operar em um regime de contrarrotação em relação a um outro mecanismo propulsivo para gerar fluxos de ar sobre o corpo de elevação tendo campos de fluxo de vorticidade oposta.

[0041] Os modos de operação afetados pelos módulos vetoriais de empuxo podem incluir decolagem curta, aterrissagem curta, decolagem convencional, aterrissagem convencional, decolagem externamente assistida, aterrissagem externamente assistida, e combinações dos mesmos. Os módulos vetoriais de empuxo também são configurados para controlar o posicionamento lateral e/ou longitudinal do veículo pelo controle dos momentos de oscilação, arfagem, e guinada dos mesmos.

[0042] Em operação, o módulo vetorial de empuxo é implantado de maneira controlável em uma posição específica para criar uma força de empuxo pelo mecanismo propulsivo para resultar na desaceleração do veículo.

[0043] O veículo pode ser adaptado para carregar uma superestrutura sobre ele que pode ser afixada de maneira removível ao veículo. O módulo vetorial de empuxo é implantado de maneira controlável em uma posição para criar uma força de empuxo do mecanismo propulsivo resultando na desafixação da superestrutura quando a soltura (e/ou liberação) da superestrutura é necessária.

[0044] O módulo vetorial de empuxo pode ser rotacionado de maneira controlável para uma posição onde o mecanismo propulsivo acerta pelo menos um módulo do veículo para mitigar o desastre em uma situação de crise ou para propositalmente encerrar o voo.

[0045] O veículo objeto universal pode incluir ainda um dispositivo de aterrissagem que é implantável quando o modo de aterrissagem de operação é adotado.

[0046] Além disso, os módulos vetoriais de empuxo são configurados para manobrabilidade de superfície pela atuação alternada do par de nacelas de inclinação (sem a atuação do mecanismo propulsivo) para atuar no modo de arrasto na posição de pronação de operação. Também, os módulos vetoriais de empuxo são configurados para impelir o veículo nos vários modos de operação incluindo movimento em voo, sobre a terra, subterrestre, sobre um corpo submerso ou combinações dos mesmos.

[0047] Os módulos vetoriais de empuxo são configurados para girar na direção horária e na direção anti-horária, com os mecanismos propulsivos de cada módulo vetorial de empuxo configurado para girar em duas direções. O mecanismo propulsivo do módulo vetorial de empuxo pode operar como um propulsor, ou um trator.

[0048] Em um outro aspecto, a presente invenção é um método de operar um veículo universal para percurso equilibrado no ar, na água e terra em vários modos de operação e fornecer transição segura entre eles. O método objeto compreende as etapas de: configurar um corpo de elevação com uma pluralidade de módulos cooperativos contornado para criar um corpo de elevação de modo substancial aerodinamicamente contornado, configurar pelo menos um módulo de corpo de elevação como um módulo vetorial de empuxo operativamente acoplado com pelo menos um mecanismo propulsivo, e controlar o módulo vetorial de empuxo para afetar a posição e atuação do mecanismo propulsivo para controlar dinamicamente o modo de operação do veículo, e a transição entre os modos de operação.

[0049] O método objeto inclui ainda as etapas de: operar o veículo em cada um de voo vertical, voo estacionário, voo vertical aéreo em estação, e voo horizontal, decolagem vertical (onde uma posição de repouso inicial ou final inclui posição vertical incluindo repouso sobre um bordo de fuga de um módulo do corpo de elevação predeterminado), posição horizontal de arrasto em pronação (incluindo repouso sobre uma área predeterminada de um módulo predeterminado do corpo de elevação), e transicionar para ou da posição de arrasto em pronação durante a decolagem e aterrissagem, assim como transicionar da orientação vertical para a posição de pronação sobre uma face de uma face de topo ou de fundo do corpo de elevação.

[0050] No método objeto, os modos de operação compreendem ainda liberação, lançamento, captura e aterrissagem a partir de ou sobre uma plataforma estacionária ou móvel, onde a plataforma pode incluir pelo menos um de uma estrutura tal como um sistema de engate, um sistema de gancho, um sistema de suporte, um sistema de trilho, um sistema de rede e um trailer instalado em um veículo hospedeiro, o dito veículo hospedeiro incluindo uma superfície, uma subsuperfície, e estruturas aéreas, anfíbias ou marinhas.

[0051] O método objeto assume ainda a etapa de: acoplar um motor ao módulo vetorial de empuxo para voar o veículo, impelir o veículo sobre a terra, impelir o veículo sobre um meio fluido, e impelir o veículo em um meio fluido, ou acoplar um sistema de navegação ao veículo, e navegar o veículo em voo, enquanto se move através de um meio fluido, ou sobre a terra usando o sistema de navegação, ou acoplar um sistema de controle ao veículo, e controlar o veículo em voo, enquanto se move através de um meio fluido, ou sobre a terra usando o sistema de controle.

[0052] O método objeto compreende ainda as etapas de: configurar o módulo vetorial de empuxo como um módulo de empuxo atuado multifunção, configurar o corpo de elevação com pelo menos um módulo central multifunção de corpo de elevação, pelo menos um módulo traseiro multifunção de corpo de elevação, pelo menos um módulo vertical multifunção, e pelo menos um módulo horizontal multifunção, instalar pelo menos um componente, interna ou externamente em pelo menos um do módulo de empuxo multifunção, módulo central de corpo de elevação, módulo traseiro de corpo de elevação, módulo vertical, e módulo horizontal, onde o pelo menos um componente inclui um componente selecionado de um grupo incluindo: carga útil, armamento, sistema de contramedidas, sistema de comunicação, sistema de lastro, sistema de sensor, sistema de suspensão, sistema de frenagem, sistema de amortecimento, airbag, paraquedas, aparelho de desaceleração, aparelho de acionamento, aparelho de direção, aparelho de vibração, aparelho de equipamento de aterrissagem, aparelho de carregamento, aparelho de descarregamento, dispositivo de eletroímã, dispositivo assistente de voo, dispositivo assistente de locomoção, dispositivo assistente de manobra, aparelho de atracagem com ou sem conectividade elétrica à respectiva base de atracagem, dispositivo de ancoragem, dispositivo de aperto, dispositivo de apanhamento, dispositivo de garra, dispositivo de flutuação, dispositivo de recuperação, dispositivo de captura e combinações dos mesmos.

[0053] O método objeto compreende ainda:operar o veículo em um modo de mitigação de perda de operação para diminuir danos aos módulos do veículo. O modo de mitigação de perda de operação é ativado por um mecanismo selecionado de um grupo incluindo: ativado por piloto, ativado por piloto automático, ativado por observador, ativado por sensor, ativado por desaceleração, ativado por aceleração, ativado por radar, ativado por transpondor, ativado por controlador de tráfego, ativado por impacto e combinações dos mesmos.

[0054] O método objeto compreende ainda: operar o veículo em um modo de terminação de voo ativado por um mecanismo selecionados de um grupo incluindo: ativado por piloto, ativado por piloto automático, ativado por observador, ativado por sensor, ativado por desaceleração, ativado por aceleração, ativado por radar, ativado por transpondor, ativado por controlador de tráfego, ativado por impacto e combinações dos mesmos.

[0055] O método objeto inclui ainda as etapas de: aplicar tratamentos de proteção ao corpo de elevação. O tratamento de proteção pode ser selecionado de um grupo incluindo: proteção contra balas, proteção contra fragmentação, proteção contra explosivo, proteção contra calor, proteção contra fogo e proteção contra areia.

[0056] No método objeto, uma pluralidade dos mecanismos propulsivos são selecionados de um grupo incluindo hélices, turbinas, impulsores, ventoinhas, e foguetes capazes de acelerar em um gás ou um meio fluido, mecanismos propulsivos de combustão, incandescentes, elétricos, independentes, à base de célula de combustível, híbridos, de bomba ou de engrenagem, e são instalados em locais predeterminados no corpo de elevação que são posicionados e atuados para controlar os momentos de oscilação, arfagem, e guinada do veículo.

[0057] O método objeto compreende ainda as etapas de:controlar a estabilidade do veículo pela manipulação do centro de gravidade do veículo ao longo do eixo lateral, o eixo longitudinal, ou o eixo lateral e o longitudinal via translação, e/ou rotação, e/ou vibração de massas internas e/ou externas.

[0058] Estes e outros objetivos e vantagens da invenção objeto estarão evidentes a partir da descrição detalhada e desenhos adicionais contidos neste Pedido de Patente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0059] As FIGS. 1A, 1B e 1C são vistas em perspectiva do sistema de aeronave objeto de acordo com uma modalidade onde todas das superfícies do veículo e sistema de propulsão são conectados (FIG. 1A), ou deslocáveis uns dos outros (FIGS. 1B-1C); A FIG. 2 A é uma vista frontal da aeronave mostrada nas FIGS. 1A a 1C, e as FIGS. 2B a 2E mostram configurações alternativas de seção transversal de corpo de elevação; A FIG. 3A é uma vista de topo da aeronave mostrada nas FIGS. 1A a 1C com configurações alternativas de estabilizador horizontal (mostradas nas FIG. 3B a 3E); A FIG. 4A é uma vista lateral da aeronave nas FIGS. 1A a 1C com configurações alternativas de estabilizador vertical mostradas nas FIGS. 4B a 4E; A FIG. 5A é uma vista em perspectiva da modalidade da aeronave objeto com capacidades de vetor de empuxo com modalidades alternativas mostradas nas vistas detalhadas mostradas nas FIGS. 5B a 5E; A FIG. 6A é uma vista em perspectiva da modalidade da aeronave objeto com capacidades de nacela omnidirecional com modalidades alternativas mostradas em vistas detalhadas das FIGS. 6B a 6D; A FIG. 7A e as suas vistas detalhadas (FIGS. 7B a 7I) ilustram a multifuncionalidade do sistema de nacela; As FIGS. 8A a 8F mostram várias vistas detalhadas das aplicações de carga útil pertencentes ao sistema de nacela; As FIGS. 9A e 9B mostram as modalidades de veículo do sistema objeto onde as nacelas atuadas são mostradas com os dispositivos de segurança implantados; As FIGS. 10A a 10E mostram modalidades alternativas do sistema propulsivo; A FIG. 11 é uma vista em perspectiva de uma modalidade do sistema objeto com superfícies/extensões instaladas; As FIGS. 12A e 12B mostram modalidades alternativas do método para manipular o fluxo de fluido; As FIGS. 13A e 13B mostram modalidades alternativas do método para manipular o centro de gravidade do veículo objeto; As FIGS. 14A e 14B mostram modalidades alternativas do sistema objeto capazes de manipular o desempenho aerodinâmico, estabilidade do veículo, e/ou controle do veículo; A FIG. 15 mostra uma modalidade do sistema objeto utilizando um sistema de amarra; As FIGS. 16A a 16E são representativas de modos diferentes de interação do veículo com a superfície de aterrissagem e capacidade de estacionar sobre a cauda (FIG. 16C); As FIGS. 17A a 17E mostram modalidades alternativas do veículo objeto compreendendo rotação seccional para a frente e para trás ao longo de uma linha longitudinalmente articulada; As FIGS. 18A a 18E mostram modalidades alternativas do veículo objeto com hélices de entrelaçamento superdimensionadas; A FIG. 19 mostra uma modalidade do sistema objeto compreendendo um aparelho de aterrisagem solto do corpo de elevação; A FIG. 20A mostra uma estrutura estacionária de lançamento/aterrisagem sustentada por três modalidades de lançamento móveis mostradas nas FIGS. 20B a 20D; A FIG. 21 mostra uma sequência de posições de arrasto em pronação do veículo objeto atuando-se alternativamente as suas nacelas; A FIG. 22 mostra uma modalidade de arrasto em pronação do sistema objeto para transicionar da terra para um meio fluido para o voo; As FIGS. 23A a 23B ilustram duas modalidades do sistema objeto adaptado para aplicações marinhas; A FIG. 24 ilustra uma modalidade com rodas do sistema objeto capaz de taxiar via a empuxo fornecida; A FIG. 25 ilustra uma modalidade com rodas do sistema objeto durante deslocamento da decolagem; As FIGS. 26A a 26B ilustram uma modalidade do sistema objeto relativa à aeronave mostrada nas FIGS. 1A a 1C, com impulsores de fluido adicionais para a operação de superfície ou submersa; As FIGS. 27A a 27C ilustram três modalidades do sistema objeto relativas ao conceito de nacela atuada com impulsores de fluido adicionais instalados; As FIGS. 28A a 28B ilustram duas modalidades do sistema objeto onde jatos/impulsores de fluido são instalados na seção traseira do corpo de elevação; A FIG. 29 ilustra uma modalidade compreendendo capacidade de desenvolvimento de veículo auxiliar; e A FIG. 30 ilustra uma modalidade adaptada para carregar pessoas ou animais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0060] No presente projeto de aeronave, a eficácia e versatilidade do veículo resulta da integração combinada dos subsistemas do veículo e a sua funcionalidade cruzada. O conceito básico do projeto e operação do sistema objeto não é limitado ao uso dos subsistemas com funções exclusivamente dedicadas, mas em vez disso capazes de sistemas de função múltipla. Por exemplo, algumas das modalidades propostas combinam as nacelas do vetor de empuxo com o equipamento de aterrissagem, e/ou compartimento de carga útil. As funções do corpo do veículo tanto como uma geração de ascensão primária e aviônica/compartimentalização de carga útil, o bordo de fuga do corpo de elevação, e estabilizadores horizontais e verticais, e/ou corpo traseiro do veículo e também função como um aparelho de aterrisagem.

[0061] A aeronave da presente invenção, quando usada como um Sistema Aéreo Não Tripulado, pode ser usado para atingir várias necessidades do usuário final tais como, mas não limitadas a, monitoramento de segurança, mitigação de crise, alívio em desastres, sensoriamento científico, plataformas sensoriais para pesquisa e desenvolvimento de outros subsistemas, transporte, liberação de carga útil, comunicação, e outras missões em tempos de paz ou tempos de guerra.

[0062] A seguinte descrição apresentará as modalidades preferidas do sistema objeto com um sistema de aeronave vazia detalhada como um exemplo. Entretanto, a presente invenção também pode ser aplicada a uma aeronave habitada (tripulada).

[0063] Um modelo base exemplar é apresentado na FIG. 1A com uma configuração de aeronave totalmente fixa (onde o corpo de elevação do veículo inteiro não está atuado e está montado de acordo com o projeto objeto durante a fabricação) complementado pela apresentação de regimes de atuação dos sistemas chave e/ou modificações para o corpo de elevação. Como um exemplo, um dispositivo propulsivo particular é aqui descrito. Entretanto, o sistema de propulsão considerado no sistema objeto pode incluir ainda hélices, turbinas ou ventoinhas, em múltiplos ou pares ou como uma unidade única, com qualquer contagem de lâminas, com ou sem contrarrotação, centralizado ou deslocado, de qualquer diâmetro e/ou deformação/arfagem, montado no corpo e/ou cápsula e/ou nacela e/ou montado na ponta, montado fixo e/ou deixado atuar, montado em série e/ou em paralelo, montado simétrica ou assimetricamente, e/ou configurado como um trator (puxador) e/ou um propulsor.

[0064] As FIGS. 1A a 30 mostram o sistema de aeronave objeto 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção que inclui um corpo de elevação 12 construído com uma seção frontal (módulo) 14 e uma seção traseira (módulo) 16 que são contornados para criar uma forma de ascensão aerodinâmica que conecte a frente principal 18 aos bordos de fuga ventrais esquerdo e direito 20 e 22, respectivamente. O corpo de elevação 12 também é contornado com o bordo de fuga que se estende sobre o corpo 24 que é contornado com uma superfície horizontal esquerda 26 e uma superfície horizontal direita 28.

[0065] A seção frontal 14 tem a nacela esquerda 30 e a nacela direita 32. O sistema de aeronave inclui ainda um par de rotores 34 e 36. O rotor esquerdo 34 aciona a hélice esquerda 38, e o motor direito 36 aciona a hélice direita 40.

[0066] Uma superfície vertical esquerda 42 e uma superfície vertical direita 44 são formadas no bordo de fuga que se estende sobre o corpo 24 e compreende a empenagem ou montagem da cauda do sistema de aeronave 10. Os bordos de ataque horizontais 46 (esquerdo) e 48 (direito) são formados na seção traseira 16 do corpo de elevação 12. Existe uma transição que é configurada entre os bordos de fuga vertical 20, 22, respectivamente e os bordos de ataque horizontais 46, 48 respectivamente como mostrado nas FIGS. 1A a 1C.

[0067] O sistema de aeronave 10 tem uma forma simétrica com referência a um eixo horizontal central (linha central) 50 que se estende ao longo da direção horizontal (que é a direção típica de voo). A linha central 50 é daqui em diante aludida como a linha de corda padrão. Todas as outras referências à linha de corda correm paralelas à linha de corda padrão 50. Uma linha de transposição 52 se estende perpendicular à linha de corda padrão 50, e atravessa entre os lados esquerdo e direito da aeronave 10.

[0068] O corpo de veículo 12 pode ser projetado com uma pluralidade de módulos de corpo de elevação. Como mostrado nas FIGS. 1A a 1C, o módulo de corpo frontal 14 e o módulo de corpo traseiro 16 podem ser de maneira removível conectados um ao outro. Uma pluralidade de outros módulos pode ser criada por quaisquer planos de seccionamento ou curvaturas de seccionamento em qualquer orientação e local do corpo de elevação 12.

[0069] Os módulos de corpo de elevação são contornados para criar, quando conectados um ao outro, uma forma aerodinâmica ao corpo de elevação 12.

[0070] O corpo de elevação 12 pode ser fabricado a partir do casco inferior 13 e casco de topo 15 (mostrada na FIG. 1B) que são estruturas rígidas de peso baixo conectáveis entre si na sua periferia.

[0071] Similarmente, todos os módulos de corpo de ascensão (módulo central frontal, módulo traseiro, módulos de nacela) podem ser formados a partir dos cascos inferior e de topo correspondentes 19, 21, respectivamente, como mostrado na FIG. 1C.

[0072] Qualquer módulo de corpo de elevação dado pode alojar pelo menos um, ou qualquer pluralidade, de componentes de veículo 23, que incluem aviônica, sistemas de navegação e orientação, sistema de segurança, sistema de comunicação, sistema de sensores, sistema de propulsão, sistema mecânico, sistema de potência, armas, explosivos, aparelho de equipamento de aterrissagem, sistemas de atracagem, tanque de combustível, célula de combustível, cargas úteis, eletrônica, e MEMs, separadamente, ou em qualquer combinação.

[0073] A FIG. 2A é uma vista frontal da aeronave 10 mostrada nas FIGS. 1A a 1C com configurações de seção transversal de corpo de elevação alternativo ilustrado nas FIGS. 2B, 2C, 2D, e 2E. a FIG. 2B, ilustra uma protrusão menor centralizada em torno do eixo vertical 54 e o eixo horizontal 56 estendendo-se entre os lados 58 e 60 do corpo de elevação 12. A FIG. 2C ilustra uma seção transversal limpa que não contém nenhuma extrusão, a FIG. 2D, ilustra protrusões compensadas do eixo vertical 54 e eixo horizontal 56, a FIG. 2E ilustra um recesso na seção transversal que é compensado do eixo vertical 54. Qualquer pluralidade de seções transversais com qualquer pluralidade de características incluindo, mas não limitadas às, que são simétricas, assimétricas, distinguindo protrusão ou recesso que são centralizados ou deslocados do eixo horizontal ou vertical, de qualquer tamanho, de qualquer forma, ou de qualquer combinação das características apresentadas acima dos mesmos é considerada no projeto objeto do sistema. A espessura e largura da seção transversal do corpo de elevação são geralmente parâmetros variáveis que dependem do local da seção transversal do corpo de elevação e seus ângulos.

[0074] A FIG. 3A é uma vista de topo da aeronave 10 mostrada nas FIGS. 1A a 1C com configurações de estabilizador horizontal alternativo apresentado nas FIGS. 3B, 3C, 3D e 3E. a FIG. 3B ilustra um estabilizador horizontal 62 cuja extensão global é mais curta do que o extensão máxima do corpo da aeronave 12, a FIG. 3C ilustra um estabilizador horizontal 62 cuja extensão global é maior do que a extensão máxima do corpo da aeronave, a FIG. 3D ilustra um sistema de estabilizador horizontal em flecha, e a FIG. 3E ilustra uma ponta de estabilizador horizontal 64 configurada para realçar o desempenho aerodinâmico e a funcionalidade do veículo.

[0075] Os detalhes de estabilizador ilustrados nas FIGS. 3B a 3E representam apenas quatro exemplos de configurações, e outras variações são consideradas no projeto objeto, incluindo, mas não limitadas às configurações onde a forma do estabilizador horizontal 62 pode ser simétrica ou assimétrica, com ou sem curva de bordo de ataque, com ou sem curva de bordo de fuga, com comprimento de corda permanente ou variável, espessura e corda, com ou sem filetagem de canto, com ou sem chanfradura de canto, com ou sem uma seção transversal de aerofólio, rígida, inflável, intercambiável, implantável, instalada ao corpo de elevação com ou sem diedral ou anedral, ou em qualquer combinação dos mesmos.

[0076] A distância entre o estabilizador vertical esquerdo 42 e o estabilizador vertical direito 44, como mostrado na FIG. 3A, podem variar entre o comprimento da linha de transposição completa para uma distância zero onde a aeronave teria um único estabilizador vertical centralizado ou deslocado.

[0077] A FIG. 4A é uma vista lateral da aeronave mostrada nas FIGS. 1A a 1C com configurações de estabilizador vertical alternativo apresentadas nas FIGS. 4B, 4C, 4D e 4E. a FIG. 4B ilustra um estabilizador vertical 66 com uma forma circular, a FIG. 4C ilustra um estabilizador vertical 66 com curva de bordo de ataque e de fuga, a FIG. 4D ilustra um estabilizador vertical assimétrico, arredondado, e em flecha 66, e a FIG. 4E ilustra um estabilizador vertical em flecha, de canto duro com roda de cauda rebaixada.

[0078] É importante observar que embora as vistas detalhadas fornecidas das FIGS. 4B a 4E ilustram apenas quatro configurações alternativas exemplares do estabilizador vertical 66, quaisquer variações incluindo, mas não limitadas às implementações onde a forma do estabilizador vertical pode ser simétrica ou assimétrica, com ou sem a curva de bordo de ataque, com ou sem a curva de bordo de fuga, constante ou variável no comprimento da corda e/ou espessura, com ou sem filetagem de canto, com ou sem chanframento de canto, com ou sem roda integrada ou rodízio ou acessório de equipamento de aterrissagem, com ou sem seção transversal de aerofólio, rígida, inflável, intercambiável, implantável, instalada ao corpo de elevação com ou sem diedral ou anedral, ou em qualquer combinação do listado acima as mesmas também são incluídas dentro do espírito do sistema da aeronave objeto 10.

[0079] A FIG. 5A mostra uma vista em perspectiva de uma modalidade preferida do sistema da aeronave objeto 10 com capacidades de vetor de empuxo atingidas por meio do fornecimento do corpo de elevação 12 com um ou dois módulos de nacela inclinada 70, 72.

[0080] De acordo com a modalidade mostrada nas FIGS. 5A a 5E, o corpo de elevação da aeronave 12 inclui um módulo de nacela esquerdo 70 capaz de arfagem para cima e para baixo assim como um módulo de nacela direito 72 capaz de arfagem para cima e para baixo. Pelo menos um mecanismo de inclinação de nacela conecta o módulo de nacela direito 72 ao módulo de corpo central frontal 74, e pelo menos um mecanismo de inclinação de nacela conecta o módulo de nacela esquerdo 70 ao módulo central 74 tal que a atuação de arfagem possa ocorrer em concordância ou independentemente um do outro.

[0081] O mecanismo de inclinação de nacela 75, esquematicamente representado na FIG. 5A, pode ser alojado totalmente nos módulos de inclinação da nacela 70, 72, ou totalmente no módulo central frontal 74. Também, os componentes do mecanismo de inclinação da nacela 75 podem ser embutidos dentro dos módulos de nacela 70, 72 e dentro do módulo central frontal 74 cuja funcionalidade cooperativa, sob controle do sistema controlador 77, resulta na atuação, rotação, ou uma combinação de movimentos de atuação e rotação de pelo menos uma ou mais nacelas de inclinação 70, 72. O sistema controlador 77 também pode ocupar os volumes internos definidos nos módulos de nacela 70, 72, módulo central frontal 74, ou ser espalhado através do sistema.

[0082] O módulo central frontal 74 e o módulo de corpo traseiro 16 podem ser conectados entre si e deixar a liberdade para o módulo de nacela esquerdo 70 e o módulo de nacela direito 72 atuarem ou girarem em torno dos seus eixos de rotação 76, 78, respectivamente.

[0083] O módulo de nacela esquerdo 70 e a sua face final 82 assim como a nacela direita 72 e a sua face final 84 são estruturas que servem para diversos fins como será detalhado nos seguintes parágrafos.

[0084] Embora as FIGS. 5A a 5E mostrem como um exemplo, uma configuração de nacelas esquerda e direita simétricas com tipos ou configurações de nacela assimétricas adicionais com mecanismos independentes ou dependentes de mobilização também são considerados no sistema objeto.

[0085] A FIG. 5B é uma vista de elevação lateral da FIG. 5A onde o sistema de aeronave objeto 10 é mostrado em um estado de repouso, a seguir aludido como a posição de pronação. Nesta modalidade, pelo menos uma nacela 70 é atuada para arfagem em relação ao corpo de veículo 12 cuja face final 82 (correndo junto ou na proximidade da linha de transposição 52) pode servir como um ponto de contato ou como um aparelho de equipamento de aterrissagem.

[0086] Alternativamente, as nacelas, como mostradas nas FIGS. 5D a 5E, podem correr qualquer comprimento de corda. É importante observar que todas as modalidades incluem pelo menos uma ou mais nacelas atuadas que também podem ter funcionalidades adicionais como detalhado em outros parágrafos.

[0087] As FIGS. 5C a 5E são representativas de configurações de atuação de nacela alternativas que permitem o vetor de empuxo similar à modalidade mostrada na FIG. 5A. A FIG. 5C ilustra uma modalidade com os módulos de nacela de arfagem 70, 72 (uma em cada lado do corpo de elevação 12). Na modalidade mostrada na FIG. 5C, os estabilizadores horizontais 62 e verticais 66 fixos deste lado não inclinam com a nacela.

[0088] A FIG. 5D ilustram uma modalidade onde as nacelas de arfagem 70, 72 em cada lado do corpo de elevação 12 corre o comprimento de uma linha de corda completa, e onde os estabilizadores horizontais e verticais fixos 62, 66 deste lado também inclinam com a nacela.

[0089] A FIG. 5E é ainda uma variação do sistema mostrado na FIG. 5D onde o segmento de corpo 86 do veículo 10 entre os estabilizadores verticais 66 também se movem com a atuação da nacela. A modalidade mostrada na FIG. 5E pode ter a capacidade de engatar rigidamente entre si, de modo que as duas seções de nacela independentes 70, 72 se tornem uma peça por exigência, ou podem ser desacopladas por exigência para desempenhar independentemente.

[0090] A FIG. 6A é uma vista em perspectiva do veículo objeto 10 com um sistema de nacela de vetor de empuxo omni-direcional. A FIG. 6B é uma vista de topo do sistema mostrado na FIG. 6A, e a FIG. 6C é um corte da FIG. 6B mostrando pelo menos uma ou mais nacelas 90, 92, cuja atuação fornece capacidade omni-direcional, que é alcançada fornecendo-se as nacelas 90, 92 com uma cabeça de nacela pivotante 94, 96, e atuando a cabeça de nacela para girar em torno do eixo 98. Além disso, a base 100 da nacela 90, 92 pode ser atuada para girar em torno do eixo 102.

[0091] Alternativamente, como mostrado na FIG. 6D, uma capacidade de vetor de empuxo omni-direcional similar é fornecida usando-se uma conexão estilo junta de bola entre a nacela pivotante 104 e a base de nacela fixa 106.

[0092] A FIG. 7A é uma vista isométrica da modalidade mostrada na FIG. 5B, com pelo menos uma (ou mais) nacelas de inclinação multifuncionais 110. As FIGS. 7 B a 7I mostram, respectivamente, vistas normais e em perspectiva de nacelas de inclinação 110 que são fornecidas com vários dispositivos ligados à nacela (ou nacelas) atuada 110 cujos atributos incluem, mas não são limitados a, fixos, implantáveis, atuados, retráteis, sendo interna ou externamente montados, montados na face traseira da nacela ou outras superfícies da nacela, estendendo-se para fora da face traseira da nacela ou outas superfícies da nacela, passiva ou acionada (energizada), com ou sem capacidade sensorial, com ou sem capacidade de obtenção de dados, com ou sem dispositivos absorvedores de energia, com ou sem funcionalidade de condução ou manobrabilidade, com ou sem capacidade de aumento de voo, com ou sem interação ou conectividade com o solo, às outras estruturas, a outros veículos ou a outros sistemas externos, com ou sem capacidade de atracagem a outras estruturas, dispositivos ou sistemas, ou quaisquer combinações dos atributos anteriormente listados.

[0093] A FIG. 7B mostra a nacela inclinada 110 fornecida com um sistema de plataforma de aterrissagem retrátil 112, a FIG. 7C mostra uma face de nacela traseira selada 114 que pode ser tratada na superfície ou não para a interação com a superfície de contato pretendida, a FIG. 7D mostra a nacela inclinada 110 fornecida com um equipamento de truque de aterrissagem 116 implantado estendendo-se além da face traseira 114 da nacela 110, a FIG. 7E mostra a nacela inclinada 110 fornecida com uma roda fixa, inserida 118 que se estende além da face traseira 114 da nacela 110. A FIG. 7F mostra a nacela inclinada 110 fornecida com um sistema de aperto/apanhamento/ancoragem semelhante a garra 120 que se estende da face traseira 114 da nacela 110 que pode ser utilizada por exemplo (mas não limitada a) segurar o veículo, permitindo capacidade semelhante à aterrissagem, e coletar espécime ou amostra de solo 110. A FIG. 7G mostra a nacela inclinada 110 fornecida com uma extensão de gancho 122 que se estende além da face traseira 114 e em torno da nacela para servir como, mas não limitada a um apanhador, gancho aéreo, ou plataforma de arrasto. A FIG. 7H mostra uma face de nacela traseira 114 que retrata orifício de alimentação e conectividade de dados 124 com a FIG. 7I mostrando a nacela inclinada 110 fornecida com um aparelho no estilo de esteira de tanque 126 que se estende em torno da face traseira 114, assim como da face superior 128 e face inferior 130 da nacela 110. É importante mencionar que qualquer suplemento ou sistema instalado na nacela inclinada 110 que possa entrar em contato com ou interagir com qualquer outro objeto ou superfície pode adicionalmente compreender características incluindo, mas não limitadas à, suspensão, amortecimento, detecção, sensoriamento, pivotagem, manipulação, coleta, aterrissagem, atracagem e manobra.

[0094] As FIGS. 8A a 8F mostram funcionalidade de carga útil sugerida adicional para pelo menos uma ou mais nacelas atuadas apresentadas na FIG. 7A e suas modalidades mostradas nas FIGS. 7B a 7I. A FIG. 8A mostra um módulo de nacela modificado 134 formado com um compartimento 136 que é intencionado para alojar vários sistemas tais como aviônica, sistemas de segurança, sistemas de comunicação, sistemas de propulsão, sistemas mecânicos, sistemas de energia, tanque de combustível, célula de combustível, ou outras cargas úteis genéricas ou eletrônica.

[0095] A FIG. 8B mostra a nacela 134 configurada com um sistema de posicionamento de carga útil 138 capaz de liberar carga útil, por exemplo, de três caixas contidas 140, em uma maneira serial/sequencial carregadas no compartimento formado na nacela 134.

[0096] A FIG. 8C mostra uma pluralidade de compartimentos de carga útil 142 contornados, por exemplo, para cargas úteis tubulares 144. Entretanto, os compartimentos podem ser de qualquer outra forma, e podem se estender em paralelo ou em série.

[0097] A FIG. 8D mostra a nacela 134 fornecida com um sistema de posicionamento de carga útil externo 146, (ou ponto forte de carga útil) instalado na face superficial 128 da nacela 134. A FIG 8E mostra a nacela 134 cujo compartimento de carga útil 136 pode ser exposto ativando-se portas (superfícies) 148.

[0098] A FIG. 8F mostra a nacela 134 fornecida com um compartimento de carga útil de nacela 136 que mistura as características de várias das modalidades anteriormente descritas tais como, por exemplo, liberação de carga útil em série ou paralela (FIG. 8B), compartimentalização interna (FIGS. 8A, 8B, 8E) e externa (FIG. 8E), e mecanismo de liberação de estágio múltiplo 150 que inclui um recebedor de carga útil (ou cartucho) 152 acionado para expor os pontos fortes de carga útil embutidos.

[0099] As FIGS. 9A e 9B mostram duas modalidades do veículo objeto 10 onde pelo menos uma (ou mais) nacelas atuadas 156 tem dispositivos de segurança implantados 158. A FIG. 9A mostra uma modalidade da aeronave objeto 10, em uma situação de crise onde a sequência de terminação de voo pode ser utilizada e a mitigação de dano pode ser desejável. Como mostrado na FIG. 9A, o veículo 10 tem as nacelas atuadas 156 viradas tal que pelo menos um (ou mais) dispositivos propulsivos 160 estejam destrutivamente envolvidos com pelo menos um (ou mais) componentes do veículo 10. Nesta situação, pelo menos um (ou mais) dispositivos estilo airbag ou absorventes de energia 158 foi implantado para mitigar a transferência de energia no impacto. O dispositivo absorvedor de energia 158, se inflado com ar/gás, pode fornecer flutuação no caso de amerissagem. A FIG. 9B mostra uma outra modalidade do veículo objeto 10 onde um cenário de terminação de voo ocorre. Como mostrado, uma descida controlada é atuada que utiliza pelo menos um ou mais paraquedas 162 (ou outros dispositivos de desaceleração).

[00100] As FIGS. 10A a 10E mostram cinco modalidades alternativas de vários configurações e métodos de operação do sistema de propulsão. A FIG. 10A mostra o sistema objeto 10 com um sistema de propulsão 166 montado no corpo 168 da nacela 170. As capacidades de vetor de empuxo se posicionam na maneira correspondente com a nacela atuada 170.

[00101] A FIG. 10B mostra o sistema objeto com o sistema de propulsão 172 montado no módulo de nacela 174 coberto (ou em duto) cujas capacidades de vetor de empuxo se posicionam em conjunção com a nacela atuada. Na FIG. 10B, o bordo de fuga 176 do envoltório (ou duto) pode adicionalmente servir como um aparelho de aterrissagem de modo que esta modalidade pode repousar enquanto na posição de pronação.

[00102] A FIG. 10C mostra a nacela 180 fornecida com um mecanismo de propulsão múltipla 182, compreendendo uma pluralidade de dispositivos propulsivos 184. O mecanismo de propulsão múltipla 182 é atuado pelo movimento da nacela 180. Na modalidade mostrada na FIG. 10C, qualquer número de dispositivos de propulsão 184 pode ser instalado na aeronave 10 que podem ter atuação independente cronometrada com o posicionamento da nacela. Uma estrutura de suporte 186 conectando os dispositivos de propulsão 184 à nacela 180 pode girar ou transladar para permitir outros graus de liberdade.

[00103] A FIG. 10D mostra o sistema objeto 10 com pelo menos um ou mais dispositivos propulsivos 184, 188 que são montados em uma direção que geralmente não está alinhada com o movimento do veículo. Os dispositivos propulsivos 184 podem ser montados na nacela inclinada 180. Alternativamente, os dispositivos propulsivos 188 podem ser embutidos no corpo de elevação 12 fixos ou de empuxo vetorial, centralizados ou deslocados, e podem ser utilizados para a manobrabilidade do veículo 10 ou qualquer outro tipo de manipulação de estabilidade e controle incluindo posicionamento estável em um fluido.

[00104] A FIG. 10E mostra as nacelas counidas 190 tendo uma seção de corpo 192 capaz de girar as nacelas counidas 190 com respeito à seção 194 do corpo de elevação 12. Embora as modalidades mostradas na FIG. 10A a 10E ilustrem dispositivos propulsivos montados em nacela, é considerado que os dispositivos propulsivos podem ser instalados em outros locais de pelo menos uma ou mais nacelas, seções de corpo de elevação, ou quaisquer combinações das mesmas.

[00105] A FIG. 11 mostra uma vista em perspectiva de outra modalidade da aeronave objeto 10 compreendendo pelo menos uma (ou mais) extensões de superfície 198, localizadas em pelo menos um ou mais módulos de nacela 200. Os métodos de instalação das extensões de superfície 198 e extensões 202 podem incluir, mas não são limitados a, extensões fixas, atuadas, implantáveis, separáveis ou alijáveis. As extensões de superfície 198, 202 podem ser usadas para controlar aerodinâmica, estabilidade, controlabilidade (ou qualquer combinação dos mesmos) do veículo 10. As extensões de superfície 198, 202 também podem operar em conjunção com pelo menos uma ou mais cargas úteis, pontos fortes, sensores, outros dispositivos, outros subsistemas, outros mecanismos de atracagem, ou qualquer combinação dos mesmos.

[00106] As FIGS. 12A e 12B mostram duas modalidades exemplares dos métodos para manipular o fluxo de fluido no sistema objeto. A FIG. 12A mostra uma modalidade onde pelo menos um ou mais manipuladores de revestimento de superfície 206 são utilizados. Nesta modalidade, embora as superfícies do tipo freio de velocidade 206 sejam mostradas como um exemplo, outros arranjos para o controle de fluxo de fluido de ar podem ser usados, incluindo manipuladores de revestimento de superfície implantados (passivos ou atuados) que manipulariam ainda o fluxo aerodinâmico ou fluxo de camada limite circundando a superfície das nacelas ou do corpo de elevação. Os dispositivos manipuladores de revestimento 206 incluem, mas não são limitados a, enrugamento de revestimento, texturização, empolamento, ondulação, indentação, fendas, ranhuras, degraus, e outros dispositivos de geração de turbilhão.

[00107] A FIG. 12A também ilustra pelo menos uma ou mais portas 208 expondo outros subsistemas ou sensores.

[00108] A FIG. 12B mostra uma modalidade do sistema da aeronave objeto 10 onde pelo menos um (ou mais) dutos internos 210 na maioria das vezes transferem o fluxo de bordo de ataque para uma outra porção do veículo, de modo que a energia possa ser injetada em qualquer outro local da camada limite circundante do veículo. Além disso, os métodos capazes de inserir energia no fluido circundante incluem combinações de, mas não são limitados a, energização de fluxo via canalização, ventilação, aspiração, vibração, aquecimento, resfriamento, e MEMs (Sistemas Microeletromecânicos).

[00109] As FIGS. 13A a 13B mostram duas modalidades de métodos para manipular o centro de gravidade do sistema objeto veicular 10. A FIG. 13A mostra uma modalidade onde pelo menos uma cavidade (ou guia) longitudinal 210 permite movimento longitudinal de uma massa interna (ou lastro) 212, de modo que o centro de gravidade possa mudar lateralmente, para manipular a estabilidade, controle, do veículo ou ambos. O sistema de massa mudando longitudinalmente 214 pode ser usado ainda para contrabalançar a distribuição de massa assimétrica possivelmente devido ao alijamento de pelo menos uma ou mais cargas úteis e/ou subsistemas.

[00110] A FIG. 13B mostra uma modalidade do sistema da aeronave objeto 10 onde uma cavidade ou guia na direção da corda de um aerofólio 216 permite o movimento na direção da corda de um aerofólio de uma massa interna 218, de modo que o centro de gravidade mude longitudinalmente, para controlar a estabilidade do veículo. O sistema de mudança de massa na direção da corda de um aerofólio 220 pode ser usada ainda para ajudar na transição entre os modos vertical e horizontal de operação, além de contrabalançar uma distribuição de massa assimétrica possivelmente devido ao alijamento de pelo menos uma ou mais cargas úteis e/ou subsistemas.

[00111] Embora as FIGS. 13A e 13B representem um guia único 210 e 216. Entretanto, guias múltiplos contendo uma ou mais massas, instalados em qualquer orientação são considerados no presente sistema. Isto pode fornecer o subsistema de controle do centro de gravidade e pode fornecer qualquer grau de liberdade à massa ou massas em movimento 212, 218 para se obter os resultados desejados.

[00112] As FIGS. 14A a 14B mostram duas modalidades do sistema da aeronave objeto 10 capazes de controle adicional do desempenho aerodinâmico e estabilidade do veículo. A FIG. 14A mostra um (ou mais) atuadores de superfície de bordo de fuga ventral 222 por meio dos quais a convexidade e extensão do corpo de elevação podem ser controladas. A FIG. 14B mostra uma ou mais membranas fixas ou implantáveis que podem ser de tecido ou malha 224 alojadas ao longo do bordo de fuga ventral 226 capaz de se estender ao longo da extensão do bordo de ataque da superfície horizontal 228. É importante observar que tais dispositivos podem ser instalados ainda dentro de pares e simetricamente em torno da linha de corda padrão.

[00113] A FIG. 15 mostra uma modalidade do sistema da aeronave objeto 10 onde o veículo 12 é conectado via uma amarra 230 a um ponto de conexão fixo ou móvel 232 que pode ser aéreo, aterrado, anfíbio, ou marinho. A amarra 230 pode carregar eletricidade, fibras ópticas, outros componentes que carregam sinal, ou qualquer combinação dos mesmos, além da estrutura de amarra estrutural, que carrega carga. A conexão da amarra 234 pode ser situada em qualquer local da mesma, de modo que a conexão 234 tenha a capacidade de engate, assim como a capacidade de desengate.

[00114] O método amarrado de operação permite capacidade de voo cativo com o benefício adicionado de desengatar a amarra para voar sob comando. Adicionalmente, pelo menos uma ou mais amarras 230 podem ser conectadas ao pelo menos um ou mais objetos rebocados 232 que estão sendo transportados pelo veículo 12. Os objetos rebocados 232 podem compreender um único, ou grande quantidade, ou combinação de: cargas úteis, tais como, redes, banners, bandeiras, alvos, dispositivos de captura, ou outros veículos.

[00115] As FIGS. 16A a 16C ilustram várias modalidades exemplares relacionadas com a interação do veículo com a superfície de aterrissagem 236. Especificamente, as FIGS. 16A a 16C ilustram como a empenagem de estacionamento pela cauda coopera com a superfície de aterrissagem 226 enquanto que as nacelas de vetor de empuxo 238 controlam a orientação do veículo. Como mostrado, a transição de decolagem é observada quando tomada sequencialmente nas FIGS. 16A a 16C. A transição de aterrissagem para a posição de pronação é observada. É importante observar que enquanto a FIG. 16B mostra uma preferência voltada para a transição esquerda, o veículo 10 tem a capacidade para transição, para ou de uma orientação vertical, em cada um dos seus lados de corpo de elevação.

[00116] A FIG. 16D mostra pelo menos um aparelho de aterrisagem telescópico 240 telescopicamente liberado das nacelas rotacionadas 238 que podem, por exemplo, segurar o veículo 10 em um dado ângulo intermediário para acomodar a inclinação ou irregularidade da superfície, ajudar na transição para ou da orientação vertical, ou combinação dos mesmos. O aparelho de aterrisagem telescópico 240 pode ser utilizado ainda para manter o veículo em um ângulo desejável de modo a, por exemplo, facilitar a operação, manutenção, sensoriamento dos arredores do veículo, ou combinações dos mesmos.

[00117] A FIG. 16E mostra uma modalidade onde pelo menos um ou mais suplementos de aparelho de aterrisagem 242 podem estar localizados em outras seções do veículo 10. Por exemplo, os suplementos do aparelho de aterrisagem podem se prolongar do corpo de elevação do veículo 12, da seção de trás 244, ou ambos. Os suplementos do aparelho de aterrisagem 244 podem compreender atributos, em qualquer combinação de, capacidade de mobilização, capacidade retrátil, atuação, rigidez, ou capacidade de alijamento de carga.

[00118] A FIG. 17A mostra uma vista de topo do sistema da aeronave objeto 10 com uma seção de cauda fixa 246. As FIGS. 17B a 17E ilustram superfícies de seção de corpo traseiras atuadas alternativas. A FIG. 17B mostra superfícies todas se movendo horizontalmente 248 emanando da seção traseira do corpo de elevação 250. A FIG. 17C mostra uma seção traseira dividida (252a e 252b) que são atuadas em torno das linhas longitudinalmente articuladas 254a, 254b respectivamente, conectadas a uma seção frontal do corpo de elevação 256.

[00119] A FIG. 17D mostra superfícies todas se movendo horizontalmente 258a, 258b que também pivotam a superfície vertical em torno da linha de articulação 254a, 254b, respectivamente.

[00120] A FIG. 17E mostra uma linha longitudinalmente articulada 254 conectando uma seção de corpo frontal 256 e a seção de corpo traseira 252 rotacionável em relação uma à outra. É importante observar que a rotação da linha longitudinalmente articulada mostrada nas FIG. 17C e FIG. 17E permite a manipulação global da convexidade do veículo. As seções de corpo adicionais dividindo ao longo de uma direção longitudinal também são consideradas de modo a permitir uma manipulação de curvatura adicional do veículo objeto 10.

[00121] A FIG. 18A mostra uma modalidade de propulsão de lâmina múltipla do sistema objeto 10, cuja operação envolve intercalar as hélices excessivamente grandes 260 tal que elas não colidam umas com as outras. A FIG. 18B mostra o sistema de propulsão 260 acoplado à nacela 262 via um sistema de atuação 264. O sistema de propulsão 260 realiza translação ao longo do eixo central da hélice 266 e pode ser passiva ou induzida.

[00122] Como mostrada na FIG. 18B, o sistema de atuação 264 compreende um sistema de amortecimento e uma suspensão 266 que permite que a montagem de propulsão inteira 260 se mova para a frente ou para trás do plano de intercalação da hélice. Nesta maneira, deve a RPM de uma dada hélice 260 estar fora de sincronia com a RPM de intercalação, a montagem de propulsão realiza a translação fora do plano, para a frente ou retaguarda, como para evitar colisão das hélices.

[00123] A FIG. 18C mostra uma hélice menor 270 instalada em série com o sistema de intercalação de hélice maior 260. Ambas as hélices 260, 270 são instaladas ao longo do mesmo eixo de empuxo central 266 na nacela 262. A hélice “secundária” 270 pode ser girar induzida ou livre, e pode ser utilizada em vários modos de operação, tais como uma fonte para a empuxo adicional, um dispositivo de arrasto parasítico capaz de manipular o equilíbrio de empuxo, qualquer combinação de guinada, ou oscilação, ou arfagem, controle, uma unidade de energia auxiliar capaz de gerar potência, manipulação de RPM ou manipulação da rajada de vento helicoidal da hélice maior em linha, ou qualquer combinação dos mesmos.

[00124] A FIG. 18D ilustra uma seção de veículo frontal que cria um sistema do garfo de propulsão 272 conectando ambas as nacelas de propulsão 262. O sistema de garfo 272 restringe as conexões da nacela 262 a um movimento unificado. O sistema de garfo 272 é instalado para uma conexão de atuação 274 que é interfaceada com uma seção de corpo de elevação na retaguarda 276.

[00125] A FIG. 18E ilustra a liberdade de movimento que a conexão de atuação 274 permite, enquanto que o sistema de garfo é capaz de ter controle da oscilação e arfagem do veículo.

[00126] A FIG. 19 mostra uma modalidade onde um aparelho de aterrisagem 280 é solto do corpo de elevação 12 da aeronave 10. Embora a Fig. 19 ilustre um sistema de balsa estilo flotação, o aparelho de aterrisagem 280 pode incluir, mas não ser limitado a, patins de aterragem, rodas, plataformas, garras, ou hastes. Além disso, o aparelho de aterrisagem 280 pode ser capaz de, mas não limitado a, armazenamento, posicionamento estratégico, atuação, rotação, inflação, deflação, alijamento de carga, ou qualquer combinação dos mesmos.

[00127] A FIG. 20A mostra uma estrutura estacionária de lançamento e aterrissagem seguida pelas três modalidades adicionais de lançamento móvel. Como mostrado na FIG. 20A o sistema objeto contém a embarcação 10 ligada a uma estrutura de lançamento 282 via uma conexão de soltura 284.

[00128] A FIG. 20B mostra uma modalidade onde o veículo objeto 10 é transportado por meio de uma estrutura de lançamento 286 que é montado com a amarra 288 a um veículo hospedeiro 290.

[00129] A FIG. 20C mostra uma modalidade onde a aeronave 10 é transportada externamente por um veículo hospedeiro 290 via um sistema de acoplamento 292. A FIG. 20D contém a mesma premissa como a modalidade mostrada na FIG. 20C com a diferença que a aeronave 10 é internamente abrigada.

[00130] É importante observar que o veículo 10 pode ser lançado de uma estrutura de lançamento estacionária ou móvel, pode ter conectividade de energia com o veículo hospedeiro, pode ser manual ou remotamente liberáveis, e pode utilizar ou não um mecanismo auxiliar de lançamento. Além disso, embora os veículos hospedeiros 290 mostrados das FIGS. 20B a 20D sejam com base terrestre, a embarcação da invenção também pode ser acolhida por outros veículos, ou plataformas, ou estruturas, que são classificadas como, mas não limitadas a, aérea, terrestre, de superfície, anfíbia, submersível, de subsuperfície ou marinha.

[00131] A FIG. 21 é ilustrativa de uma outra modalidade preferida do sistema objeto permitindo o veículo 10 arrastar em pronação pela atuação em modo alternado de uma pluralidade de nacelas 294. A capacidade de arrasto em pronação permite que o veículo se mova para a frente, para trás, gire, e rotacione no lugar.

[00132] A FIG. 22 mostra uma modalidade de arrasto em pronação transicionando de um meio terrestre para um fluido e subsequentemente para o voo. Na FIG. 22, o veículo 10 é inicialmente mostrado no repouso (posição 1) em qualquer terreno (ou superfície) dado. Atuando-se a rotação das nacelas (sem empuxo), o veículo começa a arrastar em pronação (posição 2), e subsequentemente entra em um corpo fluido (posição 3), e começa a flutuar na superfície (posição 4). Na posição seguinte (posição 5), o veículo posiciona o seu sistema de propulsão para a navegação em fluido, inicia a decolagem (posição 6), sai do meio fluido (posição 7), entra em um modo de voo de operação, e executa um plano de missão (posição 8). É importante observar que tal transição pode ser realizada em uma ordem reversa, quando o veículo 10 inicialmente pousa sobre a superfície fluida e depois dai do meio fluido sobre a terra. Além disso, a entrada e saída do meio fluido pode adicionalmente ser realizada utilizando vários equipamentos de mecanismo de aterrissagem do veículo 10, utilizando, por exemplo, mas não limitados a, arrasto em pronação, sistema de rodas ou marcha ou esteira, ou alternativamente, o veículo pode ser taxiado via a empuxo fornecida pelo sistema de propulsão principal.

[00133] As FIGS. 23A a 23B ilustram duas modalidades exemplares úteis em aplicações marinhas. A FIG. 23A mostra uma modalidade onde a embarcação 10 interfaceia com uma boia 300, por exemplo, via uma amarra 302. A interface com uma outra estrutura marinha, ou vaso, ou veículo, feitos pelo ser humano ou naturalmente existente, submersos, ao nível d’água, acima do nível da água ou qualquer combinação dos mesmos, pode incluir, mas não ser limitada a, uma estação de atracagem, ascensão de atracagem, gancho de atracagem ou nó, ou baia de atracagem.

[00134] A FIG. 23B mostra um mecanismo de interface via a amarra 302 onde o veículo 10 é submerso. É importante observar que embora uma boia 300 seja utilizada nas FIGS. 23A a 23B, quaisquer estruturas dadas marinhas ou tipo marinhas, ou veículos, ou vasos, não tripulados ou tripulados, fabricados pelo ser humano ou naturalmente existentes, estacionários ou dinâmicos, também são considerados dentro do escopo da invenção.

[00135] A FIG. 24 ilustra uma modalidade com rodas do veículo 10 tendo rodas 304 instaladas no veículo 10 capazes de taxiar sustentadas pelo empuxo criado pelos dispositivos propulsivos 306 que empurram o veículo 10 para a frente. A estratégia de “empurrar” para taxiar resulta em um modo mais seguro de translação tal que os dispositivos propulsivos rotativos 306 são implantados na traseira e na principal ou completamente fora do nariz 308 ou na direção de percurso. A estratégia de “empurrar” pode reduzir a possibilidade do veículo capotar.

[00136] A FIG. 25 ilustra uma modalidade com rodas durante deslocamento da decolagem, onde os dispositivos propulsivos 306 nas nacelas são implantados para a frente em um modo principalmente (ou completamente) de trator.

[00137] A FIG. 26A ilustra uma modalidade relacionada com a aeronave toda fixa divulgada na FIG. 1A, onde um ou mais impulsores de fluido para uma superfície em meio fluido ou operação submersa são adicionalmente instalados internamente tal que qualquer combinação de controle de oscilação, arfagem, e guinada do veículo 10 é possível para aplicações anfíbias ou marinhas. A FIG. 26A mostra dois orifícios de entrada de fluido 310 com a respectiva canalização interna 312 levando a uma válvula e aparelho impulsionador 314 que acelera e direciona o fluxo de saída em direção à popa para os respectivos orifícios 316 localizados em cada face do corpo de elevação 121.

[00138] A FIG. 26B é uma vista em corte do sistema mostrado na FIG. 26B que ilustra os fluxos de entrada e saída de ar onde o sistema de válvula 318 permite um fluxo de saída equilibrado (esquerda) ou um caminho singular, topo ou fundo, para o fluxo de saída (direita). É mencionado que o sistema de empuxo de fluido pode incluir uma pluralidade de orifícios de entrada, orifícios de saída, válvulas direcionadoras, e componentes de empuxo. Além disso, o fluido que sai pode resultar em empuxo equilibrada ou desequilibrada capaz de translação ou rotação do veículo e várias magnitudes em torno de qualquer um ou mais dos seus eixos corporais.

[00139] As FIGS. 27A a 27C ilustram três modalidades exemplares referentes ao conceito de nacela atuada onde impulsores de fluido são adicionalmente instalados para fornecer qualquer combinação de controle de oscilação, arfagem, e guinada do veículo 10 para aplicações anfíbias ou marinhas. A FIG. 27A mostra um impulsor de fluido em recesso 320 com fluido passando através da área de entrada 322 e saindo através da área de saída 324. A FIG. 27A ilustra a capacidade do veículo para navegar sobre ou em um meio fluido 326 conforme o veículo flutua na sua superfície, e a porção em direção à popa 328 das nacelas 330 são submergidas dentro do fluido 326.

[00140] A FIG. 27B mostra nacelas atuadas 330 compreendendo ainda impulsores de fluido de passagem direta internos através dos quais os orifícios de entrada de fluido 332 com a respectiva canalização interna levando aos orifícios de saída 334 localizados acima e abaixo das superfícies de nacela são instalados.

[00141] A FIG. 27C mostra o veículo 10 cuja seção central 334 compreende ainda impulsores de fluido internos de passagem direta 336 onde os orifícios de entrada de fluido 338 com a respectiva canalização interna levando para os orifícios de saída 340 localizados acima e abaixo das superfícies de corpo de elevação são instalados. É mencionado que para as modalidades aplicáveis, seja com nacela fixa ou atuada, a ativação dos impulsores de fluido podem resultar ainda em capacidades submersíveis onde a capacidade de manobra tridimensional é atingida dentro do meio fluido sustentado pelo fornecimento de pelo menos um (ou mais) tanques de alagamento internos (ou externos) que podem ser adicionalmente utilizados para ser enchido com fluido de modo a manipular ainda mais a flutuação do veículo.

[00142] As FIGS. 28A a 28B ilustram duas modalidades exemplares do veículo objeto onde um ou mais jatos ou impulsores de fluido são instalados na seção traseira do corpo de elevação. A FIG. 28A ilustra uma modalidade compreendendo ainda impulsores de fluido 342 (fixos ou atuados), instalados na empenagem do veículo 10. A FIG. 28B ilustra uma modalidade compreendendo ainda impulsores de fluido em recesso dentro da seção traseira do corpo de elevação. A modalidade é projetada com um orifício de entrada de fluido com impulsores de fluido internos 344 e orifícios de saída em direção à popa 346 que podem descarregar fluido acima ou abaixo ou na seção traseira do corpo de elevação ou ambos.

[00143] A FIG. 29 ilustra uma modalidade do veículo objeto 10 compreendendo ainda o posicionamento estratégico de pelo menos um veículo auxiliar 350. Está dentro do escopo da invenção objeto que o veículo aéreo 10 seja capaz ainda de deixar cair subsistemas ou transmutação tal que um veículo (ou veículos) auxiliar 350 com capacidades totalmente novas seja (sejam) implantado(s). O veículo (ou veículos) auxiliar implantável 350 pode (ou não) ser capaz de reacoplar tal que o veículo aéreo 10 seja remontado. Além disso, no mínimo um ou mais veículos auxiliares 350 podem ser capazes de acoplar em outros subsistemas de outros componentes ou totalmente outros veículos. A FIG. 30 ilustra uma modalidade do sistema objeto 10 compreendendo ainda a capacidade para transportar pelo menos um ocupante 352 que pode ser incapacitado.

[00144] Embora esta invenção tenha sido descrita em conexão com formas e modalidades específicas da mesma, será avaliado que várias modificações outras que não aquelas debatidas acima podem ser recorridas sem divergir do espírito ou escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, elementos funcionalmente equivalentes podem ser substituídos no lugar daqueles especificamente mostrados e descritos, certas características podem ser usadas independentemente de outras características, e em certos casos, locais particulares dos elementos podem ser invertidos ou interpostos, todos sem divergir do espírito ou escopo da invenção como definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Veículo universal para percurso não comprometido e equilibrado no ar, na água e em terreno em vários modos de operação e transição segura entre os mesmos, caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo de elevação (12) composto por uma pluralidade de módulos cooperativos, ditos módulos cooperativos sendo configurados para formar o dito corpo de elevação com um contorno substancialmente aerodinâmico, em que pelo menos dois da dita pluralidade dos módulos cooperativos de dito corpo de elevação são presos de maneira deslocável uns aos outros, e em que uma disposição relativa do dito pelo menos dois módulos cooperativos de dito corpo de elevação é configurado para ser controlado durante uma missão do dito veículo universal para uma adaptação dinâmica para uma pluralidade de modos de operação respectivos, cada um por pelo menos um percurso no ar, na água e em terreno, e transições entre eles, pelo menos dois módulos cooperativos da dita pluralidade dos mesmos incluindo pelo menos um módulofrontal central (74), e pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) operativamente acoplado ao dito módulo frontal central em uma relação angularmente deslocável com o mesmo, em que dita pluralidade de modos de operação inclui pelo menos um selecionado de um grupo incluindo pouso em um terreno, percurso em terreno, percurso em água, percurso em ar, e transições entre eles, em que no dito modo de operação de pouso em um terreno, dito módulo vetorial de empuxo é deslocado em relação ao dito módulo frontal e central para suportar dita aeronave, e em que no dito modo de percurso em terreno, o dito módulo vetorial de empuxo é controlado para auxiliar no percurso em terreno, e pelo menos um mecanismo propulsivo (34, 38) operativamente acoplado ao dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo, em que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo é dinamicamente controlado para ser deslocável em relação ao dito módulo frontal central durante a dita missão para afetar o posicionamento e a atuação do dito pelo menos um mecanismo propulsivo para obter um posicionamento desejado do veículo e pelo menos um de uma dita pluralidade de modos de operação do mesmo.

2. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) inclui um módulo de nacela carregando o dito pelo menos um mecanismo propulsivo (34, 38) em si e rotativamente deslocável em torno de um eixo geométrico estendendo-se lateralmente ao dito corpo de elevação.

3. Veículo universal de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito corpo de elevação inclui adicionalmente o módulo frontal central (74) e um módulo traseiro (16) acoplado ao dito módulo frontal central, e em que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) inclui um módulo de nacela acoplado de maneira deslocável a cada lado do dito módulo frontal central para atuação simétrica ou assimétrica do dito pelo menos um mecanismo propulsivo em uma direção controlada.

4. Veículo universal de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos módulos de nacela (70) tem um comprimento selecionado a partir de um grupo que consiste em: correspondente a um comprimento dos ditos módulos frontais centrais (74), correspondente a um comprimento do dito corpo de elevação e correspondente a um comprimento na faixa entre o comprimento do dito módulo frontal central e o comprimento do dito corpo de elevação (12).

5. Veículo universal de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito mecanismo propulsivo é posicionado na extremidade frontal do dito pelo menos um módulo de nacela (70) e é deslocável de maneira inclinável em torno de um eixo geométrico do dito pelo menos um módulo de nacela.

6. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente pelo menos um módulo estabilizador (66) posicionado em cooperação com o dito módulo traseiro (16) e tendo uma orientação vertical, horizontal, diedral ou anedral em relação ao mesmo, em que a cooperação entre o dito pelo menos um módulo estabilizador e o dito módulo traseiro é selecionada a partir de um grupo de cooperação rigidamente fixa e cooperação implantável.

7. Veículo universal de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos um módulo de corpo de elevação (16, 74) inclui pelo menos um compartimento de carga útil (136) formado dentro do mesmo.

8. Veículo universal de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente pelo menos dois mecanismos propulsivos (38, 40), em que o dito pelo menos um mecanismo propulsivo é controlado para operar em um regime de contrarrotação em relação a outro mecanismo propulsivo, gerando, assim, os fluxos de ar sobre o corpo de elevação (12) que tem campos de fluxo de vorticidade opostos.

9. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos modos de operação afetados pelo dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) incluem decolagem curta, aterrissagem curta, decolagem convencional, aterrissagem convencional, decolagem assistida externamente, aterrissagem assistida externamente e combinações das mesmas.

10. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente pelo menos um dos componentes do veículo selecionados a partir de um grupo incluindo sistema aviônico, sistema de sensores, sistema de arma, sistema de navegação e orientação, sistema de comunicação, sistema de potência, unidade de armazenamento de energia, sistema de carga útil, carga útil, sistema de propulsão, célula de combustível, sistema de equipamento de aterrissagem, sistema de atracagem, sistema de amarra, sistema de assistência ao voo, sistema de prevenção de colisão, sistema de desaceleração, sistema de encerramento de voo, sistema de lastro, sistema de flutuabilidade, sistemas mecânicos e eletrônica, e em que pelo menos um dos ditos módulos de corpo de elevação (16, 74) inclui um volume interno definido dentro de si, e em que o dito pelo menos um componente do veículo é alojado no dito volume interno do dito pelo menos um módulo de corpo de elevação.

11. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) é configurado para controlar o posicionamento lateral e/ou longitudinal do veículo controlando os momentos de oscilação, arfagem e guinada do mesmo.

12. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo (70) é implantado de maneira controlável em uma posição correspondente a criar um empuxo pelo dito mecanismo propulsivo (38) resultando na desaceleração do veículo.

13. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma superestrutura afixada de maneira removível ao veículo e em que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo é implantado de maneira controlável para definir uma posição e uma direção de rotação do dito mecanismo propulsivo para a criação de uma força de empuxo resultando na desafixação da dita superestrutura em relação ao dito veículo.

14. Veículo universal de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um módulo vetorial de empuxo é rotacionado de maneira controlável a uma posição onde o dito mecanismo propulsivo acerta pelo menos um módulo do veículo para mitigar o desastre em uma situação de crise ou para propositalmente encerrar o voo.

15. Veículo universal de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os ditos módulos de nacela são configurados para manobrabilidade de superfície pela atuação alternada dos ditos módulos de nacela para atuar modo de operação de arrasto na posição de pronação.

16. Método para operar um veículo universal para percurso equilibrado no ar, na água e em terreno em vários modos de operação e transição segura entre os mesmos, caracterizado pelo fato de que compreende: configurar um corpo de elevação com uma pluralidade de módulos cooperativos conformados para dotar o corpo de elevação de um contorno substancialmente aerodinâmico, configurar pelo menos um módulo de corpo de elevação como um módulo vetorial de empuxo operativamente acoplado a pelo menos um mecanismo propulsivo, e controlar o pelo menos um módulo vetorial de empuxo para afetar o posicionamento e a atuação do pelo menos um mecanismo propulsivo para controlar dinamicamente o posicionamento e o modo de operação do dito veículo e transicionar entre os modos de operação do mesmo; em que os modos de operação compreendem voo vertical, voo estacionário, voo vertical aéreo em estação, voo horizontal e decolagem vertical, e em que posição de repouso inicial e final do dito veículo incluem (i) posição vertical incluindo repouso sobre um bordo de fuga do dito pelo menos um módulo do corpo de elevação e (ii) posição horizontal de arrasto em pronação incluindo repouso sobre uma área predeterminada do pelo menos um módulo do dito corpo de elevação.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: acoplar um motor ao pelo menos um módulo vetorial de empuxo, o motor configurado para atuar o pelo menos um mecanismo de propulsão para voar dito veículo, impelindo dito veículo em terreno, impelindo dito veículo em um meio fluido e impelindo dito veículo em um meio fluido.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: acoplar um sistema de navegação ao dito veículo; e navegar o dito veículo em voo, no meio fluido, ou em terreno usando o sistema de navegação.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: acoplar um sistema de controle ao dito veículo; e controlar o dito veículo em voo, por um meio fluido, ou em terreno usando o sistema de controle.

20. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: configurar o pelo menos um módulo vetorial de empuxo como um módulo de empuxo atuado multifunção; configurar o corpo de elevação com pelo menos um módulo de corpo de elevação central multifunção, pelo menos um módulo de corpo de elevação traseiro multifunção, pelo menos um módulo vertical multifunção e pelo menos um módulo horizontal multifunção; e instalar pelo menos um componente interna ou externamente em pelo menos um dentre os módulo de empuxo, módulo de corpo de elevação central, módulo de corpo de elevação traseiro, módulo vertical e módulo horizontal multifunção, em que o dito pelo menos um componente inclui um componente selecionado a partir de grupo que inclui: carga útil, armamento, sistema de contramedidas, sistema de comunicação, sistema de lastro, sistema de sensor, sistema de suspensão, sistema de frenagem, sistema de amortecimento, airbag, paraquedas, aparelho de desaceleração, aparelho de acionamento, aparelho de direção, aparelho de vibração, aparelho de equipamento de aterrissagem, aparelho de carregamento, aparelho de descarregamento, dispositivo de eletroímã, dispositivo assistente de voo, dispositivo assistente de locomoção, dispositivo assistente de manobra, aparelho de atracagem com ou sem conectividade elétrica à respectiva base de atracagem, dispositivo de ancoragem, dispositivo de aperto, dispositivo de apanhamento, dispositivo de garra, dispositivo de flutuação, dispositivo de recuperação, dispositivo de captura e combinações dos mesmos.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: iniciar um modo de operação de mitigação de perda ativado por um mecanismo selecionado a partir do grupo que consiste em: ativado por piloto, ativado por piloto automático, ativado por observador, ativado por sensor, ativado por desaceleração, ativado por aceleração, ativado por radar, ativado por transpondor, ativado por controlador de tráfego, ativado por impacto e combinações dos mesmos.

22. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: iniciar um modo de operação de encerramento de voo ativado por um mecanismo selecionado a partir do grupo que consiste em: ativado por piloto, ativado por piloto automático, ativado por observador, ativado por sensor, ativado por desaceleração, ativado por aceleração, ativado por radar, ativado por transpondor, ativado por controlador de tráfego, ativado por impacto e combinações dos mesmos.

23. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: operar o dito veículo em pelo menos um dos ditos modos de operação incluindo liberação, lançamento, captura e aterrissagem a partir de ou sobre uma plataforma estacionária ou móvel, em que a dita plataforma inclui pelo menos um dentre uma estrutura, um sistema de engate, um sistema de gancho, um sistema de suporte, um sistema de trilho, um sistema de rede e um trailer instalado em um veículo hospedeiro, o dito veículo hospedeiro incluindo uma superfície, uma subsuperfície e estruturas aéreas, anfíbias ou marinas.

24. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: aplicar tratamentos de proteção ao dito corpo de elevação selecionados a partir de um grupo que inclui: proteção contra balas, proteção contra fragmentação, proteção contra explosivo, proteção contra calor, proteção contra fogo e proteção contra areia.

25. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: instalar o dito pelo menos um mecanismo propulsivo selecionado a partir de um grupo que inclui hélices, turbinas, impulsores, ventoinhas e foguetes, com capacidade de acelerar, em um meio gasoso ou fluido, mecanismos propulsivos de combustão, incandescentes, elétricos, independentes, à base de célula de combustível, híbridos, de bomba ou de engrenagem, instalar os ditos mecanismos propulsivos em locais predeterminados no dito corpo de elevação, e controlar os momentos de oscilação, arfagem e guinada do veículo através do dito mecanismo propulsivo.

26. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: interagir o dito veículo com um corpo fluido, ou um terreno, e realizar funções que salvam vidas, incluindo entregar ferramentas, suprimentos, alimento, auxílio médico, encontrar minas, encontrar e detonar IEDs ou minas, prover comunicações, navegação, localização, assistir como um dispositivo pessoal de flutuação, implantar um bote e rebocar indivíduos em necessidade à segurança.

27. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: controlar a estabilidade do veículo pela manipulação do centro de gravidade do veículo ao longo do eixo geométrico lateral, o eixo geométrico longitudinal, ou o eixo geométrico lateral e o longitudinal por meio de translação, rotação, vibração e uma combinação dos mesmos, de massas internas e/ou externas.