BR112019008662B1 - AIRCRAFT WING COMPRISING A MOVABLE TRAIL-EDGE FLAP DRIVED BY A LINEAR ELECTRIC MOTOR - Google Patents
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Abstract
A invenção se refere a uma asa de aeronave que compreende um flap móvel de bordo de fuga (16), a asa compreendendo um dispositivo (50) de colocação em movimento desse flap, o dispositivo sendo equipado: - com uma viga (51) que leva um trilho de guia; - com um carro (52a) montado móvel sobre o trilho (20); - com uma ligação articulada (40a) entre o carro (52a) e uma ferragem (30) solidária do flap: - com um membro de basculamento (29) do flap móvel; - com uma ligação articulada (40b) entre a ferragem (30) e o membro de basculamento (29); e - com uma ligação articulada (40c) entre o membro de basculamento (29) e a viga (51). De acordo com a invenção, o dispositivo (50) compreende também um motor elétrico linear (22) que compreende um conjunto primário (52) equipado com o carro (52a) que integra bobinas (55), e um conjunto secundário (54) que compreende uma via magnética disposta sobre o trilho (20).The invention relates to an aircraft wing comprising a movable trailing edge flap (16), the wing comprising a device (50) for setting that flap in motion, the device being equipped: - with a beam (51) which takes a guide rail; - with a carriage (52a) movably mounted on the rail (20); - with an articulated connection (40a) between the carriage (52a) and a fitting (30) attached to the flap: - with a tilting member (29) of the movable flap; - with an articulated connection (40b) between the hardware (30) and the tilting member (29); and - with an articulated connection (40c) between the tilting member (29) and the beam (51). According to the invention, the device (50) also comprises a linear electric motor (22) comprising a primary assembly (52) equipped with the carriage (52a) that integrates coils (55), and a secondary assembly (54) that comprises a magnetic track arranged on the track (20).
Description
[0001] A presente invenção se refere ao domínio das asas de aeronave, do tipo que compreende um corpo central fixo de asa que leva uma ou várias abas móveis de bordo de fuga, também denominadas “Flaps”. A invenção se refere a todos os tipos de flaps móveis de bordo de fuga, por exemplo os flaps ditos “single slot”, “double slots”, “fixed vane”, etc.[0001] The present invention relates to the field of aircraft wings, of the type comprising a fixed central wing body that carries one or more movable trailing edge flaps, also called “Flaps”. The invention refers to all types of movable trailing edge flaps, for example flaps called “single slot”, “double slots”, “fixed vane”, etc.
[0002] É notado que a invenção se aplica a todos os tipos de aeronave, como uma asa voadora, um avião com motor em cauda de fuselagem, um avião supersônico, etc.[0002] It is noted that the invention applies to all types of aircraft, such as a flying wing, a fuselage tail engine airplane, a supersonic airplane, etc.
[0003] Nas aeronaves, cada uma das duas asas do velame é geralmente equipada com flaps móveis hipersustentadores, montados no bordo de ataque e no bordo de fuga da asa.[0003] In aircraft, each of the two wings of the canopy is generally equipped with mobile hyper-support flaps, mounted on the leading edge and trailing edge of the wing.
[0004] De modo conhecido, os flaps são estendidos para as fases de aterrissagem e de decolagem a fim de aumentar a portância em baixa ou média velocidade. Por outro lado, em voo de cruzeiro com grande velocidade, os flaps móveis são recolhidos para limitar a resistência ao avanço da aeronave. Além disso, ainda de modo conhecido pelo profissional, o deslocamento de cada flap é efetuado com o auxílio de meios alojados essencialmente em uma parte dianteira ou traseira de um corpo central fixo de asa, tal como é notadamente conhecido através do documento EP 0 818 387.[0004] In a known manner, flaps are extended for the landing and takeoff phases in order to increase portability at low or medium speed. On the other hand, in high-speed cruising flights, the movable flaps are retracted to limit resistance to the aircraft's advancement. Furthermore, still known to the practitioner, the displacement of each flap is carried out with the aid of means housed essentially in a front or rear part of a fixed central wing body, as is notably known from document EP 0 818 387 .
[0005] Esses meios permitem deslocar cada flap móvel de bordo de fuga de acordo com uma trajetória desejada em relação ao corpo central fixo de asa, entre uma posição recolhida na qual o flap se ajusta substancialmente ao corpo fixo, e uma posição estendida na qual esse flap é deslocado para trás.[0005] These means allow each movable trailing edge flap to be moved according to a desired trajectory relative to the fixed central wing body, between a retracted position in which the flap substantially adjusts to the fixed body, and an extended position in which this flap is moved backwards.
[0006] Mais precisamente, cada flap móvel de bordo de fuga é equipado com um dispositivo que assegura sua colocação em movimento. Esse dispositivo é geralmente baseado em uma cinemática complexa, que compreende uma árvore de acionamento que se estende de acordo com a envergadura da asa, e que aciona em rotação um sistema biela-manivela conectado a uma ferragem solidária de flap móvel de bordo de fuga.[0006] More precisely, each movable trailing edge flap is equipped with a device that ensures its movement. This device is generally based on complex kinematics, which comprises a drive shaft that extends according to the wingspan, and which rotates a connecting rod-crank system connected to a solid trailing edge movable flap fitting.
[0007] Ainda que essa configuração seja bastante difundida nas asas de aeronave, a concepção proposta permanece perfectível, notadamente no que diz respeito ao volume do dispositivo de colocação em movimento, mas também sua massa, sua fiabilidade assim como sua precisão.[0007] Although this configuration is quite widespread in aircraft wings, the proposed design remains perfectible, notably with regard to the volume of the moving device, but also its mass, its reliability as well as its precision.
[0008] A invenção tem portanto como objetivo corrigir pelo menos parcialmente os inconvenientes mencionados acima, relativos às realizações da arte anterior.[0008] The invention therefore aims to at least partially correct the drawbacks mentioned above, relating to prior art achievements.
[0009] Para fazer isso, a invenção tem primeiramente como objeto uma asa de aeronave que compreende um corpo central fixo de asa, assim como pelo menos um flap móvel de bordo de fuga destinado a ser deslocado relativamente ao dito corpo central fixo entre uma posição estendida e uma posição recolhida, a asa compreendendo um dispositivo de colocação em movimento do flap móvel de bordo de fuga, o dito dispositivo sendo equipado: - com uma viga que leva um trilho de guia, a viga sendo solidária do corpo central fixo de asa; - com um carro montado móvel sobre o dito trilho de guia; - com uma primeira ligação articulada entre o carro e uma ferragem solidária do flap móvel de bordo de fuga; - com um membro de basculamento do flap móvel de bordo de fuga; - com uma segunda ligação articulada entre a ferragem e o membro de basculamento; e - com uma terceira ligação articulada entre o membro de basculamento e a viga.[0009] To do this, the invention has as its object primarily an aircraft wing comprising a fixed central wing body, as well as at least one movable trailing edge flap intended to be displaced relative to said fixed central body between a position extended and a retracted position, the wing comprising a device for setting into motion the trailing edge movable flap, said device being equipped: - with a beam carrying a guide rail, the beam being integral with the fixed central wing body ; - with a mobile mounted carriage on said guide rail; - with a first articulated connection between the car and a solid fitting of the mobile trailing edge flap; - with a trailing edge movable flap tipping member; - with a second articulated connection between the hardware and the tilting member; and - with a third articulated connection between the tipping member and the beam.
[0010] De acordo com a invenção, o dito dispositivo de colocação em movimento compreende também um motor elétrico linear que compreende: - um conjunto primário equipado com o dito carro que compreende bobinas, o conjunto primário sendo montado móvel sobre o trilho; e - um conjunto secundário que compreende uma via magnética disposta sobre o trilho de guia.[0010] According to the invention, said moving device also comprises a linear electric motor comprising: - a primary assembly equipped with said carriage comprising coils, the primary assembly being movably mounted on the rail; and - a secondary assembly comprising a magnetic track disposed on the guide rail.
[0011] A invenção reside assim na integração astuciosa e inovadora de um motor elétrico linear dentro da asa, a fim de assegurar a colocação em movimento do flap móvel de bordo de fuga. A colocação em movimento do carro é efetuada assim de maneira direta, graças à implantação judiciosa da via magnética sobre o trilho de guia e à implantação das bobinas no carro. Isso permite reduzir a massa e o volume do dispositivo de colocação em movimento, ao mesmo tempo em que diminui também as limitações geométricas de implantação desse dispositivo assim como as necessidades em manutenção. Além disso, a supressão de elementos de transmissão mecânica permite reduzir os danos acústicos e reforça a fiabilidade e o tempo de duração de vida do dispositivo de colocação em movimento, que oferece por outro lado uma excelente precisão.[0011] The invention thus lies in the astute and innovative integration of a linear electric motor within the wing, in order to ensure the movement of the mobile trailing edge flap. The carriage is set in motion in a straightforward manner, thanks to the judicious placement of the magnetic track on the guide rail and the placement of the coils in the carriage. This makes it possible to reduce the mass and volume of the moving device, while also reducing the geometric limitations of deploying this device as well as maintenance needs. Furthermore, the elimination of mechanical transmission elements reduces acoustic damage and reinforces the reliability and lifetime of the moving device, which also offers excellent precision.
[0012] Além disso, a invenção oferece a possibilidade de um controle eletrônico que proporciona uma flexibilidade de funcionamento adicional em relação às realizações da arte anterior. Em especial, um controle pode ser efetuado de modo dinâmico por ocasião das fases de voo de decolagem e de aterrissagem, e eventualmente em fase de cruzeiro, em associação com sensores e um sistema de pilotagem da qualidade do escoamento aerodinâmico em torno das superfícies de sustentação. Pode também ser controlada a velocidade de colocação em movimento dos flaps, com como consequência positiva um eventual ganho de desempenho aerodinâmico. Igualmente, a integração da função de identificação da posição do/dos carros no sistema eletromagnético permite em especial detectar eventuais casos de bloqueio.[0012] Furthermore, the invention offers the possibility of an electronic control that provides additional operating flexibility in relation to prior art achievements. In particular, control can be carried out dynamically during the take-off and landing phases of flight, and possibly during the cruise phase, in association with sensors and a piloting system of the quality of the aerodynamic flow around the support surfaces. . The speed at which the flaps are put into motion can also be controlled, with the positive consequence of an eventual gain in aerodynamic performance. Likewise, the integration of the position identification function of the cars into the electromagnetic system makes it possible, in particular, to detect possible cases of blockage.
[0013] A esse respeito, é notado que esse controle eletrônico permite também suprimir os sistemas existentes de controle e de correção de decalagem (do inglês “skew sensor”), o que participa para a redução da massa global do dispositivo de colocação em movimento.[0013] In this regard, it is noted that this electronic control also makes it possible to suppress existing control and skew correction systems (from the English “skew sensor”), which contributes to the reduction of the global mass of the moving device. .
[0014] Finalmente, é precisado que a concepção proposta se adapta perfeitamente às soluções existentes, que podem ser modificadas por consequência para se beneficiar do conjunto das vantagens oferecidas pela invenção.[0014] Finally, it is necessary that the proposed design adapts perfectly to existing solutions, which can be modified accordingly to benefit from all the advantages offered by the invention.
[0015] De preferência, o membro de basculamento é uma biela.[0015] Preferably, the tilting member is a connecting rod.
[0016] De preferência, as ligações articuladas apresentam eixos de articulação paralelos entre si, e ortogonais ao dito trilho de guia.[0016] Preferably, the articulated connections have articulation axes parallel to each other, and orthogonal to said guide rail.
[0017] Finalmente, a invenção tem também como objeto uma aeronave que compreende pelo menos uma asa tal como descrita acima, essa mesma asa sendo preferencialmente equipada com vários flaps móveis de bordo de fuga.[0017] Finally, the invention also has as its object an aircraft comprising at least one wing as described above, this same wing being preferably equipped with several movable trailing edge flaps.
[0018] Outras vantagens e características da invenção aparecerão na descrição detalhada não limitativa abaixo.[0018] Other advantages and characteristics of the invention will appear in the non-limiting detailed description below.
[0019] Essa descrição será feita em referência aos desenhos anexos dentre os quais: - a figura 1 representa uma vista em perspectiva de uma aeronave; - a figura 2 representa uma vista esquemática e parcial em corte de uma asa de aeronave de acordo com a presente invenção, munida de um flap móvel de bordo de fuga; - a figura 3 representa uma vista parcial em perspectiva do flap móvel de bordo de fuga mostrado na figura 2; e - a figura 4 representa uma vista ampliada da precedente, que mostra mais precisamente o dispositivo de colocação em movimento do flap móvel de bordo de fuga.[0019] This description will be made with reference to the attached drawings, including: - figure 1 represents a perspective view of an aircraft; - figure 2 represents a schematic and partial sectional view of an aircraft wing according to the present invention, provided with a movable trailing edge flap; - figure 3 represents a partial perspective view of the trailing edge movable flap shown in figure 2; and - figure 4 represents an enlarged view of the previous one, which shows more precisely the device for putting the trailing edge movable flap into motion.
[0020] Em referência primeiramente à figura 1, é representada uma aeronave 1 que dispõe de um velame 2 constituído por uma pluralidade de elementos de velame, também chamados de superfícies aerodinâmicas de sustentação.[0020] Referring primarily to figure 1, an aircraft 1 is represented which has a canopy 2 consisting of a plurality of canopy elements, also called aerodynamic support surfaces.
[0021] Em toda a descrição que vai se seguir, os termos “dianteiro” e “traseiro” devem ser considerados em relação a uma direção de avanço da aeronave encontrada depois do impulso exercido pelos motores da aeronave, essa direção sendo representada esquematicamente pela flecha 3.[0021] In the entire description that will follow, the terms “front” and “rear” must be considered in relation to a direction of advancement of the aircraft found after the thrust exerted by the aircraft engines, this direction being represented schematically by the arrow 3.
[0022] Dentre os elementos de velame da aeronave 1, são previstas duas asas principais, ditas asas 4, uma deriva vertical 6, assim como duas empenagens horizontais 7 situadas na parte de trás dessa aeronave.[0022] Among the canopy elements of aircraft 1, there are two main wings, called wings 4, a vertical drift 6, as well as two horizontal empennages 7 located at the rear of this aircraft.
[0023] No que diz respeito às asas 4, como evocado acima, essas últimas compreendem cada uma delas um corpo central fixo de asa 8, também denominado porção central principal, esse corpo constituindo quase a integralidade da asa, e sendo situado atrás de um bordo de ataque 10. Em toda a descrição que vai se seguir, por convenção, X corresponde à direção longitudinal de bordo de ataque ou ainda direção de envergadura, Y corresponde à direção orientada transversalmente em relação ao bordo de ataque 10, e a direção Z corresponde à direção vertical, essas três direções sendo ortogonais entre si.[0023] With regard to the wings 4, as mentioned above, the latter each comprise a fixed central wing body 8, also called the main central portion, this body constituting almost the entirety of the wing, and being located behind a leading edge 10. In the entire description that will follow, by convention, corresponds to the vertical direction, these three directions being orthogonal to each other.
[0024] Como o mostra esquematicamente a figura 2, é o bordo de fuga 11 de cada uma das duas asas 4, oposto ao bordo de ataque, que pode ser equipado com pelo menos um flap móvel de bordo de fuga 16, dito “Flap”. Pode se tratar de qualquer tipo de flaps móveis de bordo de fuga, por exemplo os flaps ditos (do inglês) “single slot”, “double slots”, “fixed vane”, etc.[0024] As shown schematically in figure 2, it is the trailing edge 11 of each of the two wings 4, opposite the leading edge, that can be equipped with at least one mobile trailing edge flap 16, called “Flap ”. These can be any type of mobile trailing edge flaps, for example “single slot”, “double slot”, “fixed vane” flaps, etc.
[0025] Cada um desses flaps 16 é destinado a ser ligado ao corpo 8 por meios que serão detalhados abaixo. Nessa figura 2, é mostrado que o flap móvel de bordo de fuga 16 (representado esquematicamente) pode ocupar uma posição retraída/recolhida na qual ele aflora a parte dianteira do corpo central fixo 8 da asa 4. Em um tal caso, o flap móvel 16 se encontra em sua posição que é a mais na frente. Além disso, o flap móvel 16 pode ocupar uma posição inteiramente estendida na qual ele está à distância na direção da arte de trás do corpo central fixo 8, essa posição inteiramente estendida sendo adotada em especial durante as fases de aterrissagem e de decolagem a fim de aumentar a portância em baixa ou média velocidade. Esse flap 16 é evidentemente projetado para ser deslocado entre essas duas posições extremas, por exemplo de maneira a lhe fazer adotar uma posição intermediária de decolagem, conhecida pelo profissional.[0025] Each of these flaps 16 is intended to be connected to the body 8 by means that will be detailed below. In this figure 2, it is shown that the trailing edge movable flap 16 (schematically represented) can occupy a retracted/retracted position in which it touches the forward part of the fixed central body 8 of the wing 4. In such a case, the movable flap 16 is in its position, which is the most at the front. Furthermore, the movable flap 16 may occupy a fully extended position in which it is at a distance in the direction of the art behind the fixed central body 8, this fully extended position being adopted in particular during the landing and takeoff phases in order to increase portance at low or medium speed. This flap 16 is obviously designed to be moved between these two extreme positions, for example in order to make it adopt an intermediate take-off position, known to the professional.
[0026] A título indicativo, o flap móvel 16 se estende por exemplo em substancialmente todo o comprimento da asa 4 em questão, naturalmente de acordo com a direção de envergadura dessa asa 4, ou então unicamente em uma porção dessa asa somente, como é o mais corrente nas aeronaves.[0026] As an indication, the movable flap 16 extends, for example, over substantially the entire length of the wing 4 in question, naturally in accordance with the span direction of that wing 4, or else only over a portion of that wing only, as is the most common in aircraft.
[0027] Como visível nas figuras 3 e 4, o flap 16 compreende um revestimento aerodinâmico que define uma porção intradorso 24 assim como uma porção extradorso 26, essa última se terminando por um bordo de fuga 27 do flap. Ainda em referência às figuras 3 e 4, a asa compreende um dispositivo de colocação em movimento do flap móvel de bordo de fuga 16, esse dispositivo 50 permitindo deslocar esse último em relação ao corpo 8, para trás e para baixo entre a posição inteiramente estendida, e a posição retraída.[0027] As visible in figures 3 and 4, the flap 16 comprises an aerodynamic covering that defines an intrados portion 24 as well as an extrados portion 26, the latter ending with a trailing edge 27 of the flap. Still referring to figures 3 and 4, the wing comprises a device for moving the trailing edge movable flap 16, this device 50 allowing the latter to be moved in relation to the body 8, backwards and downwards between the fully extended position , and the retracted position.
[0028] O dispositivo de colocação em movimento 50 compreende primeiramente uma viga 51 que se estende substancialmente de acordo com a direção Y. Essa viga 51 é solidária do corpo central 8, por exemplo sendo para isso fixada à longarina traseira 32 desse corpo central em forma de caixão. Na parte superior, a viga 51 é equipada com um trilho de guia 20 disposto em um plano transversal do flap, e que se estende na mesma direção que a viga que o sustenta. No caso preferido no qual são previstos vários trilhos fixos 20, esses últimos são nesse caso espaçados uns dos outros de acordo com a direção de envergadura X.[0028] The moving device 50 primarily comprises a beam 51 extending substantially in the Y direction. This beam 51 is integral with the central body 8, for example being fixed to the rear spar 32 of that central body in coffin shape. At the top, the beam 51 is equipped with a guide rail 20 arranged in a transverse plane of the flap, and which extends in the same direction as the beam that supports it. In the preferred case in which several fixed rails 20 are provided, the latter are in this case spaced from each other according to the span direction X.
[0029] O trilho 20, de preferência reto, guia um carro 52a que é parte integrante do dispositivo de colocação em movimento 50. Uma extremidade do carro oposta a aquela guiada pelo trilho 20 é montada sobre uma ferragem de flap 30, se estendendo sob o revestimento de intradorso, na direção Y. Uma primeira ligação articulada 40a é disposta entre o carro móvel 52a e a parte de trás da ferragem 30, com um eixo de articulação substancialmente orientado de acordo com a direção X.[0029] The rail 20, preferably straight, guides a carriage 52a which is an integral part of the moving device 50. An end of the carriage opposite to that guided by the rail 20 is mounted on a flap hardware 30, extending under the soffit covering, in the Y direction. A first pivot link 40a is disposed between the movable carriage 52a and the back of the hardware 30, with a pivot axis substantially oriented in accordance with the X direction.
[0030] Na parte de trás da ferragem de flap 30, é previsto um membro de basculamento do flap 29, que toma a forma de uma biela orientada substancialmente de acordo com a direção Z quando o flap móvel 16 ocupa sua posição recolhida. Uma segunda ligação articulada 40b é disposta entre a extremidade traseira da viga 30 e a extremidade superior da biela 29, com um eixo de articulação que é também substancialmente orientado de acordo com a direção X.[0030] At the rear of the flap hardware 30, a flap tilting member 29 is provided, which takes the form of a connecting rod oriented substantially in accordance with the Z direction when the movable flap 16 occupies its retracted position. A second pivot link 40b is disposed between the rear end of the beam 30 and the upper end of the connecting rod 29, with a pivot axis that is also substantially oriented in accordance with the X direction.
[0031] Finalmente, uma terceira ligação articulada 40c é disposta entre a extremidade inferior da biela 29 e uma extremidade traseira da viga 51, com um eixo de articulação que é também substancialmente orientado de acordo com a direção X. Os três eixos de articulação são assim substancialmente paralelos entre si, e ortogonais à direção Y de acordo com a qual se estende o trilho de guia 20.[0031] Finally, a third pivot link 40c is disposed between the lower end of the connecting rod 29 and a rear end of the beam 51, with a pivot axis that is also substantially oriented in accordance with the X direction. The three pivot axes are thus substantially parallel to each other, and orthogonal to the Y direction according to which the guide rail 20 extends.
[0032] Assim, quando o carro 52a é deslocado para trás sobre o trilho 20, a biela 29 pivota em torno de sua extremidade inferior e arrasta para baixo, via sua extremidade superior, o flap móvel de bordo de fuga 16.[0032] Thus, when the carriage 52a is moved backwards on the rail 20, the connecting rod 29 pivots around its lower end and drags down, via its upper end, the movable trailing edge flap 16.
[0033] Uma das particularidades da invenção reside nos meios de colocação em movimento do carro 52a, que são realizados por um motor elétrico linear 22 que aciona diretamente esse carro 52a.[0033] One of the particularities of the invention lies in the means for putting the car 52a in motion, which are carried out by a linear electric motor 22 that directly drives this car 52a.
[0034] O motor elétrico linear 22 é portanto parte integrante do dispositivo de colocação em movimento 50, compreendendo para isso um conjunto primário móvel 52 solidário do flap móvel 16 e equipado com o carro móvel 52a que integra bobinas 55. Além disso, o motor 22 compreende um conjunto secundário fixo 54 que compreende uma via magnética disposta sobre o trilho de guia 20. Os ímãs permanentes 54a dessa via magnética são assim espaçados uns dos outros ao longo do trilho 20 sobre o qual eles são fixados.[0034] The linear electric motor 22 is therefore an integral part of the moving device 50, comprising for this purpose a movable primary assembly 52 attached to the movable flap 16 and equipped with the movable carriage 52a which integrates coils 55. Furthermore, the motor 22 comprises a fixed secondary assembly 54 comprising a magnetic track disposed on the guide rail 20. The permanent magnets 54a of this magnetic track are thus spaced from each other along the track 20 on which they are fixed.
[0035] É notado que vários trilhos de guia 20, associados a um mesmo flap 16, podem ser equipados com um tal motor linear.[0035] It is noted that several guide rails 20, associated with the same flap 16, can be equipped with such a linear motor.
[0036] É também notado que a retenção do dispositivo nas diferentes posições estendidas e na posição retraída é por exemplo assegurada ou pelo próprio dispositivo 50, ou por dispositivos adicionais de comando mecânico, eletromecânico, eletrônico, magnético, eletromagnético, etc.[0036] It is also noted that the retention of the device in the different extended positions and in the retracted position is for example ensured either by the device 50 itself, or by additional mechanical, electromechanical, electronic, magnetic, electromagnetic control devices, etc.
[0037] Naturalmente, diversas modificações podem ser trazidas pelo profissional à invenção que acaba de ser descrita, unicamente a título de exemplos não limitativos.[0037] Naturally, several modifications can be made by the professional to the invention that has just been described, solely by way of non-limiting examples.
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