BRPI0611341A2 - conceito de um winglet variável para reducão de carga lateral, para reducão de carga lateral e vertical combinadas, e para aperfeicoamento do desempenho do meio de locomocão - Google Patents
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Abstract
CONCEITO DE UM WINGLET VARIáVEL PARA REDUcAO DE CARGA LATERAL, PARA REDUcAO DE CARGA LATERAL E VERTICAL COMBINADAS, E PARA APERFEIcOAMENTO DO DESEMPENHO DO MEIO DE LOCOMOcAO. A presente invencao se refere a um dispositiivo para adaptacao das características aerodinâmicas de um elemento de asa (1), onde o dispositivo compreende um winglet (2), onde o winglet (2) é fixado de forma movel ao elemento de asa (1), e onde o winglet (2) ou partes é ou sóo rotativos com relacao ao elemento de asa (1) de forma que um eixo geométrico rotativo associado (7) com uma direcao principal de extensao (6) do elemento de asa (1) engloba um ângulo que difere de 90
Description
"CONCEITO DE UM WINGLET VARIÁVEL PARA REDUÇÃO DECARGA LATERAL, PARA REDUÇÃO DE CARGA LATERAL E VERTICALCOMBINADAS, E PARA APERFEIÇOAMENTO DO DESEMPENHO DO MEIO DELOCOMOÇÃO".
Referência aos pedidos relacionados
Esse pedido reivindica os benefícios da data dedepósito do pedido de patente provisório U.S. No.60/682.736, depositado em 19 de maio de 2005, do pedido depatente alemão 10 2005 023 117.9, depositado em 19 de maiode 2005 e do pedido de patente alemão 10 2005 028 688.7, de-positado em 21 de junho de 2005, a descrição dos quais é in-corporada aqui por referência.
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a ura dispositivo e aum método para adaptação das características aerodinâmicasde um elemento de construção aerodinamicamente efetivo ou umelemento de asa, para um meio de locomoção e para o uso deum dispositivo para adaptação de características aerodinâmi-cas de um elemento de asa ou em um meio de locomoção.
Fundamentos Tecnológicos
Na aeronave comercial moderna, Winglets são cadavez mais freqüentemente utilizados, cuja finalidade é redu-zir a resistência induzida da asa e para aumentar a razãoCa/Cw e, dessa forma, para reduzir a resistência e o consumode combustível.
Em termos gerais, os winglets são construções rí-gidas na ponta das asas, compreendendo um perfil aerodinâmi-co que é posicionado em três ângulos especificados para adireção do fluxo de ar. 0 alinhamento dos winglets é proje-tado para a fase de vôo mais longa, isso é, para vôo em cru-zeiro. Ademais, o efeito máximo dos winglets é alcançado du-rante cruzeiro. Isso significa que os winglets são projeta-dos para altos números de Mach Ma = 0,8 e aproximadamente10.000 m de altitude de cruzeiro com pressão, densidade etemperatura do ar correspondentes. As fases do vôo do vôo desubida, aproximação para pouso, decolagem e pouso não sãolevadas em consideração acima.
U.S. 5.988.563 e U.S. 2004/0000619 Al descrevem,cada um, um winglet dobrável que pode girar com relação àasa em um eixo geométrico de fixação e durante o vôo podeser movido entre uma posição dobrada para dentro e dobrada para fora.
Visto que a carga aerodinâmica nos winglets é aci-ma de tubo extremamente alta em um grande ângulo de guinadae durante rajadas laterais, os winglets devem ser projetadosde modo a serem extremamente robustos para esses casos decarga. Devido à introdução de carga a partir do winglet parao elemento de asa, o elemento de asa deve então ser projeta-do também de forma a ser correspondentemente robusto.
WO 03/00547 descreve que as cargas resultantes dasmanobras verticais podem ser reduzidas pelas superfícies decontrole local no winglet, visto que pela abertura dessassuperfícies de controle a carga aerodinâmica é reduzida.
Sumário da Invenção
Pode ser desejável se ter um winglet que possa seradaptado aos estados operacionais de uma aeronave.De acordo com uma modalidade ilustrativa da inven-ção, um dispositivo de adaptação para adaptação das caracte-rísticas de um elemento de asa é criado, onde o dispositivode adaptação compreende um winglet, onde o winglet é fixadode maneira móvel ao elemento de asa, e onde o winglet é ro-tativo com relação ao elemento de asa de forma que o ânguloentre um eixo geométrico rotativo associado e uma direçãoprincipal da extensão do elemento de asa difira em 90 .
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, um método de adaptação das caracter!sticas aerodinâ-micas de um elemento de asa é fornecido, onde um winglet fi-xado ao elemento de asa é girado com relação ao elemento deasa de forma que um ângulo entre o eixo geométrico rotativoassociado e uma direção principal de extensão do elemento deasa difira de 90 .
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, um meio de locomoção com um dispositivo com as ca-racterísticas descritas acima é fornecido.
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, um dispositivo com as características descritas aci-ma é utilizado em uma aeronave.
A posição espacial e os movimentos de rotação dowinglet de acordo com uma modalidade ilustrativa da invençãopodem ser definidos por três ângulos do sistema de coordena-das do corpo da aeronave. O ângulo aF denota a posição dowinglet com relação ao eixo Xf da aeronave, eixo geométricoesse que, em termos gerais, se estende ao longo do eixo geo-métrico longitudinal da fuselagem; o ângulo βΓ denota a po-sição do winglet com relação ao eixo Yf da aeronave, eixogeométrico esse que, em termos gerais, se estende na direçãoda ponta da assa e perpendicular ao eixo XF; enquanto o ân-gulo yF denota a posição do winglet com relação ao eixo geo-métrico zF, que, em termos gerais, se estende em um planovertical perpendicular ao eixo geométrico xF e ao eixo geo-métrico yF. Por razões de não ambigüidade matemática uma se-qüência rotativa precisa ser determinada, por exemplo, aF,Pf, Yf-
YF, dessa forma, se estende a partir da ponta daasa esquerda para a ponta da asa direita e pode, portanto,ser designado o eixo geométrico principal de extensão do e-lemento de asa.
A posição espacial ou as rotações do winglet tam-bém podem ser descritas por um sistema de coordenadas decorpo ou pelos ângulos rotativos Euler (comparar Brockhaus:Flugregelung, Springer-Verlag, Berlin, 1995).
Nessa disposição com o ângulo Φ, a rotação se dáprimeiro no eixo geométrico χ do corpo, como resultado doque os eixos geométricos y e ζ são movidos para novas posi-ções de eixos geométricos espaciais yi e . Para fins da de-signação consistente do eixo geométrico χ é renomeado χχ.Subseqüentemente, a rotação no ângulo θ no novo eixo geomé-trico yi move os eixos geométricos xi e Zi para novas posi-ções x2 e z2. 0 eixo geométrico yi é renomeado y2. Finalmen-te, a rotação pelo ângulo ψ ocorre no novo eixo geométricoZ2, z, zi, Z2 podem também ser concretaraente designados o ei-xo geométrico ascendente, enquanto ψ pode ser designado oângulo inferior.
A definição do sistema de coordenadas do corpo ébaseada em um winglet rígido que é fixado ao elemento de asaao longo de um eixo geométrico que se estende na ponta doelemento de asa que está localizado longe da fuselagem ouque se estende dentro do elemento de asa. Esse eixo geomé-trico de fixação pode ser selecionado como o eixo geométricoχ do corpo. 0 mesmo descreve o movimento de dobra para den-tro ou dobra para fora do winglet com relação ao elemento deasa ou ao eixo geométrico principal da extensão do elementode asa. Õ eixo geométrico ζ então segue através do centrogeométrico de gravidade do winglet e se estende de forma aestar perpendicular ao eixo geométrico χ. 0 eixo geométricoy então se estende de forma perpendicular ao eixo geométricoχ e ao eixo geométrico ζ de forma que um sistema direito se-ja criado. No caso de uma asa retangular plana com um win-glet retangular plano.o mesmo é fixado em um ângulo reto, oeixo geométrico χ e o eixo geométrico ζ estão no plano dowinglet enquanto o eixo geométrico y é perpendicular ao pla-no do winglet. Nesse caso em especial os dois sistemas decoordenadas x, y, ζ e xF, Yf e zF são idênticos.
Com o dispositivo de acordo com a invenção, comoresultado da construção flexível, acima de tudo como resul-tado da capacidade de rotação dos winglets adicionalmente noeixo geométrico ascendente, os casos de carga a serem dimen-sionados para os winglets e asas externas podem ser signifi-cativamente reduzidos, em particular no caso de ângulosgrandes de guinada, no caso de rajadas laterais e manobras(por exemplo, movimentos de guinada drásticos e movimento derolamento), e, dessa forma, o winglet pode ser projetado deuma forma aerodinamicamente vantajosa. Dependendo do ângulode guinada os winglets podem se alinhar de forma rotativacom relação ao eixo geométrico de fuselagem, por exemplo, nadireção do fluxo de ar ou na direção do vôo, de uma formaque seja similar às velas que são alinhadas na direção dovento. Dessa forma, os winglets podem ser projetados de modoa serem significativamente maiores e, ao mesmo tempo, devidoàs cargas reduzidas, ambos o winglet e o elemento de asa po-dem ser desenhados de forma a serem mais leves. O desenhoaerodinâmico vantajoso em conjunto com a redução de peso re-sulta em uma redução particularmente significativa no consu-mo de combustível e no geral em grande economia da aeronave.
Adicionalmente, as opções de configuração flexí-veis do winglet podem tornar possível o controle direto datorção da asa. Em adição à opção de se influenciar a dobrada asa pela dobra para dentro ou dobra para fora dos win-glets, existe agora uma opção disponível, opção essa que, emmuitos casos, é muito mais importante, de influenciar dire-tamente a torção da asa. Dessa forma, em cada fase de vôo aresistência pode ser minimizada e, como resultado disso, umconsumo de combustível pode ser reduzido adicionalmente, oque representa um dos potenciais significativos de otimiza-ção na engenharia de aviação.
Como resultado da grande flexibilidade e da opçãode movimento livre do winglet, adicionalmente, uma distribu-ição de elevação ideal pode ser alcançada em cada estado dovôo. Pela dobra para dentro ou dobra para fora do winglet,pela configuração ideal do ângulo de toe, e/ou pela rotaçãodo winglet no eixo geométrico yi, na aproximação para pousoo coeficiente de elevação pode ser aumentado, e pela dobrados winglets para dentro durante o vôo de cruzeiro, uma re-sistência aerodinâmica baixa pode ser configurada. Para vôode cruzeiro, o winglet pode ser configurado com relação aosistema de coordenadas da aeronave, por exemplo, para aF =5 , para βρ = 15 , e para yF = 4 .
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, o winglet é fixado de forma rotativa a um eixo geo-métrico de fixação com o elemento de asa. Em adição ao con-trole da torção de asa isso fornece a opção de se controlarde forma adicional a dobra da asa e adaptar a mesa a várioscasos de carga aerodinâmica.
O winglet, de acordo com a invenção, pode ser ro-tativo com relação ao elemento de asa, em um, dois ou trêseixos de rotação. Esse alto grau de flexibilidade possibili-ta a adaptação de alta qualidade das características aerodi-nâmicas do elemento de asa ou da aeronave a muitos estadosoperacionais tal como o estado de decolagem, o estado depouso e o estado de cruzeiro.
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, o winglet pode ser fixado de forma rotativa ao eixogeométrico yi do sistema de coordenadas de corpo do winglet.Em particular, no caso de winglets de dois lados, que com-preendem superfícies idênticas ou diferentes acima e abaixoda asa, através da rotação de 18 0 o momento de dobra que éintroduzido na asa pode ser significativamente reduzido.
Um winglet pode, dessa forma, ser fixado de formamóvel a um elemento de asa de forma rotativa de forma que odito winglet possa mover em dois ou três graus de liberdade.
Não apenas pode dobrar para dentro na direção da fuselagem,mas também pode assumir um ângulo com relação à direçãoprincipal de extensão do elemento de asas, ângulo esse quedifere essencialmente de 90 , e/ou pode girar no eixo geomé-trico yι do sistema de coordenadas do corpo do winglet. Des-sa forma, o winglet pode se adaptar melhor a vários estadosoperacionais de uma aeronave. Por meio de tais ajustes doswinglets para refletir os vários casos de carga é possívelse criar condições aerodinâmicas ideais ao mesmo tempo parase reduzir significativamente as cargas aerodinâmicas noswinglets.
Adicionalmente, as várias opções de rotação dowinglet são utilizadas para influenciar as característicasde turbulência da aeronave.
Em uma modalidade ilustrativa adicional, o dispo-sitivo compreende adicionalmente um elemento de asa. O win-glet, de acordo com a invenção, pode, por exemplo, ser uti-lizado na ponta da asa de uma aeronave, em um motor de ener-gia eólica, em um moinho e em qualquer componente desejadode um meio de locomoção, componente esse que é exposto aofluxo de ar. Outras aplicações são, obviamente, possíveis.
De acordo com uma modalidade ilustrativa adicionalo dispositivo compreende um elemento de carenagem aerodinâ-mico entre o elemento de asa e o winglet a fim de cobrirqualquer espaço existente entre o elemento de asa e o win-glet, espaço esse que pode ser aerodinamicamente desfavorá-vel. Dessa forma, as perdas aerodinâmicas podem ser evitadas.
De acordo com uma modalidade ilustrativa adicio-nal, o dispositivo compreende pelo menos um elemento de sus-pensão por meio do qual o winglet é fixado ao elemento deasa.
De acordo com uma modalidade ilustrativa adicionalpelo menos um elemento de suspensão é fornecido de formacontrolável de modo que o winglet possa girar dentro de vá-rios graus de liberdade. A fim de se fornecer o elemento desuspensão de forma que seja controlavelmente móvel, de acor-do com outra modalidade pelo menos um elemento de suspensãoé movido por um eixo acionado, por exemplo, com o uso de ummotor elétrico.
De acordo com outra modalidade ilustrativa, o dis-positivo compreende adicionalmente um dispositivo de aciona-mento para mover o winglet e/ou o elemento de suspensão.Nessa disposição, o dispositivo de acionamento pode compre-ender acionadores elétrico, hidráulico e/ou piezelétrico.Adicionalmente, materiais ativos, em particular, piezo cerâ-micas, podem ser utilizados.
De acordo com outra modalidade ilustrativa do dis-positivo, o winglet é dividido em uma parte superior e umaparte inferior, com a parte superior e/ou parte inferior dowinglet sendo móvel. Nessa disposição, a parte superior ouinferior pode ser projetada de modo a se projetar ligeira-mente ou significativamente para fora. O mesmo se aplica àinclinação na direção do eixo geométrico da fuselagem. Porexemplo, em um winglet que se estende acima e abaixo do ele-mento de asa, apenas a superfície superior ou apenas a su-perfície inferior pode ser móvel.
De acordo com outra modalidade ilustrativa o win-glet se encontra em três partes, com uma parte superior, umaparte inferior e uma parte externa, onde pelo menos uma par-te é móvel. De acordo com uma modalidade ilustrativa adicio-nal, cada uma dessas partes, por sua vez, pode ser divididaem várias sub-partes, e cada sub-parte propriamente dita po-de ser móvel. De acordo com uma modalidade ilustrativa adi-cional, em adição ao winglet, também uma parte do elementode asa ou todo o elemento de asa incluindo o winglet podeser rotativo.
De acordo com outra modalidade ilustrativa do mé-todo, a rotação do winglet é controlada por uma unidade decomputador a bordo. Nessa disposição a unidade de computadora bordo controla o winglet com base nos dados de aeronavemedidos tal como, por exemplo, altitude de vôo, direção defluxo de ar, ângulo de incidência, pressão de ar, temperatu-ra, etc.
De acordo com outra modalidade ilustrativa do mé-todo a unidade de computador a bordo pode regular o movimen-to de um winglet por meio de uma unidade de regulagem. A u-nidade de computador a bordo ou a unidade de regulagem, porexemplo, reage a qualquer mudança em vários parâmetros econfigura automaticamente os winglets de acordo. A regulagempode ser uniforme ou adaptativa com relação aos dados indi-viduais da aeronave. Adicionalmente, um estado operacionalparticular (tal como, por exemplo, estado de decolagem, es-tado de pouso, e estado de cruzeiro) pode ser utilizado comoum critério para ajustar a posição do winglet.
De acordo com uma modalidade ilustrativa adicionaldo método, o winglet controla qualquer torção de asa e/oudobra de asa é controlada de forma que o perfil de asa possaser otimizado aerodinamicamente.
De acordo com outra modalidade ilustrativa da in-venção, um motor de energia eólica ou um moinho com um dis-positivo apresentando as características descritas acima écriado.
As modalidades referentes ao dispositivo também seaplicam ao método e aos meios de locomoção além de a seu u-so, e vice-versa.
Com o dispositivo e o método de acordo com a in-venção, uma opção.de configuração efetiva dos winglets quereflete quaisquer estados operacionais de uma aeronave podeser alcançada dessa forma, como resultado do que a resistên-cia aerodinâmica e as cargas de determinação de peso noswinglets e nos elementos de asa podem ser reduzidas. Conse-quentemente, os winglets, as asas e a transição da asa paraa fuselagem podem ser projetados de forma a economizar maispeso e de forma que o consumo de combustível seja muito re-duzido. Dessa forma, a economia da aeronave pode ser aper-feiçoada de maneira significativa.
Breve Descrição dos DesenhosAbaixo, para explicação adicional e para uma com-preensão aperfeiçoada da presente invenção, as modalidadesilustrativas são descritas com referência aos desenhos emanexo. 0 seguinte é ilustrado:
A Figura 1 é uma vista diagramática de um elementode asa com um winglet fixado de forma móvel de acordo comuma modalidade ilustrativa da invenção;
A Figura 2 é uma vista diagramática adicional deum elemento de asa com um winglet fixado de forma móvel eseus eixos geométricos rotativos de acordo com uma modalida-de ilustrativa da invenção;
A Figura 3 é uma vista diagramática adicional deum elemento de asa com um winglet fixado de forma móvel evárias posições de acordo com uma modalidade ilustrativa dainvenção;
A Figura 4 é uma vista diagramática de um elementode suspensão de acordo com uma modalidade ilustrativa da in-venção;
A Figura 5 é uma vista diagramática de um elementode suspensão controlável de acordo com uma modalidade ilus-trativa da invenção;
A Figura 6 é um diagrama ilustrando a redução al-cançada no gradiente dos momentos de dobra ao longo do win-glet com uma mudança no ângulo de toe de 4 graus;
A Figura 7 é um diagrama da redução alcançada nogradiente dos momentos de dobra ao longo da asa, resultadoda mudança no ângulo de toe do winglet;
A Figura 8a é uma vista diagramática de um wingletrotativo compreendendo duas partes;
A Figura 8b é uma vista diagramática adicional deum winglet rotativo compreendendo três partes;
A Figura 8c é uma vista diagramática adicional deum winglet rotativo compreendendo três partes, uma parte dasquais é rotativa.
Descrição Detalhada das Modalidades Ilustrativas
Componentes idênticos ou similares em Figuras di-ferentes possuem os mesmos caracteres de referência.
A Figura 1 ilustra uma vista superior diagramáticade um winglet 2 e de um elemento de asa 1 além do sistema decoordenadas de corpo de aeronaves 7a e do sistema de coorde-nadas de corpo de winglet 7b. Adicionalmente, o eixo geomé-trico principal de extensão 6 do elemento de asa 1 e um eixogeométrico rotativo 7 do winglet com o ângulo rotativo Φ éilustrado. Esse é o primeiro eixo geométrico rotativo 7 deacordo com a convenção dos ângulos Euler. Pela rotação noeixo χ o winglet 2 pode ser dobrado para fora ou dobrado pa-ra dentro. A seta 8 indica a direção do fluxo de ar localdurante o vôo com um ângulo local de guinada no winglet. Porexemplo, se o winglet não for girado pelos ângulos Euler Φe Θ, então os eixos x, Xi e X2 são idênticos; da mesma forma,Yr Yi e Y2 e z, Z1 e Ζ2· A rotação no eixo ζ na direção dofluxo de ar local então resulta diretamente em uma reduçãona carga aerodinâmica e, dessa forma, em uma redução na car-ga geral no winglet.
A Figura 2 ilustra um dispositivo para adaptaçãode uma winglet a um estado operacional de uma aeronave, deacordo com uma modalidade ilustrativa da invenção. Adicio-nalmente, um sistema de coordenadas de corpo do winglet éintroduzido a fim de definir os eixos geométricos rotativos.
Por rotação no eixo geométrico χ em um ângulo rotativo Φ, owinglet é trazido da posição perpendicular para a nova posi-ção de flap. Dessa forma, o sistema de coordenadas de corpomove para os novos eixos Xi, yi, zi.
A rotação no eixo geométrico Z2 ou no eixo geomé-trico yι possibilita a livre seleção de.configurações neces-sárias pelos vários estados de vôo ou vários casos de cargaaerodinâmica.
Para fins de clareza e facilidade de compreensão,o desenho não ilustra a rotação no eixo geométrico yi deforma que xi=x2, yi=y2/ zi=Z2. Apenas a rotação no eixo geomé-tricô ζ2 no ângulo toe ψ é ilustrada. A ilustração da rota-ção nos eixos geométricos yi- e z2- também é óbvia com basenas Figuras 1 e 2.
O dispositivo compreende um elemento de asa 1, umwinglet 2, e pelo menos um elemento de suspensão 3 (ver Fi-gura 4). O winglet 2 é fixado ao elemento de asa 1 por meiode um elemento de suspensão 3. O dispositivo de acordo com aFigura 1 ilustra a forma na qual o winglet pode girar nostrês eixos geométricos (espaciais). Dessa forma, o winglet 2pode ser adaptado ao ângulo local de guinada do estado devôo. A adaptação do ângulo de toe (rotação no eixo geométri-co Z2 do sistema de coordenadas de corpo) e a rotação no ei-xo geométrico yi possibilita a mudança (em particular a re-dução) da superfície efetiva do winglet 2 (no vôo de ângulode guinada, durante o rolamento drástico e guinada e tambémdurante o rolamento e guinada combinados), superfície efeti-va essa que é impingida pelo componente lateral do fluxo dear de forma que, em particular, as forças transversais re-sultantes e os momentos de dobra no winglet 2 e, dessa for-ma, também na asa externa 1, sejam reduzidos. Pela alteraçãodo ângulo de toe, a rotação no eixo geométrico yi, e peladobra para dentro ou dobra para fora do winglet no eixo geo-métrico x, a superfície do winglet 2, superfície essa que éaerodinamicamente efetiva na direção do vôo, muda.
Ά Figura 3 ilustra o movimento do winglet no eixogeométrico χ ou no eixo geométrico de fixação. Torna-se pos-sível, juntamente com a capacidade de configuração do ângulode toe, se configurar de forma ideal as características deelevação para qualquer fase de vôo determinada. Durante ovôo em cruzeiro, isso é, em alta altitude e com alta veloci-dade, o winglet 2' pode ser dobrado para dentro a fim de re-duzir a resistência dessa forma. Dependendo das condiçõesaerodinâmicas e das fases de vôo, isso é, durante o desliza-mento lateral, durante a subida, descida ou em condições deventos fortes laterais, o winglet 2'' pode assumir posiçõesintermediárias correspondentes. Com baixa velocidade, emparticular durante a aproximação para pouso, onde um grandecoeficiente de elevação pode ser desejado, o winglet 2' ' po-de ser dobrado para fora de modo a aumentar a superfície daasa.
A Figura 4 ilustra uma opção de fixação do winglet2 a um elemento de asa 1. O elemento de suspensão 3 ilustra-do, do qual existe pelo menos um, conecta o elemento de asa1 ao winglet 2. Por meio de um eixo geométrico rotativo 5,por exemplo, o ângulo de toe pode ser configurado de formaalvo aos casos de carga respectivos. Ao mesmo tempo o ele-mento de suspensão 3 pode ser fixado de modo a ser articula-do de modo que o winglet 2 possa girar adicionalmente em umeixo geométrico de fixação (eixo geométrico χ do sistema decoordenada de corpo do winglet) e no eixo geométrico yi. Arotação no eixo geométrico de fixação possibilita que o win-glet dobre para dentro e para fora com relação à fuselagemda aeronave, como ilustrado na vista dianteira da combinaçãode asa e winglet na Figura 2.
A Figura 5 ilustra uma opção do controle do win-glet 2. Nessa disposição, a rotação do winglet 2 no eixo ge-ométrico ascendente 5, no eixo geométrico y e no eixo geomé-trico x, pode ser alcançada por um motor de acionamento queretrai e estende um eixo 4 de forma alvo. Dessa forma, porexemplo, o winglet 2 gira em seu eixo geométrico ascendente5. A rotação do winglet 2 em seu eixo geométrico de fixaçãoe no eixo geométrico yi pode ser possibilitada por um ele-mento de suspensão articulado acionado 3.
A Figura 6 ilustra o gradiente 10a, lia dos momen-tos de dobra na direção principal da extensão de um wingletretangular com uma mudança IOa e sem uma mudança lia no ân-guio de toe de 4 . A abscissas ilustra a posição Zp no win-glet com relação ao comprimento de winglet Iw da transiçãodo winglet para a asa até a ponta do winglet em %, enquantoa ordenada ilustra a quantidade de momento de dobra em % comrelação à posição respectiva zp/Iw. Para um ângulo de mano-bra de guinada de acordo com a exigência européia de aviaçãoJAR25, uma mudança no ângulo de toe de 4 resulta em uma re-dução significativa no gradiente dos momentos de dobra. Issoresulta em uma redução significativa correspondente no pesoestrutural do winglet.
A Figura 7 com relação à manobra do ângulo de gui-nada JAR25 ilustra o gradiente dos momentos de dobar na di-reção principal de extensão na região externa de um elementode asa com o qual um winglet com uma mudança de 4 do ângulode toe com IOb e sem Ilb é conectado. A abscissa ilustra aposição yF,ρ na asa com relação ao comprimento If da asa naregião externa direto até a transição para o winglet em %,enquanto a ordenada ilustra a quantidade de momento de dobraem %. Torna-se claro que a mudança no ângulo de toe tambémpode reduzir de forma significativa a carga de asa.
A Figura 8a ilustra uma modalidade adicional naqual o winglet compreende uma parte orientada para cima (2a)e uma parte orientada para fora (2b). Por motivos de clarezaapenas a rotação no eixo geométrico yi é ilustrada. Conse-quentemente, o sistema de coordenadas de corpo xi, yi, Zi émovido para o novo sistema de coordenada X2, y2r z2. No casode ângulos significativos de incidência do elemento de asa 1correspondente a direção local 8, a rotação no eixo geomé-tricô yi resulta em uma redução significativa dos momentosde dobra no winglet e na asa. A parte superior pode garantirque nenhum espaço seja formado na direção da parte dianteiradurante a rotação no eixo geométrico yi.As Figuras 8b e 8c ilustram desenhos de winglet de3 partes. Quando comparado com a Figura 8a a parte superior2a continua para baixo 2c. Dessa forma, durante a rotação noeixo geométrico yi, tanto na parte dianteira quanto na partetraseira da transição entre asa e winglet, a formação de umespaço pode ser evitada. Na Figura 8b a parte superior 2a ea parte inferior 2c giram juntas com a parte externa'2b. NaFigura 8c apenas a parte de winglet externo 2b gira.
A transição de winglet para asa, o ângulo entre aparte de winglet superior e externa, além de o desenho geo-métrico das partes de winglet (curvatura, espessura de per-fil, varredura, etc.) pode ser selecionadas de forma que,levando-se em consideração todas as fases do vôo, as carac-terísticas aerodinâmicas ideais e as características de car-ga e, dessa forma, o consumo mínimo de combustível e a eco-nomia ideal sejam alcançados.
Para essa finalidade, o winglet pode ser fornecidocom opções rotativas adicionais. Adicionalmente, o wingletpode ser suplementado por partes rotativas adicionais.
Na aplicação prática os movimentos rotativos po-dem,· durante todo o tempo, ser realizados simultaneamente aoinvés de em seqüência.
Nessa disposição o ângulo de toe, a posição deflap do winglet 2 com relação à fuselagem, e/ou rotação noeixo geométrico yi pode ser controlada por um computador abordo com base no estado de vôo medido de forma que, por e-xemplo, a altitude de vôo, ângulo de guinada, ângulo de in-cidência, ângulo de rolamento, velocidade de vôo, ângulo deguinada, etc. Por exemplo, pode, dessa forma, ser possívelse reagir automaticamente a qualquer carga aerodinâmica crí-tica, e a superfície aerodinâmica efetiva do winglet podeser reduzida.
Adicionalmente, deve ser destacado que "compreen-dendo" não exclui outros elementos ou etapas, e "a" ou "um"não exclui uma pluralidade. Adicionalmente, deve ser desta-cado que as características ou etapas que foram descritascom referência a uma das modalidades acima também podem serutilizadas em combinação com outras características ou eta-pas de outras modalidades descritas acima. Caracteres de re-ferência nas reivindicações não devem ser interpretados comolimitações.
Claims (23)
1. Dispositivo de adaptação para adaptação de ca-racterísticas aerodinâmicas de um elemento de asa (1),CARACTERIZADO pelo fato de o dispositivo de adaptação compreender:um winglet (2);onde o winglet (2) é fixado de forma móvel ao ele-mento de asa (1), eonde o winglet (2) é rotativo com relação ao ele-mento de asa (1) de forma que um ângulo entre um eixo geomé-trico rotativo associado (7) e uma direção principal da ex-tensão (6) do elemento de asa (1) difere de 90 .
2. Dispositivo, de acordo.com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato de o winglet (2) é, juntamente com oelemento de asa (7), fixado de forma rotativa a um eixo geo-métrico de fixação (7).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de o winglet (2) ser rotativo comrelação ao elemento de asa '(I) em dois ou três eixos geomé-tricôs rotativos.
4. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de compre-ender adicionalmente um elemento de asa (1).
5. Dispositivo, de acordo com uma das reivindica-,ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de compreender adi-cionalmente um elemento de carenagem aerodinâmico entre oelemento de asa (1) e o winglet (2) e/ou partes de winglet(2a, 2b, 2c).
6. Dispositivo, de acordo com uma das reivindica-ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de compreender adi-cionalmente pelo menos um elemento de suspensão (3) para fi-xar o winglet (2) ao elemento de asa (1).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6,CARACTERIZADO pelo fato de pelo menos um elemento de suspen-são (3) ser movido de maneira controlada.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6 ou-7, CARACTERIZADO pelo fato de pelo menos um elemento de sus-pensão (3) ser móvel por meio de um eixo acionado (4).
9. Dispositivo, de acordo com as reivindicaçõesanteriores, CARACTERIZADO pelo fato de compreender adicio-nalmente um dispositivo de acionamento para mover o winglet (2).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9,CARACTERIZADO pelo fato de o dispositivo de acionamento serselecionado a partir do grupo que consiste de acionadoreselétricos, hidráulicos, piezelétricos e materiais ativos, emparticular, piezo cerâmicas..
11. Dispositivo, de acordo com as reivindicaçõesanteriores, CARACTERIZADO pelo fato de o winglet ser dividi-do em uma parte superior (2a) e uma parte inferior (2c), on-de pelo menos uma das partes superior (2a) e inferior (2b)do winglet é móvel.
12. Dispositivo, de acordo com uma das reivindica-ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de o winglet (2)compreender uma parte superior (2a), inferior (2c) e externa (2b),onde pelo menos uma parte (2, 2a, 2b, 2c) é proje-tada de modo a ser móvel.
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 11ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de pelo menos uma parte (2, 2a, 2b, 2c) ser dividida em várias sub-partes, e pelo menosuma sub-parte ser projetada de modo a ser móvel.
14. Dispositivo, de acordo com uma das reivindica-ções anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de, em adição aowinglet (2, 2a, 2b, 2c) , uma parte do elemento de winglet(1) ou todo o elemento de asa (1), incluindo o winglet (2, 2.a, 2b, 2c), ser adaptado para ser rotativo.
15. Método para adaptação de características aero-dinâmicas de um elemento de asa (1), CARACTERIZADO pelo fatode um winglet (2) que é fixado ao elemento de asa (1) sergirado com relação ao elemento de asa (1) de forma que umângulo entre um eixo geométrico rotativo associado (7) e umadireção principal da extensão (6) do elemento de asa (1) di-ferir em 90.
16. Método, de acordo com a reivindicação 15,CARACTERIZADO pelo fato de a rotação do winglet (2, 2a ,2b, 2c) ser controlada por uma unidade de computador a bordo, emparticular com base nos dados de aeronave medidos.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16,CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de computador a bordocompreender uma regulagem adaptada para regular uma rotaçãodo winglet (2, 2a, 2b, 2c).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17,CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de regulagem ser proje-tada como uma unidade de regulagem adaptativa e ser adaptadaa muitos parâmetros de vôo e parâmetros de aeronave.
19. Método, de acordo com uma das reivindicaçõesde 15 a 18, CARACTERIZADO pelo fato de por meio do winglet(2, 2a, 2b, 2c) uma torção de asa ser controlada.
20. Método, de acordo com uma das reivindicaçõesde 16 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de por meio do winglet(2, 2a, 2b, 2c) uma dobra de asa ser controlada.
21. Dispositivo de locomoção, CARACTERIZADO pelofato de compreender um dispositivo de adaptação para adaptaras características aerodinâmicas de um elemento de asa (1)de acordo com uma das reivindicações de 1 a 13.
22. Dispositivo de locomoção, de acordo com a rei-vindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de o dispositivo delocomoção ser uma aeronave.
23. Uso de um dispositivo de adaptaçãoCARACTERIZADO pelo fato de se adaptar às caracter!sticas ae-rodinâmicas de um elemento de asa (1), de acordo com uma dasreivindicações de 1 a 13 em uma aeronave.
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| Date | Code | Title | Description |
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| B25D | Requested change of name of applicant approved |
Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH (DE) Free format text: NOME ALTERADO DE: AIRBUS DEUTSCHLAND GMBH |
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| B08F | Application fees: application dismissed [chapter 8.6 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE A 8A ANUIDADE. |
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| B08K | Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette] |
Free format text: REFERENTE AO DESPACHO 8.6 PUBLICADO NA RPI 2260 DE 29/04/2014. |