BRPI0708425A2 - disposição de palhetas em efeito solo - Google Patents

Abstract

DISPOSIçãO DE PALHETAS EM EFEITO SOLO A presente invenção refere-se a um veículo, particularmente um veículo VTOL, que inclui um duto sustentado pelo chassi veicular com o eixo geométrico longitudinal do duto perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do chassi veicular; um propulsor montado, de maneira giratória, dentro do duto ao redor do eixo geométrico longitudinal do duto co ma finalidade de forçar um fluido ambiente através da sua entrada na extremidade superior do duto através de sua saída na extremidade inferior do duto, e, desse modo, produzir um empuxo ascendente aplicado ao veículo, e uma pluralidade de palhetas espaçadas montadas ao longo das extremidades de entrada e saída do duto ao redor dos eixos geométricos substancialmente perpendiculres ao eixo geométrico longitudinal do duto e seletivamente operacionais para produzir uma força de controle horizontal desejada além do empuxo aplicado ao veículo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSIÇÃODE PALHETAS EM EFEITO SOLO".

Campo e Antecedentes da Invenção

A presente invenção refere-se a veículos com ventoinha embuti-da, e, particularmente, a veículos úteis como uma aeronave VTOL (Decola-gem e Aterrissagem Vertical).

Muitos tipos diferentes de aeronaves VTOL têm sido propostosem que o peso do veículo em suspensão é diretamente sustentado por roto-res e propulsores, sendo que os eixos geométricos de rotação ficam perpen-diculares em relação ao solo. Um veículo bem-conhecido deste tipo é o heli-cóptero convencional que inclui um grande rotor montado acima da fusela-gem do veículo. Outros tipos de veículos dependem de propulsores que sãoinstalados no interior das cavidades, óvens, dutos circulares ou outros tiposde nacela, em que o propulsor ou rotor não fica exposto, e em que o fluxo dear ocorre no interior do duto circular. A maioria dos dutos tem seções trans-versais com a área de saída (geralmente na parte inferior do duto quando oveículo está flutuando no ar) sendo similar às seções da área de entrada (naparte superior do duto). No entanto, alguns dutos são ligeiramente divergen-tes, tendo uma área de saída que é maior que a área de entrada, já que foidescoberto que isto aumenta a eficiência e reduz a potência requerida porunidade de suspensão para um determinado diâmetro de entrada. Algunsdutos têm um amplo bocal de entrada com a finalidade de aumentar a pro-pulsão obtida, especialmente em flutuação.

Geralmente, os veículos VTOL são mais desafiadores do que asaeronaves com asas fixas em termos de estabilidade e controle. A dificulda-de principal surge a partir do fato de que, diferentemente das aeronaves comasas fixas que aceleram no solo até que se obtenha uma velocidade em re-lação ao ar suficiente em suas superfícies de vôo, os veículos VTOL flutuamcom uma velocidade adiante em relação ao ar algumas vezes igual a zero.Para esses veículos, o controle depende da utilização dos próprios rotoresou propulsores, ou o fluxo de ar que eles produzem para criar forças e mo-mentos de controle ao redor do centro de gravidade (CG) do veículo.Um método, que é bastante comum em helicópteros, consisteem alterar mecanicamente, através de comandos por parte do piloto, a arfa-gem das pás de rotor que giram tanto coletiva como cilindricamente, e emmodificar a propulsão principal, bem como os momentos e/ou inclinação dalinha de propulsão do propulsor que o propulsor ou rotor exerce sobre o veí-culo. Alguns veículos VTOL que utilizam propulsores embutidos ou outrospropulsores que são montados no interior do também empregam este méto-do de controle. Alguns projetistas optam por alterar apenas o ângulo de to-das as laminas que utilizam propulsores embutidos ou outros propulsoresque são montados no interior do veículo para este método de controle. Oângulo de todas as lâminas pode ser simultaneamente alterado (designadocontrole coletivo) de modo a evitar a complexidade adicionada de alteraçãodo ângulo de cada lâmina individualmente (designado controle cíclico). Emveículos que utilizam múltiplas ventoinhas que ficam relativamente afastadasdo CG, diferentes configurações de controle coletivo podem ser usadas emcada ventoinha para produzir os momentos de controle desejados.

A desvantagem em utilizar controles coletivos, e, especialmente,controle cíclicos, diz respeito à sua complexidade, peso e custos adicionais.Portanto, uma simples unidade de propulsão que também é capaz de gerarmomentos e forças laterais, enquanto ainda retém um simples rotor que nãonecessita de alterações de ângulo de arfagem de lâminas cíclicas, tem umavantagem em relação à solução mais complexa. Geralmente, o problemaprincipal é a criação de momentos rotacionais de magnitude suficiente ne-cessária para o controle.

Uma forma tradicional de criar momentos em ventoinhas embu-tidas consiste em montar um número discreto de palhetas na seção de saí-da, ou ligeiramente abaixo da seção de saída do duto. Essas palhetas, queficam imersas no fluxo que sai do duto, podem ser desviadas de modo a cri-ar uma força lateral. Visto que o centro de gravidade do veículo está, namaioria dos casos, a uma distância acima dessas palhetas, as forças lateraissobre as palhetas também criam um momento ao redor do CG do veículo.

No entanto, um problema associado às palhetas montadas nasaída do duto na disposição regular conforme descrito anteriormente, é quemesmo se elas fossem capazes de criar o mesmo momento na direção de-sejada, elas não poderiam fazê-lo sem criar no mesmo momento uma forçalateral significativa que tem um efeito secundário indesejado sobre o veículo.Para essas palhetas montadas abaixo do CG do veículo (que é o caso pre-dominante em veículos VTOL práticos), essas forças laterais fazem com queo veículo acelere nas direções que são, geralmente, contraproducentes aoresultado desejado através da geração dos momentos pelas mesmas palhe-tas, limitando, assim, sua utilidade nesses veículos.

O carro voador VTOL VZ-6 Chrysler utiliza as palhetas na lateralj de saída do duto, junto a um pequeno número de asas bastante grandesmontadas fora e acima da área de entrada do duto.

No entanto, no VZ-6, a única asa e as palhetas discretas foramusadas exclusivamente para o propósito de criar uma força propulsora adi-ante constante e estável, e não para criar momentos de controle variáveiscomo parte do sistema de estabilidade e controle do veículo. O veículo não-tripulado Hornet desenvolvido pela AD&D, também experimentado pelo usode uma única asa grande móvel montada fora e acima da lateral de entrada,ou, que usa, alternativamente, um pequeno número de palhetas próximas àlateral de entrada. No entanto, elas foram fixadas em ângulo e não poderiamser movimentadas em vôo.

Outro caso algumas vezes observado é que as palhetas instala-das radialmente em relação ao centro do duto se projetam externamente,para o propósito de criar momentos de guinada (ao redor do eixo geométricodo propulsor).

O veículo descrito por Bucher (Patente US 5.064.143) apresentalâminas tangentes apenas na extremidade de saída do duto.

O veículo descrito por Crane (Patente US 2.880.945) apresentaaberturas anulares com uma pluralidade de palhetas que são abertas parapermitir um fluxo de ar em vôo vertical ou fechadas para facilitar uma obstru-ção proposital do fluxo em vôo horizontal.Sumário da Invenção

Em um aspecto da presente invenção, proporciona-se um veícu-lo dotado de um sistema de propulsão com ventoinha embutida que tambémproduz momentos giratórios e forças laterais para propósitos de controle,bem como meios para influenciar o fluxo externo de ar a partir do duto queaprimora o desempenho de vôo e suspensão da ventoinha embutida próxi-ma e afastada do solo. Outro aspecto da invenção consiste em proporcionarum veículo do tipo anterior particularmente útil para aeronaves VTOL.

De acordo com uma modalidade exemplar, proporcionou-se umveículo, que compreende: um chassi veicular; um duto sustentado pelochassi veicular com o eixo geométrico longitudinal do duto perpendicular aoeixo geométrico longitudinal do chassi veicular; um propulsor montado, demaneira giratória, dentro do duto ao redor do eixo geométrico longitudinal doduto para forçar um fluido ambiente através da sua entrada na extremidadesuperior do duto através de sua saída na extremidade inferior do duto, e,desse modo, produzir um empuxo ascendente aplicado ao veículo; e umapluralidade de palhetas espaçadas montada ao longo da extremidade deentrada do duto ao redor dos eixos geométricos centrais perpendiculares aoeixo geométrico longitudinal do duto e seletivamente operacional de modo aproduzir uma força de controle horizontal desejada além do empuxo aplicadoao veículo.

Descobriu-se que esse veículo equipado com uma pluralidadede palhetas montada ao longo da extremidade de entrada do duto (conformedistinto a partir da extremidade de saída do duto) pode de fato produzir umacombinação de forças laterais com momento rotacional que é favorável aocontrole normal do veículo. Descobriu-se, também, que essas palhetas aolongo da extremidade de entrada do duto, particularmente quando combina-das com uma segunda pluralidade de palhetas ao longo da extremidade desaída do duto, podem produzir movimentos de translação para esquerda edireita à popa e adiante, bem como um movimento giratório de desvio, arfa-gem e cilíndrico do veículo. Descobriu-se, também, que as palhetas ao longoda extremidade de saída do duto, se seletivamente giratório de modo a sealinhar substancialmente com as linhas de fluxo externo transversal, podemevitar a separação do fluxo sobre as ditas palhetas e reter a eficácia das pa-Ihetas próximas ao solo.

Em algumas modalidades descritas, as palhetas são substanci-almente paralelas ao eixo geométrico longitudinal do chassi veicular. Emoutras modalidades descritas, as palhetas são dispostas em segmentos comformato de "fatias de torta" do duto, em que as palhetas em cada fatia trans-põem a fatia de borda para borda, sendo, de preferência, substancialmenteperpendicular ao raio seccionado do segmento. Nesta disposição, quando aspalhetas na saída do duto são desviadas para fora em relação ao centro doduto, elas afetam o estiramento e difusão do fluxo à medida que sai do duto,aumentando a pressão que atua sobre a parte inferior do duto e melhorando,assim, o desempenho de suspensão dos rotores.

Descreve-se outra modalidade em que as palhetas incluem umprimeiro grupo de palhetas paralelas estendendo-se ao longo de uma meta-de da extremidade de entrada do duto e pivotalmente ao redor dos eixosgeométricos em um ângulo agudo predeterminado em relação ao eixo geo-métrico longitudinal do chassi veicular; e um segundo grupo de palhetas pa-ralelas estendendo-se ao longo da outra metade da extremidade de entradado duto e pivotalmente ao redor dos eixos geométricos no ângulo predeter-minado, porém, em direção oposta, em relação ao eixo geométrico longitudi-nal do chassi veicular; sendo que os primeiro e segundo grupos de palhetassão seletivamente operacionais de modo a produzir uma força desejada decontrole líquido além do empuxo aplicado ao veículo.

De acordo com características adicionais nas modalidades des-critas, as palhetas têm um formato de aerofólio simétrico, ou alternativamen-te, um formato de aerofólio ligeiramente assimétrico, e são espaçadas entresi a uma distância substancialmente na faixa de 50% e 100% do comprimen-to da linha imaginária das palhetas.

Em uma modalidade descrita, cada uma das palhetas é pivotal-mente montada como uma unidade para seu comprimento completo produzirum componente de força lateral desejado. Em uma segunda modalidadedescrita, cada uma das palhetas é dividida em duas metades, sendo quecada metade de todas as palhetas é separadamente pivotal da outra metadede todas as palhetas, desse modo, a força componente ao empuxo aplicadoao veículo é uma força de momento giratória ao redor do eixo geométricolongitudinal do duto.

Descrevem-se outras modalidades em que, em um caso, cadauma das palhetas é pivotalmente montada ao redor de um eixo geométricoque passa através da palheta, e, em outro caso, cada uma das palhetas in-clui uma seção fixa e uma seção pivotal montada na lateral posterior da se-çãofixa.

De acordo com características adicionais em algumas modalida-des descritas, o duto inclui uma segunda pluralidade de palhetas espaçadasparalelas pivotalmente montadas ao longo da extremidade de entrada doduto ao redor dõs eixos geométricos pivotais perpendiculares aos eixos ge-ométricos pivotais da primeira pluralidade de palhetas mencionada e per-pendiculares ao eixo geométrico longitudinal do duto.

Em uma modalidade descrita, os eixos geométricos pivotais dasegunda pluralidade de palhetas estão em um plano verticalmente espaçadoa partir dos eixos geométricos pivotais da primeira pluralidade de palhetasmencionada; enquanto que em uma segunda modalidade descrita, os eixosgeométricos pivotais da segunda pluralidade de palhetas estão em um planocomum ao plano dos eixos geométricos pivotais da primeira pluralidade depalhetas mencionada. Em relação à última modalidade, pode não ser dese-jável se ter um leve deslocamento nos dois planos co ma finalidade de con-trabalançar a montagem pivotal das palhetas, porém, nesse caso, o deslo-camento seria relativamente pequeno, por exemplo, menor que um compri-mento da linha imaginária.

Descreve-se outra modalidade em que o duto inclui uma segun-da pluralidade de palhetas espaçadas pivotalmente montadas ao longo daextremidade de saída do duto ao redor dos eixos geométricos pivotais per-pendiculares ao eixo geométrico longitudinal do duto e seletivamente pivotalao redor de seus eixos geométricos de modo a produzir outra força de con-trole lateral desejada ou força de controle de momento giratório, além doempuxo aplicado ao veículo, ou outras configurações de palhetas na extre-midade de saída do duto similar às configurações descritas para a lateral deentrada.

Descreve-se outra modalidade em que o duto inclui palhetas quenão são pivotalmente montadas, porém, empregam outros meios aerodinâ-micos, como sucção ou sopro de ar através dos orifícios sobre a superfíciedas palhetas ou atuadores piezoelétricos ou outros meios de controle fluídicopara induzir alterações estáveis ou periódicas do campo de pressão ao fluxo ao redor das palhetas, todas com o propósito de produzir forças de controlelateral ou forças de controle de momento giratório desejadas, além do em-puxo aplicado ao veículo.

Visto que as características anteriores da invenção são especi-almente úteis em relação a veículos de aeronaves VTOL, a invenção é des-crita abaixo particularmente em relação a esses veículos, porém, será avali-ado que a invenção, ou várias características da mesma, também poderiamser vantajosamente usadas em outros veículos, como veículos submarinos.

Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão a-parentes a partir da descrição abaixo.

Muito embora a invenção tenha sido descrita acima particular-mente em relação às palhetas pivotalmente montadas, será avaliado que ainvenção ou vários aspectos da mesma conforme descrito também podemser vantajosamente usados quando descritos com palhetas não-pivotais.

Essas palhetas não-pivotais podem empregar meios aerodinâ-micos que não sejam a rotação para modificar o campo de pressão ao redordas palhetas de modo a criar uma força lateral, como sucção ou sopro de aratravés dos orifícios sobre a superfície das palhetas ou atuadores piezoelé-tricos ou outros meios de controle fluídico para induzir alterações estáveis ouperiódicas do campo de pressão ao fluxo ao redor das palhetas, todas com o propósito de produzir forças de controle lateral ou forças de controle de mo-mento giratório desejadas, além do empuxo aplicado ao veículo.

Portanto, de acordo com outro aspecto da presente invenção,proporciona-se um veículo, que compreende: um chassi veicular; um dutosustentado pelo chassi veicular com o eixo geométrico longitudinal do dutoperpendicular ao eixo geométrico longitudinal do chassi veicular; um propul-sor montado, de maneira giratória, dentro do duto ao redor do eixo geométri-co longitudinal do duto para forçar um fluido ambiente através da sua entra-da na extremidade superior do duto através de sua saída na extremidadeinferior do duto, e, desse modo, produzir um empuxo ascendente aplicadoao veículo; e uma pluralidade de palhetas espaçadas paralelas da seçãotransversal do aerofólio ou da seção transversal elíptica, ou qualquer outroformato conforme a necessidade para facilitar a operação da palheta, quenão são pivotalmente montadas ao longo da extremidade de entrada do dutoao redor e substancialmente paralelas ao dito eixo geométrico longitudinaldo chassi veicular, sendo que as ditas palhetas são operativas de modo aterem meios de afetar o dito fluido ambiente através de sucção ou sopro dear através dos orifícios sobre a superfície das palhetas ou atuadores piezoe-létricos ou outros meios de controle fluídico para induzir alterações estáveisou periódicas do campo de pressão ao fluxo ao redor das palhetas, todascom o propósito de produzir forças de controle lateral ou forças de controlede momento giratório desejadas, além do empuxo aplicado ao veículo.

Esse veículo equipado com uma pluralidade de palhetas não-pivotais montada ao longo da extremidade de entrada do duto (conformedistinto a partir da extremidade de saída do duto) pode de fato produzir umacombinação de forças laterais com momento rotacional que é favorável aocontrole normal do veículo. Descobriu-se, também, que essas palhetas queproduzem forças laterais ao longo da extremidade de entrada do duto, parti-cularmente quando combinadas com uma segunda pluralidade de palhetasao longo da extremidade de saída do duto, podem produzir movimentos detranslação para esquerda e direita à popa e adiante, bem como um movi-mento giratório de desvio, arfagem e cilíndrico do veículo.

Todas as várias modalidades diferentes da invenção aqui descri-ta com palhetas pivotais ou parcialmente pivotais podem ser vantajosamenteusadas quando as palhetas pivotais são substituídas por palhetas não-pivotais com operação conforme descrito anteriormente.

Muito embora a invenção tenha sido descrita acima particular-mente em relação a palhetas pivotal ou não-pivotalmente montadas, seráavaliado que a invenção ou vários aspectos da mesma conforme descritopodem ser vantajosamente usados quando descritos em combinação dessaspalhetas pivotais ou não-pivotais, enquanto que cada tipo de palheta é usa-do de acordo com sua vantagem, como tolerância ou contingência de saídade potência de controle em caso de falhas.

De acordo com características adicionais em algumas modalida-des descritas, as palhetas são torcidas ao longo de seu eixo geométrico Ion-j gitudinal para melhor ajustar seu plano de simetria às variações locais nofluxo de entrada no interior do duto.

De acordo com características adicionais em algumas modalida-des descritas, as palhetas, além de sua rotação para propósitos de controle,são giradas para alinhá-las com a angularidade de fluxo local de modo a evi-tar a separação do fluxo sobre as palhetas.

De acordo com características adicionais em algumas modalida-des descritas, as palhetas, além de sua rotação para propósitos de controle,são giradas para, da mesma forma, afetar concentricamente a contração ouexpansão do rastro do fluxo a jusante do duto. De acordo com característi-cas adicionais em algumas modalidades, os meios de controle fluídico, comosucção ou sopro de ar através dos orifícios ou atuadores piezoelétricos ououtros meios de controle fluídico para induzir alterações estáveis ou periódi-cas do campo de pressão ao fluxo ao redor das palhetas, são adicionadosou incorporados à superfície interna do duto, nas adjacências das palhetastodas com propósito de afetar o campo de fluxo nas adjacências da parededo duto e palhetas adjacentes, com a finalidade de balancear ou aprimorar ofluxo ao redor das palhetas, ou evitar a separação do fluxo a partir da parededo duto e entre as palhetas da dita parede do duto.

De acordo com outro aspecto da invenção, proporciona-se ummétodo para aprimorar o fluxo aerodinâmico através de uma ventoinha em-butida de um veículo VTOL quando o veículo VTOL estiver próximo ao solo,sendo que a ventoinha embutida compreende um duto aberto, dotado deuma extremidade de entrada e de uma extremidade de saída; um propulsormontado dentro do duto entre as ditas extremidades de entrada e saída; euma primeira pluralidade de palhetas estendendo-se ao longo da extremida-de de entrada do duto; sendo que o método compreende: (a) adicionar umasegunda pluralidade de palhetas ao longo da extremidade de saída do duto,sendo que a segunda pluralidade de palhetas é pivotalmente ajustável aoredor dos eixos geométricos paralelos aos eixos geométricos longitudinaisda dita segunda pluralidade de palhetas; e (b) ajustar pivotalmente ao menosuma parte da dita segunda pluralidade de palhetas de modo a adaptar subs-tancialmente a angularidade do fluxo que sai do duto causado pelo fluxo quese colide contra o solo.

Em outro aspecto, proporciona-se um método para aprimorar ofluxo aerodinâmico através de uma ventoinha embutida de um veículo VTOLquando o veículo VTOL estiver próximo ao solo, sendo que a ventoinha em-butida compreende um duto aberto, dotado de uma extremidade de entradae de uma extremidade de saída; um propulsor montado dentro do duto entreas ditas extremidades de entrada e saída e uma primeira pluralidade de pa-lhetas estendendo-se ao longo da extremidade de entrada do duto; sendoque o método compreende:

(a) adicionar uma segunda pluralidade de palhetas ao longo daextremidade de saída do duto; e

(b) proporcionar meios para ajustar o fluxo ao longo da dita se-gunda pluralidade de palhetas de modo a adaptar substancialmente a angu-Iaridade do fluxo que sai do duto causado pelo fluxo que se colide contra osolo.

Breve Descrição dos Desenhos

A invenção é aqui descrita, apenas a título de exemplo, com re-ferência aos desenhos em anexo, em que:

A figura 1 ilustra uma forma de um veículo de aeronave VTOLconstruído de acordo com a presente invenção;

A figura 2 ilustra apenas umas das ventoinhas embutidas na ae-ronave da figura 1;

A figura 3 é uma vista é uma seccional ao longo da linha Ill-Ill dafigura 2;

A figura 4 é um diagrama que ilustra o posicionamento das pa-Ihetas da figura 3 em uma direção para produzir uma força lateral em umadireção.

A figura 5 é um diagrama que ilustra o posicionamento das pa-Ihetas da figura 3 para produzir uma força lateral na direção oposta.

A figura 6 ilustra uma modificação na construção das palhetasem que cada uma das palhetas é dividida em duas metades, sendo que ca-da metade de todas as palhetas são separadamente pivotais em relação àoutra metade de todas as palhetas para produzir uma força de movimentogiratório ao redor do eixo geométrico longitudinal do duto;

A figura 7 é um diagrama que ilustra à construção de uma daspalhetas e a forma de pivotá-la;

A figura 8 ilustra uma construção alternativa de uma das palhe-tas e a forma para pivotá-la;

A figura 9 ilustra uma disposição que pode ser usada para pro-porcionar duas cascatas ou montagens de palhetas na extremidade de en-trada do duto da figura 9;

A figura 10 ilustra outra disposição que pode ser usada paraproporcionar duas cascatas ou montagens de palhetas na extremidade deentrada do duto;

A figura 11 ilustra um veículo de aeronave VTOL que inclui umaúnica ventoinha embutida para propósitos de propulsão e controle;

A figura 12 é uma vista similar àquela da figura 3, mas que ilus-tra a provisão de uma cascata ou pluralidade de palhetas também na extre-midade de saída do duto;

As figuras 13a a 13d ilustram várias posições pivotais das duascascatas de palhetas na ventoinha embutida da figura 12, e as forças produ-zidas por cada posicionamento das palhetas;

A figura 14 é uma vista superior que ilustra diagramaticamenteoutra construção em que as palhetas que se estendem ao longo da extremi-dade de entrada do duto são divididas em dois grupos que, juntos, produzema força desejada de controle horizontal líquido;

As figuras 15a e 15b ilustram diagramaticamente a forma naqual a força desejada de controle horizontal líquido é produzida pelas palhe-tas da figura 14; e

A figura 16 é uma vista correspondente àquela da figura 14, masque ilustra uma variação na disposição da palheta para produzir a força de-sejada de controle horizontal líquido.

A figura 17 é uma vista similar àquela da figura 12, mas que ilus-tra a provisão de uma cascata ou pluralidade de palhetas não-pivotais naextremidade de entrada e saída do duto.

As figuras 18a a 18d ilustram forças produzidas por várias ope-rações das duas cascatas "de palhetas não-pivotais na ventoinha embutidada figura 17 que são similares às forças produzidas pelas palhetas pivotal-mente montadas conforme mostrado nas figuras 13a a 13d.

A figura 19 é um detalhe ampliado A da figura 17 que ilustra umavazão de fluidos ininterrupta esquemática quando as palhetas não são ope-rativas.

A figura 20 é um detalhe ampliado A da figura 17 que ilustra umavazão de fluidos esquemática quando as palhetas são operativas para pro-duzir forças conforme mostrado nas palhetas superiores das figuras 18a e18b.

A figura 21 ilustra uma vazão de fluidos esquemática em umaseção transversal das palhetas torcidas ao longo de seu eixo geométricolongitudinal de modo a ajustar seu plano de simetria às variações locais nofluxo de entrada no interior do duto.

As figuras 22a a 22c ilustram os fluxos esquemáticos em seçõestransversais de dutos que estão afastados do solo ou em suas adjacências.

As figuras 23a e 23b ilustram a pluralidade de palhetas dispostasem segmentos com formato de "fatia de torta" do duto, em que as palhetasem cada fatia transpõem a fatia de borda para borda.Descrição Detalhada da Invenção

O veículo ilustrado na figura 1, e, geralmente, designado pelareferência numérica 2, consiste em uma aeronave VTOL que inclui um chas-si ou fuselagem 3 que sustenta uma unidade de propulsão com ventoinhaembutida 4 na parte anterior, e outra unidade de propulsão similar 5 na parteposterior. A carga útil do veículo é mostrada pelas referências numéricas 6 e7, respectivamente, nas laterais opostas da fuselagem, e o trem de pouso émostrado pela referência numérica 8.

As figuras 2 e 3 ilustram mais particularmente a estrutura da uni-dade de propulsão 4, que é a mesma estrutura da unidade de propulsão 5.j Essa unidade de propulsão inclui um duto 10 sustentado pela fuselagem 3com o eixo geométrico vertical 10a do duto paralelo ao eixo geométrico ver-tical do veículo. O propulsor 11 é montado, de maneira giratória, no interiordo duto 10 ao redor do eixo geométrico longitudinal 10a do duto. O nariz 12do propulsor fica voltado para cima, de tal modo que a extremidade superior13 do duto constitua a extremidade de entrada de ar, e a extremidade inferi-or 14 do duto constitui a extremidade de saída. Conforme particularmentemostrado na figura 3, a extremidade superior de entrada de ar 13 é formadapor uma boca com formato de funil com a finalidade de produzir um influxoestável de ar no interior do duto 10, em que ar é descarregado à alta veloci-dade através da extremidade de saída 14 do duto para criar um empuxo as-cendente.

Para proporcionar um controle direcional, o duto 10 é equipadopor uma pluralidade de palhetas espaçadas paralelas 15 pivotalmente mon-tadas ao longo da extremidade de entrada 13 do duto. Cada uma das palhe-tas 15 é pivotal ao redor de um eixo geométrico 16 perpendicular ao eixogeométrico longitudinal 10a do duto 10 e substancialmente paralelo ao eixogeométrico longitudinal do chassi veicular 2, de modo a produzir uma forçade controle horizontal desejada além do empuxo aplicado ao veículo pelomovimento de ar produzido pelo propulsor 11. Portanto, conforme mostradona figura 4, se as palhetas 15 forem pivotadas em uma direção ao redor deseus eixos geométricos respectivos, elas produzem uma força de controledesejada na direção da seta F1 na figura 4; e se elas forem pivotadas nadireção oposta, elas produzem uma força de controle desejada na direçãoda seta F2 na figura 5. Conforme mostrado na figura 3 (também nas figuras7, 8 e 12), as palhetas 15 têm um formato de aerofólio simétrico e ficam es-paçadas umas das outras a uma distância aproximadamente igual ao com-primento da linha imaginária das palhetas.

A figura 6 ilustra uma variação em que cada uma das palhetas15, ao invés de serem pivotalmente montadas como uma unidade para seucomprimento completo com a finalidade de produzir a força de controle Iate-ral desejada, elas são divididas em duas metades de seções, conforme mos-trado por 15a e 15b na figura 6, com cada metade de seção separadamentepivõtal em relação à outra metade da seção. Portanto, todas as metades deseções 15a podem ser pivotadas como uma unidade em uma direção con-forme mostrado pela seta Dl, e todas as metades de seções 15b podem serpivotadas na direção oposta conforme mostrado pela seta D2, para, dessemodo, produzir qualquer força lateral ou movimento giratório desejado alémdo empuxo aplicado ao veículo pelo propulsor.

Conforme mostrado na figura 7, cada uma das palhetas 15 épivotalmente montada ao redor do eixo geométrico 16 que passa através deuma porção intermediária da palheta. A figura 8 ilustra uma modificação emque cada palheta inclui uma seção fixa 17, que constitui a parte principal dapalheta, e uma seção ou flape pivotal 18 pivotalmente montado em 19 à late-ral posterior da seção fixa. Portanto, será observado que a seção ou flapepivotal 18 pode ser pivotado em qualquer posição com a finalidade de pro-duzir a força de controle desejada além do empuxo.

A figura 9 ilustra uma variação em que a ventoinha embutida (4e/ou 5, figura 1) inclui uma segunda pluralidade ou cascata de palhetas es-paçadas paralelas, uma dessas é mostrada pela referência numérica 20,pivotalmente montadas ao longo da extremidade de entrada 13 do duto 10.

Portanto, cada uma das palhetas 20 da segunda pluralidade está intimamen-te espaçada às palhetas 15 e é pivotal ao redor de um eixo geométrico per-pendicular ao eixo geométrico pivotal das palhetas 15, bem como ao eixogeométrico longitudinal 10a do duto.

Na variação ilustrada na figura 9, as duas cascatas de palhetas15 e 20, ficam dispostas em planos espaçados paralelos. A figura 10 ilustrauma variação em que as duas cascatas de palhetas na extremidade de en-trada do duto são inter-relacionadas. Para este propósito, cada uma das pa-lhetas 21 da segunda pluralidade seria interrompida co ma finalidade de a-comodar as palhetas de interseção 15 da primeira pluralidade, conformemostrado na figura 10. Outra disposição possível seria ter as palhetas deambas as cascatas interrompidas por propósitos de inter-relação.

A figura 11 ilustra um veículo de aeronave VTOL, designado ge-j ralmente pela referência numérica 22, incluindo uma única ventoinha embu-tida 24 sustentada centralmente por sua fuselagem 23. Esse veículo poderiaincluir a disposição de palhetas ilustrada na figura 9 ou na figura 10 de modoa proporcionar as forças de momentos de controle desejadas além dos em-puxos. Nesse veículo, a carga útil pode estar nas laterais opostas da ventoi-nha embutida central 24, conforme mostrado em 25 e 26 na figura 11.0 veí-culo pode, também, incluir outras superfícies aerodinâmicas, como lemes 27e 28 de modo a proporcionar navegação e outros controles.

A figura 12 ilustra outra modalidade que pode ser incluída nosveículos das figuras 1 e 11, em que o duto 10 também tem uma segundapluralidade ou cascatas de palhetas espaçadas paralelas, porém, neste ca-so, a segunda pluralidade é pivotalmente montada ao longo da extremidadede saída 14 do duto 10. Portanto, conforme mostrado na figura 12, o duto 10inclui a primeira pluralidade ou cascata de Iaminas 15 montada ao longo daextremidade de entrada 13 do duto, e uma segunda pluralidade ou cascatade Iaminas 35 montada ao longo da extremidade de saída 14 do duto 10,também perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do duto e substanci-almente paralela ao eixo geométrico longitudinal do chassi veicular. Cadamontagem ou cascata 15 e 35 das palhetas pode ser independentementepivotada da outra de modo a produzir forças laterais ou momentos giratóriosselecionados ao redor do eixo geométrico transversal 10b do duto para con-trole de arfagem ou giratório do veículo.Isto é mais claramente mostrado nos diagramas das figuras 13aa 13d. Portanto, quando as duas cascatas de palhetas 15 e 35 forem pivota-das em direções opostas, elas produzem um momento giratório ao redor doeixo geométrico transversal IOb do duto 10 em uma direção (por exemplo, nosentido anti-horário conforme mostrado na figura 13a); quando elas forempivotadas na mesma direção, elas produzem uma força lateral em uma dire-ção (por exemplo, esquerda) conforme mostrado in figura 13b quando pivo-tadas em direções opostas, porém, opostas à disposição mostrada na figura13a, elas produzem um momento giratório na direção horária oposta con-forme mostrado na figura 13c; e quando elas forem pivotadas na mesmadireção, porém, opostas à direção mostrada na figura 13b, elas produzemuma força lateral na direção oposta (por exemplo, direita), conforme mostra-do na figura 13d.

A figura 14 e uma vista superior que ilustra outra construção deunidade de propulsão com ventoinha embutida, genericamente designadapela referência numérica 20, incluindo um duto 22 dotado de uma pluralida-de de palhetas 24 estendendo-se ao longo da extremidade de entrada doduto. Neste caso, as palhetas 24 são divididas em um primeiro grupo de pa-lhetas paralelas 24a estendendo-se ao longo de uma metade da extremidadede entrada do duto 22, e um segundo grupo de palhetas paralelas 24b es-tendendo-se ao longo da outra metade da extremidade de entrada do duto.

A figura 14 também ilustra o nariz 26 do propulsor no interior doduto 22. O propulsor é montado, de maneira giratória, dentro do duto 22 aoredor do eixo geométrico longitudinal do duto, sendo que o nariz 26 do pro-pulsor fica centralmente localizado na extremidade de entrada de ar do duto,de tal modo que o ar descarregado em alta velocidade através da extremi-dade oposta do duto crie um empuxo ascendente.

Conforme mostrado na figura 14, o primeiro grupo de palhetasparalelas 24a que se estendem ao longo de uma metade da extremidade deentrada do duto 22 é pivotal ao redor dos eixos geométricos 25a em um ân-gulo agudo predeterminado α em relação ao eixo geométrico longitudinal20a do chassi veicular e, desse modo, da direção de movimento do veículoconforme mostrado pela seta 27; e que o segundo grupo de palhetas parale-las que se estendem ao longo da outra metade da extremidade de entradado duto é pivotal ao redor dos eixos geométricos 25b no mesmo ângulo pre-determinado a, porém, em direção oposta, em relação ao eixo geométricolongitudinal 20a do chassi veicular. Os dois grupos de palhetas 24a e 24bsão seletivamente pivotais de modo a produzir uma força de controle hori-zontal líquida desejada além do empuxo aplicado ao veículo.

As operações anteriores são ilustradas nos diagramas das figu-ras 15a e 15b. Tanto a figura 15a com a figura 15b ilustram as forças de con-trole geradas quando o veículo inclui duas unidades de propulsão com ven-toinha embutida 20 e 30, nas extremidades opostas do veículo e coaxiais emrelação ao eixo geométrico longitudinal 20a do veículo. Avaliar-se-á que as for-ças comparáveis são produzidas quando o veículo é equipado apenas comuma unidade de propulsão com Ventoinha embutida mostrada na figura 14.

A figura 15a ilustra a condição em que os dois grupos de palhe-tas 24a e 24b são pivotados em ângulos iguais ao redor de seus respectivoseixos geométricos 25a e 25b. Portanto, as palhetas produzem, além do em-puxo, forças de controle com magnitude e ângulos iguais nas laterais opos-tas do eixo geométrico longitudinal 20a do veículo, com a finalidade de pro- duzir uma força líquida, mostrada por Fa, coaxial ao eixo geométrico longitu-dinal 20a do veículo.

Os dois grupos de palhetas 34a e 34b da unidade de propulsãotraseira 30 são pivotais da mesma forma ao redor dos seus respectivos ei-xos geométricos pivotais 35a e 35b, e, desse modo, produzem uma forçalíquida Fa também coaxial ao eixo geométrico longitudinal 20a do veículo.

A figura 15b ilustra uma condição em que os dois grupos de pa-lhetas 24a e 24b na unidade de propulsão dianteira 20, e os dois grupos depalhetas 34a e 34b na unidade de propulsão à popa 30, são pivotados aoredor de seus respectivos eixos geométricos em ângulos desiguais, produ-zindo, assim, as forças laterais líquidas Fb em um ângulo em relação ao eixogeométrico longitudinal 20q do veículo. Portanto, controlando-se os ângulosde pivô das palhetas 24a e 24b e 34a e 34b ao redor de seus respectivoseixos geométricos pivotais, uma força de controle líquida pode ser gerada,conforme a necessidade, no plano das palhetas.

A figura 16 ilustra uma unidade de propulsão com ventoinha em-butida, genericamente designada pela referência numérica 40, também in-cluindo dois grupos de palhetas 44a e 44b estendendo-se ao longo de umametade da entrada do duto 42 e pivotalmente montados ao redor dos eixosgeométricos 45a e 45b em um ângulo predeterminado, (por exemplo, 45°)em relação ao eixo geométrico longitudinal 40a do veículo. Neste caso, en-tretanto, as palhetas 44a e 44b são orientadas na direção à frente, ao invésda direção à popa conforme mostrado na figura 14, porém a operação, e asforças geradas pelas palhetas, são basicamente as mesmas descritas ante-riormente em relação às 14, 15a e 15b.

As figuras 17 e 18 ilustram que as forças produzidas pelas pa-lhetas não-pivotais são basicamente as mesmas forças produzidas pelaspalhetas pivotalmente montadas conforme mostrado nas figuras 12 e 13.

As figuras 19 e 20 ilustram o perfil de fluxo esquemático quandoas palhetas forem operacionais e não-operacionais.

A figura 21 ilustra a seção transversal esquemática do duto compalhetas torcidas. As palhetas 15 são destorcidas próximas ao centro do du-to e torcidas próximas à superfície da borda 13 do duto em que o campo defluxo afetado 40 é esquematicamente mostrado. Um meio de controle fluídi-co esquemático 41 incorporado no interior da superfície interna do duto afetao campo de fluxo nas adjacências da parede do duto.

A figura 22 ilustra uma condição em que a distorção do fluxo desaída a partir de uma unidade de propulsão com ventoinha embutida podeocorrer nas adjacências do solo. O fluxo normal através do duto, esquemati-camente mostrado na seção transversal na figura 22a, quando a unidade depropulsão com ventoinha embutida estiver afastada do solo esquematica-mente mostrado pela referência numérica 2205. O ar 2201 entra no duto a-través da admissão em que as palhetas, por exemplos, a 2202 são orienta-das na linha junto às linhas de fluxo de entrada. O ar sai na parte inferiorjunto às linhas de fluxo 2204, apontando, em geral, diretamente para baixo.Portanto, as palhetas, como a 2203, também são verticalmente orientadas,paralelas ao fluxo. Mostrado na figura 22b encontra-se o fluxo através damesma unidade de propulsão com ventoinha embutida nas adjacências dosolo. Embora as linhas de fluxo que entram no duto fiquem, genericamente,na mesma forma conforme no caso anterior, o fluxo na saída se altera mate-rialmente, já que as linhas de fluxo esquematicamente mostradas pela refe-rência numérica 2206 assumem uma maneira externa para o ar continuar afluir na presença do solo. Também mostrada na figura 22b está uma regiãodo fluxo 2207 em que a alteração na angularidade do fluxo é tal que as pa-Ihetas imersas no fluxo nesta região podem ser sujeitas a estol e perda deefetividade aerodinâmica e alto arrasto aerodinâmico, tudo isso é esquema-ticamente mostrado nos vórtices destacados pela referência numérica 2208.

A ilustração esquemática da figura 22c mostra que, se as palhetas que fo-ram sujeitas a separação de fluxo devido à alteração na direção de linha defluxo forem giradas de modo a alinhá-las na posição "zero" em relação à an-gularidade de fluxo local conforme mostrado pela referência numérica 2209,então, o fluxo que sai do duto e mostrado esquematicamente pela referêncianumérica 2010 permanecerá ligado às ditas palhetas, e as palhetas perma-necerão completamente eficazes como os controles aerodinâmicos sem ar-rasto aerodinâmico adicional similar à operação quando a unidade de pro-pulsão com ventoinha embutida está afastada do solo conforme mostrado naseção da figura 22a. Deve-se mencionar que os melhores resultados dessaspalhetas são esperados quando cada palheta estiver instalada com um meioseparado de ativação, de tal modo que elas possam ser posicionadas e gi-radas individualmente em um ângulo diferente para alinhá-las ao fluxo local.

No entanto, mesmo se essas palhetas forem selecionadas de modo a seremformadas em grupos e giradas em conjunto, principalmente para poupar otranstorno de girar cada palheta separadamente, então, assim, uma linha defluxo média local pode ser usada para a palheta central no grupo. Outraspalhetas deste grupo podem, ainda, apresentar certa angularidade, porém,não grande o suficiente para causar separação de fluxo e perda de efetivi-dade. Deve-se notar, também, que a razão pela qual a rotação das palhetasàs linhas de fluxo local é apenas estabelecer a posição "zero" de cada pa-Iheta, a partir da qual cada palheta pode ser adicionalmente girada em cadalateral tipicamente até estol, cerca de 10 a 12 graus, com a finalidade de rea-lizar sua função como uma palheta de controle na unidade de propulsão comventoinha embutida conforme descrito anteriormente neste documento. De-ve-se notar, ainda, que o ângulo através do qual cada palheta ou grupo depalhetas deve ser girado para mantê-las substancialmente alinhadas ao flu-xo pode ser determinado através de medições em tempo real por meio desensores montados no duto ou pode ser pré-configurado, com base na aná-Iise ou teste paramétrico da unidade de propulsão com ventoinha embutidaou unidades de propulsão com ventoinha embutida similares por váriascombinações de distância em relação ao solo e condições de fluxo do duto.Deve-se avaliar que a aplicação ilustrada na figura 22 é válida quando aspalhetas se movem individualmente, se movem em grupos, algumas fixasenquanto outras se movem, ou uma combinação destas, ou, também, quan-do as palhetas não-pivotais forem usadas, de modo a preservar o fluxo levee não-desvinculado em cada palheta não-pivotal enquanto os meios de con-trole fluídico, como sucção ou sopro de ar através dos orifícios na superfíciedas palhetas ou atuadores piezoelétricos que servem para evitar ou reduzir aseparação do fluxo em cada palheta não-pivotal forem empregados confor-me a necessidade pela direção de linha de fluxo próxima a cada palheta.Deve-se avaliar, ainda, que esses meios de controle fluídico que servem pa-ra evitar ou reduzir a separação do fluxo podem ser aplicados às palhetaspivotais ou em combinação com as mesmas.

A figura 23a ilustra uma disposição de palhetas de controle queé uma alternativa para disposições genericamente "em linha", como nas figu-ras 1 e 2. A disposição da figura 23a é aplicável na extremidade de entradaou na extremidade de saída das unidades de propulsão com ventoinha em-butida, enquanto que a outra extremidade pode ter uma disposição igual oudiferente. Mostrada pela referência numérica 2301 está uma unidade depropulsão com ventoinha embutida similar à mostrada na figura 2, excetopelo fato de que as fileiras de palhetas ficam dispostas em segmentos comformato de "fatia de torta" 2302 do duto, em que as palhetas em cada fatia,de preferência, sendo substancialmente perpendicular ao raio seccionado dosegmento, transpõe a fatia de borda para borda em suportes comuns 2304para as palhetas, sendo que os ditos suportes são radialmente alinhados emrelação ao centro do duto. O número de segmentos pode variar, porém onúmero típico desta disposição está entre 4 e 8 segmentos, sendo que 8 sãomostrados por propósitos ilustrativos na figura 23a, a figura 23b ilustra qual-quer um das oito seções transversais da figura 23a que poderia ser criadaperpendicular às palhetas. Conforme esquematicamente mostrado, as palhe-tas superiores são opcionalmente inclinadas como na figura 21, enquanto aspalhetas inferiores são mostradas como na figura 22a. Deve-se avaliar que ainclinação total é uma combinação da inclinação par aposição "zero" com afinalidade de alinhar com o fluxo local, e a inclinação em cada lateral tipica-mente até o estol, cerca de 10 a 12 graus, com a finalidade de realizar suafunção como uma palheta de controle. Deve-se notar, ainda, que uma dispo-sição das palhetas conforme mostrado na figura 23a tem um beneficio adi-cional em que, a rotação seletiva das palhetas inferiores (de saída) de ma-neira bastante similar à mostrada na figura 22c pode ser usada para contro-lar, de maneira concêntrica, a expansão ou contração do diâmetro do rastroa jusante do turbilhão do duto que afeta a velocidade média do rastro cominfluencia correspondente na pressão que atua a montante na seção de saí-da do duto também tendo um efeito na performance de suspensão do dutocomo um todo. Os benefícios em potencial do dito sistema de controle con-sistem na redução da área de fluxo de alta velocidade do rastro que sopranas pessoas ou objetos em solo, ou alternativamente aumentar o diâmetrodo rastro e reduzir o fluxo de ar de modo a se obter um aumento de pressãopositiva adicional a montante sobre a seção de saída do duto com um au-mento correspondente na suspensão. As palhetas podem ser desviadas atésua máxima faixa de operação antes que ocorra o estol das palhetas. Deve-se mencionar, ainda, que a aplicação ilustrada na figura 23a também é váli-da se as palhetas não-pivotais forem usadas, de modo a preservar o fluxoleve e não-desvinculado em cada palheta não-pivotal enquanto os meios,como sucção ou sopro de ar através dos orifícios na superfície das palhetasou atuadores piezoelétricos ou outros meios de controle fluídico que servempara evitar a separação do fluxo em cada palheta não-pivotal são emprega-dos, conforme a necessidade, pela direção da linha de fluxo local próxima acada palheta. Deve-se avaliar, também, que no caso de as palhetas in figura23a puderem ser giradas em relação a uma inclinação de um ângulo amplo,tipicamente, até 45 graus ou em relação a um lado, isso permitirá que elasse alinhem substancialmente em relação à velocidade combinada do fluxode ar livre de entrada e a velocidade induzida quando o duto estiver se mo-vendo para frente ou para o lado, sendo que ambas as velocidades sãosubstancialmente perpendiculares em direção, e em velocidades de movi-mento maiores substancialmente similares em magnitude. Essa ampla capa-cidade de rotação das palhetas tornaria a disposição da figura 23a atrativatanto na "extremidade-de saída como na extremidade de entrada do duto,aprimorando, assim, a capacidade de vôo lateral e adiante do veículo comventoinha embutida. Essa capacidade de rotação permite que o duto desfru-te, da melhor forma, tanto a capacidade de vôo lateral como adiante, similarà capacidade das palhetas paralelas ao eixo geométrico longitudinal do veí-culo, e os fluxos aprimorados em vôo vertical, conforme descrito anterior-mente neste documento. Deve-se notar, ainda, que uma vez que as palhetasforem giradas de modo a alinhá-las com o fluxo local, elas podem, então, seradicionalmente giradas, como tipicamente até estol, cerca de 10 a 12 graus,com a finalidade de realizar a função de controle, conforme descrito anteri-ormente neste documento.

Da mesma forma, nota-se que as palhetas dispostas em formatode "fatia de torta", conforme descrito anteriormente neste documento, nolado de saída do duto, que são substancialmente perpendiculares à direçãodo vôo podem, em velocidades mais altas, ser adicionalmente giradas alémde 45 graus que inclina o fluxo na extremidade de saída a partir do duto paratrás com a finalidade de reduzir o arrasto aerodinâmico de impulso.

Deve-se avaliar, ainda, que o ângulo típico de até 10 a 12 grausé característico de palhetas que estão, tipicamente, a uma distância entre side um comprimento de linha imaginária. Quando a distância entre as palhe-tas for controlada e se tornar menor, predeterminada ou variável ao longodos suportes das palhetas, o ângulo de estol se tornará maior, tipicamente,até 30 graus com aumento correspondente na expansão do rastro.

Portanto, a presente invenção aqui descrita com referência àsfiguras 1 a 21 pode empregar a configuração de palheta descrita com refe-rência às figuras 22 e 23, sendo que o veículo das figuras 1 a 21 inclui:

Um veículo VTOL que compreende: chassi veicular; um dutosustentado pelo chassi veicular com o eixo geométrico longitudinal do dutoperpendicular ao eixo geométrico longitudinal do chassi veicular; um propul-sor montado, de maneira giratória, dentro do duto ao redor do eixo geométri-co longitudinal do duto para forçar um fluido ambiente através da sua entra-da na extremidade superior do duto através de sua saída na extremidadeinferior do duto, e, desse modo, produzir um empuxo ascendente aplicadoao veículo; e uma pluralidade de palhetas espaçadas, como tendo uma se-ção transversal de aerofólio ou uma seção transversal elíptica, seletivamentepivotais ou não-pivotais ou sua combinação, montadas ao longo da extremi-dade de entrada do duto ao redor e substancialmente paralelas ao dito eixogeométrico longitudinal do chassi veicular ou dispostas em segmentos com formato de "fatia de torta" do duto, sendo que as palhetas em cada fatia são,de preferência, substancialmente perpendiculares ao raio seccionado dosegmento, e transpõem a fatia de borda para borda, as palhetas que pivotame/ou têm meios de afetar o fluido ambiente através das palhetas ou nas ad-jacências das palhetas, afetando, assim, o fluxo ao redor das palhetas demodo a gerar um componente de força horizontal desejada ao empuxo apli-cado ao veículo; e palhetas similares dispostas em segmentos com formatode "fatia de torta" do duto, sendo que as palhetas em cada fatia são, de pre-ferência, substancialmente perpendiculares ao raio seccionado do segmen-to, e transpõem a fatia de borda para borda, sendo que a dita disposição ficasituada na extremidade de saída do duto.

Avaliar-se-á que qualquer uma das disposições anteriores podeser usada em qualquer um dos veículos aéreos supramencionados com afinalidade de produzir as forças de controle desejadas além dos empuxos.As palhetas não são destinadas a interromper o fluxo de ar, porém, mera-mente desviam o fluxo de ar de modo a produzir as forças de controle dese-jadas bem como as capacidades de vôo e suspensão do veículo. Conse-qüentemente, na maioria das aplicações, as palhetas pivotalmente monta-das, após atingirem a posição "zero", seriam projetadas para serem pivotaisnão mais que, tipicamente, cerca de 10 a 12 graus em qualquer direção, queé o ângulo máximo atingível antes da separação do fluxo. As palhetas não-pivotais seriam projetadas com seu eixo geométrico longitudinal de seçãotransversal substancialmente paralelo ao eixo geométrico longitudinal doduto e, de preferência, ajustado às variações na angularidade de fluxo local,através da montagem da palheta completa em um ângulo em relação ao ei-xo geométrico longitudinal do duto, ou através do uso de uma palheta queseja torcida ao longo de seu eixo geométrico longitudinal, ou, alternativa-mente, as palhetas não-pivotais são dispostas em segmentos com formatode "fatia de torta" do duto, para satisfazer com a máxima precisão a angula-ridade local do fluxo de entrada ou saída, ou através da combinação tanto damontagem como da construção angular, torcidas conforme a necessidade,necessária para gerar a forma mais eficaz de as forças laterais produziremos movimentos de translação para esquerda e direita à popa e adiante, bemcomo um movimento giratório de desvio, arfagem e cilíndrico do veículo, e,também seu desempenho de sustentação aperfeiçoado afastado do solo ecomportamento de efeito solo aperfeiçoado, e movimento de vôo adiante elateral aperfeiçoado.

Visto que as forças e momentos de controle são gerados porcomponentes horizontais dos empuxos sobre as próprias palhetas, as palhe-tas devem, de preferência, ser colocadas no lado de admissão do propulsoro mais afastadas do centro de gravidade do veículo possível para criar osmaiores momentos alcançáveis. O mesmo se aplica se as palhetas foremproporcionadas no lado de saída dos dutos.

Muito embora a invenção tenha sido descrita particularmente emrelação a veículos aéreos, avaliar-se-á que a invenção, ou vários aspectosda mesma conforme descrito anteriormente, também pode ser vantajosa-mente usada em outros tipos de veículos, como veículos submarinos, demodo a proporcionar controle de propulsão e direcional ao veículo.

Conseqüentemente, embora a invenção tenha sido descrita emrelação a diversas modalidades, será compreendido que estas são mera-mente apresentadas por propósitos exemplificativos, e que podem ser feitasmuitas outras variações, modificações e aplicações da invenção.

Claims (30)

1. Método para aprimorar o fluxo aerodinâmico através de umaventoinha embutida de um veículo VTOL quando o mesmo está próximo aosolo, sendo que a ventoinha embutida compreende um duto aberto, dotadode uma extremidade de entrada e de uma extremidade de saída; um propul-sor montado dentro do dito duto entre as ditas extremidades de entrada esaída; e uma primeira pluralidade de palhetas estendendo-se ao longo daextremidade de entrada do duto; sendo que o método compreende:(a) adicionar uma segunda pluralidade de palhetas ao longo daextremidade de saída do duto, sendo que a dita segunda pluralidade de pa-lhetas é ajustável, de maneira articulada, ao redor dos eixos geométricosparalelos aos eixos geométricos longitudinais da dita segunda pluralidade depalhetas; e(b) ajustar, de maneira articulada, ao menos uma parte da ditasegunda pluralidade de palhetas de modo a adaptar substancialmente a an-gularidade do fluxo que sai do duto causado pelo fluxo que se colide contra osolo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa (a)é realizada dispondo-se toda a dita segunda pluralidade de palhetas parale-las entre si.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa (a)é realizada dispondo-se a dita segunda pluralidade de palhetas em segmen-tos com formato de fatias de torta ao redor de um eixo geométrico centralatravés do duto.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que a dita se-gunda pluralidade de palhetas é disposta em 4 a 8 segmentos.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que a etapa (b)é realizada ajustando-se concentricamente as palhetas dos ditos segmentos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, que compreende,ainda:(c) contorcer ao menos uma parte da dita primeira pluralidade depalhetas em áreas adjacentes a uma borda periférica do duto de modo aajustar seus respectivos planos de simetria em variações locais na extremi-dade de entrada do duto.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que cada palhe-ta da dita segunda pluralidade de palhetas é dotada de um atuador de ajusteindividual.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a dita se-gunda pluralidade de palhetas é ajustável em grupos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que, para cadasegmento, as palhetas são substancialmente perpendiculares a um raio sec-cionado do segmento.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a etapa(b) é realizada ajustando-se diversas palhetas em cada uma da dita primeirae segunda pluralidade de palhetas.

11. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que a etapa(b) é realizada ajustando-se, de maneira articulada, a dita segunda plurali-dade de palhetas até um grau suficiente para permitir que a dita segundapluralidade de palhetas se alinhe substancialmente a uma velocidade com-binada de fluxo livre de ar de admissão e a velocidade induzida pelo dito du-to quando o mesmo se movimenta para frente ou para o lado.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a etapa(a) é realizada dispondo-se, da mesma forma, a dita primeira pluralidade depalhetas em segmentos com formato de fatias de torta ao redor do dito eixogeométrico central, e em que a etapa (b) é realizada ajustando-se, de manei-ra articulada, tanto a primeira como a segunda pluralidade de palhetas ematé ao menos cerca de 45° para, desse modo, assegurar a capacidade devôo para o lado e para frente do dito veículo.

13. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que a etapa(b) é realizada girando-se, de maneira seletiva, as palhetas da dita segundapluralidade de palhetas de modo a controlar concentricamente a expansãoou contração do diâmetro de um rastro de corrente a jusante do dito duto.

14. Método para aprimorar o fluxo aerodinâmico através de umaventoinha embutida de um veículo VTOL quando o mesmo está próximo aosolo, sendo que a ventoinha embutida compreende um duto aberto, dotadode uma extremidade de entrada e de uma extremidade de saída; um propul-sor montado dentro do dito duto entre as ditas extremidades de entrada esaída; e uma primeira pluralidade de palhetas estendendo-se ao longo daextremidade de entrada do duto; sendo que o método compreende:(a) adicionar uma segunda pluralidade de palhetas ao longo daextremidade de saída do duto; e(b) proporcionar meios para ajustar o fluxo ao longo da dita se-gunda pluralidade de palhetas de modo a adaptar substancialmente a angu-laridade do fluxo que sai do duto causado pelo fluxo que se colide com osolo.

15. Veículo, que compreende:um chassi veicular;um duto sustentado pelo chassi veicular com o eixo geométricolongitudinal do duto perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do chassiveicular;um propulsor montado, de maneira giratória, dentro do duto aoredor do eixo geométrico longitudinal do duto para forçar um fluido ambienteatravés da sua entrada na extremidade superior do duto através de sua saí-da na extremidade inferior do duto, e, desse modo, produzir um empuxo as-cendente aplicado ao veículo;uma primeira pluralidade de palhetas espaçadas montada aolongo da extremidade de entrada do duto ao redor dos eixos geométricoscentrais perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal do duto e seletiva-mente operacional de modo a produzir uma força de controle horizontal de-sejada além do empuxo aplicado ao veículo; euma segunda pluralidade de palhetas ao longo da extremidadede saída do duto seletivamente girável de modo a alinhar substancialmenteas linhas transversais de fluxo de saída com a finalidade de evitar a separa-ção do fluxo nas ditas palhetas e reter a eficácia de controle das palhetaspróximas ao solo.

16. Veículo, de acordo com a reivindicação 15, em que a dita-primeira e segunda pluralidade de palhetas são dispostas substancialmenteparalelas a um eixo geométrico longitudinal do veículo.

17. Veículo, de acordo com a reivindicação 15, em que a ditaprimeira e segunda pluralidade de palhetas são dispostas em segmentos emformato de fatias de torta ao redor de um eixo geométrico central do duto.

18. Veículo, de acordo com a reivindicação 17, em que a ditaprimeira e segunda pluralidade de palhetas compreendem a dita segundapluralidade de palhetas.

19. Veículo, de acordo com a reivindicação 15, em que a ditasegunda pluralidade de palhetas é individualmente ajustável.

20. Veículo, de acordo com a reivindicação 15, em que os gru-pos da dita segunda pluralidade de palhetas são separadamente ajustáveis.

21. Veículo, de acordo com a reivindicação 17, em que as palhe-tas de cada segmento são substancialmente perpendiculares a um raio see-Cionado do segmento.

22. Veículo, de acordo com a reivindicação 17, em que a ditasegunda pluralidade de palhetas é disposta em de 4 a 8 segmentos.

23. Veículo, que compreende:um chassi veicular;um duto sustentado pelo chassi veicular com o eixo geométricolongitudinal do duto perpendicular ao eixo geométrico longitudinal do chassiveicular;um propulsor montado, de maneira giratória, dentro do duto aoredor do eixo geométrico longitudinal do duto para forçar um fluido ambienteatravés da sua entrada na extremidade superior do duto através de sua saí-da na extremidade inferior do duto, e, desse modo, produzir um empuxo as-cendente aplicado ao veículo;uma primeira pluralidade de palhetas espaçadas montada aolongo da extremidade de entrada do duto ao redor dos eixos geométricoscentrais perpendiculares ao eixo geométrico longitudinal do duto e seletiva-mente operacional de modo a produzir uma força de controle horizontal de-sejada além do empuxo aplicado ao veículo;uma segunda pluralidade de palhetas ao longo da extremidadede saída do duto; emeios para influenciar o fluxo ao longo da dita segunda plurali-dade de palhetas a reduzir a separação do fluxo proveniente das ditas palhe-tas, de acordo com a necessidade, pela direção local de fluxo linear próxi-mas a cada uma das ditas palhetas sob condições quando o fluxo que sai doduto se colide contra o solo.

24. Veículo, de acordo com a reivindicação 23, em que as palhe-tas na dita segunda pluralidade de palhetas não são articuladas.

25. Veículo, de acordo com a reivindicação 23, em que a ditaprimeira e segunda pluralidade de palhetas são dispostas substancialmenteparalelas a um eixo geométrico longitudinal do veículo.

26. Veículo, de acordo com a reivindicação 23, em que uma en-tre a dita primeira e segunda pluralidade de palhetas é disposta em segmen-tos com formato de fatias de torra ao redor de um eixo geométrico central doduto.

27. Veículo, de acordo com a reivindicação 26, em que uma en-tre a dita primeira e segunda pluralidade de palhetas compreende a dita se-gunda pluralidade de palhetas.

28. Veículo, de acordo com a reivindicação 26, em que as palhe-tas de cada segmento são substancialmente perpendiculares a um raio sec-cionado do segmento.

29. Veículo, de acordo com a reivindicação 26, em que as ditaspalhetas da dita segunda pluralidade de palhetas são ajustáveis, de maneiraarticulada, em ao menos 45°.

30. Veículo, de acordo com a reivindicação 26, em que tanto aprimeira como a segunda pluralidade de palhetas são dispostas em segmen-tos com formato de fatias de torta ao redor de um eixo geométrico central doduto, e em que as palhetas da dita primeira e segunda pluralidade de dutossão ajustáveis, de maneira articulada, em ao menos 45°.