BRPI0815989B1 - aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades que não inclui uma asa cantilever - Google Patents

Abstract

AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER Caracterizada por conter: um corpo principal (2), e um corpo direito ( 4A) e esquerdo (4B) do corpo, dispostos em cada lado do corpo principal (2), estando todos os corpos apoiados por uma asa (3), sendo que as extremidades frontais dos corpos da direita (4A) e da esquerda (4B) estão por trás uma extremidade frontal do corpo principal (2) e em frente a uma extremidade frontal da asa (3), sendo que as extremidades traseiras dos corpos da direita (4A) e da esquerda (4B) se projetam para trás do corpo principal (2) e da asa (3), e sendo que um estabilizador horizontal (5) está voltado para a extremidade traseira do corpo principal (2), por cerca de uma abertura, e sendo que o fluxo de ar é definido por uma superfície inferior da asa principal e pelos corpos da esquerda (4B) e da direita (4A), sendo que a asa principal está invertida em relação ao estabilizador horizontal (5) em uma seção cruzada vertical, sendo que a aeronave ainda inclui um dispositivo de aceleração, um estabilizador vertical (7), um leme (9) e um propulsor (8).

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a uma aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades, e em particular a uma aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades que não compreende uma asa cantilever, sendo que a aeronave voa através do fluxo relevante ou pressão positiva que flui ao longo da superfície inferior da aeronave.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[0002] Uma aeronave adquire elevação através da pressão negativa ao longo da superfície superior de uma asa por causa da diferença na velocidade de fluxo de ar que flui sobre as superficies superior e inferior.

[0003] A JP2004-106784A divulga uma aeronave do tipo pipa que voa pelo fluxo de ar ou pressão positiva.

[0004] Na aeronave tipo pipa, o ângulo de ataque fica maior a cerca de 60 graus em vôo de baixa velocidade ou em aterrissagem, o que é semelhante a uma pipa. Na aeronave, a aceleração e a elevação são geradas por um motor a jato descarregando um gás obliquamente para baixo como um avião comum. A elevação não é gerada por um fluxo de ar.

[0005] Em vôos de baixa velocidade e aterrissagens, o ângulo de ataque da aeronave inteira tem que ser muito grande e é muito dificil pilotar no solo com tal ângulo de ataque sendo muito grande.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMAS QUE SERÃO RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0006] É um objetivo da invenção fornecer uma aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades que não compreenda uma asa cantilever, contendo uma extremidade livre, sendo que a aeronave voa pelo fluxo relativo do ar, garantindo um vôo estável durante a aterrissagem/ decolagem ou em baixa velocidade.

[0007] O inventor descobriu que o peso da aeronave é suportado por uma força de componente de força de reação obtida pelo fluxo de ar gerado na superfície superior e inferior da aeronave ao mover-se para frente por um dispositivo de aceleração, sendo que a aeronave é elevada por uma força de componente de empuxo pelo dispositivo de aceleração e voa enquanto a sua posição se mantém no nivel ótimo.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0008] O problema será resolvido pela presente invenção abaixo.

[0009] (1) Uma aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades que não compreenda uma asa cantilever, caracterizada por conter: um corpo principal, um corpo da direita e um corpo da esquerda dispostos em cada lado do corpo principal, estando todos os corpos apoiados por uma asa, sendo que as extremidades frontais dos corpos da direita e da esquerda estão por trás de uma extremidade frontal do corpo principal e em frente a uma extremidade frontal da asa, sendo que as extremidades traseiras dos corpos da direita e da esquerda se projetem para trás do corpo principal e da asa, sendo que um estabilizador horizontal está voltado para a extremidade traseira do corpo principal a cerca de uma lacuna, sendo que o fluxo de ar é definido por uma superfície inferior da asa principal e pelos corpos da esquerda e da direita, sendo que a asa principal está invertida em relação ao estabilizador horizontal em uma seção vertical, sendo que a aeronave ainda compreende um dispositivo de aceleração, um estabilizador vertical, um leme e um propulsor.

[0010] (2) A aeronave do parágrafo (1), caracterizada pelo fato de que, a asa compreende uma superfície plana superior e uma superfície inferior contendo um ressalto que se projeta para baixo, sendo que o estabilizador horizontal compreende uma superfície inferior plana e uma superfície superior com um ressalto que se projeta para cima.

[0011] (3) A aeronave do parágrafo (2) ou (3), caracterizada pelo fato de que, o ressalto é a porção de espessura máxima da asa, sendo que a relação de espessura da espessura máxima é de 20 a 30%, e sendo que a porção de espessura máxima é formada em uma posição de 30 a 40% do comprimento da corda de uma extremidade da asa.

[0012] (4) A aeronave de qualquer um dos parágrafos (1) a (3), caracterizada pelo fato de que, é formada uma concavidade na extremidade frontal da asa.

[0013] (5) A aeronave de qualquer um dos parágrafos (1) a (4), caracterizada pelo fato de que, um ressalto é formado em uma parte inferior de cada um dos corpos da direita e esquerda na mesma posição do ressalto da asa.

[0014] (6) A aeronave de qualquer um dos números (1) a (5), caracterizada pelo fato de que, a extremidade frontal de cada um dos corpos da direita e esquerda é formado como um hemisfério.

[0015] (7) A aeronave de qualquer um dos parágrafos (1) a (6), caracterizada pelo fato de que, a extremidade frontal do corpo principal é formada como um hemisfério.

[0016] (8) A aeronave de qualquer um dos parágrafos (1) a (7), caracterizada pelo fato de que, o propulsor está articulado a uma extremidade traseira do estabilizador horizontal e está invertido em relação ao estabilizador horizontal em uma seção vertical, sendo que o propulsor contém uma superfície superior plana e uma superfície inferior com um ressalto. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS • A figura 1 e uma vista plana superior de uma configuração de uma aeronave de acordo com a presente invenção; • A figura 2 é uma vista plana inferior desta; • A figura 3 é uma vista transversal tomada ao longo da linha III-III na figura 1; e • A figura 4 é uma vista frontal da elevação desta.

MELHOR FORMA DE EXECUTAR A INVENÇÃO

[0017] Uma configuração da presente invenção será descrita no que diz respeito aos desenhos.

[0018] Nas figuras 1 e 2, diferente de uma aeronave convencional, uma aeronave com asa de suporte em ambas as extremidades nesta modalidade é caracterizada pelo fato de que a aeronave, diferente de uma aeronave convencional, não contém uma asa que se estende transversalmente.

[0019] A aeronave contém um corpo principal 2 na parte central, uma asa 3 que se projeta transversalmente da parte inferior do corpo principal 2; um corpo da direita 4A e um corpo 4B da esquerda fixado em cada lado da asa 3; um estabilizador horizontal 5 nas extremidades traseiras do corpo da direita e da esquerda 4A, 4B; e uma hélice 6 fornecida sobre uma extremidade traseira do corpo principal 2. No estabilizador horizontal 5, são previstos um estabilizador vertical 7 e um elevador 8, enquanto um leme 9 é previsto no estabilizador vertical 7.

[0020] Entre a borda frontal do estabilizador horizontal 5 e a extremidade traseira da asa 3 é formada uma lacuna 10 na qual a hélice de 6 está disposta.

[0021] O estabilizador vertical 7 está disposto no meio do estabilizador horizontal 5, e o leme 9 é montado na parte traseira do estabilizador vertical 7. O propulsor 8 está montado na extremidade traseira do estabilizador horizontal 5.

[0022] Na figura 1, o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B têm um uma extremidade frontal hemisférica e a superfície interna lateral é quase linear. Cada uma das superficies laterais externas dos corpos da direita e da esquerda 4A, 4B possui uma porção abaulada externa 4C.

[0023] Na figura 2, é respectivamente formada uma porção abaulada externa 4D sobre as superficies internas do corpo da direita 4A e do corpo da esquerda 4B na parte inferior da aeronave. A superfície inferior da asa 3 é continua com a superfície inferior do corpo principal 2.

[0024] Na figura 4, as superficies frontais dos corpos da direita e da esquerda 4A, 4B são elípticas e as extremidades traseiras destes são curvadas para cima.

[0025] A extremidade frontal da asa 3 está atrás das extremidades frontais dos corpos da direita e da esquerda 4A, 4B. Uma porção côncava 3B é formada na borda frontal da asa 3.

[0026] Na figura 3, a asa 3 contém uma extremidade frontal e hemisférica e a superfície superior da asa 3 é plana. É formada uma curvatura positiva 3A que se projeta para baixo na superfície inferior da asa 3. A asa 3 afina gradualmente para trás a partir de uma porção de espessura máxima da asa 3.

[0027] A extremidade frontal da asa 3 é formada como uma porção côncava 3B contendo uma seção transversal circular e horizontal. Devido a tal formato da porção côncava 3B, o fluxo de ar dificilmente deixa a asa 3.

[0028] A porção de espessura máxima da asa 3 está prevista em uma posição de 2/10 a 3/10 do comprimento da corda a partir da ponta da asa 3. A espessura da porção de espessura máxima é de 3/10 a 4/10, de preferência 35/100 do comprimento da corda.

[0029] Se a espessura da porção de espessura máxima for menor que 3/10 do comprimento da corda, a espessura da asa 3 não seria suficiente e não elevaria a aeronave de forma adequada. Se for maior que 4/10, a resistência do ar seria muito grande. Se a ponta da asa 3 for mais espessa do que a porção de espessura máxima, ocorreria turbulência.

[0030] A asa 3 é mais fina que o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B. As metades inferiores do corpo da direita 4A e do corpo da esquerda 4B se projetam a partir da superfície inferior da asa 3.

[0031] A asa 3, o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B constituem uma estrutura em forma de comporta como um todo em uma seção transversal vertical. A superfície inferior da asa 3, o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B definem um caminho de ar 11 estendendo-se desde a borda frontal até a borda posterior da asa 3.

[0032] Na fig. 2, a distância entre a porção abaulada interna 4D do corpo da direita 4A e a porção abaulada interna 4D do corpo da esquerda 4B é mais curta do que as distâncias entre as bordas frontais e entre as bordas traseiras do corpo da direita 4A e do corpo da esquerda 4B.

[0033] Durante o vôo da aeronave 1, um fluxo de ar que passa no caminho do ar 11 é acelerado pelo Efeito Coanda entre as porções abauladas internas 4D e 4D e é passado para trás.

[0034] O corpo principal 2 se curva para trás.

[0035] O elevador 8 é articulado na extremidade traseira do estabilizador horizontal 5. A superfície inferior do elevador 8 é convexa, de modo a formar uma curvatura positiva, e a superfície superior é plana. As bordas laterais 5B do estabilizador horizontal 5 se projetam para fora dos corpos da direita e esquerda 4A, 4B, e a extremidade traseira da asa 3 está próxima à extremidade frontal das bordas laterais 5B.

[0036] O estabilizador horizontal 5 possui uma seção transversal vertical inversa àquela da asa 3. Nesta configuração, a asa 3 possui uma superfície superior que é plana e uma superfície inferior com uma curvatura positiva 3A, enquanto o estabilizador horizontal 5 possui uma superfície superior uma curvatura positiva 5A e uma superfície inferior que é plana. A superfície superior da asa 3 não se limita à forma na figura 3. Se uma curvatura positiva for formada na superfície superior da asa 3, a superfície superior do estabilizador horizontal 5 será plana.

[0037] O estabilizador horizontal 5 é maior do que a extremidade traseira da asa 3 na Fig. 3, permitindo que a aeronave voe de maneira estável.

[0038] Em vez da hélice 6, pode ser utilizado um motor a jato ou um motor de foguete para gerar empuxo. Se a aeronave 1 for um avião de pequeno porte, um avião não tripulado ou um aeromodelo, uma hélice pode ser combinada com um motor alimentado por uma fonte elétrica como uma bateria, por exemplo.

[0039] No avião 1, se necessário, podem ser fornecidas rodas (não mostradas) para a locomoção no terreno. A roda está disposta na frente das superficies inferiores do corpo da direita 4A e do corpo da esquerda 4B e no meio da superfície inferior do estabilizador horizontal 5. Se a aeronave 1 for usada para pousar em águas, o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B podem ser usados como flutuadores.

[0040] Quando a aeronave 1 nesta configuração for acelerada pela hélice 6 a partir da posição parada no solo ou na água, os fluxos decorrentes relevantes no caminho do ar 11 a partir da extremidade frontal da asa 3.

[0041] Um fluxo de ar passa para trás através do caminho de ar 11 ao longo do corpo da direita 4A e do corpo da esquerda 4B em alta velocidade sem sair da aeronave 1 transversalmente. O fluxo de ar de alta velocidade empurra o ar inferior para baixo. Devido à uma força de reação ao ar empurrado, a asa 3 é empurrada para cima, de forma que a aeronave 1 ganhe altura.

[0042] O vôo da aeronave 1 será descrito e comparado ao voo de uma pipa japonesa.

[0043] Uma face frontal inclinada da pipa japonesa é empurrada e é aplicada uma tensão a uma linha da pipa para suportá-la. Com ou sem ventos, a linha da pipa é puxada para baixo e o fluxo de ar atinge a face frontal. A pipa sobe devido à força de reação e se elevará até uma posição que tenha um ângulo equilibrado de ataque. Essa força elevadora é uma força componente da força de reação à medida que a linha da pipa não for prolongada. Quando a linha da pipa for estendida, a força elevadora será uma força resultante da força componente acima e da força componente perpendicular à face frontal da pipa.

[0044] Nesta configuração, ao invés da tensão da linha da pipa, quando a aeronave com a asa é acelerada pela hélice, as duas forças acima são obtidas como forças de reação.

[0045] Enquanto o ar é empurrado pela hélice sobre a asa 3, o elevador levemente se inclina para baixo. Uma força flutuante aplicada na ala é restrita, de modo que o avião voa levemente acima do solo.

[0046] Com o aumento do empuxo da hélice 6, o elevador 8 se inclina para cima, e a parte dianteira da aeronave 1 é elevada. Além disso, proporcionalmente ao aumento do empuxo da hélice, a aeronave 1 recebe uma reação maior e é acelerada para subir.

[0047] O ângulo de ataque da asa 3 aumenta consideravelmente. No entanto, as extremidades dianteiras da asa 3, o corpo da direita 4A e o corpo da esquerda 4B são hemisféricos, de forma que o ar não saia da borda frontal da asa 3. Assim, a aeronave não entra em queda ou não sofre um acidente.

[0048] O ar passa através do caminho de ar 11 para trás e fica limitado pela curvatura 3A na parte dianteira da asa 3 e uma área transversal do caminho de ar 11 aumenta para trás. Pelo efeito Coanda, um fluxo lento de alta viscosidade é gerado ao longo da superfície inferior, da superfície interna lateral do corpo da direita 4A e a superfície interna lateral do corpo da esquerda 4B.

[0049] É produzido um fluxo de alta velocidade, e pode ser aplicado um grande empuxo à asa devido ao fluxo de alta velocidade.

[0050] Em vôos de baixa velocidade onde o trabalho da hélice 6 é pequeno, uma força da aeronave 1 para empurrar o ar inferior para baixo é fraca. O ângulo de ataque de toda a aeronave 1 aumenta e uma força componente para frente do empuxo da hélice 6 é pequena.

[0051] Com o aumento da potência da hélice 6, uma força que limita o ar pela asa 3 fica maior, e o ângulo de ataque diminui. A força componente do empuxo pela hélice 6 aumenta na direção para frente, permitindo que a aeronave voe em alta velocidade.

[0052] Dependendo do empuxo da hélice 6, o angulo de ataque da aeronave 1 pode ser alterado, garantindo um vôo estável. Se a velocidade do vento for igual à força componente para frente da aeronave 1, ela pairará no ar.

[0053] A seção transversal vertical do estabilizador horizontal 5 está em relação inversa com a seção vertical transversal da asa 3. É gerada uma elevação na superfície superior do estabilizador horizontal 5 por pressão negativa, e a elevação se opõe em um momento por elevar a asa 3 por completo para frente, fazendo com que a posição de vôo fique mais estável.

[0054] Nesta configuração, o caminho de ar 11 é único, mas uma diversidade de caminhos de ar pode ser formada lado a lado. A relação entre o caminho do ar 11 para a asa 3 pode ser, de preferência, pelo menos, 1/2. Se for inferior a 1/2, a força de flutuação da aeronave não seria suficiente, de modo que seria necessário aumentar a potência da hélice 6. A profundidade do caminho de ar 11 pode ser determinada de forma que a aeronave não deslize lateralmente.

APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA INVENÇÃO

[0055] A aeronave pode ser amplamente utilizada para voar com estabilidade mesmo em velocidades baixas.

Claims (8)

1. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", tendo: um corpo principal (2), tendo uma extremidade frontal, um corpo direito (4A) disposto em uma lateral do corpo principal (2) e tendo uma extremidade frontal; um corpo esquerdo (4B) disposto na outra lateral do corpo principal (2) e tendo uma extremidade frontal, as extremidades frontais dos corpos direito e esquerdo (4A, 4B) estando por trás da extremidade frontal do corpo principal (2); uma asa (3) suportada pelo corpo principal (2), corpo direito (4A) e corpo esquerdo (4B) e tendo uma extremidade frontal que está por trás das extremidades frontais dos corpos direito e esquerdo (4A, 4B) , uma porção média da asa (3) sendo suportada pelo corpo principal (2), uma extremidade direita da asa (3) sendo suportada pelo corpo direito (4A), uma extremidade esquerda da asa (3) sendo suportada pelo corpo esquerdo (4B) e um caminho de ar sendo definido longitudinalmente da aeronave (1) por uma superfície inferior da asa (3) e superficies laterais internas dos corpos direito e esquerdo (4A, 4B), um estabilizador horizontal (5), uma lacuna (10) sendo formada entre a asa (3) e o estabilizador horizontal (5), um dispositivo de aceleração (6) na lacuna (10); um estabilizador vertical (7) na porção média do estabilizador horizontal (5), um leme (9) em uma extremidade traseira do estabilizador vertical (7); e um propulsor (8) em uma extremidade traseira do estabilizador horizontal (5), caracterizada por a asa (3) possuir uma superfície superior plana e uma curvatura inferior positiva (3A), enquanto o estabilizador horizontal (5) possui uma curvatura superior positiva (5A) e superfície inferior plana, a asa (3) se tornando gradualmente mais fina para trás a partir de uma porção de espessura máxima da asa (3).

2. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a porção de espessura máxima da asa (3) possuir uma espessura variando de 3/10 a 4/10 de um comprimento da corda da asa (3), a porção de espessura máxima sendo formada em uma posição de 2/10 a 3/10 do comprimento da corda a partir de um bordo de ataque da asa (3).

3. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 2, caracterizada por a asa (3) possuir uma porção côncava (3B) na extremidade frontal.

4. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 3, caracterizada por cada um dentre o corpo direito (4A) e corpo esquerdo (4B) possuir uma porção abaulada externa (4C) e uma porção abaulada interna (4D) na mesma posição que aquelas da curvatura positiva (3A) na superfície inferior da asa (3).

5. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizada por a extremidade frontal de cada um dentre o corpo direito (4A) e corpo esquerdo (4B) ser formada como um hemisfério.

6. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma qas reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizada por a extremidade frontal do corpo principal (2) ser formada como um hemisfério.

7. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 6, caracterizada por o propulsor (8) ser articulado a uma extremidade traseira do estabilizador horizontal (5), o propulsor (8) tendo uma superfície superior plana e uma curvatura inferior positiva.

8. "AERONAVE COM ASA DE SUPORTE EM AMBAS AS EXTREMIDADES (1) QUE NÃO INCLUI UMA ASA CANTILEVER", de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 7, caracterizada por o dispositivo de aceleração (6) compreender uma hélice.

Images