BRPI0904672A2 - avião monomotor de asa com enflechamento negativo - Google Patents

Abstract

AVIãO MONOMOTOR DE ASA COM ENFLECHA MENTO NEGATIVO A presente invenção refere-se a uma disposição construtiva para avião monomotor (4) de asa com enflechamento negativo, em que o conjunto motor-hélice (41) está disposto à frente das asas (43) do avião (4), o acesso dos pilotos (47) à cabine de comando (44) é feito por meio de portas laterais (42), e o para-brisa (441) se estende substancialmente do conjunto motor-hélice (41), por cima e por ambos os lados até a porção posterior da posição em que sentam os pilotos (47), onde os pilotos (47) e portas laterais (42) estão posicionados substancialmente à frente do bordo de ataque (433) da raiz (431) das asas (43), e onde as portas (42) se estendem substancialmente da base (452) ao topo (451) da fuselagem (45).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AVIÃO MONOMOTOR DE ASA COM ENFLECHAMENTO NEGATIVO".

A presente invenção refere-se á uma configuração para constru-ção de aviões monomotores. Em particular a um avião monomotor de motordianteiro de asa com enflechamento negativo, em que os pilotos e as portasde acesso à cabine de comando ficam à frente do bordo de ataque da asa, eque ainda apresenta meios adicionais para aumentar a visibilidade dos pilo-tos quando operando em áreas de intenso tráfego aéreo.

Descrição do Estado da Técnica

Aviões monomotores de motor dianteiro tradicionalmente são dotipo asa alta ou asa baixa. Nos quais as asas do avião ficam respectivamen-te posicionadas sobre e sob a cabine de comando onde sentam os pilotos,assim influenciando o campo de visão dos mesmos. A configuração de asabaixa, como por exemplo a do modelo Bonanza G-36 produzido pela Beech-craft, permite boa visibilidade dianteira e superior porém as próprias asasobstruem o campo de visão dos pilotos em seu setor inferior. O oposto ocor-re em aviões de asa alta, como por exemplo no modelo SkyCatcher produzi-do pela Cessna, onde, estando dispostas sobre a cabeça dos pilotos, as a-sas obstruem o setor superior de seu campo de visão. As posições de asaalta e baixa ainda influenciam a visibilidade em manobras de curva. Ao reali-zar uma curva, por exemplo para direita, o avião rola para o lado direito,consequentemente abaixando a asa direita e levantando a esquerda. Emaviões de asa alta, ao abaixar a asa direita esta obstrui a visibilidade lateraldireita dos pilotos. Já em aviões de asa baixa, o levantar da asa esquerdaobstrui a visão lateral esquerda dos pilotos. O oposto ocorre ao se realizaruma curva para a esquerda.

O problema de visibilidade é crítico, especialmente nas proximi-dades de aeródromos. Onde a concentração de aviões, realizando diferentesmanobras, associada a falhas de visibilidade pode levar a colisões entre ae-ronaves. Como, por exemplo, aquele ocorrido no aeroporto regional North-west, perto de Dallas, no Texas, EUA, em Maio de 2008, quando um aviãomonomotor de asa baixa que se aproximava para aterrissagem, colidiu comum segundo monomotor, este de asa alta, que se preparava para decolar.Ambos tendo apontado como causa do acidente o fato de não terem avista-do a outra aeronave.

A configuração tradicional de aviões monomotores também a -presenta dificuldades de acesso para os pilotos. Monomotores de asa altatipicamente apresentam portas laterais sob as asas, cujas dimensões sãolimitadas pelo intradorso das asas e base da fuselagem. Já monomotores deasa baixa geralmente apresentam portas laterais sobre as asas, nesse casoas limitações são o extradorso da asa e a capota do avião, o que adicional-mente exige que o piloto suba uma escada, ou a própria asa, para ter aces-so à cabine. Existe ainda uma configuração alternativa de acesso superiorcomo por exemplo a do modelo EMB-312 Tucano da Embraer, na qual acapota, ou parte da mesma, escorrega ou pivota permitindo acesso pelo to-po da cabine. Neste caso o piloto precisa vencer o obstáculo da lateral dafuselagem, geralmente por meio de uma pequena escada.

A posição das asas em relação à cabine de aviões monomoto-res, que impõe os limites à visibilidade e ao acesso dos pilotos, é determina-da pela localização do peso útil nesse tipo de aeronave. Para minimizar osesforços estruturais, projetistas procuram localizar as asas na mesma verti-cal em que se concentra o peso da aeronave.

Para atingir voo, a força de sustentação gerada nas asas deuma aeronave precisa ser maior do que o peso da mesma. Tal força de sus-tentação atua para cima no centro de pressão das asas, enquanto o pesoatua para baixo sobre o centro de gravidade do avião. Logo, quanto maisafastados estiverem o centro de pressão e o centro de gravidade maioresserão os esforços sobre a fuselagem entre esses dois pontos. Maiores es-forços estes, que precisam ser compensados com reforços estruturais queoneram em peso e custo a construção do avião, e ainda tem influências ne-gativas sobre o comportamento da aeronave em voo. Assim, por minimizar adistância entre os centros de pressão e gravidade, a localização da asa logoacima, ou logo abaixo, do ponto onde se concentra o peso da aeronave re-duz os esforços sobre a estrutura da mesma, permitindo que esta seja feitamais leve.

Dado que em aviões monomotores de motor dianteiro, o conjun-to piloto-motor representa a maior parte do peso da aeronave, entende-sepor que projetistas deste tipo de avião posicionam a asa sobre ou sob o pró-prio piloto, negativamente impactando a visibilidade do mesmo.

O mesmo problema não é comum em outras configurações deaeronaves. Bimotores, como por exemplo o modelo KingAir B200GT da Be-echcraft, ou monomotores de motor traseiro, por exemplo o modelo SeaMaxda Airmax usualmente têm seus motores sobre as asas. Essa melhor distri-buição de peso permite posicionar os pilotos à frente das asas, assim libe-rando o seu campo de visão, bem como e facilitando seu acesso indepen-dentemente da configuração de asas do avião. Porém, a adoção em massadestas configurações não ocorre em aeronaves de pequeno porte porquemonomotores com motor dianteiro apresentam vantagens significativas tantoem desempenho, uma vez que a hélice dianteira recebe ar não turbilhonadopela passagem sobre as asas, equilíbrio e custo de manutenção e operaçãode um versus dois motores.

Uma tentativa de solução para o problema da visibilidade emmonomotores de asa alta pode ser observada no modelo Parrot, da fabrican-te Techca CZAW (apresentado no artigo de capa da revista inglesa Today'sPilot, edição de Junho de 2006). No Parrot1 os pilotos ficam posicionadossob a asa do avião, especificamente à frente da Iongarina da asa porém a-trás do bordo de ataque da asa. Nele, o problema de visão superior foi con-tornado através da substituição da porção de asa que normalmente ficariasobre a cabeça dos pilotos, entre a Iongarina e o bordo de ataque da asa,por um material transparente que integra a capota pivotável do avião. Talconfiguração apresenta duas desvantagens. A primeira de acesso, uma vezque, ao deslocar a asa para trás, os projetistas do Parrot foram obrigados areforçar a estrutura da fuselagem entre a asa e o motor, gerando uma pare-de lateral alta que precisa ser vencida por meio de uma escada para se teracesso superior à cabine. É sabido que o desembarque seguro do Parrot éespecialmente complicado, dada a dificuldade de se avistar a escada a partirdo interior da aeronave. A segunda de visibilidade, uma vez que a porçãorestante da asa, entre a Iongarina e o bordo de ataque ao lado da cabeçados pilotos, ainda obstrui parte do campo de visão em manobras de curva.

Face ao exposto, acredita-se ser interessante prover uma confi-guração para aviões monomotores de motor dianteiro que permita amplavisibilidade superior e inferior e ainda acesso ergonômico para os pilotosembarcarem e desembarcarem de forma confortável na aeronave. A presen-te invenção tem como objetivo prover tal configuração, sem que se incorrampenalidades de custo ou peso extra na aeronave relativos ao simples deslo-camento da posição das asas.

Apesar de descrita tendo por base aviões monomotores de cabi-ne fechada e asa alta, um técnico no assunto irá reconhecer que a mesmaconfiguração ora apresentada também é aplicável em aviões abertos, comopor exemplo modelos de avião ultraleves, e aviões de asa baixa.

Breve Descrição da invenção

A presente invenção soluciona os problemas do estado da técni-ca mencionados anteriormente através de uma configuração para aviõesmonomotores de motor dianteiro com duas novas características. A primeirasendo o posicionamento dos pilotos à frente do bordo de ataque da asa, oque lhes confere visibilidade superior, inferior e lateral irrestrita. A segundasendo a disposição de portas laterais, também à frente do bordo de ataquedas asas, que se estendem substancialmente da base à capota da fuselagem.

Opcionalmente, a configuração pode ainda incluir um meio parapermitir visibilidade traseira em manobras em torno de aeródromo, como porexemplo um espelho retrovisor rebatível ou um conjunto câmera-monitor.

Ainda, além de poder ser aplicada em aviões de dois lugares(biplace) levando apenas os pilotos, a disposição apresentada pode adicio-nalmente contar com um segundo par de portas laterais, estas sob ou sobreas asas, para o embarque de dois a quatro passageiros além dos dois pilotos.

Breve descrição das figurasA presente invenção será, a seguir, descrita de forma mais deta-lhada com base em exemplos de execução apresentados nas figuras. Asfiguras mostram:

Figura 1 - uma vista lateral da configuração tradicional de aviãomonomotor de asa alta;

Figura 2 - uma vista lateral da configuração tradicional de aviãomonomotor de asa baixa;

Figura 3 - uma vista lateral do estado da técnica mais próximoda presente invenção;

Figura 4 - uma vista lateral da configuração proposta na presen-te invenção;

Figura 5 - uma vista lateral de uma configuração alternativa dapresente invenção, incluindo um segundo par de portas laterais sob as asaspara embarque e desembarque de passageiros;

Figuras 6 e 7(A) - apresentam respectivamente uma vista supe-rior e uma vista em corte da configuração proposta na presente invenção,destacando a posição dos pilotos e porta em relação ao bordo de ataque daasa em sua raiz;

Figura 7(B) - ilustra o detalhe da variante da configuração pro-posta em que o espelho retrovisor para manobras em áreas de tráfego aéreointenso encontra-se estendido;

Figura 8 - uma vista em perspectiva da disposição construtivaproposta na presente invenção.

Descrição detalhada das figuras

Visando simplificar a descrição, na ausência de referência espe-cífica, deve-se entender o termo avião como indicando um avião monomotorde motor dianteiro. A posição dianteira do conjunto motor-hélice (11, 21, 31,41, 51) é comum a todas as ilustrações, onde ainda são usados numerais dereferência semelhantes para indicar características similares.

A figura 1 ilustra uma configuração tradicional de avião de asaalta 1. Nesta configuração observa-se o conjunto motor-hélice 11 à frente dacabine 14, e ainda portas laterais 12, dispostas na fuselagem 15, cujas di-mensões são limitadas pelo intradorso 131 das asas 13 e pela base 152 dafuselagem 15. As asas 13, dispostas sobre a cabine 14, limitam o campo devisão superior dos pilotos.

Já a figura 2 ilustra uma configuração tradicional para avião deasa baixa 2, dispondo dos mesmos componentes principais: conjunto motor-hélice 21 dianteiro, asas 23, cabine 24 e fuselagem 25, porém onde as por-tas laterais 22 são agora limitadas pelo extradorso 231 das asas 23 e capotado avião, ou topo da fuselagem 251 .As asas 23, dispostas sob a cabine 24,limitam o campo de visão inferior do piloto.

A figura 3 ilustra esquematicamente o avião de asa alta modeloParrot 3. Nele, o acesso à cabine 34, se faz por meio de uma capota pivo-tante 32, associado a uma escada 321. As asas 33 ainda estão dispostassobre a cabine 34, porém foram ligeiramente deslocadas para trás na fuse-lagem 35. A lateral 341 da cabine 34 não pode ser eliminada uma vez que,dada a ausência de suporte superior para o conjunto motor-hélice 31, estaprecisa sustentar todos os esforços referentes ao peso deste conjunto 31.

A figura 4 ilustra uma primeira variante da disposição construtivaque é objeto da presente invenção. Como pode ser observado, o avião 4dispõe de portas laterais 42 que se estendem substancialmente da base 452ao topo, ou capota, 451 da fuselagem. A disposição construtiva ainda contacom tubos estruturais 411 que auxiliam no suporte do conjunto motor-hélice 41.

A configuração apresentada na figura 4, e melhor visualizadanas figuras 6 e 8, é obtida com mínimo custo e peso extra referentes a refor-ços estruturais, pelo uso de asas 43 com enflechamento negativo, onde aspontas das asas 432 são dispostas à frente das raízes 431 das mesmas.

Asas com enflechamento negativo vêm sendo desenvolvidas a alguns anos,como ilustrado, por exemplo, no documento de patente americano US4.767.083 de 30 de Agosto de 1988. Uma vantagem desta configuração é o3deslocamento para frente do centro de pressão da asa, o que permite, naconfiguração da presente invenção, aproximá-lo da linha do centro de gravi-dade do avião, assim minimizando a necessidade de reforços estruturais.Aviões usualmente têm asas retas ou de enflechamento positivo,onde, na linha do bordo de ataque da asa, a ponta da asa fica alinhada ou édisposta para trás de sua raiz. A configuração de enflechamento negativotem como principal desvantagem a instabilidade lateral e direcional, corrigidapelo aumento das dimensões do leme de direção 46. Por outro lado essaconfiguração tem como principal vantagem a característica de não entrar emparafuso, uma vez que, por construção, não estola a ponta da asa.

As figuras 5 e 7(A e B) apresentam configurações alternativas edetalhes da presente configuração para avião.

Na variante 5 do avião da presente invenção, ilustrado na figura5, pode-se observar a presença de um segundo conjunto de portas laterais521, além das portas laterais que dão acesso à cabine 52. Esse segundoconjunto de portas 521, disposto sob as asas, permite o embarque de dois aquatro passageiros além dos dois pilotos.

A figura 7A apresenta o corte AA indicado na figura 4. Como sepode observar na figura 7A, tanto o piloto 47 como o acesso 42 à cabine 44estão dispostos à frente do bordo de ataque 433 da asa 43 na altura da raiz431 da asa 43. A figura 7A também ilustra o para-brisa 441 da cabine 44,este se estendendo substancialmente do conjunto motor-hélice 41, por cimae por ambos os lados até a porção posterior da posição em que sentam ospilotos 47.

Opcionalmente, a disposição construtiva pode ainda incluir ummeio 48 para permitir visibilidade traseira em manobras de aeródromo, comopor exemplo um espelho retrovisor rebatível 48, mostrado na figura 7B naposição estendida 481, ou um conjunto câmera-monitor, onde a câmera es-taria disposta na fuselagem 45, voltada para trás, e o monitor estaria dispos-to na cabine 44, voltado para o piloto, permitindo assim que este tenha umanoção do que se passa atrás de sua aeronave sem ter que girar seu corpo.

Finalmente, a figura 8 apresenta a configuração preferida dapresente invenção em vista perspectiva. Nesta, fica clara a disposição daporta de acesso 42 à frente do bordo de ataque da asa 433 na raiz 431 da asa.

Claims (10)

1. Avião monomotor (4) de asa com enflechamento negativo, emque: o conjunto motor-hélice (41) está disposto à frente das asas (43) doavião (4); o acesso dos pilotos (47) à cabine de comando (44) é feito pormeio de portas laterais (42); e o para-brisa (441) se estende substancialmen-te do conjunto motor-hélice (41), por cima e por ambos os lados até a porçãoposterior da posição em que sentam os pilotos (47);caracterizado pelo fato de que os pilotos (47) e portas laterais(42) estão posicionados substancialmente a frente do bordo de ataque (433)da raiz (431) das asas (43), onde as portas (42) se estendem substancial-mente da base (452) ao topo (451) da fuselagem (45).

2. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zado pelo fato de que o avião (4) ainda possui um meio (48) para permitir aopiloto retrovisão.

3. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 2, caracteri-zado pelo fato de que o meio (48) que permite retrovisão consiste em umespelho retrovisor, montado de forma rebatível sobre a porção superior dopara-brisa (441) do avião (4).

4. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 2, caracteri-zado pelo fato de que o meio (48) que permite a retrovisão consiste em umconjunto câmera-monitor, em que a câmera é montada na fuselagem (45)sendo voltada para trás, e o monitor é montado no interior da cabine (44).

5. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que o avião (4) é um biplace.

6. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 5, caracteri-zado pelo fato de que o avião adicionalmente dispõe de um segundo par deportas laterais (521) dispostas sob as asas.

7. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 6, caracteri-zado pelo fato de que o avião (5) adicionalmente possui pelo menos doisassentos para passageiros, atrás dos dois pilotos.

8. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que o avião tem asa alta.

9. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que o avião tem asa baixa.

10. Avião monomotor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que o avião é do tipo ultraleve.