ES1196335U - Sistema de sustentación, estabilización y propulsión para aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical - Google Patents
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Abstract
1. Sistema de sustentación, estabilización y propulsión para aeronaves eléctricas de despegue y aterrizaje vertical utilizando turbinas o fanes accionados eléctricamente, caracterizado porque las aeronaves durante el despegue, aterrizaje y demás fases del vuelo disponen como elementos sustentadores, estabilizadores y propulsores de las aeronaves (1): hileras de fanes o turbinas eléctricas (3) distribuidas en las aeronaves por los bordes de salida o superficie del fuselaje, alas (2), empenajes o estabilizadores horizontales (20), aletas canard (21) y en los zócalos (7) o pestañas en los laterales del fuselaje, accionados por motores eléctricos alimentados por baterías eléctricas, pilas o células de combustible, generadores impulsados por aire a presión y volantes de inercia.
Description
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DESCRIPCION
Sistema de sustentacion, estabilizacion y propulsion para aeronaves electricas de despegue y aterrizaje vertical.
Campo de la invencion
En aeronaves tripuladas, drones o UAVs tipo VTOL cuya alimentacion principal o unica es electrica. Incluyendo los de radiocontrol.
Estado de la tecnica
Las aeronaves: Aviones, UAVs o drones que actualmente utilizan la alimentacion electrica tienen poca autonomla, o los propulsados por turbinas de gas necesitan largas pistas de aterrizaje, grandes flaps y trenes de aterrizaje. La presente invencion simultanea el despegue vertical y la propulsion utilizando exclusiva o principalmente energla electrica para solucionar dicho problema.
Descripcion de la invencion
Objetivo de la invencion y ventajas.
Utilizar el despegue y aterrizaje vertical.
No necesitar largas y costosas pistas, ni costosos y pesados aviones, flaps y trenes de aterrizaje.
Utilizar como energla principal la de las baterlas electricas.
Utilizar para el despegue y aterrizaje energlas complementarias a la de las baterlas.
Problema a resolver.
La gran contamination y altos costes de los motores o turbinas alimentados con combustibles fosiles y similares, y tambien la necesidad de largas y caras pistas de despegue. Por otra parte se evita el uso de flaps y complicados trenes de aterrizaje, utilizando otros mas sencillos.
El sistema de sustentacion, estabilizacion y propulsion para aeronaves electricas de despegue y aterrizaje vertical de la invencion consiste en utilizar durante el despegue, aterrizaje y demas fases del vuelo como elementos sustentadores, estabilizadores y propulsores de las aeronaves: hileras de fanes o turbinas electricas distribuidos en las aeronaves por los bordes de salida o la superficie del fuselaje, alas, empenajes o estabilizadores horizontales, aletas canard y en los zocalos o pestanas en los laterales del fuselaje, accionados por motores electricos alimentados por baterlas electricas, pilas o celulas de combustible, generadores impulsados por aire a presion y volantes de inercia. La aeronave es controlada manualmente o con los sistemas de vuelo automatico.
En los despegues y aterrizajes el flujo de los fanes o turbinas electricas se dirige hacia abajo a) Colocando los fanes verticalmente, b) Deflectando el flujo mediante aletas deflectoras o c) Girando las alas o porciones de ellas y con ello los fanes. La aeronave asciende o desciende estabilizada con dos o mas fanes o turbinas electricas situadas en las esquinas o extremos de las alas, estabilizador o fuselaje de las aeronaves. La propulsion se inicia inclinando levemente el flujo de aire, bien inclinando los fanes o variando o reduciendo el grado de deflexion de las alas o aletas deflectoras. Al alcanzar el nivel de crucero los fanes se colocan inclinados
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proporcionando simultaneamente la sustentacion y la propulsion de la aeronave, o bien se colocan con su eje horizontal produciendo solamente la propulsion y las alas la sustentacion. En vuelo de crucero la estabilizacion se puede realizar principalmente con las aletas de los alerones, timones de profundidad y direction.
La estabilizacion tambien se puede realizar con al menos dos fanes en puntos estrategicos de la aeronave distantes del centro de la misma y controlados por el procesador, sistema de control de vuelo (AFCS), o piloto automatico.
En vuelo vertical y en crucero la estabilizacion se puede realizar variando la potencia de dos o mas de los fanes de las esquinas o de los puntos mas distantes del centro de la aeronave.
Tambien puede colocarse un estabilizador en la zona delantera del fuselaje, de forma similar a un avion canard.
Los fanes cuando no actuan de propulsores deben quedar protegidos en el interior de las alas, fuselaje, zocalos, etc. y cubiertos con unas aletas.
Los fanes y turbinas electricas pueden colocarse sobresalientes o en voladizo en los laterales de los fuselajes de las aeronaves.
Los fanes y turbinas electricas deben utilizarse por parejas en contra rotation con el fin de evitar o contrarrestar el par de giro de los mismos.
El control como en todas las aeronaves se puede efectuar manual o automaticamente mediante un sistema de vuelo o piloto automatico y cuando proceda teledirigido.
Las aeronaves deben estar construidas con materiales ultraligeros de fibra de carbono, kevlar y resinas, y fibras o materiales reforzados con grafeno y oxido de grafeno.
Description de los dibujos
La figura 1 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave de cuatro alas utilizando hileras de fanes o turbinas electricas perpendiculares o en modo de sustentacion. Se puede sustituir por otra aeronave de dos alas con empenaje de cola.
La figura 2 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave utilizando hileras de fanes o turbinas electricas inclinadas en modo de propulsion y sustentacion. Se puede sustituir por otra aeronave de dos alas con empenaje de cola.
La figura 3 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave utilizando hileras de fanes o turbinas electricas horizontales o en modo de propulsion, la sustentacion la generarlan las alas. Se puede sustituir por otra aeronave de dos alas con empenaje de cola.
La figura 4 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave de dos alas, estabilizador de cola y aletas canard en zona delantera, utilizando hileras de fanes o turbinas electricas verticales, pero con una pequena inclination.
La figura 5 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave de cuatro alas, utilizando hileras de fanes o turbinas electricas verticales en modo de sustentacion.
La figura 6 muestra una vista esquematizada y en planta de una variante de aeronave con las hileras de fanes en unos zocalos laterales del fuselaje y en unos grandes empenajes de cola. Todos los fanes se encuentran en modo de sustentacion o desplazamiento vertical.
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La figura 7 muestra una vista esquematizada y en planta de una variante de aeronave de cuatro alas, con hileras de fanes. Utiliza alas y empenajes de cola inclinables.
La figura 8 muestra una vista esquematizada y en planta de una variante de aeronave del tipo de ala volante con hileras de fanes.
La figura 9 muestra una vista esquematizada y en alzado de la aeronave de la figura 8.
La figura 10 muestra una vista esquematizada y en planta de una variante de aeronave con unos deflectores del flujo de los fanes.
La figura 11 muestra una hilera de fanes, en posicion de sustentacion, accionada mediante un cable o varilla.
La figura 12 muestra una hilera de fanes, en posicion de propulsion y sustentacion, accionada mediante un cable o varilla.
La figura 13 muestra una hilera de fanes, en posicion de propulsion, accionada mediante un cable o varilla.
La figura 14 muestra una hilera de fanes y unas aletas deflectoras.
La figura 15 muestra una hilera de fanes y unas aletas deflectoras.
Descripcion mas detallada de una forma de realizacion
La figura 1, 2 y 3 muestran una forma de realizacion de la invention en una aeronave (1) de
cuatro alas. La figura 1 presenta la aeronave (1) en el suelo preparada para iniciar un modo
despegue vertical, este se realiza aplicando maxima potencia a las hileras de fanes o turbinas electricas (3) sobre los bordes de salida de las alas (2). Las hileras de fanes se giran o accionan simultaneamente manualmente, o electrica, neumatica o hidraulicamente, mediante el actuador (6), los cables, varillas o conductos (4) y los ejes (14). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcation de conductos. (6) puede representar una palanca de actuation mediante cables o varillas para en caso de emergencia. La figura 2 muestra los fanes (3) en posicion inclinada proporcionando sustentacion y propulsion simultaneamente. La figura 3 muestra los fanes (3) en posicion horizontal, produciendo la propulsion y ayudando a las alas en la generacion de sustentacion. La estabilizacion se consigue variando la potencia de algunos fanes en las esquinas y/o mas distantes del centro de la aeronave. Tambien se pueden utilizar fanes adicionales e independientes para ese cometido. Las hileras de fanes pueden formar parte de una portion de ala giratoria (13) en el borde de salida del ala, similar a lo mostrado en la figura 4. Esto es mostrado por llneas de trazos en solo un ala, en la figura 1.
La figura 4 muestra una aeronave (1) con alas (2), empenaje horizontal de cola (20), aletas canard (21) con hileras de fanes (3) ligeramente inclinados y soportada cada hilera por una placa o armazon (10) que gira sobre sus ejes (11). Las hileras de fanes se giran o accionan simultaneamente manual, electrica, neumatica o hidraulicamente, mediante el actuador (6), y los cables o conductos (4). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcacion cruce de conductos. Los fanes podrlan mostrar un modo de actuacion de sustentacion con un pequeno avance.
La figura 5 muestra una aeronave (1) de cuatro alas (2), con las hileras de fanes (3) en las puntas de alas, dichas puntas (22) son giratorias y son accionadas mediante unos actuadores electricos, neumaticos o hidraulicos (6a). Las superficies superiores del fuselaje, alas y
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estabilizador horizontal en su caso, portan paneles fotovoltaicos que alimentan los fanes y las baterlas.
La figura 6 muestra una aeronave (1) de gran superficie repartida entre 1 fuselaje, los zocalos (7) en los laterales del fuselaje y el empenaje horizontal de cola (20). Las hileras de fanes se giran o accionan simultaneamente manual, electrica, neumatica o hidraulicamente, mediante el actuador (6), y los cables o conductos (4). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcation o cruce de conductos.
La figura 7 muestra una aeronave (1) de cuatro alas giratorias (2a), con las hileras de fanes (3), dichas alas son accionadas manualmente o mediante unos actuadores electricos, neumaticos o hidraulicos (6a) y los cables o conductos (4). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcacion o cruce de conductos. (6) puede ser una palanca utilizada para accionar las alas manualmente.
La figura 8 muestra una aeronave ala volante (1), cuyas alas (2) portan las hileras de fanes (3) Las hileras de fanes se giran o accionan simultaneamente manual, electrica, neumatica o hidraulicamente, mediante el actuador (6), y los cables o conductos (4). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcacion o cruce de conductos.
La figura 9 muestra una vista lateral de la aeronave (1) de la figura (8).
La figura 10 muestra una aeronave (1) de cuatro alas (2), con las hileras de fanes fijos e inclinados (3), en el modo de propulsion y sustentacion, el flujo igualmente lanzado inclinado hacia abajo y hacia atras. Dicho flujo es desviado hacia adelante mediante las placas deflectoras (9) durante el movimiento o desplazamiento vertical. Las hileras de fanes se giran o accionan simultaneamente manual, electrica, neumatica o hidraulicamente, mediante el actuador (6), y los cables o conductos (4). El punto (5) representa una union cardan, unos engranajes, o bifurcacion o cruce de conductos.
La figura 11 muestra la hilera de fanes o turbinas (3) en position de sustentacion o vertical. Se gira mediante el cable o varilla (15) y el brazo (16) que le hacen girar alrededor del soporte o eje de giro (17).
La figura 12 muestra la hilera de fanes o turbinas (3) en posicion inclinada o de sustentacion y propulsion. Se gira mediante el cable o varilla (15) y el brazo (16) que le hacen girar alrededor del soporte o eje de giro (17).
La figura 13 muestra la hilera de fanes o turbinas (3) en posicion horizontal o de propulsion, la sustentacion se produce en las alas. Se gira mediante el cable o varilla (15) y el brazo (16) que le hacen girar alrededor del soporte o eje de giro (17).
La figura 14 muestra la hilera de fanes o turbinas (3) en posicion inclinada y fija. El cable o varilla (15a) coloca el deflector (9a) en la posicion de sustentacion, o empuje hacia arriba, girando mediante el brazo (16a) alrededor del eje (19).
La figura 15 muestra la hilera de fanes o turbinas (3) en posicion inclinada y fija. El cable o varilla (15a) coloca el deflector (9a) en la posicion de sustentacion y propulsion, paralelo al flujo de aire, girando alrededor del eje (19) mediante el brazo (16a).
Se gira mediante el cable o varilla (15) y el brazo (16) que le hacen girar alrededor del soporte o eje de giro (17).
En todos los casos y en especial en el vuelo de desplazamiento vertical, la estabilizacion de las aeronaves se consigue variando la potencia de dos o mas de los fanes de las esquinas o mas distantes del centro de la aeronave.
5 Las aeronaves mostradas en la presente invencion son, a tltulo de ejemplo no limitativo.
Claims (25)
- 51015202530354045501. Sistema de sustentacion, estabilizacion y propulsion para aeronaves electricas de despegue y aterrizaje vertical utilizando turbinas o fanes accionados electricamente, caracterizado porque las aeronaves durante el despegue, aterrizaje y demas fases del vuelo disponen como elementos sustentadores, estabilizadores y propulsores de las aeronaves (1): hileras de fanes o turbinas electricas (3) distribuidas en las aeronaves por los bordes de salida o superficie del fuselaje, alas (2), empenajes o estabilizadores horizontales (20), aletas canard (21) y en los zocalos (7) o pestanas en los laterales del fuselaje, accionados por motores electricos alimentados por baterlas electricas, pilas o celulas de combustible, generadores impulsados por aire a presion y volantes de inercia.
- 2. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas (3) se giran o inclinan con un eje comun (14).
- 3. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas (3) se mantienen fijas.
- 4. Sistema segun reivindicacion 2, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas se giran o inclinan manualmente, con un actuador (6) accionando unas varillas, cables (4) o impulsando por unos conductos de aire a presion o llquido hidraulico.
- 5. Sistema segun reivindicacion 2, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas se giran o inclinan manualmente con un actuador accionando unas varillas, cables o impulsando por unos conductos aire a presion o llquido hidraulico que gira las alas (2g), empenajes de cola y aletas canard.
- 6. Sistema segun reivindicacion 2, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas se giran o inclinan manualmente con un actuador accionando unas varillas, cables o impulsando por unos conductos de aire a presion o llquido hidraulico que gira una porcion (10) de las alas que portan los fanes.
- 7. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas se colocan en los zocalos (7) laterales del fuselaje de la aeronave.
- 8. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas se colocan en los bordes de salida de las alas, empenajes de cola y aletas canard.
- 9. Sistema segun reivindicacion 3, caracterizado porque las hileras de fanes o turbinas electricas fijas portan unos deflectores que desvlan el flujo hacia abajo para el vuelo o desplazamiento vertical.
- 10. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque los fanes y turbinas electricas se utilizan por parejas en contra rotacion.
- 11. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las superficies superiores del fuselaje alas, empenaje horizontal y aletas canard portan unos paneles fotovoltaicos (25) que captan la energla solar, cargando las baterlas o alimentado directamente los motores electricos de lo fanes.
- 12. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque en vuelo vertical la estabilizacion se realiza variando la potencia de al menos dos fanes en puntos estrategicos de la aeronave, distantes del centro de la misma y controlados por el procesador, sistema de control de vuelo (AFCS), o piloto automatico.51015202530354045
- 13. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque las aeronaves estan construidas con materiales ultraligeros de fibra de carbono y kevlar con resinas, y fibras u otros materiales reforzados con grafeno u oxido de grafeno.
- 14. Sistema segun reivindicacion, caracterizado porque los fanes se colocan en los bordes y en la zona interna de la superficie alar de las aeronaves ala delta.
- 15. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque los fanes se colocan sobresalientes o en voladizo en los laterales de los fuselajes de las aeronaves.
- 16. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque los fanes se colocan en los bordes de salida de las aeronaves tipo alas volantes.
- 17. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque en los despegues y aterrizajes el flujo de los fanes o turbinas electricas se dirige hacia abajo colocando los fanes verticalmente.
- 18. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque en los despegues y aterrizajes el flujo de los fanes o turbinas electricas se dirige hacia abajo deflectando el flujo mediante aletas deflectoras.
- 19. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque en los despegues y aterrizajes el flujo de los fanes o turbinas electricas se dirige hacia abajo girando las alas o porciones de ellas, que portan los fanes.
- 20. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque en los despegues y aterrizajes la aeronave asciende o desciende estabilizada con dos o mas fanes o turbinas electricas situadas en las esquinas o extremos de las alas, estabilizador o fuselaje de las aeronaves.
- 21. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque la propulsion se inicia inclinando el flujo de aire, bien inclinando los fanes o variando o reduciendo el grado de deflexion de las aletas deflectora y al alcanzar el nivel de crucero los fanes se colocan inclinados proporcionando simultaneamente la sustentacion y la propulsion de la aeronave.
- 22. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque la propulsion se inicia inclinando levemente el flujo de aire, bien inclinando los fanes o variando o reduciendo el grado de deflexion de las aletas deflectoras y hasta alcanzar el nivel de crucero,
- 23. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque los fanes o turbinas se colocan con su eje horizontal, produciendo la propulsion y al avanzar, las alas generan la sustentacion.
- 24. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque el control de la aeronave se efectua manual o automaticamente mediante un sistema de vuelo o piloto automatico.
- 25. Sistema segun reivindicacion 1, caracterizado porque el control de la aeronave se efectua teledirigido.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted |
Effective date: 20180123 |
|
| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20240402 |