ES1291568U - Disposición sustentadora, estabilizadora y propulsora para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical - Google Patents
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Abstract
Disposición sustentadora, estabilizadora y propulsora para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical, que consiste en aplicar a los fuselajes cuatro alas principales giratorias, o que giran porciones de las mismas, las cuales portan en su borde de salida hileras de turbinas, ventiladores fijos y turbofanes que producen durante el despegue y aterrizaje, por la colocación de las alas, empuje vertical o de levitación, en vuelo horizontal las alas actúan como sustentadoras y las turbinas o ventiladores quedan colocados de forma que producen la propulsión con una ligera inclinación morro arriba.
Description
DESCRIPCIÓN
Disposición sustentadora, estabilizadora y propulsora para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical
Campo de la invención
En sistemas de sustentación, estabilización y propulsión para aeronaves tripuladas y no tripuladas, drones.
Estado de la técnica
Los autogiros no efectúan el despegue vertical, los helicópteros se desplazan a baja velocidad, su rotor es peligroso y los aviones VTOL tienen poca seguridad y aprovechan muy mal la energía de las turbinas a baja altura y a baja velocidad. La presente invención utiliza ventiladores eléctricos y soluciona estos inconvenientes.
Objetivo de la invención y ventajas.
Conseguir despegues verticales sin automatismos, usando turbinas o ventiladores fijos.
Utilizar turbinas accionadas con motores eléctricos.
Utilizar las turbinas o ventiladores eléctricos para generar la sustentación tanto en el despegue como en vuelo horizontal.
Usar alimentación eléctrica con células de combustible, generadores accionados mediante turbo-ejes, turbohélices, motores de explosión alternativos o turbinas de gas.
Ventajas: Es práctico, muy sencillo, económico, efectúa un óptimo vuelo vertical, puede utilizarse para transporte, drones, contraincendios, salvamento, amerizaje y vuelos largos. Problema a resolver.
Los inconvenientes de los aviones de despegue vertical actuales, que son complejos, estando obligados a tener que levantar mucho peso y como consecuencia disponer de poco alcance. La disposición sustentadora, estabilizadora y propulsora para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical de la invención consiste en aplicar a los fuselajes cuatro alas principales giratorias o giran porciones de las mismas, las cuales portan en su borde de salida hileras de turbinas o ventiladores fijos y turbo que adoptan durante el despegue y aterrizaje, por la colocación de las alas, empuje vertical o de levitación. En vuelo horizontal las alas actúan como sustentadoras y las turbinas o ventiladores quedan colocados de forma que producen la propulsión con una ligera inclinación morro arriba. Los ventiladores o turbinas son accionados con motores eléctricos, alimentados con baterías, células de combustible o con generadores eléctricos alimentados con turbinas de gas, los motores y los ventiladores o turbinas.
Una variante puede producir la propulsión exclusivamente con las turbinas o ventiladores, utilizando en ese caso unas alas de pequeña superficie, que se utilizan preferentemente para soportar los ventiladores y turbinas.
Los ventiladores de las esquinas se pueden utilizar como estabilizadores.
Pueden utilizarse solamente una pareja de alas en ese caso el plano estabilizador de cola porta ventiladores sustentadores y algunos estabilizadores.
La cantidad de motores, ventiladores, etc., depende del tamaño o diámetro de los mismos.
Para accionar los generadores eléctricos de los ventiladores, hélices, etc., puede utilizar una o más turbinas, mini turbinas, microturbinas y nanoturbinas propulsoras o auxiliares. Para evitar repetición en lo sucesivo al mencionar turbinas nos referiremos igualmente a las miniturbinas, microturbinas y nanoturbinas.
Usando la mitad de los ventiladores, hélices, etc., girando en un sentido y la otra mitad en el opuesto se consigue eliminar el par de giro que se crea.
En vuelo horizontal parte de la sustentación se puede generar con la superficie alar o ventral del fuselaje.
En vuelo horizontal la estabilidad se obtiene mediante los alerones y timones de profundidad y dirección situados sobre los empenajes horizontales y vertical, también se puede obtener mediante ventiladores. En desplazamiento vertical la estabilización horizontal se obtiene mediante tres o más ventiladores eléctricos situados en la punta de las alas, ambos empenajes horizontales y opcionalmente en la zona del morro. En el sistema de vuelo automático o en un microprocesador se reciben o producen señales de GPS, acelerómetros, giróscopos, anemómetro, altura, variómetro, radioaltímetro, rumbo, (rumbo, altura, velocidad y régimen de ascenso o descenso seleccionados), las cuales procesadas dan señales de información o indicación, y de control para los ventiladores, alerones, timones de profundidad y dirección que se aplican con servosistemas eléctricos o hidráulicos. El control también puede efectuarse manualmente, aplicando señales variables.
Los ventiladores usados para la estabilización y las turbinas son accionados con motores eléctricos, alimentados con baterías, células de combustible, generadores accionados mediante turbo-ejes, turbohélices, motores de explosión alternativos o turbinas de gas.
Los ventiladores utilizados para la estabilización y los ventiladores o hélices de control accionados eléctricamente son controlados mediante motores y circuitos independientes, para garantizar su actuación en caso de fallo. Pueden usarse los mismos ventiladores y motores eléctricos usados para producir la sustentación.
La zona inferior del fuselaje es plana proporcionando junto con las alas la sustentación durante el vuelo horizontal. Las alas posteriores se colocan a distinta altura para evitar interferencia con la estela del ala delantera y/o de los motores.
Los motores eléctricos pueden alimentarse adicionalmente con supercondensadores, durante pequeños periodos de tiempo, emergencias, etc., que pueden reservarse exclusivamente para la subida inicial del despegue y al final del descenso o aterrizaje, en estos últimos casos el gasto eléctrico es muy pequeño usándose los generadores como elementos complementarios y para una mayor seguridad. Los generadores eléctricos reforzarán la potencia aplicada por las baterías y las cargarán durante el vuelo horizontal.
En caso de emergencia también puede aterrizar como un avión convencional y puede amerizar añadiendo unos flotadores que pueden ser inflables.
Opcionalmente una o más aletas a la salida detrás de los ventiladores pueden deflectar el flujo de aire respecto a la dirección del conducto, permitiendo el ascenso y descenso horizontal de la aeronave, no necesitando la inclinación morro arriba que se necesita sin dichas aletas.
Puede adaptarse a todo tipo de aeronaves, alas delta, biplanos, alas volantes y en general a todas las aeronaves de gran superficie alar u horizontal.
En el empenaje vertical los timones de dirección y los ventiladores controlan la dirección.
En los casos de utilizar hidrógeno para las células de combustible, el combustible puede remolcarse en un tanque especial en la cola del avión para evitar explosiones en el avión.
La propulsión puede ser mediante los ventiladores eléctricos, para drones y aviones de corto recorrido o mediante turboventiladores una vez ha ascendido verticalmente y hasta el descenso cuando se utiliza gran carga o en largo recorrido.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una vista lateral esquematizada y seccionada de una disposición de la aeronave de la invención en vuelo vertical.
La figura 2 muestra una vista en planta esquematizada y seccionada de la aeronave en vuelo horizontal.
La figura 3 muestra una vista lateral esquematizada y seccionada de la aeronave en desplazamiento horizontal.
La figura 4 muestra una vista en planta y esquematizada y seccionada de una variante de aeronave.
Descripción más detallada de una forma de realización
La figura 1 muestra una forma de realización de la invención con la aeronave (1), turbinas, ventiladores o hélices sustentadores y propulsores (3) sobre las alas giratorias (2) giradas estas por el sistema eléctrico, hidráulico o neumático (11). Las alas y turbinas se encuentran de posición de desplazamiento vertical.
La figura 2 muestra la aeronave (1), turbinas, ventiladores o hélices sustentadores y propulsores (3) sobre las alas giratorias (2) giradas estas por el sistema eléctrico, hidráulico o neumático (11). Las alas y turbinas se encuentran en posición de desplazamiento o vuelo horizontal.
La figura 3 muestra la aeronave (1), con dos hileras de ventiladores (3) a cada lado y en vuelo horizontal. Donde 1/2 T es la tracción de cada hilera de los ventiladores o turbinas, 1/2 Tf la tracción hacia delante de cada hilera de ventiladores o turbinas, 1/2 L la mitad de la sustentación de la aeronave y 1/2 W la mitad de su peso. Las alas posteriores se colocan a mayor altura para evitar interferencia con la estela del ala delantera y/o motores. Muestra una nave con la disposición sustentadora de la invención en actitud de desplazamiento horizontal. Los turboventiladores propulsores (5), colocados bajo el ala giran con ella y generan sustentación durante ascenso y descenso.
La figura 4 muestra la aeronave (1), turbinas, ventiladores o hélices sustentadores y propulsores (3) sobre las alas giratorias principales (2) y las posteriores de menor tamaño (4). Es propulsada por la hélice o turbohélice (7). Las alas y turbinas son giradas por el sistema eléctrico, hidráulico o neumático (11). Las alas y turbinas se encuentran de posición de desplazamiento vertical.
Las alas posteriores más pequeñas pueden confundirse con los típicos estabilizadores horizontales. Para tamaños muy pequeños, drones, etc., los ventiladores estabilizadores pueden utilizarse como sustentadores, incluso durante el vuelo horizontal, en lugar de las alas, alerones y timones de profundidad y alabeo.
Claims (20)
1. Disposición sustentadora, estabilizadora y propulsora para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical, que consiste en aplicar a los fuselajes cuatro alas principales giratorias, o que giran porciones de las mismas, las cuales portan en su borde de salida hileras de turbinas, ventiladores fijos y turbofanes que producen durante el despegue y aterrizaje, por la colocación de las alas, empuje vertical o de levitación, en vuelo horizontal las alas actúan como sustentadoras y las turbinas o ventiladores quedan colocados de forma que producen la propulsión con una ligera inclinación morro arriba.
2. Disposición según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas o ventiladores son accionados con motores eléctricos, alimentados con baterías, células de combustible o con generadores eléctricos accionados por turbinas de gas.
3. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque la propulsión se produce exclusivamente con turbinas o ventiladores, utilizando en ese caso unas alas traseras de superficie inferior a las delanteras, que se utilizan preferentemente para soportar los ventiladores y turbinas.
4 Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque ventiladores en las esquinas o extremos de las alas se utilizan como estabilizadores.
5. Disposición según reivindicación 1, caracterizada por utilizarse dos alas principales y dos posteriores de menor tamaño y más altas que las principales.
6. Disposición según reivindicación 2, caracterizada porque para accionar los generadores eléctricos de las turbinas o ventiladores, se utilizan una o más mini turbinas, microturbinas y nanoturbinas propulsoras o auxiliares.
7. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque la mitad de las turbinas o ventiladores giran en un sentido y la otra mitad en el opuesto.
8. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque en vuelo horizontal la estabilidad se obtiene mediante los alerones y timones de profundidad y dirección situados sobre los empenajes horizontales y vertical.
9. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque en desplazamiento vertical la estabilización horizontal se obtiene mediante tres o más ventiladores eléctricos situados en las alas, ambos empenajes horizontales y en la zona del morro, unos giróscopos detectan el cambio de actitud respecto a la horizontal y al rumbo, generándose unas señales que actúan sobre los motores eléctricos que accionan los ventiladores estabilizadores horizontales y verticales, de modo que corrige los desvíos o inclinaciones indeseadas.
10. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque una pareja de ventiladores eléctricos en el empenaje vertical controlan el rumbo.
11. Disposición según reivindicación 2, caracterizada porque los ventiladores de control accionados eléctricamente son controlados mediante motores y circuitos independientes.
12. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque la zona inferior del fuselaje es plana proporcionando, junto con las alas, la sustentación durante el vuelo horizontal.
13. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque Los motores eléctricos se alimentan adicionalmente con, supercondensadores, durante pequeños periodos de tiempo y emergencias.
14. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque para el amerizaje añade unos flotadores inflables.
15. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque adicionalmente la alimentación eléctrica para los ventiladores procede de generadores eléctricos accionados por turbo-ejes.
16. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque la propulsión se realiza con ventiladores eléctricos, para drones y aviones de corto recorrido.
17. Disposición según reivindicación 1, caracterizada porque la propulsión se efectúa con turbofanes, una vez ha ascendido verticalmente y hasta el descenso.
18. Disposición según reivindicación 1, caracterizada por utilizar una instalación hidráulica para la actuación de los motores hidráulicos que accionan los ventiladores tangenciales y radiales.
19. Disposición según reivindicación 1, caracterizada por utilizar una instalación neumática para la actuación de los motores neumáticos que accionan los ventiladores tangenciales y radiales.
20. Disposición según reivindicación 1, caracterizada por utilizar una instalación eléctrica para la actuación de los motores neumáticos que accionan los ventiladores tangenciales y radiales.
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