ES2221654T3 - Mecanismo de extension de aletas sustentadoras en un avion. - Google Patents

Abstract

Una disposición de flap para avión en la que el flap (10) es desplegable entre una primera posición almacenado o ¿de crucero¿ y una segunda posición desplegada, incluyendo el movimiento de despliegue un movimiento de traslación del flap para el que el flap está montado en un carro (50) para movimiento de rodadura a lo largo de un carril (40), teniendo el carril superficies de rodadura opuestas en él y pudiéndose mover el carro a lo largo del carril sobre al menos dos pares de rodillos (170), teniendo cada par de rodillos un rodillo que corre en cada superficie de rodadura opuesta y estando conectados los rodillos de cada par de rodillos por unos medios de conexión (180) que mantienen a los rodillos de cada par de rodillos separados en una distancia fija durante el uso, entendiendo los medios de de conexión montados de forma pivotante en el carro de tal manera que cuando el carril sea de curvatura múltiple, los medios de conexión pivotan en el carro manteniendo ambos rodillos citados de cadapar mencionado de rodillos en contacto de rodadura con su respectiva superficie de rodadura del carril, en todo momento.

Description

Mecanismo de extensión de aletas sustentadoras en un avión.

La presente invención se refiere a un flap (aleta de sustentación) de avión y está especialmente relacionada con el mecanismo de despliegue de los flaps de borde de ataque o de borde de salida de un avión.

La mayoría de los aviones modernos tienen una sección de ala optimizada para producir una baja resistencia a velocidad de crucero. En la mayoría de los casos dicha sección de ala de avión optimizada no proporcionará la alta capacidad de sustentación requerida durante las fases de despegue y aterrizaje del vuelo. Los sistemas de flap se utilizan para proporcionar la alta capacidad de sustentación requerida y éstos incrementan efectivamente la combadura y en algunas ocasiones el área del ala cuando el flap está desplegado. Durante la fase de despegue del vuelo se necesita una alta capacidad de sustentación con un mínimo incremento de la resistencia, mientras que en la fase de aterrizaje es necesaria una alta capacidad de sustentación e inducir resistencia con el fin de reducir la velocidad de avance del avión. Los flaps se pueden desplegar también en otras fases del vuelo para incrementar la sustentación.

Cada fase del vuelo puede requerir diferentes configuraciones de los flaps. Las variables geométricas controladas en el despliegue de los flaps son:

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Superposición - el solapamiento entre el ala y el flap.

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Hueco - el espacio entre el borde de ataque o de salida del ala y el punto más próximo del flap.

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Ángulo de despliegue - el ángulo entre una referencia horizontal y una línea de cuerda del flap.

Se requiere un mecanismo que posicione el flap de tal manera que se consigan los ajustes correctos de superposición, hueco y ángulo de despliegue. Muchos de estos mecanismos se basan en un sistema de carril para proporcionar el movimiento de traslación del flap, en el que el flap se monta en un carro para movimiento rodante a lo largo del carril. Un mecanismo de este tipo se encuentra por ejemplo en el documento US-A-4,995,575. El carril es de grosor constante y tiene superficies de rodadura opuestas en él y el carro se puede mover a lo largo del carril, sobre por lo menos, dos pares de rodillos, teniendo cada par de rodillos un rodillo que corre sobre cada superficie de rodadura opuestas, y siendo mantenidos los rodillos de cada par con una cierta separación entre ellos, habitualmente por un conector rígido, mediante el cual se mantienen ambos rodillos en contacto de rodadura con sus respectivas superficies de rodadura del carril en todo momento. Se permite por lo tanto que el carro se mueva suavemente a lo largo del carril y que despliegue el flap como se requiere. Se pueden fabricar muchos perfiles de carriles de radio constante diferentes para un sistema de tres posiciones. Sin embargo, solo hay una combinación de desplazamiento del pivote del carro con respecto a la superficie del flap, y un desplazamiento a lo largo de la línea axial del flap que genere un carril recto. Otras combinaciones generan un perfil de carril de radio constante, sin embargo, en muchos casos se hace necesario modificar estos perfiles de carril debido a:

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Una interferencia en el movimiento de la estructura del flap con otra estructura del ala debido al arco descrito por el punto de pivote y por lo tanto también del camino que sigue el flap.

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Las cargas sobre el mecanismo del flap son demasiado grandes para permitir un diseño factible debido a que el punto de pivote del carro está demasiado lejos de la línea de acción de la carga aerodinámica aplicada. El diseño de un mecanismo basado en carriles para soportar estas cargas requeriría muy probablemente un mecanismo que sería inaceptablemente pesado y grande.

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El mecanismo del flap debe estar preferiblemente contenido preferiblemente en la caja del ala. Muchos mecanismos posibles de carril con perfil de radio constante, especialmente de secciones de ala delgada, que no están contenidas por la caja del ala.

Tales perfiles de carril modificados, tienen un radio variable o un carril con curvatura múltiple, teniendo frecuentemente un perfil en forma de "S" aplanada. Los sistemas de carril único para carro existentes son solamente viables para un perfil de carril lineal o de radio constante ya que de otra manera, el conjunto de rodillos no será capaz de mantener un movimiento de giro libre a lo largo del carril.

Actualmente, cuando los carriles de radio constante no son apropiados, se utilizan otros mecanismos más complejos. Uno de tales mecanismos utiliza un carril que tiene secciones primera y segunda rectas (secciones de radio infinito) conectadas por una sección de carril que tiene radio constante. Los carros primero y segundo están unidos y montados sobre conjuntos de rodillos; teniendo cada uno de los conjuntos de rodillos un rodillo en contacto con una de dos superficies de rodadura opuestas del carril, estando cada par de rodillos conectados por una biela o brazo. Los rodillos se colocan en el carril de forma que puedan rodar libremente a largo del carril en todo momento. El segundo carro tiene un único par de rodillos. Los carros se conectan a pivotamientos al flap, encontrándose la conexión de pivotante del segundo carro más hacia atrás que la del mencionado primer carro. Ambos carros se mueven a lo largo de la mencionada primera sección del carril de radio infinito. Al final de la primera sección del carril con radio infinito, el primer carro para mientras que el segundo carro se puede mover libremente a lo largo de la sección de carril con radio constante y la segunda sección de raíl con radio infinito. Por lo tanto, al final de la primera sección de carril con radio infinito, la conexión pivotante del primer carro es fijada en posición y actúa como punto de pivotamiento para el flap, cuando éste es puesto en posición por el segundo carro que se mueve a lo largo de la sección de radio constante y la segunda sección de carril de radio infinito. El lector apreciará que el mecanismo anteriormente descrito es más complejo que el mecanismo de carro único. Tampoco es siempre posible diseñar mecanismos factibles como el descrito anteriormente para los ajustes requeridos para el despliegue del flap requerida.

Un objeto de la presente invención es producir un mecanismo de despliegue de flap más simple, adecuado para usarlo con un carril de perfil de radio variable (curvatura múltiple).

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona una disposición del flap para avión en la que el flap es desplegable entre una primera posición almacenado, o "de crucero" y una segunda posición desplegada, incluyendo el movimiento de despliegue un movimiento de traslación del flap, para lo cual el flap se monta en un carro para movimiento de rodadura a lo largo de un carril, teniendo el carril superficies de rodadura opuestas en él y pudiendo moverse el carro a lo largo del carril sobre, por lo menos, dos pares de rodillos, teniendo cada par de rodillos un rodillo que corre sobre cada superficie opuesta de rodadura y estando conectados los rodillos de cada par por un medio de conexión que mantiene los rodillos de cada par de rodillos separados, en uso, en una distancia fija; los medios de conexión se montan de manera pivotante sobre el carro de tal manera que cuando la pista tenga una curvatura múltiple, los medios de conexión pivoten en torno al carro, manteniendo dichos rodillos de cada par de rodillos en contacto de rodadura con sus respectivas superficies de rodadura del carril en todo momento.

Los medios de conexión comprenden preferiblemente medios para articular por, lo menos, un rodillo del citado al menos un par en torno a un eje de articulación separado del eje de rodadura del mencionado rodillo, por lo que una línea que conecte los ejes de rodadura del par de rodillos pasará por ambos puntos de contacto de los rodillos con el carril.

El eje de articulación estará, preferiblemente, equidistante entre los ejes de rodadura de los rodillos de dicho par y la conexión pivotante del conjunto de rodillos con el carro permitirá que las rodillos rueden libremente a lo largo de carriles de diferentes perfiles incluyendo carriles con perfiles de radio variable, incluyendo carriles con forma de S, mientras mantienen el contacto de rodadura con la superficie del carril. Esto asegurará una correcta posición y orientación del carro y, por lo tanto, del flap.

Se prefiere además que por lo menos uno de los pares de rodillos incluya medios de ajuste para permitir regular que la distancia entre los rodillos. Los medios de ajuste ayudarán a minimizar el desgaste y permitirán que el carro se ajuste para absorber cualquier tolerancia inicial del sistema. Dichos medios de ajuste pueden estar previstos en todos los pares de rodillos. Los medios de ajuste pueden ser, convenientemente, un ajustador de tipo leva.

Una realización alternativa puede incluir medios de desplazamiento de los rodillos que incluyan medios para separar los dos rodillos de un par dado en una cantidad dependiente del grado de cambio de curvatura del carril que experimenta ese par de rodillos.

Por lo tanto, dicho par de rodillos puede tener un sensor o guía en contacto con el carril inmediatamente junto a las ruedas de ese par que perciba cambios de curvatura del carril cuando el carro se mueve a lo largo de él, y que mediante una conexión mecánica, o de otro tipo, por ejemplo eléctrica cause dicho movimiento dependiente de la separación del par de rodillos.

De acuerdo a un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un ala de avión que tiene un mecanismo de despliegue de flap de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un avión que tiene un ala de acuerdo con el segundo aspecto de la presente invención.

Una realización preferida de la presente invención se describirá ahora por medio de un ejemplo solamente y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es una representación en forma de diagrama de un flap y de un mecanismo o disposición de despliegue de acuerdo con la invención, que muestra las relaciones geométricas entre el anillo, el flap y el mecanismo de despliegue del flap;

La Figura 2a es una representación en forma de diagrama del flap y del mecanismo de despliegue de la Figura 1 mostrados en su posición plegada;

La Figura 2b es una representación en forma de diagrama del flap y del mecanismo de despliegue de la Figura 1 mostrados en una posición desplegada para el despegue;

La Figura 2c es una representación en diagrama del flap y el mecanismo de despliegue de la Figura 1 mostrado en una posición desplegada para el aterrizaje;

La Figura 3 muestra una sección transversal parcial de un carro de acuerdo con una realización de la presente invención;

La Figura 4 muestra una sección transversal de la Figura 3 por la línea A-A, a una escala aumentada;

Refiriéndose primero a la Figura 1 en ella se muestra un flap 10 desplegado desde un ala 20 por un mecanismo 30 de despliegue de flap que comprende 40 un carril de doble cara y un carro 50 movido por un sistema 60de accionamiento. El despliegue exacto del flap se determina mediante varias relaciones geométricas establecidas para proporcionar el comportamiento aerodinámico y características correctas del flap 10. Las características geométricas relevantes son una distancia de solapamiento del ala 20 y el flap 10, medida longitudinalmente respecto al avión, y conocida como superposición 70, un espacio entre el borde de salida del ala 65 y el punto más próximo del flap 10, conocido como el hueco 80 y un ángulo \alpha entre la referencia horizontal 100 y una cuerda 110 del flap 10. La causa principal de la carga sobre el carro 50 se debe a la carga aerodinámica 120 sobre el flap 10. Para minimizar la carga sobre el carro 50 una conexión pivotante 130 del carro se debe mantener tan próxima a la línea de acción de la carga aerodinámica 120 aplicada como sea posible. La conexión pivotante 130 no debe sobresalir de la línea de acción de la carga aerodinámica 120 aplicada en ningún momento. Si la conexión pivotante 130 sobresaliera de la carga aerodinámica 120, cualquier momento causado por la carga aerodinámica 120 tendería a desplegar más el flap 10.

Las Figuras 2a, 2b y 2c muestran posiciones típicas de despliegue de un flap para un sistema de tres posiciones. La Figura 2a muestra una posición almacenada, la Figura 2b muestra una posición de despegue y la Figura 2c muestra una posición de aterrizaje. En las tres Figuras se muestran las posiciones del flap 10, del carro 50 y su conexión pivotante 130 así como dirección de la carga aerodinámica. Las Figuras 2b y 2c también muestran el hueco entre el borde de salida del ala 65 y el punto más próximo del flap 10.

La Figura 3 muestra un diseño de carro 50 de acuerdo con la presente invención en un carril 40. El carro comprende un cuerpo de carro 55 y una conexión pivotante 160 del flap y rodillos 170. Los rodillos 170 dispuestos en superficies de rodadura opuestas 200, 210 del carril 40 están conectadas por un brazo 180. Un eje 190 articulado del par de rodillos en una conexión pivotante del carro 50 y el brazo 180 permiten que el carro 50 pivote mientras los rodillos se mueven sobre un carril de radio variable de tal manera que las rodillos 170 pueden rotar libremente en todo momento.

Con referencia a la Figura 4, en ella se muestra una sección transversal del carro 50 y el carril 40 y un conjunto de rodillos 170 con sus ejes 200. La conexión 190 de articulación de los rodillos conecta de forma pivotante el carro 50 al brazo 180 y permite que los rodillos roten libremente mientras el carro 50 se mueve a lo largo de un carril de radio variable.

Claims (8)

1. Una disposición de flap para avión en la que el flap (10) es desplegable entre una primera posición almacenado o "de crucero" y una segunda posición desplegada, incluyendo el movimiento de despliegue un movimiento de traslación del flap para el que el flap está montado en un carro (50) para movimiento de rodadura a lo largo de un carril (40), teniendo el carril superficies de rodadura opuestas en él y pudiéndose mover el carro a lo largo del carril sobre al menos dos pares de rodillos (170), teniendo cada par de rodillos un rodillo que corre en cada superficie de rodadura opuesta y estando conectados los rodillos de cada par de rodillos por unos medios de conexión (180) que mantienen a los rodillos de cada par de rodillos separados en una distancia fija durante el uso, entendiendo los medios de conexión montados de forma pivotante en el carro de tal manera que cuando el carril sea de curvatura múltiple, los medios de conexión pivotan en el carro manteniendo ambos rodillos citados de cada par mencionado de rodillos en contacto de rodadura con su respectiva superficie de rodadura del carril, en todo momento.

2. Una disposición de flap para avión como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que el sistema de carril tiene un perfil de radio variable.

3. Una disposición de flap para avión como se ha reivindicado en la reivindicación 2, en la que el sistema de carril tiene un perfil en forma de "S".

4. Una disposición de flap para avión como se ha reivindicado en cualquier reivindicación anterior, en la que al menos dos pares de rodillos incluyen medios de ajuste para permitir el ajuste de la distancia entre dichos rodillos dispuestas a lados opuestos del carril.

5. Una disposición de flap para avión como se ha reivindicado en la reivindicación 4, en la que cada uno de los pares de rodillos incluyen dichos medios de ajuste.

6. Una disposición de flap para avión como se ha reivindicado en la reivindicación 4 ó la reivindicación 5, en la que el medio de ajuste es un ajustador del tipo de leva.

7. Un ala de avión con una disposición de flap para avión de acuerdo con cualquier reivindicación precedente.

8. Un avión que tiene un ala de acuerdo con la reivindicación 7