ES2236424T3 - Disposicion para la reduccion del ruido aerodinamico en un flap de ranura de un avion comercial. - Google Patents
Disposicion para la reduccion del ruido aerodinamico en un flap de ranura de un avion comercial.Info
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Abstract
Disposición para la reducción del ruido aerodinámico en un flap de ranura (1) de un avión comercial que se articula de modo móvil en un ala principal (2) y se despliega de ésta, cuya región interior presenta un abombamiento perfilado (3) adaptado al contorno exterior del ala principal, que está abombado de modo cóncavo, que posee en la dirección de envergadura del flap de ranura la forma de una moldura cóncava, adicionalmente en el borde inferior (4) del flap de ranura (1) a la entrada del abombamiento perfilado (3) cóncavo y/o en el borde superior (5) del flap de ranura (1) a la salida del abombamiento perfilado (3) cóncavo está dispuesta una superficie de separación (6), caracterizada porque la superficie de separación (6) está formada por varios pelos de cepillo (7) dispuestos en serie, que están distribuidos a lo largo de la envergadura del flap de ranura y están dispuestos al menos en una fila.
Description
Disposición para la reducción del ruido
aerodinámico en un flap de ranura de un avión comercial.
La invención se refiere a una disposición para la
reducción del ruido aerodinámico en un flap de ranura de un avión
comercial según el preámbulo de la reivindicación 1. Con ella se
reduce el ruido aerodinámico en flaps de ranura en aviones
comerciales (modernos), ruido que se induce durante el despegue y el
aterrizaje por la corriente de aire que circunda el perfil del flap
de ranura.
Los aviones comerciales modernos se manejan
durante las fases de despegue y aterrizaje con las denominadas
ayudas de empuje aerostático vertical, para generar el empuje
aerostático suficiente con velocidades de vuelo reducidas. Estos
componentes del avión, divididos en flaps de ranura y flaps de
aterrizaje, que se articulan de modo móvil en un ala principal y
pueden desplegar ésta, son, junto con el tren de aterrizaje, los
principales generadores de ruido de corriente de los aviones
comerciales. De este modo, por ejemplo, para el aumento del empuje
aerostático a una velocidad reducida en el aterrizaje se despliegan
flaps de ranura y flaps de aterrizaje. Puesto que en los aviones
comerciales actuales normalmente se emplean flaps de ranura del tipo
"handley page slat", con este modo de construcción se origina
entre el flap de ranura y el ala principal una ranura, siendo
necesario el paso a través de ella de la corriente de aire para la
elevación deseada del empuje aerostático, si bien lleva a una
generación de ruido elevada. Este ruido puede alcanzar durante el
aterrizaje, cuando el grupo motor está fuertemente solicitado, el
orden de magnitud del ruido del grupo motor.
Sobre el hecho de que el mundo técnico se ocupa
seriamente con mejoras que se han de prever para la reducción del
ruido de una estructura de un avión circundada por aire, en
particular en la estructura de las alas en el flap de ranura, se da
información correspondiente de conocimientos a partir de trabajos de
un programa de investigación aeronáutica de la República Federal
Alemana, que se ocupa de la reducción del ruido que se desprende de
las ayudas de empuje aerostático vertical. Los resultados de las
series de experimentos realizados dan a conocer que el flap de
ranura contribuye en una mayor proporción al ruido total que un flap
de aterrizaje. Investigaciones posteriores identificaron un
torbellino de aire atrapado impregnado en la parte interior abombada
(articulada en el ala) de la parte posterior del flap de ranura como
fuente potencial de ruido. La generación del ruido, de este modo, se
hace comprensible, según lo cual en la parte interior mencionada, en
el estado desplegado del flap de ranura se produce una separación de
corriente de la corriente de la ranura entre el flap de ranura y el
ala principal en forma del torbellino de aire atrapado. A este
torbellino de aire se le suministra energía de modo constante a
través de la corriente de ranura contigua cercana al flap de ranura.
A través de la línea de reposo entre la región de la corriente del
torbellino de aire y la corriente de la ranura van a para de modo
continuado turbulencias a la corriente de ranura acelerada, gracias
a lo cual surge el ruido, en particular por medio de la corriente de
las turbulencias por encima del borde superior (borde de corriente
superior) borde trasero superior del flap de ranura respecto al flap
de ranura.
También un estudio publicado por el
"Ame-rican Institute of Aeronautics and Astronautics" de
Dobrzynski y Gehlbar (Dr. Werner Dobrzynski,
Burkhard Gehlhar: "Airframe Noise Studies on Wings with Deployed High-Lift Devices"; Deustches
Zentrum für Luft und Raumfahhrt e. V. (DLR). Institut für Entwurfsaerodynamik, departamento Technische Akustik, Forschungszentrum Braunschweig, Alemania; 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference; Junio 2-4, 1998/Toulouse, Francia) se refiere a la originación de ruido y a la reducción de ruido en el flap de ranura extendido de un avión. En este estudio, entre otras cosas, se entra en detalle en una solución, según la cual en la región interior (en la región del perfil posterior) de un flap de ranura que se extiende en la dirección del ala principal, está dispuesto hacia adentro de la corriente del abombamiento perfilado una chapa deflectora (móvil articulada) fijada al flap de ranura, que (de un modo lógico) está articulada y girada hacia adentro en el flap de ranura. Por medio de esta medida se promete reducir el nivel de ruido durante el despegue y el aterrizaje de un avión. Para el vuelo de crucero del avión se articula entonces la chapa deflectora en el flap de ranura. Puede ser que se puedan probar reducciones de ruido correspondientes en el túnel de viento de modo exitoso, si bien esta solución, por razones prácticas, apenas se usará, ya que no se puede llevar a cabo de esta manera. En estado retirado del flap de ranura (configuración de vuelo) con la chapa deflectora plegada correspondientemente a la región perfilada posterior (hacia adentro), no hay suficiente espacio para estibar una configuración rígida. Por otro lado, una superficie de separación flexible de este tipo que se ajusta al retirar el contorno interior del flap de ranura no presenta entonces suficiente rigidez para aguantar las fuerzas provocadas por la corriente de aire. Debido a ello se producirá una tendencia a oscilaciones con el efecto de una irradiación de ruido que se contrapone a la finalidad pretendida. Una chapa deflectora articulada requerirá adicionalmente piezas móviles mecánicas, debido a lo cual, junto al incremento de los costes de fabricación y mantenimiento, también se producirán incrementos de peso. La transición de la parte inferior del flap de ranura a la articulación de la superficie de separación ha de estar conformada libre de saltos en el contorno y ranuras, debido a lo cual son necesarias precisiones de fabricación muy elevadas. Adicionalmente, la superficie de separación de chapa propuesta estará expuesta a fuerzas alternativas considerables, que son iniciadas por la corriente de aire. Puesto que esta superficie de separación únicamente se fija en el borde inferior del flap de ranura por medio de la articulación y no se prevén otros refuerzos, existe el peligro de que esta superficie de separación se excite dando lugar a oscilaciones. Puesto que el contorno de parte posterior del flap de ranura, así como la geometría de la ranura de aire, se modifica a lo largo de la envergadura de la superficie de soporte, los elementos de esta superficie de separación deberían recibir una torsión/dirección oblicua, por medio de lo cual se complicaría adicionalmente el mecanismo de despliegue. En este caso se evalúa como muy crítica la situación de un caso de error, por ejemplo en caso de bloqueo de la mecánica, ya que en este caso ya no se puede introducir el flap de ranura.
Burkhard Gehlhar: "Airframe Noise Studies on Wings with Deployed High-Lift Devices"; Deustches
Zentrum für Luft und Raumfahhrt e. V. (DLR). Institut für Entwurfsaerodynamik, departamento Technische Akustik, Forschungszentrum Braunschweig, Alemania; 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference; Junio 2-4, 1998/Toulouse, Francia) se refiere a la originación de ruido y a la reducción de ruido en el flap de ranura extendido de un avión. En este estudio, entre otras cosas, se entra en detalle en una solución, según la cual en la región interior (en la región del perfil posterior) de un flap de ranura que se extiende en la dirección del ala principal, está dispuesto hacia adentro de la corriente del abombamiento perfilado una chapa deflectora (móvil articulada) fijada al flap de ranura, que (de un modo lógico) está articulada y girada hacia adentro en el flap de ranura. Por medio de esta medida se promete reducir el nivel de ruido durante el despegue y el aterrizaje de un avión. Para el vuelo de crucero del avión se articula entonces la chapa deflectora en el flap de ranura. Puede ser que se puedan probar reducciones de ruido correspondientes en el túnel de viento de modo exitoso, si bien esta solución, por razones prácticas, apenas se usará, ya que no se puede llevar a cabo de esta manera. En estado retirado del flap de ranura (configuración de vuelo) con la chapa deflectora plegada correspondientemente a la región perfilada posterior (hacia adentro), no hay suficiente espacio para estibar una configuración rígida. Por otro lado, una superficie de separación flexible de este tipo que se ajusta al retirar el contorno interior del flap de ranura no presenta entonces suficiente rigidez para aguantar las fuerzas provocadas por la corriente de aire. Debido a ello se producirá una tendencia a oscilaciones con el efecto de una irradiación de ruido que se contrapone a la finalidad pretendida. Una chapa deflectora articulada requerirá adicionalmente piezas móviles mecánicas, debido a lo cual, junto al incremento de los costes de fabricación y mantenimiento, también se producirán incrementos de peso. La transición de la parte inferior del flap de ranura a la articulación de la superficie de separación ha de estar conformada libre de saltos en el contorno y ranuras, debido a lo cual son necesarias precisiones de fabricación muy elevadas. Adicionalmente, la superficie de separación de chapa propuesta estará expuesta a fuerzas alternativas considerables, que son iniciadas por la corriente de aire. Puesto que esta superficie de separación únicamente se fija en el borde inferior del flap de ranura por medio de la articulación y no se prevén otros refuerzos, existe el peligro de que esta superficie de separación se excite dando lugar a oscilaciones. Puesto que el contorno de parte posterior del flap de ranura, así como la geometría de la ranura de aire, se modifica a lo largo de la envergadura de la superficie de soporte, los elementos de esta superficie de separación deberían recibir una torsión/dirección oblicua, por medio de lo cual se complicaría adicionalmente el mecanismo de despliegue. En este caso se evalúa como muy crítica la situación de un caso de error, por ejemplo en caso de bloqueo de la mecánica, ya que en este caso ya no se puede introducir el flap de ranura.
Puesto que no se transmite ninguna información o
incitación para anular estas desventajas (ni siquiera a modo de
indicación) ni tampoco se refiere, por ejemplo, a otras mejoras (al
menos a modo de indicación), según las cuales se alcance una
reducción del ruido en el flap de ranura por medio de medidas de
otro tipo que favorezcan la circulación, que prescindirían
completamente de elementos adicionales mecánicos que se movieran, y
adicionalmente llevarían a cabo un ajuste óptimo a diferentes
estados de vuelo, la solución propuesta se puede ver en el mejor de
los casos como un estímulo para encontrar mejores soluciones, según
las cuales la proporción del ruido del flap de ranura en el ruido
total de las estructuras del avión sometidas a una corriente de los
aviones comerciales se reduce de un modo significativo, y se lleva a
cabo una solución global satisfactoria desde el punto de vista
técnico y económico.
También el documento DE 199 25 560 A1, que se
considera como el estado de la técnica más próximo, y da a conocer
todas las características del preámbulo de las reivindicaciones
subordinadas, propone, por medio de la introducción de una
superficie de separación masiva móvil en el flap de ranura, por
ejemplo, por medio de una chapa conformada, a lo largo de la línea
de reposo entre el torbellino de aire atrapado mencionado
anteriormente en la parte interior abombada cóncava del flap de
ranura y la corriente de la ranura, minimizar la(s)
fuente(s) de ruido de corriente mencionada(s)
previamente, ocupándose así mismo de las ventajas mencionadas
previamente, a las que se hace referencia por lo que se refiere al
estudio mencionado previamente. Adicionalmente existe el peligro de
que por medio de la cubierta de la parte interior abovedada cóncava
del flap de ranura se conforme un volumen de resonancia, gracias a
lo cual se puede llegar a una irradiación de ruido elevada. En tanto
que la chapa conformada, que se aloja de modo móvil en la parte
interior del flap de ranura extendido a la entrada de la corriente
de la ranura, no parta completamente esta parte interior del flap de
ranura, y con ello el torbellino de aire atrapado, se puede partir
del hecho de que en los bordes del extremo de la chapa, la corriente
de la ranura (que pasa por la ranura de aire) se quebrará, gracias a
lo cual, el aire partido (del torbellino de aire atrapado) se excita
hasta formar oscilaciones (oscilaciones de resonancia) que se pueden
percibir como un tono de baja frecuencia.
Adicionalmente, por el documento DE 100 19 185 A1
se conoce una disposición para la reducción del ruido aerodinámico
de flaps de ranura de un avión comercial, en el que la región
interior citada del flap de ranura, que está articulada en una de
las alas principales o bien se despliega en ésta, presenta un
abombamiento perfilado ajustado al contorno exterior del ala
principal, que presenta en la dirección de la envergadura del flap
de ranura la forma de una moldura cóncava. Esta disposición
comprende un cuerpo expulsor hueco fijado en el interior del
abombamiento perfilado en la superficie perfilada abovedada, que sin
más guiado forzado, por medio de la articulación de
otro(s) cuerpo(s) aerodinámico(s) está posicionado en el interior del espacio encerrado por el abombamiento perfilado. El cuerpo expulsor está unido con al menos una tubería de "sangrado de aire" regulada, que está dispuesta en el espacio hueco del flap de ranura por secciones. A parte del hecho de que el cuerpo expulsor, como consecuencia de las manifestaciones del envejecimiento y los impactos medioambientales que actúan sobre él, está expuesto a posibles manifestaciones de desgaste, su funcionamiento presupone una unión sometida a influencias perturbadoras con un costoso sistema de control y una unión a otros sistemas del avión (bus de datos, aire comprimido) para su accionamiento, en caso de que se quisiera reducir la proporción de ruido indeseada en el flap de ranura.
otro(s) cuerpo(s) aerodinámico(s) está posicionado en el interior del espacio encerrado por el abombamiento perfilado. El cuerpo expulsor está unido con al menos una tubería de "sangrado de aire" regulada, que está dispuesta en el espacio hueco del flap de ranura por secciones. A parte del hecho de que el cuerpo expulsor, como consecuencia de las manifestaciones del envejecimiento y los impactos medioambientales que actúan sobre él, está expuesto a posibles manifestaciones de desgaste, su funcionamiento presupone una unión sometida a influencias perturbadoras con un costoso sistema de control y una unión a otros sistemas del avión (bus de datos, aire comprimido) para su accionamiento, en caso de que se quisiera reducir la proporción de ruido indeseada en el flap de ranura.
Como consecuencia de esto, la invención se basa
en el objetivo de proporcionar una disposición para la reducción del
ruido aerodinámico en un flap de ranura de un avión comercial, con
la que se lleve a cabo sin un coste considerable en el flap de
ranura una acción que reduzca el ruido, sin que se modifiquen de un
modo negativo las relaciones aerodinámicas (empuje aerostático,
resistencia). En el caso de que se produzca una avería de la
disposición no se pueden producir en ningún caso efectos peligrosos
que ejerzan alguna influencia en el vuelo de un avión comercial. En
este caso se ha de prescindir en la mayor medida posible de
elementos mecánicos adicionales que se muevan, y de elementos que
ejerzan una influencia negativa sobre el peso total del avión,
procurando una instalación sencilla de la disposición (que se ha de
prever como solución de reequipamiento) y su mantenimiento
sencillo.
Este objetivo se alcanza por medio de las medidas
indicadas en la reivindicación 1. En el resto de las
reivindicaciones se indican configuraciones adecuadas de estas
medidas.
La invención se describe con más detalle en un
ejemplo de realización a partir de los dibujos anexos. Se
muestra:
Fig. 1 la disposición para la reducción del ruido
aerodinámico en un flap de ranura desplegado en una de las alas
principales y con una superficie de separación dispuesta en el borde
inferior de esta última;
Fig. 2 la disposición según la Fig. 1 con una
fila de pelos de cepillo compuesta por varios pelos de cepillo
dispuestos en serie y que conforma una superficie de separación;
Fig. 3 la disposición para la reducción del ruido
aerodinámico en un flap de ranura desplegado en una de las alas
principales y con una superficie de separación dispuesta en el borde
superior de esta última;
Fig. 4 la disposición según la Fig. 3 con una
fila de pelos de cepillo compuesta por varios pelos de cepillo
dispuestos en serie y que conforma una superficie de separación;
Fig. 5 una representación en diagrama de la
distribución de fuentes de ruido en una sección de un flap de ranura
de un ala de soporte con un flap de ranura original y un flap de
ranura provisto de pelos de cepillo dependiendo de la posición del
flap de ranura con una frecuencia de sonido de 2,5 KHz;
Fig. 6 una representación en diagrama según la
Fig. 5 con una frecuencia de sonido de 3,15 KHz;
Fig. 7 una representación en diagrama según la
Fig. 5 con una frecuencia de sonido de 4,0 KHz;
Fig. 8 una representación en diagrama según la
Fig. 5 con una frecuencia de sonido de 5,0 KHz;
Fig. 9 las líneas aerodinámicas para la
disposición de un flap de ranura original desplegado en una de las
alas principales sin la disposición para la reducción del ruido
aerodinámico según las figuras 1 a 4.
Para entender la situación de la generación de
ruido en un flap de ranura 1 sometido a una corriente, que está
desplegado en el ala principal 2 de un avión comercial, en primer
lugar se entra con más detalle en la disposición según la Fig. 9. En
esta representación -complementando las realizaciones introductorias
por lo que se refiere a esta configuración- se resalta claramente el
transcurso de la corriente de aire alrededor del flap de ranura 1
original en estado desplegado (durante la fase de despegue y de
aterrizaje del avión comercial). Para el observador puede parecer
interesante el hecho de que otras investigaciones en la parte
interior cóncava del flap de ranura 1 identifican un "torbellino
de aire 12 atrapado" como fuente de ruido potencial, que está
conformado como un denominado cilindro de torbellino, y condiciona
una parte del ruido total que produce la perturbación. Debido a la
extensión espacial de este efecto a lo largo de toda la envergadura
de esta superficie de soporte, se trata en este caso de una fuente
de sonido altamente efectiva, cuyo nivel de ruido se puede reducir
al menos de modo aceptable. Para prevenir posibles malentendidos -a
modo de complemento se indica que la superficie de la parte interior
del flap de ranura 1 representa una región interior abombada cóncava
que está adaptada al contorno exterior del ala principal 2, en la
que esta región interior presenta en la dirección de la envergadura
del flap de ranura la forma de una moldura cóncava.
Conjuntamente con las ideas discutidas a modo de
introducción para la eliminación del ruido en el flap de ranura 1,
en las Figuras 1 a 4 se propone un concepto de solución
fundamentalmente más sencillo, cuyo éxito confirmado
experimentalmente en el túnel de viento se puede comprender a partir
de las Figuras 5 a 8.
A partir de las Figuras 1 a 4 se puede ver que
para llevar a cabo la reducción de ruido realizada en el flap de
ranura 1 se emplea una superficie de separación 6 que está formada
por varios pelos de cepillo 7 dispuestos en serie, que se realiza
con una fila de pelos de cepillo dispuesta en la dirección de la
envergadura del flap de ranura 1.
En tanto que ahora en la parte posterior
(abovedada de modo cóncavo) del flap de ranura 1 -previsto según la
Fig. 9- no se instale ninguna superficie de separación 6, en estado
desplegado del flap de ranura 1 se produce una separación de la
corriente de la corriente de la ranura (que fluye a través de la
región de la ranura 9) entre el flap de ranura 1 y el ala principal
2 en forma del torbellino de aire 12 impregnado (atrapado). Este
torbellino de aire -durante el vuelo de ascenso y de descenso de un
avión comercial- (en estado desplegado del flap de ranura 1 en el
ala principal 2) se provee en todo momento de energía por medio de
la corriente de la ranura contigua. Por medio de la denominada línea
de reposo (ficticia) que se encuentra entre la región de la
corriente del torbellino de aire y la corriente de la ranura, van a
parar turbulencias continuas a la corriente de la ranura acelerada,
por medio de lo cual surge entonces el ruido, en particular por
medio de la circulación de las turbulencias por encima del borde
posterior del flap de ranura del flap de ranura 1 respectivo al
borde superior 5 (borde de corriente superior).
La solución con una superficie de separación 6
conformada de modo flexible según la Fig. 1 que está dispuesta en el
borde inferior 4 del flap de ranura 1 a la entrada de su
abombamiento perfilado 3 cóncavo, y que está formada por varios
pelos de cepillo 7 dispuestos en serie, que están distribuidos a lo
largo de la envergadura del flap de ranura, sigue ahora un camino
sencillo. En lugar de las chapas rígidas (propuestas de modo
conocido como superficies de separación 6), cuya disposición se
puede ver en el documento DE 199 25 560 A1 explicado al comienzo,
que se fijan en el borde inferior 4 del flap de ranura 1 de modo
móvil giratorio, cuya colocación (debido a las desventajas
mencionadas al comienzo) en el vuelo de crucero del avión comercial
(con un flap de ranura 1 articulado en una de las alas principales
2) parece no desprendible, o en lugar de un cuerpo expulsor
hinchable que llena la región interior del abombamiento perfilado
del flap de ranura 1, que requiere (debido, así mismo, a las
desventajas mencionadas al comienzo) tanto un sistema de control
costoso y también propenso a fallos como una unión a otros sistemas
del avión (bus de datos, aire comprimido), se consigue una reducción
del ruido por medio del empleo de cepillos (pelos de cepillos 7). En
este caso, se coloca en el borde inferior 4 del flap de ranura 1 a
lo largo de toda la envergadura del flap de ranura, por ejemplo, una
delgada fila de cepillos de tal manera que los pelos de los cepillos
7 (mostrados en la Fig. 2) en estado de reposo, es decir, con el
avión comercial reposando en el suelo, siguen la prolongación del
contorno exterior inferior del flap de ranura 1 en la dirección de
la corriente.
Esta disposición según la Fig. 1 se vuelve a
encontrar en la Fig. 2 con una superficie de separación 6 que está
formada por varios pelos de cepillos 7 dispuestos en serie, y
conforma, por ejemplo, una fila de pelos de cepillos. A partir de la
Fig. 2 se puede ver que estos pelos de cepillo 7, en estado de vuelo
del avión comercial, se orientarán automáticamente debido a su
flexibilidad siguiendo las fuerzas del viento según la dirección del
viento. Partirán el remolino de viento 12 atrapado (al menos
parcialmente), y con ello reducirán el intercambio de energía
representado.
Una superficie de separación 6 flexible realizada
con pelos de cepillo 7, que está dispuesta según las figuras 1 y 2
en el borde inferior 4 del flap de ranura 1 a la salida del
abombamiento perfilado 3 cóncavo, tiene la ventaja, respecto a una
superficie de separación rígida (realizada con chapas) de que se
puede desviar, de que los pelos de cepillo 7 se ajustarán por ellos
mismos a los diferentes contornos de las líneas de reposo que se
producen respectivamente para los diferentes ángulos de ataque del
ala bajo la acción de la presión de corriente dinámica (en la región
de la ranura 9).
Adicionalmente, en el borde inferior 4 (respecto
al borde trasero del flap de ranura inferior) se puede prever una
articulación de los pelos de cepillo 7 (de las filas de pelos de
cepillo), en la cual se entrará posteriormente, gracias a lo cual el
flap de ranura 1 se puede introducir entonces en la configuración de
viaje sin ningún tipo de problemas, ya que los pelos de cepillo 7,
en tanto que el flap de ranura 1 se articule en el ala principal 2,
en esta situación se pueden ceñir entonces a la región interior del
abombamiento perfilado del flap de ranura 1 (respecto a la parte
posterior del flap de ranura cóncava).
Con esta disposición de cepillos según las
figuras 1 y 2 se evita en su mayor parte la formación de una capa de
cizallamiento de corriente turbulenta, libre, y con ello inestable,
y con ello se ejerce una influencia en el sentido de una reducción
en la magnitud de la fuente de ruido causante.
En otro caso se puede -según el modelo de las
Figuras 3 y 4– colocar la superficie de separación 6 con varios
pelos de cepillo 7 dispuestos en serie (con la denominada fila de
pelos de cepillo) también en el borde superior 5 (respecto al borde
de corriente superior) del flap de ranura 1. Una disposición de este
tipo provoca una reducción de la irradiación de ruido de bordes, que
se produce de modo conocido como consecuencia del paso de una
corriente turbulenta por un borde extremo de la superficie
(conversión de oscilaciones de presión hidrodinámicas en presión
acústica que se puede propagar). Una reducción del ruido se produce
gracias al hecho de que la discontinuidad de la compensación de las
oscilaciones de presión turbulentas de las superficies en el borde
rígido como consecuencia de la resistencia de paso finita de los
bordes del cepillo (similar al modelo en un borde extremo poroso) se
sustituye por medio de una compensación gradual de las presiones
alternantes turbulentas en la dirección de la corriente.
Volviendo a la articulación móvil de estos pelos
de cepillo 7 o de esta fila de pelos de cepillo, que (según el
modelo de las figuras 1 y 2) están dispuestos en el borde inferior 4
(respecto al borde de corriente inferior) del flap de ranura 1 a la
entrada del abombamiento perfilado 3 cóncavo o (según el modelo de
las figuras 3 y 4) en el borde superior 5 del flap de ranura 1 a la
salida del abombamiento perfilado 3 cóncavo, y conforman una
denominada superficie de separación 6, que está formada por varios
pelos de cepillo 7 dispuestos en serie o por varios mechones de pelo
de cepillo dispuestos en serie, que se lían a partir de un número
definido de pelos de cepillo 7, estando dispuestos los pelos de
cepillo 7 o la fila de pelos de cepillo sobre la parte del borde
inferior o superior del flap de ranura 1 distribuidos en la
dirección de la envergadura del flap de ranura 1 al menos en una
fila (es decir, también se podría pensar en dos o más filas), se
continua lo siguiente.
La superficie de separación 6 conformada con
cepillos en filas (pelos 7 o mechones de pelos de cepillo) está
fijada a un elemento de soporte modificable móvil [de los cepillos
(designados en general)], que se extiende a lo largo de la
envergadura del flap de ranura. Este elemento de soporte está
conectado a elementos de guiado accionados de modo correspondiente
de un dispositivo de articulación (no mostrado en las figuras ni
descrito con más detalle). Con estos elementos de guiado del
dispositivo de articulación se puede articular el elemento de
soporte, en tanto que el flap de ranura 1 esté desplegado en el ala
principal 2, o bien de vuelta al abombamiento perfilado 3 cóncavo, o
en otro caso hacia una región exterior del flap de ranura 8, que
está dispuesto en el exterior de la región de la ranura 9 encerrada
por el abombamiento perfilado 3 y el ala principal 2 (espacio
intermedio entre el flap de ranura 1 desplegado y el ala principal
2). Gracias a ello, la superficie de separación 6, o bien los pelos
de cepillo 7, se girarán o bien hacia la región interior del flap de
ranura 1 o bien hacia la parte superior o inferior 10, 11 del ala
principal 2 (y se quedarán allí).
En otro caso, el elemento de soporte está
conectado a los elementos de guiado correspondientes que son
accionados por medio de la fuerza de servomotores, que también
desplazan el flap de ranura 1, con los que es presionado en la
región de la ranura 9 (espacio intermedio), de tal manera que los
pelos del cepillo 7, en tanto que el flap de ranura 1 esté
articulado en el ala principal 2, están dispuestos entre el flap de
ranura 1 articulado y el ala principal 2.
Por lo que se refiere a las dos disposiciones
según las figuras 1 a 4, todavía hay que decir a modo de complemento
que los pelos de cepillo 7 están fijados verticalmente en una
superficie de colocación (no mostrada en las figuras) del elemento
de soporte. Estos pelos de cepillo 7 (tal y como se ha mencionado
previamente) -en tanto que se tenga esa intención por razones
ventajosas– se pueden unir respectivamente para formar un mechón de
pelos de cepillo, de los que varios están distribuidos a lo largo de
la envergadura del flap de ranura y están dispuestos al menos en una
fila. Con la disposición en serie de los pelos de cepillo 7 o de los
mechones de pelos de cepillo agrupados, que están posicionados
directamente uno junto a otro, se puede realizar una fila de pelos
de cepillo. Los pelos de cepillo 7 han de estar conformados de modo
delgado (cerdas delgadas), los cuales, con ello, son aptos hasta tal
punto que se orientan automáticamente en el estado de vuelo (vuelo
ascendente o descendente) del avión comercial (o bien también se
puede pensar durante su movimiento de rodadura con contacto con el
suelo) durante diferentes ángulos de ataque del ala del flap de
ranura 1 como consecuencia de su flexibilidad siguiendo las fuerzas
del viento según el efecto de la presión de corriente aerodinámica
de una corriente de aire de ranura que pasará por la región de la
ranura 9. Los pelos de cepillo 7 están dispuestos en una densidad
definida, de manera que la discontinuidad de la compensación de las
oscilaciones de presión turbulentas de la superficie en el borde
posterior rígido del flap de ranura 1, como consecuencia de la
resistencia de paso finita de los bordes del cepillo se reemplaza
por medio de una compensación gradual de las presiones alternantes
turbulentas en la dirección de la corriente. Adicionalmente, los
pelos de cepillo 7 están instalados con una densidad de pelos, que
también con pelos o mechones de cepillo 7 posicionados de modo denso
produce una permeabilidad al aire de partes de la corriente del aire
de ranura sin una hermeticidad completa de la región interior
abombada cóncava del flap de ranura 1, después de lo cual, por medio
de los pelos de cepillo 7 se produce todavía una compensación de la
presión de aire.
Conjuntamente con las realizaciones presentadas
anteriormente, se presenta una disposición para la reducción del
ruido aerodinámico en un flap de ranura de un avión comercial, que
se explica a partir de una primera posibilidad de realización
(figuras 1 y 2) y de una segunda posibilidad de realización (figuras
3 y 4). En este caso no se ha de dejar de mencionar el hecho de que
(según la primera posibilidad de realización) en el borde inferior
del flap de ranura 1, a lo largo de toda la envergadura está
dispuesta una fila delgada de cepillos de tal manera que los pelos
de cepillo 7, en estado de reposo (es decir, con el avión parado)
siguen la prolongación del contorno exterior inferior del flap de
ranura 1 en la dirección de la corriente. En el estado de vuelo,
estos pelos de cepillo 7 se orientan automáticamente como
consecuencia de su flexibilidad siguiendo a las fuerzas del viento
según la corriente.
El personal técnico también pretenderá en este
punto determinar la intensidad acústica de las fuentes sonoras de un
ala principal 2 original (sin cepillos dispuestos en el borde
superior y/o inferior a la entrada del abombamiento perfilado 3
cóncavo en el flap de ranura 1 desplegado) (pelos de cepillo 7 o
mechones de pelos de cepillo dispuestos en serie) y de un flap de
ranura 1 modificado con cepillos de la configuración mencionada de
modo experimental (al menos en una prueba), para conferir una
seguridad correspondiente a sus expectativas. En este caso,
pretenderá, por medio de un espejo cóncavo acústico, registrar según
la técnica de medición las intensidades sonoras de la fuente y la
distribución de fuentes en una sección de un ala de soporte en
configuración de aterrizaje [es decir, con el flap de ranura 1
desplegado y (por razones de completitud) con el flap de aterrizaje
desplegado]. En este proceso de medida se obtendrá una evolución del
nivel de ruido a lo largo del recorrido transversal (recorrido de
desplazamiento), alrededor del que se desplaza el espejo cóncavo.
Las series de pruebas llevadas a cabo, realizadas en un modelo a
escala 1:6, que según las figuras 5 a 8 confirman el resultado
positivo de reducción de ruido esperado por medio de una serie de
ensayos, se basan a una disposición geométrica con las dos fuentes
fundamentales, el flap de ranura con X = -320 mm y el borde lateral
del flap de aterrizaje con X = 60 mm; siendo la indicación "X"
la coordenada del recorrido transversal. En las figuras 5 a 8 se
representan las intensidades acústicas de las fuentes del ala
principal 2 en estado original sin flap de ranura 1 tratado con una
forma de curva enteramente trazada, y las intensidades acústicas del
ala principal 2 con el flap de ranura 1 tratado con una forma de
curva a trazos. Las figuras 5 a 8 transmiten a este personal técnico
para las frecuencias 2,5 KHz, 3,15 KHz, 4 KHz y 5 KHz el efecto
reductor de ruido deseado de esta configuración de alas modificada
con un potencial de reducción de la intensidad acústica de la fuente
de hasta 15 dB.
El resultado esperado de la prueba confirma por
un lado la idea de que los cepillos que se orientan, que están
dispuestos en el borde superior y/o inferior a la entrada del
abombamiento perfilado 3 cóncavo en el flap de ranura 1 desplegado,
o bien la capa de pelos de cepillo que se orienta, por medio del
apantallamiento, desacopla la región del torbellino de aire de la
parte interior abombada cóncava (del flap de ranura 1) de modo
hidrodinámico de la corriente de la ranura entre el flap de ranura 1
desplegado y el ala principal 2. Por otro lado, la permeabilidad de
los cepillos o bien de los pelos de los cepillos evita una
hermeticidad completa, de manera que todavía se garantiza una
compensación de presión entre regiones, y con ello no se pueden
incitar resonancias y efectos tonales.
Para el estado retirado del flap de ranura 1 en
el ala principal 2 en vuelo de crucero tal y como se ha indicado
antes, la superficie de separación 6 equipada en una fila o (también
se puede pensar) en varias filas en la envergadura del flap de
ranura con pelos de cepillo 7 o mechones de pelos de cepillos
fijados en serie [fila(s) de pelos de cepillos], que está
fijada en el elemento de soporte que se extiende en la envergadura
del flap de ranura y que se puede modificar de modo móvil en la
parte del borde superior o inferior del flap de ranura 1 y en la
entrada o salida de su abombamiento perfilado 3 cóncavo, se pliega
hacia adentro por medio de una sencilla articulación del elemento de
soporte en el flap de ranura 1 desplegado, y por medio de la fuerza
de los servomotores, que también desplazan el flap de ranura 1, se
presiona en el espacio entre el flap de ranura 1 y el ala principal
2, de manera que el elemento de soporte, conjuntamente con la
superficie de separación 6, estará muy cerca y se adaptará a la
región interior del abombamiento perfilado 3 cóncavo del flap de
ranura 1 completamente retirado (o bien articulado en el ala
principal 2). Del mismo modo, antes de la retirada intencionada del
flap de ranura 1, en esta situación, el elemento de soporte junto
con la superficie de separación formada por las (filas de) cepillos
también se podría plegar hacia el exterior del flap de ranura 1
alejándose de la ranura de aire (es decir, hacia debajo del borde
inferior 4 o hacia arriba del borde superior 5 del flap de ranura
1), de manera que los pelos del cepillo 7, en el estadio final, se
encuentran en contacto con la parte inferior o superior (en la
superficie del ala) del ala principal 2.
El personal técnico resumirá que una superficie
de separación (borde de cepillos con pelos de cepillos 7 fijados en
serie) fijada de modo modificable móvil en el flap de ranura 1 de
tal manera, presentará respecto a una superficie (según las
realizaciones introductorias) rígida (articulable en el flap de
ranura 1) la ventaja de que los pelos del cepillo 7 se adaptarán por
ellos mismos a los diferentes contornos de las líneas de reposo que
se producen para diferentes ángulos de ataque del ala, bajo el
efecto de la presión de corriente dinámica. Adicionalmente, con la
articulación móvil del denominado borde de cepillos en el borde
trasero inferior del flap de ranura, el flap de ranura 1 se puede
poner sin problemas en la configuración de viaje, ya que entonces
los pelos del cepillo 7 se pueden ceñir a la parte posterior cóncava
del flap de ranura. Por lo que se refiere a la posibilidad de
realización técnica, la disposición presentada anteriormente (según
las figuras 1 y 2) para la reducción del ruido aerodinámico en un
flap de ranura 1 de un avión comercial, será con ello
considerablemente más atractiva que el uso de superficies de
separación rígidas. Mientras que esta disposición de cepillos evita
en su mayor parte la formación de una capa de cizallamiento de
corriente turbulenta, libre, y con ello inestable, y con ello ejerce
una influencia sobre la fuente de ruido causante en el sentido de
una reducción, este tipo de bordes de cepillos también se pueden
colocar para la reducción del ruido en el borde de corriente
superior del flap de ranura 1. Una disposición de este tipo (según
las figuras 3 y 4) para la disminución del ruido aerodinámico en un
flap de ranura 1 de un avión comercial, provoca una reducción de la
irradiación de ruido de bordes, que, de modo conocido, se produce
como consecuencia del paso de una corriente turbulenta por un borde
extremo de la superficie. Una reducción del ruido se produce gracias
al hecho de que la discontinuidad de la compensación de las
oscilaciones de presión de la superficie en el borde rígido, como
consecuencia de la resistencia de paso finita de los bordes del
cepillo, se sustituye por medio de una compensación gradual de las
presiones alternantes turbulentas en la dirección de la corriente.
Los bordes de los cepillos en el borde trasero inferior y/o superior
del flap de ranura pueden -tal y como se propone- ser usados o bien
solos o bien también en combinación para la reducción del ruido.
El efecto de reducción del ruido de las medidas
individuales se añadirá en caso de un empleo combinado, ya que un
cepillo (una fila de cepillos) en el borde de corriente inferior,
reduce las magnitudes de las fuentes, mientras que el cepillo (fila
de cepillos) en el borde de corriente superior ejerce una influencia
predominantemente sobre el mecanismo de irradiación en el sentido de
una radiación del ruido.
Claims (8)
1. Disposición para la reducción del ruido
aerodinámico en un flap de ranura (1) de un avión comercial que se
articula de modo móvil en un ala principal (2) y se despliega de
ésta, cuya región interior presenta un abombamiento perfilado (3)
adaptado al contorno exterior del ala principal, que está abombado
de modo cóncavo, que posee en la dirección de envergadura del flap
de ranura la forma de una moldura cóncava, adicionalmente en el
borde inferior (4) del flap de ranura (1) a la entrada del
abombamiento perfilado (3) cóncavo y/o en el borde superior (5) del
flap de ranura (1) a la salida del abombamiento perfilado (3)
cóncavo está dispuesta una superficie de separación (6),
caracterizada porque la superficie de separación (6) está
formada por varios pelos de cepillo (7) dispuestos en serie, que
están distribuidos a lo largo de la envergadura del flap de ranura y
están dispuestos al menos en una fila.
2. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada porque la superficie de separación (6) está
dispuesta en un elemento de soporte que está fijado en el borde
inferior (4) del flap de ranura (1) a la entrada del abombamiento
perfilado (3) cóncavo o bien en el borde superior (5) del flap de
ranura (1) a la salida del abombamiento perfilado (3) cóncavo de
manera que se puede variar de modo móvil, y se extiende a lo largo
de la envergadura del flap de ranura.
3. Disposición según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizada porque el elemento de soporte está conectado a
elementos de guiado accionados de modo correspondiente de un
dispositivo de articulación, con los que, en tanto que el flap de
ranura (1) esté extendido en el ala principal (2), se puede
articular o bien hacia el abombamiento perfilado (3) o hacia otra
región exterior del flap de ranura (8) que está dispuesta en el
exterior de la región de la ranura (9) encerrada por el abombamiento
perfilado (3) y el ala principal (2) (espacio intermedio), de manera
que los pelos del cepillo (7) se giran o bien hacia la región
interior del flap de ranura (1) o hacia la parte superior o la parte
inferior (10, 11) del ala principal (2) (y se quedan allí), o en
otro caso, el elemento de soporte está conectado a los elementos de
guiado correspondientes, que son accionados por medio de la fuerza
de los servomotores, que también desplazan el flap de ranura (1),
con los que se presiona en la región de la ranura (9) (espacio
intermedio), de manera que los pelos de los cepillos (7), en tanto
que el flap de ranura (1) esté articulado en el ala principal (2),
se encuentran entre el flap de ranura (1) y el ala principal
(2).
4. Disposición según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque los pelos de los cepillos (7) están
dispuestos verticalmente en una superficie de colocación del
elemento de soporte, están agrupados respectivamente para formar un
mechón de pelos de cepillo, de los que varios están distribuidos a
lo largo de la envergadura del flap de ranura, y están dispuestos al
menos en una fila.
5. Disposición según las reivindicaciones 1 y 4,
caracterizada porque con la disposición en serie de los pelos
de cepillo (7) o de los mechones agrupados de pelos de cepillo, que
están posicionados densamente uno junto a otro, se realiza una fila
de pelos de cepillo.
6. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada porque los pelos del cepillo (7) están
conformados de modo delgado, siendo aptos hasta tal punto que en el
estado de vuelo del avión comercial, durante diferentes ángulos de
ataque de las alas del flap de ranura (1) se orientan de modo
automático como consecuencia de su flexibilidad siguiendo las
fuerzas del viento según el efecto de la presión de corriente
aerodinámica de una corriente de aire de ranura que pasará por la
región de la ranura (9).
7. Disposición según la reivindicación 1,
caracterizada porque los pelos de cepillo (7) están
dispuestos en una densidad definida, de manera que la discontinuidad
de la compensación de las oscilaciones de presión turbulentas de la
superficie en el borde posterior rígido del flap de ranura (1), como
consecuencia de la resistencia de paso finita de los bordes del
cepillo se sustituye por medio de una compensación gradual de las
presiones alternantes turbulentas en la dirección de la
corriente.
8. Disposición según las reivindicaciones 4 a 7,
caracterizada porque los pelos de cepillo (7) están
instalados con una densidad de pelos, que también con pelos o
mechones de cepillo (7) posicionados de modo denso produce una
permeabilidad al aire de partes de la corriente del aire de ranura
sin una hermeticidad completa de la región interior abombada cóncava
del flap de ranura (1), después de lo cual, por medio de los pelos
de cepillo (7) se produce todavía una compensación de la presión de
aire.
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