ES2237076T3 - Espolier para superficies de sustentacion. - Google Patents
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Abstract
Espoiler para superficies de sustentación (1), en particular de aviones, espoiler (2) que durante el aterrizaje y durante el despegue del avión o similar se puede extender y durante el vuelo de crucero se puede recoger, estando dispuesto un elemento constructivo (3) en el canto posterior (4), visto en contra de la dirección de vuelo (F), del espoiler (2) que sobresale del canto posterior (4) del espoiler (2) y se ajusta a la superficie del alerón de aterrizaje (5) con el alerón de aterrizaje (5) replegado y el espoiler (2) recogido durante el vuelo de crucero, caracterizado porque el elemento constructivo (3) está construido de material compuesto, en particular de plástico reforzado con fibra de carbono, porque la sección transversal del elemento constructivo (3) está conformada de manera que se va estrechando hacia el extremo libre y porque el extremo libre del elemento constructivo (3) está realizado curvadamente en dirección hacia la superficie de la superficie de sustentación (1) o alerón de aterrizaje (5), de manera que se puede reducir la hendidura formada entre el canto posterior (4) del espoiler (2) y la superficie del alerón de aterrizaje (5) con los alerones de aterrizaje (5) desplegados en estado recogido del espoiler (2) durante la maniobra de aterrizaje o de despegue.
Description
Espoiler para superficies de sustentación.
La invención se refiere a un espoiler para
superficies de sustentación, en particular de aviones, espoiler que
durante el aterrizaje y durante el despegue del avión o similar se
puede extender y durante el vuelo de crucero se puede recoger según
el preámbulo de la reivindicación 1.
Incluso aunque a continuación se trate
exclusivamente del uso del espoiler conforme a la invención para
superficies de sustentación de aviones, se puede pensar también en
una aplicación teóricamente en otros aparatos de vuelo y otros
vehículos, como por ejemplo, naves de alta velocidad o automóviles
de alta velocidad.
Por el término espoiler se entienden los
deflectores en el lado superior trasero de las superficies de
sustentación, que por un lado sirven como aerofrenos externos
durante el aterrizaje y por otro lado también para apoyar al alerón
mediante un empleo asimétrico. El término inglés "spoiler" se
debe a que éste produce una resistencia y con ello elimina una
parte del empuje vertical.
El documento CH 683982A5 describe un dispositivo
para el incremento del empuje vertical en un ala de avión en forma
de un elemento de deflexión, que puede servir también como espoiler
después del aterrizaje.
Para hacer posible el movimiento progresivo de un
avión o similar en el aire, tiene que actuar una fuerza sobre éste
en dirección contraria a la fuerza de atracción terrestre. Ésta se
consigue mediante el empuje vertical formado mediante las
superficies de sustentación o alas de sustentación del avión.
Mediante una configuración correspondiente del perfil de las
superficies de sustentación se consigue una minimización de la
resistencia del aire frente a la propulsión. Durante el aterrizaje
del avión y para la reducción del recorrido en tierra se necesita
una disminución de la propulsión. Para este fin se encuentran en la
superficie de las superficies de sustentación los así llamados
espoiler o deflectores / aerofrenos externos, que se despliegan
durante y después del aterrizaje y producen la resistencia.
Para la gestión del tráfico aéreo se fabrican
aviones cada vez mayores para más pasajeros y superior carga. Los
aviones más grandes y más pesados poseen un peso de aterrizaje
superior. Para los aviones de este tipo se necesita una velocidad
de aterrizaje superior, con lo que, para conseguir una eliminación
lo mayor posible del empuje vertical en el aterrizaje, los alerones
de aterrizaje se levantan más pronunciadamente que con aviones
menores o más ligeros. Mediante la disposición especialmente
pronunciada de los alerones de aterrizaje durante el aterrizaje del
avión se origina, entre el canto posterior del espoiler y la
superficie del alerón de aterrizaje, una hendidura bastante grande,
que conduce a efectos aerodinámicos no deseados.
Un espoiler para superficies de sustentación del
tipo indicado se describe en el documento EP 0216033A1, en el que
una placa que compensa el perfil está dispuesta por encima del
espoiler, que presenta una sección transversal comparativamente muy
delgada y está sostenida con su extremo delantero en un herraje
soportado por el espoiler. El extremo trasero de la placa que
compensa el perfil se puede mover libremente y descansa
elásticamente sobre el lado superior del alerón de alto empuje
vertical o alerón de aterrizaje. Gracias a ello se garantiza una
transición prácticamente sin obstáculos entre el espoiler y el
alerón de aterrizaje incluso con un cambio de la posición del alerón
en la fase de vuelo de crucero. La placa que compensa el perfil
conforme al documento EP 0216033A1 cubre toda la profundidad del
espoiler y sobresale más allá de del extremo posterior del
espoiler. La placa que compensa el perfil conforme a este documento
trae consigo sólo una mejora de las condiciones aerodinámicas
durante el vuelo de crucero, mientras que no tiene lugar una mejora
de las condiciones aerodinámicas durante las maniobras de
aterrizaje o despegue.
El objetivo de la presente invención es, por
tanto, la creación de un espoiler que sea apropiado en particular
para su aplicación en aviones especialmente grandes y pesados y que
presente condiciones aerodinámicas mejoradas durante el aterrizaje
y durante el despegue del avión o similar, sin que se influya
negativamente en las condiciones aerodinámicas durante el vuelo de
crucero. Esto significa que el espoiler no tiene que influir
negativamente en las condiciones aerodinámicas en la zona alta de
velocidad durante el vuelo de crucero, mientras que en la zona baja
de velocidad durante el aterrizaje tiene que tener una distancia lo
menor o más definida posible con respecto al alerón de aterrizaje.
Las desventajas de las construcciones conocidas tienen que evitarse
o al menos reducirse. Además de esto, el espoiler tiene que estar
caracterizado por un peso lo menor posible.
Este objetivo conforme a la invención se consigue
gracias a que el elemento constructivo está construido de material
compuesto, en particular de plástico reforzado de fibra de carbono,
a que la sección transversal del elemento constructivo está
conformada de forma que se va estrechando hacia el extremo libre y
a que el extremo libre del elemento constructivo está realizado de
forma curva en la dirección hacia la superficie de la superficie de
sustentación o alerón de aterrizaje, de manera que se puede reducir
la hendidura que se forma entre el canto posterior del espoiler y
la superficie del alerón de aterrizaje durante la maniobra de
aterrizaje y despegue con los alerones de aterrizaje desplegados en
estado replegado del espoiler. Mediante la prolongación del canto
posterior del espoiler junto con el material usado del elemento
constructivo y con la construcción especial, en particular con la
realización curvada en dirección hacia la superficie de la
superficie de sustentación o alerón de aterrizaje, se alcanzan los
objetivos conforme a la invención, después de que durante el
aterrizaje o durante el aterrizaje en la zona baja de velocidad la
hendidura entre el canto posterior del espoiler y del alerón de
aterrizaje se reduzca y gracias a ello se mejoren las condiciones
aerodinámicas, mientras que el elemento constructivo conforme a la
invención en la zona alta de velocidad del avión no influye
esencialmente en las condiciones aerodinámicas. Adicionalmente,
mediante la prolongación del canto posterior, tiene lugar un
incremento del solapamiento del espoiler con el alerón de
aterrizaje para conseguir una superficie "lisa" de
sustentación. Mediante la conformación de la sección transversal del
elemento constructivo que se va estrechando hacia el extremo libre
se incrementa la flexibilidad del extremo libre y se consigue
durante el vuelo de crucero un ajuste óptimo del elemento
constructivo a la superficie de sustentación con la mínima
resistencia y también se reducen las masas oscilantes en los
extremos de las partes constructivas. Mediante la realización
curvada hacia la superficie de la superficie de sustentación o
alerón de aterrizaje del elemento constructivo se consigue una
pretensión del elemento constructivo, que durante el aterrizaje y
durante el despegue del avión regula una hendidura definida entre el
espoiler y el alerón de aterrizaje para unas condiciones
aerodinámicas óptimas. Suponiendo una flexibilidad correspondiente
del elemento constructivo, el elemento constructivo se presiona,
durante el vuelo de crucero con una superficie lisa de
sustentación, contra la curvatura o pretensión hacia el alerón de
aterrizaje. Sólo mediante el material usado para el elemento
constructivo, concretamente material compuesto, en particular
plástico reforzado con fibra de carbono, se consiguen las
propiedades deseadas del elemento constructivo. Este material se
caracteriza por un peso mínimo y altas propiedades mecánicas.
También es posible el uso de plásticos con fibras de vidrio o
fibras de aramida o fibras similares, mostrando las fibras de
carbono en realidad las mejores propiedades mecánicas.
Si el elemento constructivo está construido de
varias capas de un tejido, un material unidireccional o una
combinación de ellos con orientaciones definidas de la fibra en
cada capa correspondiendo a las propiedades mecánicas del elemento
constructivo, se pueden realizar las diferentes propiedades del
espoiler conforme a la presente invención. Por un lado se puede
conseguir la flexibilidad exigida, mediante la que el elemento
constructivo se ciñe durante el vuelo de crucero a las partes
constructivas próximas y por otro lado la rigidez deseada, de modo
que el elemento cons-
tructivo no se doble durante el vuelo de aterrizaje.
tructivo no se doble durante el vuelo de aterrizaje.
Conforme a otra característica de la invención se
prevé que el elemento constructivo esté dispuesto básicamente en
toda la longitud del canto posterior del espoiler.
Si el elemento constructivo está construido de
varias partes, en caso de daño de una parte del elemento
constructivo no tiene que ser cambiado todo el elemento
constructivo.
La flexibilidad del extremo libre del elemento
constructivo se puede incrementar gracias a que el elemento
constructivo en el extremo libre presenta básicamente incisiones
orientadas en la dirección de vuelo. Con estas incisiones se forma
una figura del elemento constructivo básicamente en forma de peine y
se pueden optimizar las propiedades del elemento constructivo.
Conforme a otra característica de la invención se
prevé que el elemento constructivo esté unido de forma desmontable
al espoiler, por ejemplo a través de uniones de tornillo o
remache.
Alternativamente a esto, la unión del elemento
constructivo puede tener lugar también a través de una unión
adhesiva o similar.
Las características mencionadas son válidas
también para el caso de que el espoiler se fabrique junto con el
elemento constructivo en una pieza. Mediante una forma constructiva
integrada de este tipo se prescinde del montaje y desmontaje del
elemento constructivo o de las partes del elemento constructivo en
el espoiler. Ciertamente en caso de daño de una parte del espoiler
tal vez se tenga que cambiar éste totalmente.
Para evitar una colisión de la prolongación del
espoiler conforme a la invención con el alerón de aterrizaje está
previsto que el extremo libre del elemento constructivo esté
realizado de forma redondeada o doblada en contra de la dirección
hacia la superficie de la superficie de sustentación o alerón de
aterrizaje. Gracias a ello se reduce el rozamiento mecánico con el
canto del elemento constructivo al replegar el alerón de aterrizaje
y se consigue que se ciña suavemente al alerón de aterrizaje que se
encuentra debajo.
Otras características de la invención, junto con
las ya mencionadas anteriormente, se explican en detalle a partir de
las ilustraciones adjuntas, que muestran una variante de
realización de la invención. Muestra la:
Fig. 1 una vista en planta desde arriba de un ala
de sustentación de un avión,
Fig. 2 un espoiler con una prolongación, conforme
a la invención, del canto trasero en vista en perspectiva,
Fig. 3 el espoiler conforme a la Fig. 2 en la
vista desde arriba,
Fig. 4 una vista del espoiler conforme a la Fig.
3 en la dirección de la flecha A,
Fig. 5 una representación en sección del espoiler
conforme a la Fig. 3 a lo largo de la línea de intersección
V-V,
Fig. 6 una representación en sección del espoiler
conforme a la Fig. 3 a lo largo de la línea de intersección
VI-VI y
Fig. 7 el detalle de una variante especial de
realización del elemento constructivo conforme a la invención en
representación en sección.
La Fig. 1 muestra un ala de sustentación 1 de un
avión en una vista desde arriba. La flecha F indica la dirección de
vuelo, mientras que la flecha I indica la dirección hacia el cuerpo
del avión (no representado). En el lado superior posterior de la
superficie de sustentación están dispuestos varios espoiler 2, en
el ejemplo representado en total seis espoiler 2, delante de los
alerones de aterrizaje 5. Los espoiler 2 se extienden durante el
aterrizaje para eliminar el empuje vertical. Como ya se ha
mencionado anteriormente, los espoiler además de su función como
aerofrenos externos tienen también la función la mayoría de las
veces de apoyo del alerón. Un espoiler 2 está previsto del
mecanismo conforme a la invención que básicamente se compone de un
elemento constructivo 3 que está dispuesto en el canto 4 posterior,
visto en contra de la dirección de vuelo F, del espoiler 2. En el
ejemplo representado, el segundo espoiler 2, visto desde el cuerpo
del avión, está provisto del mecanismo conforme a la invención, ya
que con este espoiler 2 la hendidura entre el canto posterior 4 del
espoiler 2 y el alerón de aterrizaje 5 es la mayor. También pueden
estar provistos otros espoiler 2 o todos los espoiler 2 con el
elemento constructivo 3. Por un lado tiene que ser el elemento
constructivo 3 suficientemente flexible, de manera que durante la
alta velocidad de crucero no se contraponga ninguna resistencia y
por otro lado suficientemente rígido, para que se pueda conseguir
una hendidura definida con respecto al alerón de aterrizaje 5 para
un efecto aerodinámico óptimo. El elemento constructivo 3 está
construido de manera ventajosa de materiales compuestos de fibra, ya
que así se pueden alcanzar los objetivos opuestos entre sí de forma
satisfactoria. Asimismo se puede pensar en fabricar el elemento
constructivo 3 de un material inflexible y unirlo mediante una
unión elástica con el canto posterior 4 del espoiler 2.
En la Fig. 2 está representado un espoiler 2 con
el elemento constructivo 3 conforme a la invención en vista en
perspectiva. El espoiler 2 normalmente construido de materiales
compuestos presenta básicamente una figura en forma de cuña. En el
ejemplo representado, el elemento constructivo 3 está construido de
tres partes 3'. Esto tiene la ventaja de que en caso de daño de una
parte 3' no se tiene que cambiar completamente. Además de esto,
mediante la separación de las partes 3' se incremente la
flexibilidad del elemento constructivo 3. Esto puede conseguirse
mediante incisiones (no representadas) que están dispuestos en el
extremo libre del elemento constructivo 3 básicamente en la
dirección de vuelo F. Una construcción en forma de peine de este
tipo sirve para la optimización de las propiedades de la
prolongación del canto posterior del espoiler 2.
La Fig. 3 muestra una vista en planta desde
arriba sobre el espoiler 2 conforme a la Fig. 2.
Correspondientemente a la forma del ala de sustentación 1, el
elemento constructivo 3 no está realizado con ancho constante, sino
con un ancho que se va haciendo mayor en dirección hacia el cuerpo
del avión (dirección de la flecha I). El elemento constructivo 3
está dispuesto básicamente en toda la longitud del espoiler 2.
En la vista lateral reproducida en la Fig. 4
sobre el espoiler 2 en la dirección de la flecha A conforme a la
Fig. 3 está reproducido el elemento constructivo 3 para el caso de
vuelo de crucero (líneas continuas) y para el vuelo de aterrizaje
(representación rayada). En el vuelo de crucero, el espoiler 2 está
recogido y el elemento constructivo 3 se ciñe básicamente plano a la
superficie del alerón de aterrizaje 5 e incrementa el solapamiento
del espoiler 2 con el alerón de aterrizaje 5. Durante el aterrizaje
o durante el despegue el espoiler 2 está extendido y el elemento
constructivo 3 está curvado, de forma correspondiente a la
representación, en la dirección de la superficie de sustentación 1
o alerón de aterrizaje 5. Además la rigidez del elemento
constructivo 3 tiene que seleccionarse de manera que éste no vibre o
flamee en el vuelo de aproximación de aterrizaje o durante la
maniobra de despegue. Por otro lado, el elemento constructivo 3
tiene que ser tan flexible que con el espoiler 2 recogido se pueda
presionar contra la curvatura en la superficie del alerón de
aterrizaje 5.
De las representaciones en sección conforme a la
Fig. 5 y la Fig. 6 se puede reconocer la realización del elemento
constructivo 3 con diferente sección transversal. La conformación,
que se va estrechando hacia el extremo libre del elemento
constructivo 3, contribuye además de a una reducción de las masas
oscilantes en el extremo del elemento constructivo 3 también a un
mejor ajuste en la superficie del alerón de aterrizaje 5 durante el
vuelo de crucero, que produce una superficie lisa de sustentación
1.
El detalle conforme a la Fig. 7 muestra una
variante de realización del elemento constructivo 3 conforme a la
invención, en el que el extremo libre se realiza redondeado o
doblado contra la dirección hacia la superficie de la superficie de
sustentación 1 o alerón de aterrizaje 5. Gracias a ello se evita
que después del aterrizaje, cuando los alerones de aterrizaje 5 se
repliegan, tenga lugar un rozamiento inadmisible del elemento
constructivo 3 en la superficie del alerón de aterrizaje 5.
Las propiedades del elemento constructivo 3 o del
extremo posterior del espoiler 2 en una realización en una pieza
pueden adaptarse mediante la variación de la sección transversal y
las propiedades del material a las exigencias. En particular con el
uso de materiales compuestos, mediante una variación apropiada de
la orientación de la fibra de cada capa de tejido o del material
unidireccional o una combinación de éstos, se puede alcanzar el
objetivo conforme a la invención.
Claims (9)
1. Espoiler para superficies de sustentación (1),
en particular de aviones, espoiler (2) que durante el aterrizaje y
durante el despegue del avión o similar se puede extender y durante
el vuelo de crucero se puede recoger, estando dispuesto un elemento
constructivo (3) en el canto posterior (4), visto en contra de la
dirección de vuelo (F), del espoiler (2) que sobresale del canto
posterior (4) del espoiler (2) y se ajusta a la superficie del
alerón de aterrizaje (5) con el alerón de aterrizaje (5) replegado
y el espoiler (2) recogido durante el vuelo de crucero,
caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
construido de material compuesto, en particular de plástico
reforzado con fibra de carbono, porque la sección transversal del
elemento constructivo (3) está conformada de manera que se va
estrechando hacia el extremo libre y porque el extremo libre del
elemento constructivo (3) está realizado curvadamente en dirección
hacia la superficie de la superficie de sustentación (1) o alerón
de aterrizaje (5), de manera que se puede reducir la hendidura
formada entre el canto posterior (4) del espoiler (2) y la
superficie del alerón de aterrizaje (5) con los alerones de
aterrizaje (5) desplegados en estado recogido del espoiler (2)
durante la maniobra de aterrizaje o de despegue.
2. Espoiler según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
construido de varias capas de un tejido, material unidireccional o
una combinación de ellos con orientaciones definidas de la fibra en
cada capa de forma correspondiente a las propiedades mecánicas del
elemento constructivo (3).
3. Espoiler según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
dispuesto básicamente en toda la longitud del canto posterior (4)
del espoiler (2).
4. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
construido de varias partes (3') dispuestas una al lado de otra a
lo largo del canto posterior (4) del espoiler (2).
5. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
4, caracterizado porque el elemento constructivo (3) presenta
incisiones en el extremo libre orientadas básicamente en la
dirección de vuelo (F).
6. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
5, caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
unido de forma desmontable con el espoiler (2), por ejemplo a
través de uniones de tornillo o de remache.
7. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
6, caracterizado porque el elemento constructivo (3) está
unido con el espoiler (2) a través de una unión adhesiva o
similar.
8. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
7, caracterizado porque el espoiler (2) está fabricado en una
pieza con el elemento constructivo (3).
9. Espoiler según una de las reivindicaciones 1 a
8, caracterizado porque el extremo libre del elemento
constructivo (3) está realizado de forma redondeada o doblada en
contra de la dirección hacia la superficie de la superficie de
sustentación (1) o alerón de aterrizaje (5).
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