ES2256558T3 - Aeronave mas ligera que el aire provista de medios de tren de aterrizaje con amortiguacion por aire. - Google Patents

Abstract

Aeronave más ligera que el aire (1) provista de un casco (2, 3, 4) relleno de gas y un par de medios de tren de aterrizaje espaciados (11, 12) por debajo del casco dispuestos en lados opuestos de un plano vertical central en prolongación longitudinal del casco, comprendiendo cada medio de tren de aterrizaje una unidad de cojines amortiguadores de aire provistos de medios denominados de faldas de bolsa (5, 5¿, 20, 20¿) y un medio para alimentar aire y evacuar el aire desde los medios de falda de bolsa, caracterizado porque cada medio de tren de aterrizaje tiene, además, un medio de accionamiento capaz de funcionar para desplazar los medios de falda de bolsa entre una configuración funcional para contener un o varios cojines de amortiguación por aire comprimido y una configuración no funcional, en la cual el medio de falda de bolsa de cada unidad de cojines amortiguadores de aire comprimido comprende primera y segunda falda de bolsa que se prolongan a lo largo de lados opuestos de la unidad de cojines amortiguadores de aire comprimido y dotadas de medios de unión enclavables y desenclavables y el medio de accionamiento es capaz de funcionar para unir juntos los medios de unión en las configuraciones no funcionales de los medios de falda de bolsa y para separar los medios de unión cuando los medios de falda de bolsa estén colocados en configuraciones funcionales y cada falda de bolsa comprende un primer medio de cámara de aire inflable y desinflable (5, 5¿) fijado en la parte inferior del casco teniendo el primer medio de cámara de aire un segundo medio de cámara de aire inflable (20, 20¿) que se prolonga bajo el primer medio de cámara de aire cuando todos los medios de cámara de aire estén inflados.

Description

Aeronave más ligera que el aire provista de medios de tren de aterrizaje con amortiguación por aire.

La presente invención se refiere a una aeronave de la clase que tiene un casco rellenado con gas más ligero que el aire (en lo sucesivo referido como una "aeronave más ligera que el aire") y un par de medios de tren de aterrizaje retráctil, dispuestos de modo que estén separados a uno u otro lado del plano vertical central de la aeronave, que se extiende en sentido longitudinal. En particular, pero no de forma exclusiva, la invención se refiere a dirigibles tales como dirigibles no rígidos.

La aeronave más ligera que el aire conocida, en la forma de dirigibles, tiene ruedas en el lado inferior del casco para facilitar las operaciones de aterrizaje y despegue del dirigible. Dichas ruedas están en posiciones bajadas cuando se encuentran en uso para aterrizaje y despegue, pero pueden retraerse cuando el dirigible está en vuelo para reducir la resistencia aerodinámica. Además, se ha propuesto proporcionar una aeronave más ligera que el aire, en la forma de un vehículo aéreo híbrido que combina las características de un aeroplano, un dirigible más ligero que el aire y un aerodeslizador, con trenes de aterrizaje aeroamortiguados, que se extienden longitudinalmente y están separados en sentido lateral. Estas unidades de trenes de aterrizaje soportan el casco sobre cojines amortiguadores de aire, normalmente unidos por las denominadas "faldas", pero no están diseñadas para su retracción en uso.

El documento WO 01/72588 se refiere a una aeronave más ligera que el aire según el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención tiene como objetivo una aeronave más ligera que el aire provista de medios de tren de aterrizaje retráctil y con amortiguación por aire.

El objetivo de la presente invención es una aeronave más ligera que el aire que tiene un casco relleno de gas y un par de medios de tren de aterrizaje separados en el lado inferior del casco, dispuestos en lados opuestos de un plano vertical central de extensión longitudinal del casco, comprendiendo cada medio de tren de aterrizaje una unidad aeroamortiguada que incluye medios de falda de bolsa y medios para suministrar aire y extraer aire desde la falda de bolsa, caracterizada porque cada medio de tren de aterrizaje comprende, además, medios de accionamiento utilizables para desplazar el medio de falda de bolsa entre una configuración operativa donde contiene uno o más amortiguadores de aire y una configuración inoperativa, en la que el medio de falda de bolsa de cada unidad amortiguadora de aire comprende primera y segunda faldas de bolsa que se extienden a lo largo de lados opuestos de la unidad de amortiguación por aire y provista de medios de conexión acoplables y desacoplables y siendo los medios accionadores utilizables para unir los medios de conexión juntos en la configuración inoperativa de los medios de faldas de bolsa y para desconectar los medios de unión cuando los medios de faldas de bolsa se desplazan a su configuración operativa, comprendiendo cada falda de bolsa un primer medio de cámara de aire inflable y desinflable fijado al lado inferior del casco, teniendo el primer medio de cámara de aire un segundo medio inflable que se extiende por debajo del primer medio de cámara de aire cuando todos los medios de cámara de aire están inflados. Preferentemente, el medio de falda de bolsa de las dos unidades de amortiguación por aire, cuando están en sus configuraciones operativas, se inflan y extienden hacia abajo desde el lado inferior del casco para definir en sentido descendente cavidades de aire abiertas, en las que se crean cojines amortiguadores de aire y cuando están en sus configuraciones inoperativas, se sitúan más próximos al lado inferior del casco.

Situando los medios de falda de bolsa más próximos al lado inferior del casco cuando están en sus configuraciones inoperativas las unidades de amortiguación por aire se extraen o colapsan hacia el lado inferior del casco y proporcionan a la aeronave más ligera que el aire una forma más aerodinámica.

En su forma más sencilla, los medios de conexión comprenden conexiones de un dispositivo de sujeción de cremallera o similar, desplazando los medios accionadores una parte deslizante para acoplar o desacoplar hileras de dientes en la primera y segunda faldas de bolsa. Cada medio de falda de bolsa, además de faldas de bolsa separadas y de extensión longitudinal, puede comprender faldas transversales longitudinalmente separadas, que se extienden entre las faldas de bolsa y proporcionando las faldas de bolsa con al menos una cavidad de aire. Los medios para suministrar y extraer aire con respecto a los medios de bolsas están previstos para inflar completamente los medios de cámara de aire en las configuraciones operativas de los medios de falda de bolsa con el aire alimentándose a las cavidades de aire para proporcionar así las amortiguaciones por aire. Como es convencional en el diseño de los aerodeslizadores, al aire alimentado en el medio de cámara de aire inflado se le puede permitir escapar, por ejemplo, a través de orificios en el borde interior del medio de cámara de aire, hacia el interior de las cavidades de aire. Cuando los medios de faldas de bolsa se desplazan a sus configuraciones inoperativas, los medios de cámara de aire son al menos parcialmente desinflados y los medios accionadores se hacen funcionar para extraer y unir juntos los medios de cámara de aire al menos parcialmente desinflados. Cuando están unidos juntos, el espacio encerrado por los medios de cámara de aire unidos juntos y al menos parcialmente desinflados, puede ser, en parte, llenado o inflado con aire para estabilizar la unidad de amortiguación por aire. En esta condición "colapsada", la envolvente exterior, provista de los medios de cámara de aire, está situada más próxima al casco que los medios de cámara de aire lo están cuando se encuentran en sus posiciones
operativas.

En una realización preferida, cada falda de bolsa puede tener una falda de tipo cortina en suspensión.

Las realizaciones de la invención se describirán ahora, a modo de ejemplo solamente, con referencia específica a los dibujos adjuntos, en los que:

Las Figuras 1 a 4 son vistas esquemáticas desde la parte frontal, la parte posterior, un lado y parte inferior de una aeronave más ligera que el aire según la presente invención.

Las Figuras 5 a 7 son vistas esquemáticas que ilustran tres posiciones de una unidad de amortiguación por aire de la aeronave, ilustrada en las Figuras 1 a 4, que se desplaza desde una posición operativa a una posición inoperativa.

La Figura 8 es una vista esquemática que ilustra un diseño alternativo de unidades de amortiguación por aire y

La Figura 9 ilustra, de forma esquemática, cómo se suministra aire o se retira desde el interior de uno de los medios de cámara de aire de una unidad de cajón amortiguador de aire.

Las Figuras 1 a 4 ilustran una aeronave más ligera que el aire, según la invención, generalmente designada por la referencia numérica 1. La aeronave adopta la forma de una aeronave de presión estabilizada, preferentemente no rígida, que tiene un casco 2 con una sección transversal aplanada, generalmente elíptica, a través de la mayor parte de su longitud. El casco 2 está formado por dos lóbulos laterales de extensión longitudinal 3 y 4 y está fabricado de material en láminas reforzado, por ejemplo, un tejido laminado de elevada resistencia mecánica. El gas más ligero que el aire, dentro del casco, suele ser convenientemente helio.

El material laminar a partir del cual se conforma el casco se corta en formas planas precisas, que se unen entre sí para proporcionar la forma curvada precisa del casco. Cuando los lóbulos están rellenados con helio, el casco de presión estabilizada se conforma presentando una forma combada en sentido longitudinal. En realidad, los dos lóbulos laterales 3 y 4 están unidos, o situados juntos, en el lado inferior del casco y definen una superficie cóncava longitudinal central o zona rebajada 9 a lo largo del casco. El casco inflado es aplanado y presenta una forma generalmente aerodinámica, que es capaz de proporcionar una sustentación aerodinámica a la aeronave. En condiciones típicas, con el diseño ilustrado, aproximadamente una cuarta parte a una mitad de la sustentación de la aeronave se proporciona, de forma aerodinámica, a través de su forma de cuerpo de sustentación y aproximadamente una mitad a tres cuartas partes de la sustentación de la aeronave se proporciona por la fuerza ascensional del gas del casco, por ejemplo, helio. En sección longitudinal, el casco tiene una convexidad generalmente mayor en el lado superior que en el lado inferior.

El lado inferior del vehículo de aire 1 comprende un módulo de carga útil o góndola de extensión longitudinal 10 situado en la zona rebajada 9 y unidades de tren de aterrizaje de cojín amortiguador de aire 11 y 12 en los lóbulos del casco 3 y 4, respectivamente. La situación de estas unidades se facilita por el lado inferior generalmente más plano del casco en sentido longitudinal, al menos en una parte central del casco donde están situadas estas unidades. Cada unidad de tren de aterrizaje suele comprenden una falda exterior flexible definida por faldas de gas inflables separadas que están fijadas al lado inferior del casco 2 y que comprenden primeros medios de cámara de aire 5, 5' a lo largo de lados opuestos de cada unidad. El espacio entre los primeros medios de cámara de aire 5 y 5' está dividido por tres faldas transversales flexibles y separadas en sentido longitudinal 6 para definir dos cavidades de aire 7 y 7'. Cada uno de los medios de cámara de aire 5, 5' presenta, en sentido longitudinal, segundos medios de cámara de aire inflables 20, 20' que se extienden por debajo de los primeros medios de cámara de aire inflables, cuando todos los medios de cámara de aire están inflados. Presentando los segundos medios de cámara de aire, en sentido longitudinal, medios de unión interacoplables en la forma de dientes acoplables de un dispositivo de cierre del tipo cremallera. Los medios de conexión están unidos en un extremo por un elemento deslizante (no ilustrado) de un dispositivo de cierre del tipo cremallera, que es desplazable por medios accionadores (no ilustrados) a lo largo de la unidad del tren de aterrizaje para extraer los medios de conexión juntos y para enclavarlos y conectarlos también juntos. En el movimiento del elemento deslizante hacia su posición original, los medios de conexión 20, 20' son desconectados entre sí. De este modo, los medios de cámara de aire 5 y 5' se pueden unir mediante un "cierre de tipo cremallera" juntos o "liberarse como una cremallera" según se requiera.

En condiciones de uso, los medios de cámara de aire 5, 5', cuando están en configuraciones operativas, no están conectados o "unidos con un cierre tipo cremallera" y están inflados. El aire se suministra a las cavidades de aire 7, 7' para proporcionar cojines amortiguadores de aire para soportar el vehículo aéreo durante los procedimientos de aterrizaje, despegue y rodaje sobre el suelo. El aire suministrado a los medios de cámara de aire inflados 5, 5' puede escapar desde los bordes interiores de dichos medios de cámara de aire directamente hacia el interior de las cavidades de aire 7, 7' para proporcionar los cojines amortiguadores de aire. Como alternativa o en adición, se puede suministrar aire independientemente en las cavidades de aire. La configuración operativa de una de las unidades de tren de aterrizaje se ilustra, de forma esquemática, en la Figura 5.

Cuando está en vuelo, los medios de cámara de aire 5, 5' se pueden desinflar al menos en parte y luego conectarse o "unirse por un cierre tipo cremallera" (véase Figura 6) en tanto que se extraen más próximos al lado inferior del casco 2. El espacio 21 definido dentro de los medios de cámara de aire unidos juntos 5, 5' pueden inflarse parcialmente (véase Figura 7) para estabilizar la unidad del tren de aterrizaje con cojín amortiguador de aire en su condición inoperativa. En sus configuraciones inoperativas, las unidades del tren de aterrizaje se "aplanan" hacia el lado inferior del casco 2 y proporcionar un perfil más estilizado que cuando están en sus configuraciones operativas. Dicho de otro modo, las unidades de tren de aterrizaje con cojín amortiguador de aire, cuando la aeronave está en vuelo, proporcionan una superficie aerodinámica más eficiente que ofrece menos resistencia aerodinámica.

La Figura 9 ilustra, de forma esquemática, cómo uno de los medios de cámara de aire 5 se puede inflar y desinflar. Tal como se ilustra, dos cavidades 40 y 41 están alojadas dentro del casco 2 para su sellado y comunicación con el interior de los medios de cámara de aire 5. Mediante una operación selectiva de los ventiladores 42 y 43 impulsados, por ejemplo, por motores reversibles 100 alojados dentro de las cavidades 40 y 41, respectivamente, pudiéndose bombear aire a dentro y a fuera de los medios de cámara de aire 5. En particular, en la configuración operativa, el ventilador 42 es utilizable para suministrar aire desde el exterior a los medios de cámara de aire 5 para inflarlos. Al mismo tiempo, se puede permitir al aire pasar a través de la cavidad 41, posiblemente regulada por el ventilador o medios de valvulaje (no ilustrado) al interior de la cavidad de aire 7 para proporcionar un cojín amortiguador de aire dentro de la cavidad de aire. En la configuración inoperativa, uno o ambos de los ventiladores 42 y 43 se podrían accionar para extraer aire de, desinflando al menos parcialmente, los medios de cámara de aire 5. Cuando los dos medios de cámara de aire 5, 5' están conectados o juntos por "cierre de cremallera", el espacio entre los medios de cámara de aire conectados juntos y el lado inferior del casco se puede presurizar en parte mediante el uso selectivo de los ventiladores 42 y 43 para evitar el aleteo de los medios de cámara de aire.

Cuando los medios de cámara de aire están presurizados, puede exhaustarse rápidamente aire desde cada cavidad de aire, de modo que se aplique una fuerza de succión o sujeción para mantener la aeronave en su posición sobre el suelo. Esta succión se puede crear haciendo funcionar los ventiladores 42 y 43 de modo que se bombee aire desde las cavidades de aire a cada uno de los medios de cámara de aire 5 y 5'. Las unidades de tren de aterrizaje de cojín amortiguador de aire con una separación relativamente amplia 11, 12, combinadas con la baja altura del casco 2 en comparación con su longitud, proporcionan a la aeronave un alto grado de estabilidad cuando aterrizan, lo que permite la dispensación de sistemas de inmovilización complicados (aunque sistemas de inmovilización menos complicados pueden requerirse en adición a las unidades de tren de aterrizaje de cojín amortiguador de aire objeto de succión).

En cada una de las Figuras 1 a 4, la unidad del tren de aterrizaje 11 se ilustra con sus medios de cámara de aire presurizados y la unidad del tren de aterrizaje 12 se ilustra con los medios de cámara de aire despresurizados. Por supuesto, en la práctica, los medios de cámara de aire de las dos unidades de tren de aterrizaje 11, 12 estarían ambos presurizados o ambos despresurizados.

La Figura 8 ilustra cómo las unidades de tren de aterrizaje 11 y 12 pueden disponerse para proporcionar una línea de mira correcta para un operador dentro del módulo de carga útil 10 en la forma de una góndola. Cada unidad de tren de aterrizaje 11, 12 puede estar provista de faldas de bolsa a baja presión 50 más próximas a la góndola y faldas de bolsa de alta presión 51 más alejadas de la góndola. Esto permite a la falda de bolsa 50 presentar un perfil más bajo que el de la falda de bolsa 51 de modo que no obstruyan la línea de visión desde la góndola.

Una ventaja particular del uso de las unidades de tren de aterrizaje con cojín amortiguador de aire 11, 12 es que el vehículo de aire puede aterrizar y despegar desde cualquier superficie razonablemente plana, incluyendo terreno virgen no mejorado, zonas pantanosas, marjales y agua, por ejemplo, mar. No se necesita una pista especial como con las aeronaves que tienen trenes de aterrizaje con ruedas. Además, se reduce o elimina el resistencia aerodinámica del tren de aterrizaje con viento atravesado. En el vuelo, la resistencia aerodinámica se reduce considerablemente por la retracción de las unidades del tren de aterrizaje. Las unidades del tren de aterrizaje 11 y 12 están situadas suficientemente separadas para proporcionar el vehículo aéreo estabilidad durante las operaciones de aterrizaje y despegue.

El extremo posterior del vehículo aéreo está formado por los extremos separados de los dos lóbulos laterales 3 y 4. Los motores 13 y 14 están montados en la parte posterior de los lóbulos 3 y 4, respectivamente, y tres motores pueden designarse para controlar los movimientos verticales y horizontales. Motores adicionales 15 y 16 están montados a cada lado del casco y están preferentemente montados para oscilación proporcionando vectorizaciones vertical y horizontal. El uso de motores de empuje vectorizados, situados para permitir que los vectores de empuje verticales actúen a través de los centros de gravedad y presión del casco, permiten las operaciones de aterrizaje y despegue vertical del vehículo aéreo.

Hacia el extremo posterior del casco, están dispuestas cuatro aletas estabilizadoras anguladas 17 - 20

En condiciones de uso, cuando la aeronave aterriza y se libera el aire dentro de las cavidades de aire y se aplica succión para mantener la aeronave sobre el suelo, la aeronave se depositará suavemente llevando el módulo de carga útil 10 próximo al suelo. El módulo tiene, en una realización adecuada, una rampa de descenso (no ilustrada) para permitir a los vehículos con ruedas impulsarse hacia dentro y fuera del módulo de carga útil a modo de un buque contenedor del tipo "roll on/roll off" o similar. La altura baja del caso en relación con su longitud, acoplada con la succión proporcionada por las unidades del tren de aterrizaje con cojín amortiguador de aire, proporcionar al vehículo aéreo un alto grado de estabilidad en el suelo y facilidad de manipulación en tierra.

La aeronave está diseñada para ser capaz de transportar grandes cargas con suavidad a través de distancias largas. A modo de ejemplo, la aeronave descrita e ilustrada suele tener una longitud de 307 m, una altura de 77 m y una anchura de 136 m. Dicha aeronave tiene un volumen de envolvente de casco de 2.000.000 m^{3}, un alcance de 4.000 millas náuticas y una altitud de vuelo de hasta 9000 pies. La aeronave suele tener una velocidad de crucero de 100 KTAS (velocidad anemométrica real en nudos) y una velocidad máxima de 110 KTAS. La carga útil es 1.000.000 kg con un espacio de cubierta de 80 m de longitud, 12 m de anchura y 8 m de altura. Se pueden construir versiones más pequeñas, por ejemplo, con cargas útiles de hasta menos de una tonelada.

Claims (5)

1. Aeronave más ligera que el aire (1) provista de un casco (2, 3, 4) relleno de gas y un par de medios de tren de aterrizaje espaciados (11, 12) por debajo del casco dispuestos en lados opuestos de un plano vertical central en prolongación longitudinal del casco, comprendiendo cada medio de tren de aterrizaje una unidad de cojines amortiguadores de aire provistos de medios denominados de faldas de bolsa (5, 5', 20, 20') y un medio para alimentar aire y evacuar el aire desde los medios de falda de bolsa, caracterizado porque cada medio de tren de aterrizaje tiene, además, un medio de accionamiento capaz de funcionar para desplazar los medios de falda de bolsa entre una configuración funcional para contener un o varios cojines de amortiguación por aire comprimido y una configuración no funcional, en la cual el medio de falda de bolsa de cada unidad de cojines amortiguadores de aire comprimido comprende primera y segunda falda de bolsa que se prolongan a lo largo de lados opuestos de la unidad de cojines amortiguadores de aire comprimido y dotadas de medios de unión enclavables y desenclavables y el medio de accionamiento es capaz de funcionar para unir juntos los medios de unión en las configuraciones no funcionales de los medios de falda de bolsa y para separar los medios de unión cuando los medios de falda de bolsa estén colocados en configuraciones funcionales y cada falda de bolsa comprende un primer medio de cámara de aire inflable y desinflable (5, 5') fijado en la parte inferior del casco teniendo el primer medio de cámara de aire un segundo medio de cámara de aire inflable (20, 20') que se prolonga bajo el primer medio de cámara de aire cuando todos los medios de cámara de aire estén inflados.

2. Aeronave según la reivindicación 1, caracterizada porque, en sus configuraciones funcionales, los medios de falda de bolsa de las dos unidades de cojines amortiguadores de aire comprimido están inflados y se prolongan hacia abajo desde la parte inferior del casco para definir cavidades de aire abiertas hacia abajo en las cuales se crean cojines amortiguadores de aire y, en sus configuraciones no funcionales, son más próximos de debajo del casco.

3. Aeronave según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los medios de unión comprenden dispositivos de una fijación de tipo de cierre de destellos o similar, desplazando el medio de accionamiento una parte de guía de deslizamiento para enclavar o desenclavar hileras de dientes en las primera y segunda falda de bolsa.

4. Aeronave según la reivindicación 1, 2 ó 3 caracterizada porque dicho medio para alimentar aire y evacuar el aire de los medios de falda de bolsa tiene por objeto inflar completamente los medios de cámara de aire en las configuraciones funcionales de los medios de falda de bolsa mediante el aire introducido simultáneamente en las cavidades de aire para formar los cojines amortiguadores de aire.

5. Aeronave según la reivindicación 4, caracterizada porque están previstos medios para el escape de aire que alimenta los medios de cámara de aire dentro de las cavidades de aire.