ES2292681T3 - Artefacto volador para representar un blanco volante. - Google Patents

Abstract

Artefacto volador para la representación de un blanco volante por IR con al menos un radiador de infrarrojos (2) y al menos una unidad generadora de calor (1), en el que el radiador de infrarrojos (2a, 2b) está dispuesto dentro de la corriente de gases de escape de la unidad generadora de calor (1), de tal manera que la corriente de gases de escape rodea completamente a la superficie del radiador de infrarrojos (2a, 2b) que está expuesta al viento de marcha, caracterizado porque el artefacto volador presenta un primer componente que comprende un radiador de infrarrojos (2a) de forma cónica, montado en la proa del primer componente, y un segundo componente que comprende una unidad generadora de calor (1) dispuesta axialmente a una distancia prefijable delante del primer componente y unida con dicho primer componente.

Description

Artefacto volador para representar un blanco volante.

La invención concierne a un artefacto volador para representar un blanco volante por IR con al menos un radiador de infrarrojos.

Con fines de ejercicio para sistemas de armas tierra/aire o aire/aire con dirección por infrarrojos (IR) se emplean artefactos voladores no tripulados en calidad de blancos volantes. Estos artefactos voladores pueden ser cuerpos volantes remolcados o aviones sin piloto. Éstos deberán simular en lo posible no solo las propiedades cinéticas de los auténticos blancos (por ejemplo, aviones de combate), sino también presentar la misma radiación de infrarrojos (IR).

Se conocen cuerpos volantes remolcados y aviones blancos sin piloto que generan la radiación de IR deseada con las llamadas bengalas de rastreo. Éstas tienen el inconveniente de que son visibles a simple vista y arrastran tras de sí una estela de humo. Por otra parte, la característica espectral de estas bengalas no está adaptada a la radiación de los auténticos blancos. Además, las irregularidades producidas en la combustión de las bengalas arrojan problemas de rastreo no deseados en la cabeza de búsqueda por IR.

Se conoce por el documento EP 0 876 579 B1 un avión blanco sin piloto que genera una radiación de IR haciendo que un quemador incorporado en el morro del avión sin piloto caliente dicho morro desde dentro. El morro calentado sirve entonces como radiador de infrarrojos. Aparte de la complicada estructura del quemador y del complicado guiado del aire de alimentación y de los gases de escape para asegurar una combustión estable, es desventajoso aquí el hecho de que el morro es fuertemente enfriado desde fuera por el viento de marcha, por lo que, para lograr una radiación de IR suficiente, son necesarias potencias de calentamiento muy altas.

Asimismo, se conoce por el documento WO 00/29804 un blanco volante de IR en el que se genera la radiación de IR conduciendo gas caliente de la unidad de propulsión con un conducto hasta el morro del artefacto volador y/o hasta el canto delantero de las alas y/o hasta las barquillas portamotores exteriores del artefacto volador, con lo que estas partes se calientan desde dentro y se transforman así en el radiador de infrarrojos. Aparte de la compleja estructura, es también desventajoso aquí el hecho de que las partes calentadas desde dentro son enfriadas desde fuera por el viento de marcha, con lo que en conjunto se pueden lograr tan solo radiaciones de IR reducidas.

Se conoce por el documento US 5,317,163 un blanco volante de IR en el que se genera la radiación de IR introduciendo polvo metálico en el chorro de gases de escape caliente de la unidad de propulsión del blanco volante. Se conoce por el documento GB 1,157,999 un blanco volante de IR en el que se genera la radiación de IR por medio del calentamiento de la tobera de chorro de gases de escape. En el dispositivo según el documento US 4,044,683 se calientan algunas partes de una cámara de combustión, por lo que se genera una radiación de IR.

El cometido de la invención es crear un artefacto volador para la representación de un blanco volante por IR con el que sea posible una radiación de IR en la dirección de vuelo y lateralmente con respecto a ella y el cual sea de estructura sencilla y barata y presente, respecto de la potencia de calentamiento que se ha de consumir, un alto rendimiento para la radiación de IR.

Este problema se resuelve con el artefacto volador según la reivindicación 1. Ejecuciones ventajosas de la invención son objeto de reivindicaciones subordinadas.

El artefacto volador según la invención se caracteriza porque el artefacto volador presenta un primer componente que comprende un radiador de infrarrojos de forma cónica montado en la proa del primer componente y un segundo componente que comprende una unidad generadora de calor dispuesta axialmente a una distancia prefijable delante del primer componente y unida con dicho primer componente.

Una ventaja del artefacto volador según la invención consiste en que se impide por medio de la corriente de gases de escape un enfriamiento del radiador de infrarrojos por efecto del viento de marcha refrigerante. Esto se consigue especialmente debido a que precisamente la superficie del radiador de infrarrojos que sería bañada en otros casos durante el vuelo por el viento de marcha (flujo de aire) y, por tanto, sería enfriada, está rodeada según la invención por la corriente de gases de escape. Por tanto, la corriente de gases de escape no sólo realiza la tarea de calentar el radiador de infrarrojos, es decir, las piezas estructurales que deben servir de radiador de infrarrojos, sino que la corriente de gases de escape actúa también como una especie de envoltura protectora de apantallamiento alrededor del radiador de infrarrojos caliente.

Otra ventaja del artefacto volador según la invención consiste en que es posible una radiación de IR en casi cualquier dirección por medio de los radiadores de infrarrojos dispuestos según la invención. Así, por ejemplo, es posible materializar, visto cada vez en la dirección de vuelo, una radiación de IR hacia adelante, hacia atrás y hacia los lados.

La unidad generadora de calor puede ser ventajosamente una unidad de propulsión del artefacto volador o un quemador adicional, especialmente un quemador de gas. La unidad de propulsión consiste convenientemente en una turbina de gas de vuelo o un motor de combustión para propulsión.

En una ejecución ventajosa del artefacto volador según la invención un radiador de IR es una pieza estructural que se extiende a lo largo de la dirección de propagación de la corriente de gases de escape de otra unidad generadora de calor y que presenta una sección transversal en forma de cruz o de estrella. Sin embargo, es también posible que en otra realización ventajosa del artefacto volador según la invención el radiador de infrarrojos sea una pieza estructural de forma cónica cuyo eje se extienda a lo largo de la dirección de propagación de la corriente de gases de escape. Por supuesto, es posible que el radiador de infrarrojos esté constituido también por varias piezas estructurales, por ejemplo varias placas, especialmente chapas delgadas, que estén adecuadamente unidas una con otra.

El radiador de infrarrojos consiste ventajosamente en un material resistente a la temperatura, por ejemplo acero fino o cerámica. Estos materiales pueden calentarse a temperaturas que están bastante por encima de las temperaturas que son de esperar usualmente en los gases de escape de las unidades generadoras de calor. Cuando se emplean, por ejemplo, turbinas de gas de vuelo como unidad de propulsión y, por tanto, como unidad generadora de calor para calentar un radiador de infrarrojos, las temperaturas de los gases de escape, según la clase de potencia (unos 10 N a 100 N de empuje), son de 400 a 800ºC. Cabe mencionar aquí que los gases de escape de una turbina de gas de vuelo o de un motor de combustión están ciertamente caliente con las temperaturas indicadas, pero son inadecuados como radiador de infrarrojos en el dominio de IR medio de 3 a 5 \mum. En este dominio de longitudes de onda los gases de escape, visto al menos transversalmente a la dirección del chorro, son casi transparentes y, por tanto, apenas emiten. Por consiguiente, el calor de los gases de escape puede ser empleado sólo indirectamente calentando para ello un cuerpo sólido que proporciona entonces la radiación de IR deseada de conformidad con su temperatura.

Las piezas estructurales empleadas como radiadores de IR presentan ventajosamente una superficie con un alto poder de emisión en el dominio espectral infrarrojo. Se puede ajustar así el comportamiento de radiación de las piezas estructurales respecto del dominio de longitudes de onda infrarrojas radiadas. Esto se consigue ventajosamente revistiendo la superficie de las piezas estructurales con un material eléctricamente aislante.

Variando el espesor del material de las piezas estructurales empleadas como radiadores de IR se puede influir sobre el transporte del calor dentro del material y, por tanto, sobre la distribución de la temperatura en la superficie en el sentido de una mayor radiación de IR, y así se pueden esperar en conjunto mayores radiaciones totales de IR de un material con pequeña conductividad calorífica.

Además, variando la temperatura de los gases de escape se puede influir sobre la temperatura de los radiadores de infrarrojos y, por tanto, sobre la radiación de IR. Esto puede conseguirse, por ejemplo empleando una turbina de gas de vuelo como unidad generadora de calor, por medio de un sistema de control interno que provoque un incremento de la temperatura de los gases de escape por variación de la superficie de la sección transversal de la tobera de salida de la turbina.

Por supuesto, la radiación de IR de los radiadores de infrarrojos puede ser influenciada también por el tamaño geométrico de las piezas estructurales colocadas en la corriente de los gases de escape. Además, empleando unidades de propulsión como unidades generadoras de calor se puede influir también sobre la radiación de IR de las piezas estructurales por medio de una conducción de los gases de escape de las unidades de propulsión ajustada a las piezas estructurales.

Cuando la unidad generadora de calor juntamente con el radiador de IR está fijada sobre el eje longitudinal del artefacto volador delante de la proa, el radiador de IR está configurado entonces según la invención en forma de cono o casi en forma de cono, con lo que resulta una resistencia al flujo relativamente pequeña. En una realización ventajosa del artefacto volador la propia proa está configurada en forma de cono o aproximadamente en forma de cono y actúa como radiador de IR. Con esta disposición es posible una radiación de IR en la dirección de vuelo del artefacto volador y también, según el ángulo de abertura del radiador de IR de forma de cono, en dirección lateral.

Cuando otra unidad generadora de calor junto con el radiador de IR está fijada en la popa y/o en los planos de sustentación y/o en el fuselaje del artefacto volador, el radiador de IR es entonces convenientemente un pieza estructural adecuada que se extiende a lo largo de la dirección de propagación de la corriente de gases de escape y presenta una sección transversal en forma de cruz o de estrella. La pieza estructural presenta así una pequeña resistencia al flujo, lo que, en caso de que se emplee una unidad de propulsión como unidad generadora de calor, disminuye el empuje tan sólo en medida insignificante. Con esta disposición es posible una radiación de IR lateralmente con respecto a la dirección de vuelo del artefacto volador.

Cuando se emplean al menos dos unidades de propulsión como unidades generadoras de calor, las unidades de propulsión pueden estar orientadas ventajosamente bajo un ángulo prefijable con respecto al eje longitudinal del artefacto volador, pero de tal manera que el impulso total de estas unidades de propulsión esté dirigida a lo largo del eje longitudinal del artefacto volador. Aparte de una porción de radiación de IR hacia los lados, resulta así también una porción de radiación de IR hacia adelante y hacia atrás (visto cada vez en la dirección de vuelo del artefacto volador).

Por supuesto, es posible también prever una unidad de propulsión con radiador de IR delante de la proa del artefacto volador y disponer otras unidades de propulsión en o sobre el fuselaje del artefacto volador.

Se explican con más detalle la invención y realizaciones ventajosas de la misma ayudándose de unos dibujos. Muestran:

La figura 1, en vista lateral en perspectiva una disposición no reivindicada de un radiador de IR en la corriente de gases de escape de una unidad generadora de calor,

La figura 2, el radiador de IR de la figura 1 con un portallama adicional,

La figura 3, en vista lateral en perspectiva en una forma según la invención, la disposición de un radiador de IR en la corriente de gases de escape de una unidad generadora de calor, y

La figura 4, en alzado lateral, un artefacto volador según la invención con un radiador de infrarrojos situado delante de la proa y otro situado en la popa.

En la figura 1 se muestra esquemáticamente en la representación de la izquierda, en vista lateral en perspectiva, una unidad generadora de calor, por ejemplo una turbina de gas de vuelo 1, con un radiador de IR 2 situado en la corriente de gases de escape (no representada). El radiador de IR 2 está unido con la tobera 3 de la turbina 1. Por supuesto, es posible también que, teniendo en cuenta aspectos aerodinámicos, se disponga el radiador de IR 2 de otra manera en el chorro de gases de escape de la turbina 1, por ejemplo por medio de barras de retención.

El radiador de IR 2 está construido como una llamada chapa en cruz, es decir que unas chapas delgadas con un pequeño espesor de pared, por ejemplo de 0,2 a 1 mm, están unidas una con otra de manera adecuada, por ejemplo soladas o bien enchufadas una dentro de otra, de tal modo que la sección transversal del radiador de IR, tal como se ilustra en la representación de la derecha de la figura 1, sea de forma de cruz. Además, la representación de la derecha de la figura 1 muestra que el radiador de IR 2 se inserta aerodinámicamente en la corriente de gases de escape de la turbina 1 y no reduce así sensiblemente el empuje de dicha turbina. Además, en ambas representaciones de la figura 1 se puede apreciar que el radiador de IR 2 se encuentra dentro de la corriente de gases de escape. Por tanto, el radiador de IR 2 es completamente bañado y calentado por la corriente de gases de escape calientes. Con este radiador de IR 2 se garantiza, visto en la dirección de vuelo del artefacto volador, una radiación de IR en dirección lateral y también hacia arriba y hacia abajo.

La figura 2 muestra esquemáticamente la disposición de la figura 1 con otra disposición no reivindicada. En el radiador de IR 2 está fijado aquí un portallama 4. Por medio del portallama 4 es posible generar una llama (no representada) que caliente localmente el radiador de IR 2. Se puede influir así individualmente sobre la temperatura del radiador de IR 2 y, por tanto, sobre la radiación de IR. El portallama 4 puede disponerse entonces en el radiador de IR 2 a una distancia prefijable de la turbina 1. La alimentación del portallama 4 puede efectuarse, por ejemplo, por medio de conductos de alimentación 5 resistentes a la temperatura que llevan al interior del artefacto volador. Para la generación de la llama en el portallama 4 se puede emplear, por ejemplo, un carburante líquido o un gas combustible.

La figura 3 muestra esquemáticamente en la representación de la izquierda, en vista lateral en perspectiva, una forma según la invención de la disposición de un radiador de IR 2 en la corriente de gases de escape de una unidad generadora de calor 1, a título de ejemplo una turbina de gas de vuelo. La turbina 1 y el radiador de IR 2 están posicionados axialmente a una distancia prefijable de la proa del artefacto volador 6. La turbina 1 está unida con el fuselaje del artefacto volador 6 por medio de barras de retención 7. Las barras de retención 7 pueden estar configuradas en forma especialmente aerodinámica, con lo que ofrecen solamente una pequeña resistencia al flujo durante el vuelo del artefacto volador.

En la salida de la turbina 1 está dispuesta usualmente una tobera 3, por ejemplo una tobera anular. El radiador de IR 2 de forma cónica está fijado convenientemente a la tobera 3. Por tanto, los gases de escape de la turbina 1 fluyen hacia afuera de la tobera anular 3 y son desviados lateralmente por el radiador de IR 2 de forma cónica, según el ángulo de abertura del cono, de tal manera que se conserve todavía un empuje resultante para el artefacto volador 6. Al mismo tiempo, se calienta el radiador de IR 2 de forma cónica por medio de los gases de escape. Los gases de escape fluyen así sobre todo el cono del radiador de IR 2 e impiden con ello durante el vuelo un enfriamiento del radiador de IR por el viento de marcha.

El radiador de IR 2 es en esta representación una pieza estructural de forma cónica que está fijado sobre la proa del artefacto volador 6. Sin embargo, es posible también que la proa del aparato volador 6 esté configurada en forma de cono y constituya el radiador de IR 2. En ambos casos, el radiador de IR 2 tiene tan sólo una pequeña resistencia al flujo.

La representación de la derecha de la figura 3 muestra un alzado frontal esquemático de la representación de la izquierda. Se puede apreciar a partir de esta representación que con esta disposición es posible una radiación de IR hacia adelante, es decir, en la dirección de vuelo del artefacto volador 6. La radiación de IR es reducida tan sólo en grado poco importante por la turbina 1 y las barras de retención 7. Además, según el ángulo de abertura del cono, es posible también una radiación de IR hacia los lados.

La figura 4 muestra en alzado lateral un artefacto volador según la invención que presenta, a título de ejemplo un radiador de IR 2a en la proa y un radiador de IR 2b en la popa.

Claims (10)

1. Artefacto volador para la representación de un blanco volante por IR con al menos un radiador de infrarrojos (2) y al menos una unidad generadora de calor (1), en el que el radiador de infrarrojos (2a, 2b) está dispuesto dentro de la corriente de gases de escape de la unidad generadora de calor (1), de tal manera que la corriente de gases de escape rodea completamente a la superficie del radiador de infrarrojos (2a, 2b) que está expuesta al viento de marcha, caracterizado porque el artefacto volador presenta un primer componente que comprende un radiador de infrarrojos (2a) de forma cónica, montado en la proa del primer componente, y un segundo componente que comprende una unidad generadora de calor (1) dispuesta axialmente a una distancia prefijable delante del primer componente y unida con dicho primer componente.

2. Artefacto volador según la reivindicación 1, caracterizado porque otro radiador de infrarrojos (2b) es una pieza estructural que se extiende a lo largo de la dirección de propagación de la corriente de gases de escape de otra unidad generadora de calor (1) y que presenta una sección transversal en forma de cruz o de estrella.

3. Artefacto volador según la reivindicación 2, caracterizado porque en el otro radiador de infrarrojos (2b) está presente un portallama (4) para calentar localmente el radiador de infrarrojos (2b).

4. Artefacto volador según la reivindicación 1, caracterizado porque el radiador de infrarrojos (2a) es una pieza estructural de forma cónica que se extiende a lo largo de la dirección de propagación de la corriente de gases de escape.

5. Artefacto volador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el radiador de infrarrojos (2a, 2b) está constituido por uno o varios materiales resistentes a temperaturas de 400 a 800ºC.

6. Artefacto volador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie del radiador de infrarrojos (2a, 2b) presenta un poder de emisión en el dominio espectral infrarrojo.

7. Artefacto volador según la reivindicación 6, caracterizado porque la superficie del radiador de infrarrojos (2a, 2b) está revestida con materiales eléctricamente aislantes.

8. Artefacto volador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la proa del artefacto volador (6) está configurada en forma cónica y, por tanto, sirve de radiador de infrarrojos (2a).

9. Artefacto volador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad generadora de calor (1) del segundo componente está fijada al primer componente (6) por medio de barras de retención (7).

10. Artefacto volador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad generadora de calor (1) es una unidad de propulsión, especialmente una turbina de gas de vuelo o un motor de combustión, o bien es un quemador de gas.