ES2318632T3 - Ala de avion con aleron de borde de ataque extensible. - Google Patents
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Abstract
Ala de avión con un cajón de ala (1) y al menos un alerón de borde de ataque (2) que es extensible desde una posición de reposo en la que se aplica al cajón (1) del ala, alrededor de un eje (30) de basculación del alerón del borde de ataque situado por fuera de la estructura del ala transversalmente a la dirección (A) de ataque del flujo de aire, hasta una posición de funcionamiento a cierta distancia por delante del cajón (1) del ala, en donde: a) el alerón (2) del borde de ataque está conectado articuladamente al cajón (1) del ala por medio de al menos dos bisagras plegables (3a, 3b) distanciadas una de otra transversalmente a la dirección (A) de ataque del flujo de aire, b) comprendiendo cada una de las bisagras plegables (3a, 3b) dos aletas de bisagra (11, 21) que están unidas de forma basculable una respecto de otra por medio de un cojinete de plegado común (13) y de las cuales una (21) está sujeta de forma basculable en el cajón (1) del ala y la otra (11) lo está en el alerón (2) del borde de ataque, y c) estando adaptados el respectivo cojinete de plegado común (13), el respectivo cojinete de basculación (12) del lado del cajón del ala y el respectivo cojinete de basculación (22) del lado del alerón del borde de ataque de modo que sus ejes de basculación (33, 31, 32) se corten en un punto común (P) situado sobre el eje (30) de basculación del alerón del borde de ataque, caracterizada porque d) los cojinetes de plegado (13) de las bisagras plegables distanciadas (3a, 3b) están unidos articuladamente uno con otro en sus extremos superiores por medio de una respectiva biela transversal superior (41) y en sus extremos inferiores por medio de una respectiva biela transversal inferior (42), de tal manera que las dos bielas transversales (41, 42) y los dos cojinetes de plegado (13a, b) forman un paralelogramo variable en sus ángulos, y e) en este paralelogramo una biela diagonal (50) variable en su longitud está unida articuladamente con puntos de articulación diagonalmente opuestos de las bielas transversales (41, 42).
Description
Ala de avión con alerón de borde de ataque
extensible.
La presente invención se refiere a un ala de
avión con un cajón de ala y al menos un alerón de borde de ataque
que es extensible desde una posición de reposo en la que se aplica
al cajón del ala, alrededor de un eje de basculación del borde de
ataque situado fuera de la estructura del ala transversalmente a la
dirección de ataque del flujo de aire, hasta una posición de
funcionamiento a cierta distancia delante del cajón del ala.
Según el estado de la técnica, en casi todos los
aviones se emplean en el ala sustentadora, para aumentar el empuje
ascensional, unos alerones de borde de ataque extensibles
especialmente bajo grandes ángulos de ataque. Se conocen formas de
realización muy diferentes de tales alerones en el estado de la
técnica, como, por ejemplo, "alerones de borde de ataque
abatibles", "alerones de Krüger" o "alerones de borde de
ataque escindibles". También se conocen formas y construcciones
muy diferentes de accionamientos o apoyos de tales alerones de
borde de ataque extensibles. Especialmente para el guiado de los
llamados alerones de borde de ataque escindibles se utilizan
accionamientos de husillo, accionamientos de
cremallera-piñón o accionamientos de guía de
colisa-rodillos. En todos los casos hay que resolver
el problema de que en los llamados alerones de borde de ataque
escindibles la trayectoria de movimiento necesaria no se puede
representar como una rotación alrededor de un asiento de cojinete
situado en el ala y, por este motivo, el movimiento de extensión se
materializa como una combinación de una traslación y una rotación,
con lo que se tienen que satisfacer requisitos correspondientes
impuestos a la geometría de extensión del dispositivo de maniobra.
En general, se pueden satisfacer estos requisitos por medio de una
guía de colisa en la que un par de rodillos se mueve sobre un
carril. Sin embargo, el movimiento de extensión requerido del
alerón de borde de ataque con relación al ala se puede realizar
también por medio de un giro del alerón alrededor de un eje
transversal a la dirección de ataque del flujo de aire y situado
por fuera de la estructura del ala, lo que en soluciones conocidas
se proporciona usualmente con barras de accionamiento de
husillo.
Estas soluciones con barras de accionamiento de
husillo adolecen del inconveniente de que requieren un espacio
considerable en dirección a la estructura del ala sustentadora, es
decir que las barras de accionamiento de husillo penetran
usualmente en gran medida dentro del espacio de los tanques alojados
en la estructura del ala, en donde tienen que ser selladas de
manera costosa con respecto al espacio de los tanques por medio de
los llamados bidones de presión. Además, estas construcciones no son
óptimas tampoco respecto del peso de construcción debido a los
largos husillos.
El documento US 2 973 925 A revela un ala de
avión según el preámbulo de la reivindicación 1.
Por este motivo, el problema de la presente
invención consiste en crear un ala de avión con un alerón de borde
de ataque extensible que sustituya a las soluciones actuales
costosas en espacio y peso, debiendo ser admisible una gran
variabilidad respecto del recorrido de extensión y, por tanto, del
posicionamiento del alerón del borde de ataque con relación al ala
estacionaria. Además, la nueva solución que se pretende crear deberá
tener suficiente con un número lo más pequeño posible de piezas
móviles a fin de satisfacer el requisito de facilidad de
mantenimiento.
Según la invención, los problemas planteados se
resuelven por medio de un ala de avión conforme a la reivindicación
1, en la que
- a)
- el alerón del borde de ataque está articulado al cajón del ala por medio de al menos dos bisagras plegables distanciadas una de otra transversalmente a la dirección de ataque del flujo de aire,
- b)
- comprendiendo cada una de las bisagras plegables dos aletas de bisagra que están unidas por medio de un cojinete de plegado común en forma basculable una con respecto a otra y de las cuales una está sujeta de forma basculable al cajón de ala y la otra lo está al alerón del borde de ataque,
- c)
- estando adaptados el cojinete de plegado común, el cojinete de basculación del lado del cajón del ala y el cojinete de basculación del lado del alerón del borde de ataque de modo que sus ejes de basculación se corten en un punto común sobre el eje de basculación del alerón del borde de ataque, y
- d)
- los cojinetes de plegado de las bisagras plegables distanciadas están unidos articuladamente uno con otro en sus extremos superiores por medio de una respectiva biela transversal superior y en sus extremos inferiores por medio de una respectiva biela transversal inferior, de tal manera que las dos bielas transversales y los dos cojinetes de plegado forman un paralelogramo variable en sus ángulos, y
- e)
- estando unida articuladamente en este paralelogramo una biela diagonal variable en su longitud con puntos de articulación diagonalmente opuestos de las bielas transversales.
La combinación de características según la
invención puede requerir de por sí en primer lugar una sencillez
constructiva con todas las consecuencias resultantes de ella.
Únicamente por medio de dos bisagras plegables distanciadas que
consisten cada una de ellas en dos aletas de bisagra se forma un
mecanismo de extensión para el alerón del borde de ataque, estando
el accionamiento configurado también de manera extremadamente
sencilla en su construcción en forma de la variación de longitud de
la biela diagonal. Desaparece todo perjuicio del espacio del cajón
de ala estacionario. Se ahorra peso de construcción en medida
considerable en comparación con soluciones conocidas y, debido a la
minimización de los asientos de cojinete móviles y a la minimización
de las magnitudes de movimiento que allí se presentan, se garantiza
en grado muy alto la seguridad de funcionamiento y así también la
facilidad de mantenimiento.
Se conoce ciertamente por el documento DE 103 28
717 B3 un dispositivo de maniobra para un alerón de timón dispuesto
en el canto trasero de un ala sustentadora, en el que se emplea un
dispositivo de maniobra semejante a la solución según la invención,
concretamente una llamada disposición de engranaje piramidal, en la
que el eje de giro para el alerón del timón está situado también a
distancia del plano del perfil del ala. Sin embargo, el dispositivo
de maniobra allí revelado es considerablemente más complicado en su
ejecución constructiva que el dispositivo según la invención, ya
que presenta un gran número de elementos móviles y, por
consiguiente, muchos asientos de cojinete y un peso de construcción
correspondientemente elevado. Además, el accionamiento del
dispositivo de maniobra se efectúa por medio de un llamado
dispositivo actuador de giro que aplica el par de giro de
regulación sobre los elementos basculantes del llamado engranaje
piramidal. Estos elementos tienen que estar configurados así en
forma correspondientemente maciza, lo que repercute
desventajosamente sobre el peso de construcción de la solución allí
empleada.
Una primera ejecución ventajosa del ala de avión
según la invención consiste en que las aletas de bisagra y sus ejes
de basculación están adaptados de modo que, estando el alerón del
borde de ataque extendido al máximo, las aletas de bisagra ocupen
una posición extendida (180º) en un plano situado en la dirección de
ataque del flujo de aire en el ala de avión. En esta posición
altamente cargada se suprime prácticamente por completo el esfuerzo
de torsión sobre las aletas de bisagra y, además, hay que aplicar
adicionalmente tan sólo una pequeña fuerza de retención desde los
lados del elemento de accionamiento, concretamente de la biela
diagonal variable en longitud.
Otra ejecución ventajosa de la invención se
refiere a un ala de avión con alerones de borde de ataque
yuxtapuestos y consiste en que, para mover los alerones de borde de
ataque en el mismo sentido, las respectivas bielas transversales
superiores y las respectivas bielas transversales inferiores están
unidas por medio de puntales longitudinales con bielas
transversales superiores e inferiores contiguas. Por tanto, el
movimiento de maniobra para un primer alerón de borde de ataque es
transmitido de manera sencilla a través de los puntales
longitudinales al alerón de borde de ataque contiguo, de modo, que
en caso de que se desee, se puede tener suficiente con un único
elemento de accionamiento activo para trasladar al mismo tiempo
varios alerones de borde de ataque yuxtapuestos.
Asimismo, es ventajoso que en un ala de avión
según la invención la biela diagonal esté configurada como un
actuador lineal rígido a la flexión. Por tanto, en este caso se
forma la biela diagonal en conjunto como un actuador, en general
como una unidad fluídica de pistón-cilindro, según
ésta está disponible como elemento de maquinaria ya acreditado
miles de veces en cualquier longitud deseada y en cualquier
intervalo de fuerza de maniobra deseado.
Asimismo, en el sentido de un peso de
construcción pequeño es ventajoso que las aletas de bisagra estén
configuradas como estructuras de celosía rígidas a la torsión y a
la flexión. Debido a la pequeña extensión espacial de las bisagras
plegables o de todo el mecanismo de maniobra para la extensión del
alerón del borde de ataque, estas bisagras plegables, incluyendo
las bielas que las unen, pueden ser provistas de manera ventajosa de
una cubierta aerodiná-
mica.
mica.
La invención experimenta un perfeccionamiento
ventajoso haciendo que las consolas de soporte para al menos un
cojinete de basculación del lado del cajón del ala estén sujetas a
dicho cajón del ala en forma limitadamente basculable alrededor de
un eje sustancialmente paralelo a la dirección de ataque del flujo
de aire. Esta ejecución es ventajosa sobre todo cuando se trata de
alerones de borde de ataque relativamente largos para alas de avión
muy grandes con una envergadura correspondientemente grande, puesto
que tales alas de avión se comban hasta cierto grado durante el
funcionamiento. La conexión articulada limitadamente basculable de
los cojinetes de basculación del lado del cajón del ala evita así
un alabeo del mecanismo de extensión cuando las bisagras plegables
están ampliamente separadas una de otra.
Se explica la invención en ejemplos de
realización ayudándose de los dibujos adjuntos.
En los dibujos muestran:
La figura 1, la sección longitudinal de un ala
de avión con cajón de ala y alerón de borde de ataque extensible,
reducida en la zona superior y ampliada en la zona inferior, con el
eje de giro situado por fuera de la estructura del ala,
La figura 2, esquemáticamente, una vista en
perspectiva de la zona delantera de un ala de avión según la figura
1 con un alerón de borde de ataque articulado según la invención,
aplicándose el alerón del borde de ataque al cajón del ala,
La figura 3, una vista en perspectiva
correspondiente a la figura 2, en la que el alerón del borde de
ataque está extendido en una posición de funcionamiento a cierta
distancia por delante del cajón del ala,
La figura 4, un alzado lateral del tramo del ala
según la figura 2 mirando en la dirección IV conforme a la figura
2,
La figura 5, un alzado lateral - correspondiente
a la figura 4 - de la disposición según la figura 3 de conformidad
con la flecha V allí dibujada,
La figura 6, la disposición según la figura 2 en
alzado frontal, en donde solamente está representado el mecanismo
de regulación con dos bisagras plegables y el paralelogramo de
maniobra formado por bielas transversales y bielas diagonales,
La figura 7, una vista correspondiente a la
figura 6, pero con el alerón de borde de ataque extendido,
La figura 8, una disposición según la figura 6
en vista en planta y
La figura 9, un ala de avión en la que, aparte
de un primer alerón 2 de borde de ataque, está previsto en posición
contigua un segundo alerón 2b de borde de ataque que es regulable en
el mismo sentido, en una vista correspondiente a la figura 8.
\vskip1.000000\baselineskip
En la mitad superior de la figura 1 se
representa esquemáticamente en sección transversal un ala de avión
con alerón de borde de ataque extensible 2. La parte estacionaria
del ala se designa como cajón de ala 1 y la dirección de ataque del
flujo de aire se designa con A. En la mitad inferior de la figura 1
se representa ampliado el tramo del ala de avión dibujado con
líneas de trazos y puntos en la mitad superior. El cajón 1 del ala,
en el que están alojados usualmente tanques de carburante, está
delimitado con un mamparo respecto de la zona del borde de ataque
del ala. Además del alerón 2 del borde de ataque están dibujadas
también flechas de movimiento para el recorrido de movimiento
superior OB y para el recorrido de movimiento inferior UB, de las
cuales resulta que los sitios correspondientes del alerón 2 del
borde de ataque se mueven sobre arcos de círculo alrededor de un
eje 30 de basculación de dicho alerón del borde de ataque que está
situado por debajo de la estructura del ala.
El mecanismo para extender el alerón 2 del borde
de ataque se desprende de la vista en perspectiva según la figura
2, que muestra el alerón del borde de ataque en posición de reposo
aplicado al cajón 1 del ala. El alerón 2 del borde de ataque está
conectado articuladamente al cajón 1 del ala por medio de dos
bisagras plegables 3a y 3b distanciadas una de otra
transversalmente a la dirección A de ataque del flujo de aire. Las
bisagras plegables 3a y 3b están rodeadas en su totalidad con
círculos de trazos y puntos. Las bisagras plegables 3a, 3b son de
la misma configuración, por lo que la descripción de la
configuración pude limitarse a una bisagra plegable. Cada bisagra
plegable 3a, 3b está constituida por dos aletas de bisagra 11, 21.
Las aletas de bisagra 11, 21 están montadas de forma basculable una
hacia otra por medio de un cojinete de plegado común 13. Una aleta
de bisagra 11 está conectada articuladamente al cajón 1 del ala en
cojinetes de basculación 12 por medio de una consola de cojinete
23, estando designado con 31 el eje de basculación de los cojinetes
12 y estando este eje orientado en dirección sustancialmente
vertical. La segunda aleta de bisagra 21 está conectada
articuladamente de forma basculable a una consola de cojinete 22
del alerón del borde de ataque. El eje de basculación
correspondiente de este cojinete está designado con 32 (se puede
apreciar mejor en la figura 3), estando orientados los cojinetes de
basculación 12 y los cojinetes de basculación 22 de modo que los
ejes de basculación 31, 32 se corten en un punto situado sobre el
eje 30 de basculación del borde de ataque dispuesto por fuera de la
estructura del ala. El eje de basculación del cojinete de plegado
13 tiene que discurrir también a través de este punto de
intersección común T. Las aletas de bisagra 11 y 21 están
configuradas como estructuras de celosía rígidas a la torsión y a
la flexión.
Los extremos superiores de los cojinetes de
plegado 13 de las bisagras plegables 3a y 3b están unidos
articuladamente con una biela transversal superior 41. Igualmente,
los extremos inferiores de los cojinetes de plegado 13 de las
bisagras plegables 3a y 3b están unidos articuladamente uno con otro
por medio de una biela transversal inferior 42, concretamente de
modo que las dos bielas transversales 41, 42 y los dos cojinetes de
plegado 13a, 13b forman un paralelogramo variable en sus ángulos.
En este paralelogramo una biela diagonal 50 variable en su longitud
está unida articuladamente con puntos de articulación diagonalmente
opuestos de las bielas transversales 41, 42, estando configurada la
biela diagonal representada 50 como un actuador lineal 51 rígido a
la flexión.
En la posición de reposo representada en la
figura 2 el alerón 2 del borde de ataque se aplica a un perfil de
superficie correspondientemente adaptado (cubierta 60) del cajón 1
del ala y las bisagras plegables 3a, 3b se encuentran en el estado
de máximo plegado de una contra otra. El actuador lineal 51 presenta
su posición extrema más corta.
Debido al alargamiento del actuador lineal 51
hasta su máxima longitud, las bisagras plegables 3a, 3b se han
trasladado hasta la posición completamente desplegada (180º)
representada en la figura 3, con lo que el alerón 2 del borde de
ataque se ha trasladado a su otra posición extrema con distancia
máxima al cajón 1 del ala de conformidad con las direcciones de
movimiento esquemáticas OB y UB de la figura 1. Las aletas de
bisagra 11, 21 han realizado aquí movimientos de basculación
alrededor de los ejes 32 y 31 y han basculado una respecto de otra
alrededor del eje 33. El paralelogramo formado por los cojinetes de
plegado 13a y 13b (véanse las figuras 6 y 7) de las bisagras
plegables 3a y 3b, así como por la biela transversal superior 41 y
la biela transversal inferior 42 se ha convertido en una forma
especial de un paralelogramo, concretamente en un rectángulo (véase
la figura 7).
En los alzados laterales según la figura 4
(alerón de borde de ataque retraído) y la figura 5 (alerón de borde
de ataque completamente extendido) se puede completar el desplegado
de la bisagra plegable 3a, 3b. Para proteger el mecanismo de
maniobra y evitar flujos incontrolados, las bisagras plegables 3a,
3b, incluyendo las bielas que las unen, están provistas de una
cubierta aerodinámica 60 que está adaptada en su perfil al perfil
interior del alerón 2 del borde de ataque.
La vista en planta del mecanismo de regulación
según la figura 8, en la que el alerón del borde de ataque se
encuentra en el estado completamente retraído, sirve para una
ilustración adicional del principio de funcionamiento. Asimismo, en
la figura 8 está previsto un puntal longitudinal 44 que conduce a un
dispositivo de regulación contiguo para un alerón de borde de
ataque contiguo.
En la figura 9 se representa una disposición de
esta clase con dos alerones de borde ataque contiguos, en la que el
segundo alerón de borde ataque contiguo lleva la designación 2b.
Para el alerón de borde de ataque contiguo 2b están previstas
también dos bisagras plegables distanciadas correspondientes a las
bisagras plegables 3a, 3b para el alerón 2 del borde de ataque,
pero éstas no se han designado con detalle en la figura. En la
forma de realización representada la biela transversal superior 41
para el alerón 2 del borde de ataque está unida con la biela
transversal superior 41b para el alerón 2b del borde de ataque por
medio de un puntal longitudinal 44. De la misma manera, las bielas
transversales inferiores 42 de los mecanismos están unidas con un
puntal longitudinal, de modo que queda garantizado un movimiento en
el mismo sentido de los mecanismos y, por tanto, de los dos
alerones 2, 2b del borde de ataque. En esta disposición se puede
tener suficiente con un único accionamiento en forma de un actuador
lineal 51, por ejemplo para el dispositivo 2 de alerón de borde de
ataque. Sin embargo, es imaginable también que, en lugar de un
actuador lineal para el primer alerón del borde de ataque, se
inserte un actuador lineal de esta clase en el paralelogramo con los
puntales longitudinales 44 que se forma entre el alerón derecho 2
del borde de ataque y el alerón izquierdo 2b del borde de ataque, de
modo que se realice entonces prácticamente desde el centro la
maniobra de los alerones 2, 2b del borde de ataque con un actuador
lineal central 51.
Claims (7)
1. Ala de avión con un cajón de ala (1) y al
menos un alerón de borde de ataque (2) que es extensible desde una
posición de reposo en la que se aplica al cajón (1) del ala,
alrededor de un eje (30) de basculación del alerón del borde de
ataque situado por fuera de la estructura del ala transversalmente a
la dirección (A) de ataque del flujo de aire, hasta una posición de
funcionamiento a cierta distancia por delante del cajón (1) del
ala, en donde:
- a)
- el alerón (2) del borde de ataque está conectado articuladamente al cajón (1) del ala por medio de al menos dos bisagras plegables (3a, 3b) distanciadas una de otra transversalmente a la dirección (A) de ataque del flujo de aire,
- b)
- comprendiendo cada una de las bisagras plegables (3a, 3b) dos aletas de bisagra (11, 21) que están unidas de forma basculable una respecto de otra por medio de un cojinete de plegado común (13) y de las cuales una (21) está sujeta de forma basculable en el cajón (1) del ala y la otra (11) lo está en el alerón (2) del borde de ataque, y
- c)
- estando adaptados el respectivo cojinete de plegado común (13), el respectivo cojinete de basculación (12) del lado del cajón del ala y el respectivo cojinete de basculación (22) del lado del alerón del borde de ataque de modo que sus ejes de basculación (33, 31, 32) se corten en un punto común (P) situado sobre el eje (30) de basculación del alerón del borde de ataque,
- caracterizada porque
- d)
- los cojinetes de plegado (13) de las bisagras plegables distanciadas (3a, 3b) están unidos articuladamente uno con otro en sus extremos superiores por medio de una respectiva biela transversal superior (41) y en sus extremos inferiores por medio de una respectiva biela transversal inferior (42), de tal manera que las dos bielas transversales (41, 42) y los dos cojinetes de plegado (13a, b) forman un paralelogramo variable en sus ángulos, y
- e)
- en este paralelogramo una biela diagonal (50) variable en su longitud está unida articuladamente con puntos de articulación diagonalmente opuestos de las bielas transversales (41, 42).
2. Ala de avión según la reivindicación 1,
caracterizada porque las aletas de bisagra (11, 21) y sus
ejes de basculación (31, 32, 33) están adaptados de modo que,
estando el alerón (2) del borde de ataque extendido al máximo, las
aletas de bisagra ocupen una posición extendida (180º) en un plano
situado en la dirección (A) de ataque del flujo de aire.
3. Ala de avión según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2 con alerones de borde ataque yuxtapuestos (2),
caracterizada porque, para mover los alerones del borde de
ataque en el mismo sentido, las bielas transversales superiores e
inferiores (41, 42) están unidas con respectivas bielas
transversales superiores e inferiores contiguas por medio de
puntales longitudinales (44).
4. Ala de avión según las reivindicaciones 1 a
3, caracterizada porque la biela diagonal (50) está
configurada como un actuador lineal (51) rígido a la flexión.
5. Ala de avión según las reivindicaciones 1 a
4, caracterizada porque las aletas de bisagra (11, 21) están
configuradas como estructuras de celosía rígidas a la torsión y a la
flexión.
6. Ala de avión según las reivindicaciones 1 a
5, caracterizada porque las bisagras plegables (3a, 3b),
incluidas las bielas (41, 42, 50) que las unen, están provistas de
una cubierta aerodinámica (60).
7. Ala de avión según las reivindicaciones 1 a
6, caracterizada porque la consola de soporte (23) para al
menos un cojinete de basculación (12) del lado del cajón del ala
está sujeta a dicho cajón (1) del ala en forma limitadamente
basculable alrededor de un eje (40) sustancialmente paralelo a la
dirección (A) de ataque del flujo de aire.
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