ES2329064T3 - Dispositivos de punta de ala. - Google Patents
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Abstract
Una superficie de elevación aerodinámica (2) que comprende un dispositivo de punta (1, 10) que tiene un ángulo de inclinación hacia abajo y en forma plana tiene un borde de ataque (3, 11) deformado hacia atrás con relación al borde de ataque (4) de la superficie de elevación interior del mismo, un borde de salida (5, 12) deformado hacia atrás con relación al borde de salida (6) de la superficie de elevación interior del mismo, y una cuerda que se reduce en la dirección exterior del dispositivo, caracterizado porque en forma plana el ángulo de barrido del borde de salida (5, 12) del dispositivo de punta aumenta en la dirección exterior del dispositivo y la extensión (e) del dispositivo desde la posición desde la cual el borde de salida (5, 12) está deformado hacia atrás con relación al borde de salida (6) de la superficie de elevación interior al mismo, es mayor que dos tercios de la cuerda del perfil aerodinámico en dicha posición.
Description
Dispositivos de punta de ala.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de punta para superficies de elevación aerodinámicas. En
principio, los dispositivos de acuerdo con la invención se pueden
emplear para mejorar el rendimiento de las superficies de elevación
de numerosos tipos incluyendo alas de avión, aspas de helicóptero,
aspas de propulsión y demás, aunque puede encontrar utilidad
particular como extensiones para las alas principales de elevada
velocidad subsónica, aviones pasajeros de rango medio y bajo y
aviones de transporte, incluyendo aviones y jets de
corporación/negocios de la clase que contiene ejemplos a los que las
aletas de extremo de ala ("winglets") convencionales están
normalmente fijadas.
Siempre existe el deseo de mejorar el
rendimiento de los aviones reduciendo la resistencia al avance. Para
aviones de velocidad subsónica los tres principales componentes de
la resistencia al avance son la viscosidad, resistencia al avance
dependiente de onda y elevación (por ejemplo inducida), la
resistencia y para una condición de velocidad de crucero elevada
aproximadamente el 50% de la fuerza de resistencia al avance total
es debida a la resistencia al avance inducida. Existe por tanto un
gran interés en los efectos de la forma plana del ala y la forma de
la punta en la resistencia al avance inducida. Un resultado ha sido
la fijación de las llamadas aletas de extremo de ala a tales aviones
como el Airbus A340 y el Boeing 747-400. Estas
aletas de extremo de ala están inclinadas hacia arriba,
extendiéndose dispositivos generalmente planos desde las puntas de
ala que aumentan efectivamente la relación de aspecto del ala y
utilizan el flujo transversal que se produce alrededor de la punta
para reducir la intensidad y la concentración del vórtice de salida,
y por tanto reducir la resistencia al avance inducida. Una forma
desarrollada de tales dispositivos referida como "aleta de extremo
de ala variable" se describe en el documento US5348253. Otra
forma de extensión de punta de ala inclinada hacia arriba se
describe en el documento US6722615. Los documentos US5039032 y
US6089502 describen otro intento que comprende puntas de ala
altamente estrechadas y deformadas hacia atrás pero no inclinadas,
de tal manera que están fijadas al avión Boeing
747-400ER.
Del estudio de las formas de la punta del ala,
resulta evidente que lo más efectivo desde el punto de vista de la
reducción de la resistencia al avance es aquello que (i) mejora la
carga de envergadura de ala (ii) coloca el vórtice de punta más
exterior y/o (iii) introducir una lámina de vórtice de salida no
plana, dado que uno o una combinación de estos efectos puede dar
lugar a un cambio beneficioso a la desviación del aire
("downwash") y por tanto a una reducción de la resistencia de
avance inducida. Sin embargo, todos estos dispositivos, como se han
descrito anteriormente, implican la penalización de añadir su propio
peso a la estructura, resistencia al avance adicional debido al área
mojada aumentada, interferencia adversa y doblado de ala. Uno de los
principales asuntos es el incremento en el momento de flexión de la
raíz de ala durante el vuelo, debido a la elevación adicional que
produce y su ubicación en la máxima posición de envergadura. Una
consecuencia de encontrar un momento de flexión de raíz de ala es un
aumento en la resistencia estructural del ala necesaria y por tanto
un aumento todavía mayor de peso.
El documento US600091 expone un aspa de rotor de
helicóptero con una punta barrida hacia atrás y descendente en la
que el aspa está dividida en cuatro regiones de diferente longitud
de cuerda optimizada para vuelo a alta velocidad. Contando desde la
raíz del aspa, la primera región tiene una longitud de cuerda que
aumenta linealmente, la segunda región tiene el máximo y una
longitud de cuerda constante, la tercera región tiene una longitud
de cuerda que disminuye linealmente, y la cuarta región tiene una
longitud de cuerda decreciente de acuerdo con una ley
parabólica.
En un aspecto de la presente invención, se busca
proporcionar un dispositivo de punta que sea capaz de asegurar un
equilibrio favorable entre la reducción en la resistencia al avance
inducida y el aumento en el momento de flexión de raíz y por
consiguiente en este aspecto la invención reside en una superficie
de elevación aerodinámica que comprende un dispositivo de punta que
tiene un ángulo inclinado hacia abajo y en la forma plana tiene un
barrido hacia atrás de borde de ataque con relación al borde de
ataque de la superficie de elevación interior de la misma, un borde
de salida barrido hacia atrás con relación al borde de salida de la
superficie de elevación interior de la misma y una longitud de
cuerda que se reduce en la dirección exterior del dispositivo,
caracterizado porque en la forma plana el ángulo de barrido del
borde de salida del dispositivo de punta aumenta en la dirección
exterior del dispositivo y la extensión en la cola del dispositivo,
desde la posición desde la cual su borde de salida es barrido hacia
atrás con relación al borde de salida de la superficie de elevación
aborde de la misma, es mayor que dos tercios de la cuerda del perfil
aerodinámico en dicha posición.
Esta forma de punta tiene las propiedades para
influir en la resistencia al avance inducida ajustando la carga de
envergadura y la lámina de vórtice, que depende de un número de
variables de diseño que incluyen la forma plana y la flexión de
punta. Los resultados de un estudio han revelado que una combinación
de estos parámetros tenía un efecto beneficioso en la aparición del
vórtice en la reducción de la intensidad y en la recolocación
adicional exterior. El resultado de esto es una reducción de la
resistencia al avance inducida combinada con un nivel mucho menor de
aumento de la flexión de raíz de ala que habría sido en el caso de
aletas de extremo de ala variables o planas. Los estudios han
indicado que un dispositivo de punta inclinado hacia abajo está
adaptado para colocar el vórtice de punta exterior de la punta y que
la concentración de la aparición de vórtice de ataque se puede
reducir de manera significativa. Además, por medio del barrido y
reduciendo la cuerda, este dispositivo no cargará hacia arriba la
región de punta, ya que el ángulo de incidencia de la superficie de
elevación está aumentado, en la misma cantidad que una aleta de
extremo de ala convencional, y por tanto implicará un menor
incremento del momento de flexión de raíz. Además, el incremento de
momento de flexión de raíz del ala también es reducido al mínimo
debido al hecho de que el vector de elevación sobre el dispositivo
es girado progresivamente exteriormente con la inclinación hacia
abajo y la desviación del saliente horizontal en el vector de
elevación con relación ala raíz del ala es mucho más pequeña de lo
que sería en el caso de una aleta de extremo de ala convencional
inclinada hacia arriba.
Preferiblemente, el ángulo de barrido del borde
de ataque del dispositivo de punta aumenta (continua o
discontinuamente) en la dirección exterior de la misma y puede
alcanzar un máximo de aproximadamente 90º en la punta del
dispositivo. Una forma plana de barrido hacia atrás grande ayuda a
evitar la formación de ondas de choque y permite la adopción de
perfiles de borde de ataque con relación espesor a cuerda elevada lo
que implica rendimiento de velocidad baja sin que se produzca
penalización de resistencia al avance de onda en el crucero.
El borde de salida del dispositivo de punta está
también barrido hacia atrás con relación al borde de salida de la
superficie de elevación exterior de la misma, con un ángulo de
barrido que aumenta (de manera continua o discontinua) en la
dirección exterior de la misma. Mediante el barrido hacia atrás el
dispositivo de esta manera la posición de su centro de elevación se
puede mover hacia la cola del eje de flexión de la superficie de
elevación principal lo que también ayudará a aliviar la flexión de
raíz debida al hecho que promoverá una reducción de la torsión en la
punta y por tanto reducirá su incidencia y por tanto la carga de
punta. La extensión del barrido hacia atrás es preferiblemente tan
que la extensión del dispositivo, desde la posición desde la cual el
borde a salida del dispositivo es barrido hacia atrás con relación
al borde de ataque de la superficie de elevación aborde de la misma,
es al menos aproximadamente igual a la longitud de cuerda de perfil
aerodinámico en dicha posición.
El ángulo inclinado hacia abajo del dispositivo
de punta también aumenta preferiblemente (continua o
discontinuamente) en la dirección exterior, y puede alcanzar un
máximo de aproximadamente 90º en la punta del dispositivo. La
extensión de la flexión hacia abajo del dispositivo es
preferiblemente tal que el borde de salida en la punta del
dispositivo esta situado debajo del punto de cresta de la
superficie inferior del perfil aerodinámico en la raíz del
dispositivo, y/o la posición desde la cual comienza el ángulo de
inclinación hacia abajo, mediante una distancia de al menos dos
veces el espesor del perfil aerodinámico máximo en la posición
respectiva.
Para evitar cualquier problema de separación del
suelo potencial cuando una ala del avión está fijada con
dispositivos de punta inclinados hacia abajo de acuerdo con la
invención, por ejemplo, durante el rodaje sobre el suelo u otras
maniobras en tierra o en el caso de aterrizaje de ala baja, la punta
se puede elevar de manera efectiva incluyendo una parte inclinada
hacia arriba en el extremo de raíz del dispositivo, antes de la
parte inclinada hacia abajo. En otras realizaciones, sin embargo, la
inclinación puede comenzar directamente desde o cerca de la raíz del
dispositivo (teniendo en cuenta cualquier ángulo diédrico de la
superficie de elevación de interior).
Los dispositivos de punta de acuerdo con la
invención pueden estar retrofijados a las alas del avión existentes
(u otras superficies de elevación) o incorporados en el diseño de
nuevas construcciones. En el caso de retrofijaciones, estos
dispositivos de punta pueden, de acuerdo con su diseño y la cantidad
de estructura de ala existente remplazada, proporcionar también una
extensión de envergadura útil al ala. En el caso de nuevas
construcciones su estructura se puede integrar con la estructura de
la superficie de elevación principal en el curso de la fabricación y
las referencias a un "dispositivo de punta" en las
reivindicaciones adjuntas no necesariamente implican la existencia
del dispositivo como un artículo separado de fabricación.
La invención se describirá a continuación con
más detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos en los que:
la Figura 1 es una vista en planta de una
primera realización ilustrativa de un dispositivo de punta de
acuerdo con la invención fijado a un ala de avión;
la Figura 2 es una vista desde atrás del
dispositivo de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista en planta de una
segunda realización ilustrativa de un dispositivo de punta de
acuerdo con la invención fijado a un ala de avión;
la Figura 4 es una vista desde la parte trasera
del dispositivo de la Figura 3;
La Figura 5 es un gráfico del porcentaje de
reducción de resistencia al avance y el aumento de flexión de raía
de ala comparado con una punta de Küchemann de referencia para los
dispositivos de las Figuras 1 a 4 y para ilustrar dos dispositivos
de la técnica anterior, derivados del análisis del método de
panel;
La Figura 6 ilustra gráficamente la relación de
la reducción de resistencia al avance con al aumento de flexión de
raíz de ala para cada una de las puntas de la Figura 5; y
la Figura 7 es un gráfico de la distribución de
cuerda para un ala de rotor de helicóptero típica fijada con los
dispositivos de punta de acuerdo con la invención.
Para ser preciso, las Figuras 2 y 4 muestran el
desarrollo en el sentido del ala de los puntos de cresta del perfil
aerodinámico superior e inferior de las superficies superior e
inferior de los respectivos dispositivos.
\newpage
Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, se
ilustra una primera realización 1 de un dispositivo de punta de
acuerdo con la invención fijado al extremo exterior de un avión
principal trapezoidal de barrido convencional de otro modo (ala) 2
típico de un avión de transporte y de pasajeros de velocidad
subsónica elevada de hoy en día. En este caso se ilustra la región
de punta de estribor del ala, entendiéndose que la punta de puerta
estará fijada con un dispositivo equivalente, en imagen especula al
dispositivo 1.
En forma plana, como se muestra en la Figura 1,
el dispositivo 1 tiene un borde ataque de barrido 3 de forma
sustancialmente elíptica con un ángulo de barrido que aumenta de
forma continua en la dirección exterior, variando desde el ángulo
del borde de ataque de ala principal interior 4 y la raíz del
dispositivo hasta un ángulo de sustancialmente 90º en su punta. El
borde de salida 5 del dispositivo en esta realización está curvado
hacia atrás de forma sustancialmente parabólica, con un ángulo de
barrido que aumenta de forma continua en la dirección exterior,
variando desde el ángulo del borde de salida de ala principal
interior 5 en la raíz del dispositivo hasta una ángulo de
aproximadamente 50º en su punta. La cuerda del dispositivo se reduce
continuamente en la dirección exterior, acercándose de forma tan
próxima como sea posible cero en donde los bordes de ataque y
salida se encuentran en sus puntas. Esta forma plana exhibe un grado
sustancial de deformación hacia atrás, la extensión de cola del
dispositivo, a saber, la distancia vista en planta por la cual el
borde de salida de la punta del dispositivo está situado en la cola
del borde de salida en la raíz del dispositivo, es aproximadamente
igual a la longitud de cuerda del perfil aerodinámico en la
raíz.
Más concretamente, la curva del borde de ataque
3 del dispositivo de punta visto en planta corresponde
sustancialmente a un arco (menor de un cuarto) de una elipse cuyos
dos ejes principales están situados (i) paralelos al eje
longitudinal del avión/línea de vuelo e interior del dispositivo
(eje no mostrado en la Figura 1) e (ii) ortogonales al primer eje y
coincidentes con la punta del dispositivo (eje y visto en la Figura
1). Las longitudes de estos ejes y la posición de su origen se
determinarán de acuerdo con la envergadura deseada y la deformación
hacia atrás del dispositivo 1, y el ángulo de barrido del borde de
carga del ala principal 2. Un perfil de esta forma proporciona un
aumento gradual del ángulo de barrido del borde 3 hasta
sustancialmente 90º en la punta y puede evitar la formación de
vórtices de borde de ataque en la condición de crucero que
implicarían una penalización de la resistencia al avance. La curva
del borde de salida 5 del dispositivo de punta vista en planta en
esta realización corresponde sustancialmente al arco de una
parábola, definida en el mismo marco de referencia geométrico que la
elipse del borde de ataque 3 y los coeficientes de la cual serán
determinados de acuerdo con la envergadura deseada y la deformación
hacia atrás del dispositivo de punta, y el ángulo de barrido de
borde de salida del ala principal.
Como se muestra en la Figura 2, el dispositivo 1
también está inclinado hacia atrás. A este respecto, se observará
que al ángulo de inclinación disminuye de forma continua (o aumenta
de forma continua en sentido negativo) en la dirección exterior,
variando desde el ligero diedro del ala principal interior 2 en la
raíz del dispositivo hasta un ángulo negativo de sustancialmente 90º
en su punta. La extensión de la flexión hacia abajo en esta
realización, expresada como la distancia vertical v mediante la cual
el borde de salida en la punta del dispositivo está situado debajo
del punto de cresta de la superficie inferior del perfil
aerodinámico en la posición de máxima elevación (o en otras palabras
la posición desde la cual, teniendo en cuenta el ángulo diedro del
ala principal, comienza la inclinación hacia abajo real) es
aproximadamente cinco veces que el espesor del perfil aerodinámico
máximo en esa posición. En esta realización, la distancia vertical w
mediante la cual el borde de salida en la punta del dispositivo está
situado debajo del punto de cresta de superficie inferior del perfil
aerodinámico en la raíz del dispositivo es de aproximadamente cinco
veces el espesor del perfil aerodinámico máximo en esa
posición.
La forma de flexión hacia abajo del dispositivo
como se observa en la Figura 2 es sustancialmente elíptica. Más
concretamente, la flexión hacia abajo está definida por la
proyección de la curva de borde de salida en el marco de referencia
a (y, z) en donde y está dirigido como se ha mencionado
anteriormente y z es ortogonal al plano definido por los ejes (x,
y). Esta curva está generada como una rotación rígida alrededor de
un eje paralelo al eje longitudinal del avión/línea de vuelo, que
pasa a través del extremo exterior del borde de salida de ala
principal de un cuarto de elipse.
Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, se
ilustra una realización adicional 10 de un dispositivo de punta de
acuerdo con la invención fijado al extremo exterior del ala 2. De
nuevo se ilustra la región de estribor del ala, extendiéndose que
la punta de puerta estará fijada con un dispositivo equivalente en
imagen especular al dispositivo 10.
En forma plana, como se muestra en la Figura 3,
el dispositivo es similar al dispositivo 1, que tiene un borde de
ataque de barrido 11 de forma sustancialmente elíptica, con un
ángulo de barrido que aumenta de forma continua en la dirección
exterior, variando desde el ángulo del borde de ataque del ala
principal interior 4 en la raíz del dispositivo hasta un ángulo de
sustancialmente 90º en su punta. El borde de salida 12 del
dispositivo en esta realización también está curvado hacia atrás de
forma sustancialmente parabólica, con un ángulo de barrido que
aumenta de forma continua en la dirección exterior, variando desde
el ángulo del borde de salida de ala principal interior 6 en la
raíz del dispositivo hasta un ángulo de aproximadamente 50º en su
punta. Por tanto es exhibida una extensión de deformación hacia
atrás similar al dispositivo 1.
Como se muestra en la Figura 4, el dispositivo
10 también está inclinado hacia abajo. En esta realización, el
perfil del dispositivo se curva hacia arriba desde el ala principal
2 en al parte de raíz el dispositivo y después se curva hacia abajo
de forma sustancialmente elíptica, con el ángulo de inclinación
negativo aumentando de forma continua en la dirección de salida
hasta un ángulo de aproximadamente 60º en su punta. La extensión de
la flexión hacia atrás v'' en esta realización es aproximadamente
cuatro veces el espesor del perfil aerodinámico máximo en la
posición de máxima elevación (o aproximadamente tres veces el
espesor del perfil aerodinámico máximo en la raíz del dispositivo).
El efecto de la curvatura hacia arriba inicial del dispositivo 10 es
elevar la punta den comparación con una realización que tiene la
misma cantidad de flexión hacia atrás pero comienza más cerca de la
raíz, aumentando de este modo su separación del suelo. Estudios
teóricos han mostrado que este grado de curvatura hacia arriba no
tiene un efecto de deterioro significativo en el rendimiento
aerodinámico del dispositivo. En otras realizaciones, el grado de
curvatura hacia arriba de la parte de raíz puede ser todavía mayor
en comparación con la subsiguiente flexión hacia abajo de manera que
la punta del dispositivo está situada al mismo nivel que o incluso
por encima del nivel que estaría ocupado por la punta de la
extensión del ala de la misma envergadura que el dispositivo pero
teniendo el mismo diedro continuo que el ala principal 2.
Aunque no caracterizados en las realizaciones
ilustradas, los dispositivos de punta de acuerdo con la invención
pueden también ser proporcionados en un grado de torsión, que puede
ser diferente de la torsión del ala principal interior. Los perfiles
en sección que forman los cuerpos de tales dispositivos también
pueden ser diferentes de los perfiles aerodinámicos de las alas
principales a las que están fijados.
El rendimiento aerodinámico de las realizaciones
ilustradas de la invención fijadas a un ala principal trapecial, por
lo demás convencional, ha sido investigado utilizando métodos
informáticos y más concretamente utilizando el software NEWPAN (Flow
Solutions Ltd) que ejecuta un método de panel en 3D (siendo el
método de panel una herramienta de análisis aerodinámica rápida con
la que los expertos en la técnica estarán familiarizados). Para los
fines de esta investigación, los perfiles aerodinámicos que forman
los dispositivos 1 y 10 fueron obtenidos a través de un escalado
lineal del perfil transónico de la región de punta del ala principal
2.
Por medio de este análisis informático se derivó
para cada uno de los dispositivos 1 y 10 la reducción de porcentaje
de coeficiente de resistencia al avance del avión (\DeltaC_{D}%)
y el aumento de porcentaje en el coeficiente de momento de flexión
de raíz de ala (\DeltaC_{M}%) comparado con la misma ala básica
cuando esta fijada con una punta Küchemann, para una condición de
crucero típica (caso de carga simétrica de ala neta de 2,5 g). Se
reconoce que el beneficio de una mejora de 1% en resistencia al
avance de crucero está aproximadamente equilibrada por la
penalización de un aumento del 1% en el peso del ala (referencia
J.Jupp, Wing Aerodynamics and the Science of Compromise, The
Aeronautical Journal, Volumen 105, Número 103, Noviembre de 2001),
de ello se deduce que para asegurar un beneficio total desde la
adición de cualquier dispositivo de reducción de resistencia al
avance, el porcentaje de reducción de resistencia al avance que
consigue excedería el porcentaje de aumento de peso resultante de su
presencia. Por lo tanto, asumiendo que un incremento del 1% en la
flexión de raíz del ala está directamente relacionado con aumento
del 1% en el peso del ala, los dos parámetros \DeltaC_{D}% y
\DeltaC_{M}% son idénticamente adecuados para valorar una
compensación entre la reducción de resistencia al avance y la
penalización del peso. También se realizó un análisis equivalente
para la misma ala básica cuando está fijada con dispositivos de
punta de ala de reducción de resistencia al avance ilustrativos de
la técnica anterior de dos tipos diferentes, a saber, (i) una aleta
de extremo de ala inclinada hacia arriba convencional y (ii) una
extensión de punta de ala deformada hacia atrás pero no inclinada
del tipo descrito en el documento US5039032 y US6089502. Los
resultados están presentados en las Figuras 5 y 6 y están indicados
para los diversos dispositivos como sigue:
- A-
- dispositivo 10 de la presente invención
- B-
- dispositivo 1 de la presente invención
- C-
- punta deformada hacia atrás, no inclinada
- D-
- aleta de extremo de ala inclinada hacia arriba
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 5 muestra que con relación a la punta
de Küchemann de referencia las los realizaciones analizadas de la
invención (A y B) ofrecen una reducción de resistencia de avance
(\DeltaC_{D}%) que se aproxima a la de la punta no inclinaba,
deformada hacia atrás (C) pero con sólo aproximadamente la mita del
incremento en la flexión de raíz de ala (\DeltaC_{mx}%). La
aleta de extremo de ala convencional (D) ofrece la mejor reducción
de resistencia al avance pero con un incremento en la flexión de
raíz del ala que es casi tres veces la de las realizaciones
analizadas de la invención. La Figura 6 muestra que en base a una
"figura de mérito" (\DeltaC_{D}%/\DeltaC_{MX}%) que
equilibra los dos efectos de los dispositivos de la técnica anterior
(C y D) se ha encontrado que se proporciona un beneficio similar
mientras que ambas realizaciones de la presente invención (A y B)
proporcionan un resultado significativamente mejor. De estas
realizaciones, el dispositivo de flexión pura 1 (B) proporciona el
mejor resultado. Este análisis no tubo en cuenta los efectos de
torsión, sin embargo, y está postulado que en la práctica el
rendimiento de los dispositivos 1 y 10 puede ser incluso más
favorable debido a que el centro de elevación está más en la cola y
la reducción resultante de torsión en la punta sirve además para
aliviar la flexión de raíz del ala.
En todas las realizaciones ilustradas de la
invención toda la flexión hacia arriba y/o hacia abajo en el sentido
de la envergadura del respectivo dispositivo está operada alrededor
de un eje sustancialmente paralelo al eje longitudinal del
avión/línea de vuelo, con la dirección y régimen de tal flexión de
ambos bordes de ataque y de salida en cualquier posición en el
sentido de la envergadura que sea consistente, aunque esto podría no
ser una característica esencial de toas la otras realizaciones
posibles.
Los dispositivos de punta de formas equivalentes
a los ilustrados en las Figuras 1 a 4 pueden estar fijados también
en los extremos exteriores de las aspas de un rotor de helicóptero.
Los estudios iniciales indican que esto puede conseguir una
reducción significativa en la potencia de sustentación,
particularmente en el caso de dispositivos con flexión en el sentido
de envergadura hacia arriba/hacia abajo, tales como los de la
Figura 4. La Figura 7 ilustra la distribución de cuerda de un aspa
de rotor de helicóptero típica fijada con el dispositivo de la
Figura 1 o la Figura 3 en la posición de radio de aspa de 85%,
expresado en térmicos de cuerda local c sobre cuerda media C^{-1}
frente a radio r sobre el radio total R. En otras palabras, el
dispositivo de punta ocupa la región del gráfico desde r/R=0,85 a
r/R=1. "Cuerda media" es un parámetro utilizado
convencionalmente para describir las formas de aspas de aeronaves de
rotor y está definido por ejemplo, en el documento US5332362.
Claims (20)
1. Una superficie de elevación aerodinámica (2)
que comprende un dispositivo de punta (1, 10) que tiene un ángulo de
inclinación hacia abajo y en forma plana tiene un borde de ataque
(3, 11) deformado hacia atrás con relación al borde de ataque (4) de
la superficie de elevación interior del mismo, un borde de salida
(5, 12) deformado hacia atrás con relación al borde de salida (6) de
la superficie de elevación interior del mismo, y una cuerda que se
reduce en la dirección exterior del dispositivo,
caracterizado porque en forma plana el ángulo de barrido del
borde de salida (5, 12) del dispositivo de punta aumenta en la
dirección exterior del dispositivo y la extensión (e) del
dispositivo desde la posición desde la cual el borde de salida (5,
12) está deformado hacia atrás con relación al borde de salida (6)
de la superficie de elevación interior al mismo, es mayor que dos
tercios de la cuerda del perfil aerodinámico en dicha posición.
2. Una superficie de elevación de acuerdo con la
reivindicación 1, en la que en forma plana el ángulo de barrido (3,
11) del dispositivo de punta (1, 10) aumenta en la dirección del
dispositivo.
3. Una superficie de elevación de acuerdo con la
reivindicación 2, en la que en forma plana el borde de ataque (3,
11) del dispositivo de punta (1, 10) es una curva con un ángulo de
barrido que aumenta de forma sustancialmente continua en la
dirección interior del dispositivo.
4. Una superficie de elevación de acuerdo con la
reivindicación 3, en la que en forma plana el borde de ataque (3,
11) del dispositivo de punta (1, 10) se curva de forma
sustancialmente elíptica.
5. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente en la que en forma plana el
ángulo de barrido del borde de ataque (3, 11) del dispositivo de
punta (1, 10) alcanza aproximadamente 90º en la punta del
dispositivo.
6. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que en forma plana el
borde de salida (5, 12) del dispositivo de punta (1, 10) es una
curva con un ángulo de barrido que aumenta de forma sustancialmente
continua en la dirección exterior del dispositivo.
7. Una superficie de elevación de acuerdo con la
reivindicación 6, en la que en forma plana el borde de salida (5,
12) del dispositivo de punta (1, 10) se curva de forma
sustancialmente parabólica.
8. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que la extensión en la
cola (e) del dispositivo (1,10) desde la posición desde la cual el
borde de salida (5, 12) del dispositivo está deformado hacia atrás
con relación al borde de salida (6) de la superficie de elevación
interior del mismo, es al menos aproximadamente igual a la longitud
de cuerda del perfil aerodinámico en dicha posición.
9. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que la cuerda se reduce
hasta aproximadamente cero en la punta del dispositivo (1, 10)
10. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que el ángulo de
inclinación hacia abajo aumenta en la dirección exterior del
dispositivo de punta (1, 10)
11. Una superficie de elevación de acuerdo con
la reivindicación 10, en la que el dispositivo de punta (1, 10) está
curvado hacia abajo con un ángulo de inclinación hacia abajo que
aumenta de forma sustancialmente continua en la dirección exterior
del dispositivo comenzando desde una posición en la dirección de la
envergadura especificada.
12. Una superficie de elevación de acuerdo con
la reivindicación 11, en la que el dispositivo de punta (1, 10) se
curva hacia abajo de forma sustancialmente elíptica.
13. Una superficie de elevación de acuerdo con
la reivindicación 11 ó la reivindicación 12, en la que el
dispositivo de punta (1, 10) se curva hacia abajo alrededor del eje
sustancialmente paralelo a la línea de vuelo.
14. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que dicho ángulo de
inclinación alcanza aproximadamente 90º en la punta del dispositivo
(1, 10).
15. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que el borde de salida
(5, 12) en la punta del dispositivo de punta (1, 10) está situado
debajo del punto de cresta de la superficie inferior del perfil
aerodinámico en la raíz del dispositivo una distancia (w) de al
menos tres veces el espesor máximo en esa posición.
16. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en la que el borde de salida
(5, 12) en la punta del dispositivo de punta (1, 10) está situado
debajo del punto de cresta de la superficie inferior del perfil
aerodinámico en la posición desde la cual el ángulo de inclinación
hacia abajo comienza en una distancia (v, v'') de al menos tres
veces el máximo espesor del perfil aerodinámico en esa posición o en
la raíz del dispositivo.
\newpage
17. Una superficie de elevación de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, que también comprende una parte
en el extremo de raíz del dispositivo de punta (1, 10) inclinada
hacia arriba con relación a la superficie de elevación interior del
mismo.
18. Un avión que tiene un ala con la forma de
una superficie de elevación de acuerdo con cualquier reivindicación
precedente.
19. Un helicóptero que tiene las aspas del
rotor con forma de las superficies de elevación de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1-17.
20. Un avión que tiene aspas de propulsión con
la forma de las superficies de elevación de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
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