ES2386217A1 - System for aircraft to take off and land quickly with very short runway requirements - Google Patents
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Abstract
Description
OBJETO DE LA INVENCIÓN OBJECT OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un sistema para despegue y The present invention relates to a system for take off and
10 aterrizaje de aeronaves, sistema previsto para su aplicación a las correspondientes alas de sustentación para permitir variar el ángulo de ataque de dichas alas y conseguir un despegue y un aterrizaje de la aeronave de forma mucho mas rápida, es decir con una reducción notable del recorrido requerido para dicho despegue o aterrizaje respecto del que se necesita 10 aircraft landing, system intended for application to the corresponding lift wings to allow varying the angle of attack of said wings and achieve a takeoff and landing of the aircraft much faster, that is, with a significant reduction in travel required for such takeoff or landing with respect to what is needed
15 actualmente en cualquier tipo de aeronave. 15 currently in any type of aircraft.
El objeto de la invención es conseguir que las alas de sustentación de una aeronave puedan situarse con un ángulo de ataque mucho mayor que lo habitual, oscilando automáticamente y a requerimiento aerodinámico hacia The object of the invention is to ensure that the lift wings of an aircraft can be positioned with a much greater angle of attack than usual, oscillating automatically and at aerodynamic requirement towards
20 la posición normal del plano. 20 the normal position of the plane.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
25 Uno de los grandes problemas que tiene la aviación corresponde a los recorridos que las aeronaves tienen que realizar tanto para despegar como para aterrizar, recorrido que lógicamente se incrementa a medida que la aeronave es mayor. 25 One of the great problems that aviation has corresponds to the routes that aircraft have to make both to take off and to land, a route that logically increases as the aircraft is larger.
Aunque se diseñan potentes motores y sofisticados sistemas para aumentar su capacidad de sustentación, el problema del recorrido de la aeronave durante el aterrizaje y el despegue sigue latente, todo lo cual lleva consigo a una limitación en la construcción de las pistas, en especial cuando Although powerful engines and sophisticated systems are designed to increase their lift capacity, the problem of aircraft travel during landing and takeoff remains latent, all of which leads to a limitation in the construction of the runways, especially when
5 se trata de terrenos accidentados. 5 is about rough terrain.
Como es sabido, el despegue de las aeronaves depende sustancialmente de la velocidad y su recorrido, puesto que la velocidad es primordial para que las alas tengan la sustentación necesaria para separarse As is known, the takeoff of the aircraft depends substantially on the speed and its route, since the speed is essential so that the wings have the necessary support to separate
10 del suelo, de modo que la sustentación del aparato irá creciendo a medida que aumenta la velocidad, haciendo que aquél vaya cogiendo altura hasta el punto deseado. 10 of the ground, so that the lift of the apparatus will increase as the speed increases, causing it to take height to the desired point.
Evidentemente, la fuerza requerida para el despegue es Obviously, the force required for takeoff is
15 proporcionada por los motores de la aeronave, de manera que éstos tienen que dar toda su potencia para imprimir la velocidad necesaria a fin de que tenga la sustentación precisa y evitar la entrada en pérdida, 10 que evidentemente supone un gasto de combustible muy elevado durante la operación de despegue. 15 provided by the aircraft's engines, so that they have to give all their power to print the necessary speed so that it has the precise lift and avoid the loss, 10 which evidently represents a very high fuel consumption during the takeoff operation.
20 Las aeronaves están construidas de forma tal que la sustentación de las mismas se consigue para que no entren en pérdida y para que los perfiles utilizados en las alas sean suficientemente aerodinámicos para tener la mínima resistencia en el vuelo. 20 The aircraft are constructed in such a way that the lift of the same is achieved so that they do not enter into loss and so that the profiles used on the wings are sufficiently aerodynamic to have the minimum resistance in the flight.
25 Ahora bien, como en el despegue y en el aterrizaje necesitan una capacidad de sustentación mucho mayor que durante el vuelo, para ajustarse a las reducidas velocidades iniciales, actualmente se le añaden unos flaps y slat, que aumentan la profundidad de las alas y su sustentación en 25 Now, as during take-off and landing, they need a much greater lift capacity than during the flight, to adjust to the reduced initial speeds, flaps and slats are currently added, which increase the depth of the wings and their lift in
velocidades cortas. short speeds
En definitiva el despegue de una aeronave se consigue a base de poner el motor al rendimiento máximo y tener mucho recorrido para conseguir una velocidad y sustentación suficientes. En una palabra, la mayor In short, the take-off of an aircraft is achieved by putting the engine at maximum performance and having plenty of travel to achieve sufficient speed and lift. In a word, the biggest
5 parte depende del motor y el resto de la sustentación. 5 part depends on the engine and the rest of the lift.
Con este sistema el esfuerzo necesario para el despegue se reparte entre el empuje que proporciona el motor y la sustentación de la aeronave, permitiendo que en un pequeño recorrido la aeronave pueda despegar de With this system the effort required for take-off is shared between the thrust provided by the engine and the lift of the aircraft, allowing the aircraft to take off from a short distance from
10 forma rápida. 10 fast way.
El sistema que se preconiza ha sido concebido para resolver la 15 problemática expuesta en el apartado anterior y para conseguir la eventualidad referida en el último párrafo de dicho apartado. The system that is recommended has been designed to solve the problem described in the previous section and to achieve the eventuality referred to in the last paragraph of said section.
Mas concretamente, el sistema de la invención, aplicable a las alas de sustentación de la aeronave, dotadas éstas de los correspondientes flap s y 20 slat, presenta la particularidad de que dichas alas van montadas respecto del fuselaje de forma articulada, al objeto de poder oscilar y con ello poder variar el ángulo de ataque de las mismas, variación que se realizará a voluntad, de forma mecánica o hidráulica, permitiendo que en un determinado momento se pueda aumentar dicho ángulo de ataque hasta aproximadamente 45° o 25 incluso mas si fuera preciso en los despegues y aterrizajes. Evidentemente las alas irían montadas respecto del fuselaje de forma oscilante a través de un eje que puede ser común a las dos alas o un eje independiente para cada ala, todo ello de manera que en combinación con los flap s y slat, esa ampliación del ángulo de ataque permita que el intradós del ala tome forma cóncava en More specifically, the system of the invention, applicable to the aircraft's lift wings, provided with the corresponding flaps and 20 slats, has the particular feature that said wings are mounted with respect to the fuselage in an articulated manner, in order to be able to oscillate and with it to be able to vary the angle of attack of them, variation that will be carried out at will, mechanically or hydraulically, allowing that at a given moment this angle of attack can be increased to approximately 45 ° or 25 even more if necessary in takeoffs and landings. Obviously the wings would be mounted with respect to the fuselage in an oscillating way through an axis that can be common to the two wings or an independent axis for each wing, all this so that in combination with the flap s and slat, that extension of the angle of attack allow the wing intrados to concave in
donde el viento incidente produzca su presión, mientras que en el extradós del ala se produce una superficie convexa que hará que el viento incidente produzca, dado el ángulo de ataque, un fuerte vacío que incrementará notablemente la sustentación, pennitiendo entonces que la aeronave suba where the incident wind produces its pressure, while in the extrados of the wing a convex surface is produced that will cause the incident wind to produce, given the angle of attack, a strong void that will significantly increase the lift, then allowing the aircraft to rise
5 rápidamente y manteniendo después su posición horizontal. 5 quickly and then maintaining its horizontal position.
Al llegar a la altitud deseada, se invertirá la operación y las alas replegarán sus superficies recogiendo los flaps y slat, así como reduciendo el ángulo de ataque para que dichas alas vuelvan a su posición original y de Upon reaching the desired altitude, the operation will be reversed and the wings will retract their surfaces collecting the flaps and slat, as well as reducing the angle of attack so that these wings return to their original position and
10 vuelo. 10 flight
En el momento de aterrizaje se hará la misma operación, es decir se volverá a incrementar el ángulo de ataque, aumentando con ello la superficie de acción de las alas, desplegando los flap s y slat, con lo que se At the time of landing the same operation will be carried out, that is, the angle of attack will be increased again, thereby increasing the surface of action of the wings, deploying the flap s and slat, so that
15 verá reducida la velocidad para que el avión o aeronave baje inicialmente con una pendiente grande, controlandola sin ningún inconveniente solamente con aumentar la velocidad, en cuyo caso se detendría el descenso, maniobra que pennitirá un aterrizaje suave y rápido. 15 will see the speed reduced so that the plane or aircraft initially descends with a large slope, controlling it without any inconvenience only with increasing the speed, in which case the descent would stop, a maneuver that will allow a soft and fast landing.
20 Aunque el montaje de las alas respecto del fuselaje de la aeronave puede ser mecánico, en una fonna de realización preferente el montaje y correspondiente oscilación se realizará a través de mecanismos hidráulicos, y en cualquier caso con distintas fonnas o con diferentes soluciones, dependiendo de la situación de las alas en la aeronave, ya que el sistema 20 Although the assembly of the wings with respect to the fuselage of the aircraft can be mechanical, in a preferred embodiment the assembly and corresponding oscillation will be carried out through hydraulic mechanisms, and in any case with different fonts or with different solutions, depending on the situation of the wings in the aircraft, since the system
25 puede colocarse en la parte inferior, en la parte media o en la parte superior. 25 can be placed in the lower part, in the middle part or in the upper part.
Por otra parte se ha previsto que los correspondientes timones de profundidad de la aeronave y sus alerones, podrán ir montados de fonna tal que varíe su ángulo de ataque para estabilizar de fonna óptima las maniobras On the other hand, it has been foreseen that the corresponding depth rudders of the aircraft and its ailerons may be mounted in such a way that their angle of attack varies to stabilize maneuvers in an optimal way.
30 en caso de que así se requiera. 30 in case it is required.
5 Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no 5 In order to complement the description that is going to be carried out below and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of the same, a set of said description is attached as an integral part of said description. drawings where illustrative and not
10 limitativo, se ha representado lo siguiente: 10 limiting, the following has been represented:
La figura 1.-Muestra una vista seccionada en perfil del ala en la que es aplicable el sistema de la invención, en situación operativa, es decir en la posición que ocuparía tanto en el despegue como en el aterrizaje. Figure 1 shows a sectional view in profile of the wing in which the system of the invention is applicable, in an operative situation, that is to say in the position it would occupy both during takeoff and landing.
La figura 2.-Muestra una vista correspondiente al perfil del ala representada en la figura anterior en situación de reposo, es decir cuando la aeronave se encuentra en vuelo. Figure 2.- Shows a view corresponding to the profile of the wing represented in the previous figure in a rest situation, that is to say when the aircraft is in flight.
20 Las figuras 3 y 4.-Muestran sendas vistas esquemáticas según alzado lateral de una aeronave en la que se dejan ver las alas en posición de despegue y de vuelo, respectivamente. 20 Figures 3 and 4.-They show schematic views according to the side elevation of an aircraft in which the wings are shown in the take-off and flight position, respectively.
Las figura 5A y 5B.-Muestra una vista lateral de un ala con unos 25 hidráulicos que establecen el sistema de oscilación y de montaje entre el ala y el correspondiente fuselaje de la aeronave, en dos posiciones para la misma. Figures 5A and 5B.-Shows a side view of a wing with about 25 hydraulics that establish the oscillation and assembly system between the wing and the corresponding fuselage of the aircraft, in two positions for it.
La figura 6. Muestra, una vista en sección del fuselaje correspondiente a una aeronave con ala baja y ala alta, representada ésta 30 última en línea de trazos. En esta figura se deja ver además, en la parte Figure 6. Shows, a sectional view of the fuselage corresponding to an aircraft with a low wing and a high wing, the latter represented in dashed lines. This figure also shows, in the part
izquierda, la posición del ala en situación normal o replegada, mientras que en el lado derecho se ve el ala desplegada en posición operativa. left, the position of the wing in normal or retracted situation, while on the right side the wing is displayed in the operative position.
Las figuras 7 y 8.-Muestran, finalmente, sendas vistas en perfil de 5 distintas aeronaves ligeras en las que es aplicable el sistema de la invención. Figures 7 and 8. - Finally, they show paths in profile of 5 different light aircraft in which the system of the invention is applicable.
10 Como se puede ver en las figuras referidas, el sistema de la invención está previsto para su aplicación en el ala (1) correspondiente a aeronaves (2), como se deja ver en las figuras 3 y 4, de manera que de acuerdo con la invención el ala (1) propiamente dicha y como se representa en la figura 1, comprende una parte fija que se corresponde con la propia As can be seen in the aforementioned figures, the system of the invention is intended for application in the wing (1) corresponding to aircraft (2), as shown in Figures 3 and 4, so that according to the invention the wing (1) proper and as represented in figure 1, comprises a fixed part corresponding to the own
15 referencia (1), unos flaps (3) Y un slat (4), como es convencional, pudiendo estos flaps (3) y slat (4) plegarse y desplegarse para facilitar las operaciones de despegue y aterrizaje de la aeronave (2) correspondiente. 15 reference (1), some flaps (3) and a slat (4), as is conventional, these flaps (3) and slat (4) being able to fold and unfold to facilitate the takeoff and landing operations of the aircraft (2) correspondent.
En dicha figura 1 se dejan ver la línea (5) que corresponde al In said figure 1 the line (5) corresponding to the
20 viento relativo, según la dirección (6) correspondiente a la fuerza de empuje, viéndose igualmente el ángulo de ataque (7) para el ala (1) en la situación de despegue, así como las fuerzas que actúan para la sustentación y que corresponden a la componente vertical (8), a la fuerza de sustentación (9) propiamente dicha y a la resistencia (10). La trayectoria de empuje (6) es la 20 relative wind, according to the direction (6) corresponding to the thrust force, also seeing the angle of attack (7) for the wing (1) in the take-off situation, as well as the forces acting for the lift and corresponding to the vertical component (8), to the lift force (9) itself and to the resistance (10). The thrust path (6) is the
25 que hace que el sistema pueda funcionar, teniendo en cuenta la flecha (11) que indica la trayectoria de ascensión en el despegue, que tiene un ángulo muy elevado. 25 which makes the system work, taking into account the arrow (11) that indicates the ascent path in the takeoff, which has a very high angle.
Según se representa en la figura 5, el ala (1) está relacionada con el fuselaje de la aeronave (2) a través de un eje de oscilación (12), todo ello de manera tal que esa oscilación de las alas (1) se realiza mediante unos sistemas hidráulicos (13), o incluso mediante sistemas mecánicos, de manera que en la forma de realización mostrada en la figura 5 los hidráulicos (13) As shown in Figure 5, the wing (1) is related to the fuselage of the aircraft (2) through an oscillation axis (12), all in such a way that this oscillation of the wings (1) is it is carried out by means of hydraulic systems (13), or even by mechanical systems, so that in the embodiment shown in figure 5 the hydraulic ones (13)
5 están articulados por un extremo (13') al ala correspondiente (1), y por el extremo opuesto (13") al fuselaje de la aeronave, de manera que en base a esos hidráulicos (13) cada ala (1) puede adoptar el ángulo de ataque correspondiente en cada momento. 5 are articulated by one end (13 ') to the corresponding wing (1), and by the opposite end (13 ") to the fuselage of the aircraft, so that based on those hydraulics (13) each wing (1) can adopt the corresponding angle of attack at each moment.
10 En la figura 6 se muestra un fuselaje de un aeronave (2) con ala baja (15) y con ala alta (15'), viéndose a la izquierda la correspondiente ala en posición plegada, es decir de reposo, mientras que en la posición mostrada a la derecha se muestra el ala (1) desplegada, así como sus correspondientes flap s (3) y slat (4), viéndose además como el eje de oscilación (11) para las 10 Figure 6 shows a fuselage of an aircraft (2) with a low wing (15) and with a high wing (15 '), the corresponding wing being seen on the left, that is to say of rest, while in the position shown on the right shows the wing (1) deployed, as well as its corresponding flap s (3) and slat (4), also being seen as the oscillation axis (11) for
15 alas (1) está introducido en el fuselaje ya través de tramos extremos (12') se relaciona con el ala (1) o alas, bien de forma común o de forma independiente para cada una de ellas. En dicha figura 6 se deja ver como cada hidráulico (13) va montado sobre un soporte apropiado (16) establecido en la parte externa del propio fuselaje de la aeronave (2). 15 wings (1) is introduced into the fuselage and through extreme sections (12 ') it is related to the wing (1) or wings, either in common or independently for each of them. In said figure 6 it is shown how each hydraulic (13) is mounted on an appropriate support (16) established on the outside of the fuselage of the aircraft (2).
20 Por último decir que en relación con el timón de profundidad (17) de la aeronave (2) y sus alerones, pueden estar montados de forma que el ángulo de ataque de los mismos podría ser variable, colaborando en la estabilización correspondiente a las maniobras de despegue y aterrizaje de la 20 Finally, to say that in relation to the depth rudder (17) of the aircraft (2) and its ailerons, they can be mounted so that the angle of attack of the aircraft could be variable, collaborating in the stabilization corresponding to the maneuvers takeoff and landing of the
25 propia aeronave (2). 25 own aircraft (2).
Ud You
Claims (5)
- rápida fast
- y con muy poco recorrido según reivindicaciones anteriores, Y with very little bit travel according claims previous
- caracterizado porque el eje de oscilación (12) de las alas (1) es común a characterized in that the oscillation axis (12) of the wings (1) is common to
- ambas, o bien independiente para cada una de ellas. both, or independent for each of them.
- 5 5
- 6.-Sistema para despegue y aterrizaje de los aviones de forma 6.-System for take-off and landing of aircraft
- rápida fast
- y con muy poco recorrido según reivindicaciones anteriores, Y with very little bit travel according claims previous
- caracterizado porque en la variación del ángulo de ataque de las alas (l) se characterized in that in the variation of the angle of attack of the wings (l)
- establece un intradós de forma cóncava sobre la que incide el viento relativo establishes a concave intrados on which the relative wind affects
- en in
- el avance de la aeronave (2), así como una superficie convexa he Advance from the aircraft (2), So how a surface convex
- 10 10
- correspondiente al extradós en la que se origina un vacío que favorece la corresponding to the extrados in which a vacuum is created that favors the
- sustentación de la propia aeronave (2). lift of the aircraft itself (2).
- 7.-Sistema para despegue y aterrizaje de los aviones de forma 7.-System for takeoff and landing of aircraft
- rápida fast
- y con muy poco recorrido según reivindicaciones anteriores, Y with very little bit travel according claims previous
- 15 fifteen
- caracterizado por que los timones de profundidad puedan modificar su ángulo characterized in that the rudders can modify their angle
- de ataque dependiendo de las circunstancias. of attack depending on the circumstances.
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2013
- 2013-03-14 WO PCT/ES2013/070167 patent/WO2013140008A1/en active Application Filing
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