ES2394558B1 - Dispositivo de soporte para sonda. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) de soporte para sonda (2) de medición de características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica (3), que comprende: una pértiga (9) a la que se fija la sonda (2), para separar dicha sonda (2) de la superficie aerodinámica (3) de forma que la sonda (2) mida el aire no perturbado por la superficie aerodinámica (3); un soporte (4) adaptado para ser fijado a la superficie aerodinámica (4), al que se conecta la pértiga (9) anterior, tal que dicho soporte (4) permite el giro de la pértiga (9) alrededor del eje principal (12) de la pértiga (9) para calibrar la posición de la sonda (2), y tal que se puede bloquear el giro de la pértiga (9) una vez que se ha calibrado la posición de la sonda (2). La invención se refiere también a una superficie aerodinámica (3) que comprende un dispositivo (1) tal, así como a un método para el calibrado de una sonda (2) de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica (3).
Description
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un dispositivo de soporte para una sonda, en particular para una sonda de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica sobre la que va dispuesta la mencionada sonda. La invención se refiere también a un método para realizar el calibrado de una sonda de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica, así como a un método para la medición de las citadas características físicas del aire en contacto con dicha superficie aerodinámica.
Las superficies aeronáuticas, en particular las superficies sustentadoras de una aeronave durante el vuelo de la misma, se ven influenciadas en su comportamiento por las características físicas del aire que está en contacto con la mencionada superficie. Una de las características físicas de mayor importancia es el ángulo de ataque.
En el campo aeronáutico, se denomina ángulo de ataque al ángulo que forman la cuerda geométrica del perfil de una superficie aerodinámica con respecto a la dirección del aire incidente. El ángulo de ataque es un parámetro que influye decisivamente en la capacidad de generar sustentación de la mencionada superficie aerodinámica. Generalmente, al aumentar el ángulo de ataque, aumenta la sustentación de la superficie hasta un cierto punto en el que la sustentación disminuye bruscamente, fenómeno que se conoce con el nombre de entrada en pérdida.
Por consiguiente, es de suma importancia en el campo aeronáutico, y
especialmente durante la fase de desarrollo y/o de diseño, el realizar la medición del ángulo de ataque real de la corriente de aire incidente sobre una superficie aerodinámica, en particular sobre una superficie sustentadora, tal como alas, estabilizadores y otras, de manera que se puedan certificar los modelos aerodinámicos realizados previamente por métodos numéricos y/o ensayos en túnel.
En este sentido, se hace necesario instalar en superficies aerodinámicas, y en particular en superficies sustentadoras de una aeronave, un dispositivo para el soportado de sondas medidoras de ángulo de ataque (también denominado ángulo de deslizamiento). Gracias a este dispositivo, las sondas podrán realizar la medición del ángulo de ataque de manera que no se vean perturbadas por la superficie sustentadora sobre la que están dispuestas. Además, las mencionadas sondas deben ser instaladas y calibradas sobre el dispositivo anterior utilizando como referencia elementos independientes de la aeronave para evitar las diferentes tolerancias que puedan acumularse en las distintas superficies.
Se conocen, por ejemplo de los documentos US 4230290, US 2237306 y US 2855779, dispositivos medidores del ángulo de ataque, en particular sondas medidoras del ángulo de ataque de una superficie aerodinámica, así como métodos para diseñar estos dispositivos ,. Las sondas medidoras de estos documentos ven perturbadas sus mediciones por la corriente incidente sobre la superficie aerodinámica, con lo que no aportan una medida real del ángulo de ataque. Además, el calibrado de estas sondas tampoco se realiza de una forma adecuada y fiable. Por otro lado, los documentos anteriores describen sondas medidoras del ángulo de ataque de una superficie aerodinámica, si bien no están orientados a un dispositivo de soportado de dichas sondas que cumpla con las necesidades anteriormente planteadas.
La presente invención está orientada a la consecución de los objetivos anteriormente mencionados.
Así, según un primer aspecto, la presente invención se refiere a un dispositivo de soporte para una sonda de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica, tales como el ángulo de ataque o deslizamiento. El dispositivo de soporte de la invención permite que la sonda realice una medida real no perturbada de las características físicas del aire, permitiendo además este dispositivo que el calibrado de la sonda utilizando como referencia elementos independientes de la aeronave, de tal forma que este calibrado sea fiable y adecuado. Así, este dispositivo permite calibrar las sondas con respecto a una referencia exterior, de manera que no se introduzcan en la cadena de medida todos los defectos, tolerancias, ajustes, etc., debidos a los procesos industriales de la aeronave de que se trate.
De este modo, la invención se refiere a un dispositivo de soporte para una sonda de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica, que comprende:
una pértiga a la que se fija la sonda, para separar dicha sonda de la
superficie aerodinámica de forma que la sonda mida el aire no
perturbado por la superficie aerodinámica;
un soporte adaptado para ser fijado a la superficie aerodinámica, al
que se conecta la pértiga anterior, tal que dicho soporte permite el giro
de la pértiga alrededor del eje de la pértiga para calibrar la posición de
la sonda, y tal que se puede bloquear el giro de la pértiga una vez que
se ha calibrado la posición de la sonda.
En el dispositivo anterior, la sonda se fija a la pértiga mediante una pieza intercambiable, tal que la pértiga pueda ser usada con sondas de diferentes geometrías y dimensiones. Esta pieza intercambiable comprende un pasacables que permite la conexión mediante cables de la sonda con la pértiga y el soporte, estando además esta pieza adaptada para que, dispuesta en uso fijando la sonda a la pértiga, impida la introducción de agua u otros elementos tanto a la sonda como a la pértiga. Por otro lado, tanto la pértiga como el soporte están
adaptados para impedir la entrada de agua u otros elementos al dispositivo de
soporte de la invención. Además, en el dispositivo de la invención, la pértiga puede instalarse en diferentes superficies de la aeronave, tales como alas, estabilizadores verticales 5 o estabilizadores horizontales.
El objetivo de la presente invención es por lo tanto proporcionar un dispositivo de soporte para sondas medidoras de las características de la corriente, para ser utilizado principalmente durante las fases de ensayos en vuelo, y preferiblemente, en aquellas zonas de una aeronave en las que se
10 resulta de la máxima importancia conocer las características físicas del aire en relación a la superficie de que se trate. Así, el dispositivo de soporte para una sonda de medición de la invención comprende: a) un soporte adaptado a la geometría de la superficie
15 aerodinámica sobre la que se apoya y cuyas características aerodinámicas queremos medir, comprendiendo este soporte un acceso que permita la instalación del cableado necesario para la sonda;
b) una pértiga a la que se fija la sonda;
20 e) un dispositivo de cierre posterior sobre el que se asienta la parte trasera de la pértiga y que le permite mantener las características aerodinámicas, y d) una pieza intercambiable que permite que la pértiga se pueda usar con sondas de diferentes geometrías y dimensiones.
aerodinámica que comprende un dispositivo de soporte para una sonda de medición de las características físicas del aire en contacto con la citada superficie, tales como el ángulo de ataque o deslizamiento, según se ha descrito.
características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica, tales como el ángulo de ataque o deslizamiento.
Finalmente, según un cuarto aspecto, la invención se refiere a un método
para la medición del ángulo de ataque o de deslizamiento de una superficie aerodinámica.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue en relación con las figuras que se acompañan.
La Figura 1 muestra una vista general de un dispositivo de soporte para sonda de medición según la invención. La Figura 2 muestra los principales elementos que componen un dispositivo de soporte para sonda de medición según la invención. Las Figuras 3a y 3b muestran en detalle la unión entre una sonda y la pértiga en el dispositivo de soporte para sonda de medición según la invención. La Figura 4 muestra en detalle el soporte del dispositivo de soporte para sonda de medición según la invención.
Así, el dispositivo 1 de soporte para sonda 2 de medición de características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica 3 comprende los siguientes elementos:
a) un soporte 4 adaptado a las condiciones geométricas de la superficie 3 sobre la que se apoya, cuyas características aerodinámicas queremos medir, siendo este soporte 4 estructuralmente robusto para soportar las solicitaciones a las que se pueda ver sometido en su uso, comprendiendo este soporte 4 un acceso 5 que permita la adecuada instalación del cableado necesario para la sonda 2;
b) un dispositivo 6 de cierre posterior que comprende a su vez: un tope 8 sobre el que se asienta la parte trasera de la pértiga 9, apretándose preferiblemente por medio de un vástago roscado, y una tapa posterior 1 O que mantiene las características aerodinámicas necesarias del dispositivo 1 de soporte en su pare trasera, preferiblemente roscada en el tope 8;
e) una junta de protección 19 dispuesta entre el soporte 4 y el dispositivo 6 de cierre posterior;
d) una pértiga 9 a la que se une la sonda 2, tal que esta pértiga 9 va unida al soporte 4 de manera tal que se permite el giro de la misma alrededor de su eje principal 12, de forma que se pueda conseguir en la sonda 2 un plano horizontal independiente de las condiciones de la superficie aerodinámica 3 sobre la que se asienta todo el dispositivo 1;
e) una pieza intercambiable 7 situada en la parte delantera de la pértiga 9, que comprende a su vez un pasacables 13 que permite la conexión mediante cables de la sonda 2 con la pértiga 9 y el soporte 4, estando además esta pieza 7 adaptada para que, dispuesta en uso fijando la sonda 2 a la pértiga 9, impida la introducción de agua u otros elementos tanto a la sonda 2 como a la pértiga 9, y
f) un tope delantero 17 situado entre la pértiga 9 y la sonda 2.
En el dispositivo 1 anterior, tanto la pértiga 9 como el soporte 4 están adaptados para impedir la entrada de agua u otros elementos al dispositivo 1.
La pértiga 9 puede comprender a su vez una o varias piezas 14, preferiblemente en forma de tubos, unidas por los métodos habituales en la industria aeronáutica, La pértiga 9, mediante la pieza intercambiable 7, permite, a través de una pieza 15 de adaptación, la adaptación entre los diámetros de los tubos 14 que forman la pértiga 9 y el diámetro de la sonda 2 que en general serán diferentes al tener la pértiga 9 requerimientos estructurales que no tiene la sonda 2.
La pieza intercambiable 7 aloja asimismo el conector eléctrico 16 necesario para la conexión de la sonda 2. En la figura 2 se pueden apreciar los distintos componentes de la pértiga 9, en concreto el tope delantero 17 que, junto con el tope 8 del dispositivo de
cierre posterior 6, mantienen la pértiga 9 en su sitio, junto con los diferentes
tubos 14 o secciones de la pértiga 9. En la figura 4 se puede ver un tornillo 18 que fija la posición angular deseada de la pértiga 9 y por lo tanto de la sonda 2.
El dispositivo 1 de la invención se une por medio del soporte 4 a la superficie 3, preferiblemente por medio de tornillos. La pértiga 9 se sitúa longitudinalmente respecto al soporte 4, por medio del dispositivo de cierre posterior 6, fijo por medio de una tuerca 22, y del tope delantero 17, quedando libre en su sentido de giro sobre su eje longitudinal 12, hasta que se inmoviliza y fija en una posición determinada por medio del tornillo 18. Para no dañar el soporte 4, el dispositivo de cierre posterior 6 comprende una junta 19.
La pértiga 9 comprende preferiblemente unos tubos 14, un tope delantero 17, una pieza 15 de adaptación, una pieza intercambiable 7 y un casquillo 20. Sin embargo, la pértiga 9 puede estar formada por tantos elementos como se considere necesario en función de su longitud total que vendrá dada por las características estimadas de la perturbación producida por la corriente incidente sobre la superficie 3, así como sus características estructurales de resistencia y rigidez necesarias, además de por los condicionantes impuestos por los materiales y la fabricación de elementos de este tipo (tubos, mecanizados, etc.).
Como se aprecia en la figura 3, la instalación de la sonda 2 a la pértiga 9, se realiza por medio de la pieza intercambiable 7, a la que se une por una fija 21
o elemento anti-rotación, como por ejemplo un tornillo, una clavija o un vástago anti-rotación, para evitar la rotación de la sonda 2 alrededor del eje longitudinal 12 principal de la pértiga 9.
El dispositivo 1 permite la instalación del sistema eléctrico de la sonda 2, para lo cual el soporte 4 comprende un acceso 5 que se cierra mediante una tapa 23 fijada por medio de unos tornillos 24. El acceso 5 permite así el acceso y la conexión del cableado del dispositivo 1 al sistema eléctrico general de la aeronave. Esa conexión se produce en un conector 27 sujeto a la tapa 23 por medio del soporte 4 al que se une por medio de unos tornillos 25 y unas tuercas
26.
El dispositivo 1 puede ser utilizado con una sonda 2 eléctrica o con cualquier otro sistema de medición, siendo simplemente necesario modificar
ligeramente el dispositivo 1 en su acoplamiento a la sonda 2 o al sistema de
medición requerido.
El método para el calibrado de una sonda 2 de medición de las características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica 3, estando esta sonda 2 dispuesta sobre la superficie aerodinámica 3 mediante un dispositivo 1 de soporte como el que se ha mencionado continuación, comprende las siguientes etapas:
a) se conforma inicialmente la pértiga 9 con los elementos anteriormente mencionados, junto con su cableado interior;
b) se introduce posteriormente la pértiga 9 completa en el soporte 4 por su parte anterior (delantera), instalándose al mismo tiempo por su parte posterior el dispositivo de cierre posterior 6, preferiblemente con la junta 19, fijándose sin apretar la tuerca 22 sobre la zona roscada del casquillo 20;
e) se gira a continuación toda la pértiga 9 alrededor de su eje longitudinal 12 hasta la referencia de calibración deseada horizontal, exterior a todo el dispositivo 1;
d) se instala y se fija el tornillo 18 y se realiza el apriete final de la tuerca 22, para posteriormente instalar la tapa posterior 1 O;
e) se realiza el conexionado eléctrico a través del acceso 5 abierto a través del soporte 4, por medio de unos tornillos 25 y unas tuercas 26, preferiblemente fijos a la tapa 23, aunque pueden ir fijados al soporte 4 o a otro elemento, y
f) se fija la tapa 23 al soporte 4 por medio de unos tornillos 24.
Con el método de calibrado anterior, la sonda 2 se calibra sobre el dispositivo 1 de soporte de manera que el eje longitudinal 12 de la pértiga 9 se haga coincidir con un eje de referencia horizontal exterior, independiente de las condiciones de la superficie aerodinámica 3 sobre la que se asienta todo el dispositivo 1, de modo que se eviten las diferentes tolerancias que se pudieran acumular en las distintas superficies que se tomaran como referencia.
La invención se refiere también a un método para realizar la medida del ángulo de ataque del aire con respecto a una superficie aerodinámica 3 sobre la que incide, mediante una sonda 2 que está dispuesta sobre la mencionada superficie aerodinámica 3 por medio de un dispositivo 1 de soporte como el que se ha mencionado anteriormente. El método anterior comprende las siguientes etapas:
a) calibración de la sonda 2 sobre el dispositivo 1 de soporte dispuesto en una superficie aerodinámica 3, mediante el método que se ha mencionado;
b) medición del ángulo que forma la corriente de aire incidente sobre la superficie aerodinámica 3 con respecto al eje de referencia longitudinal 12 de la pértiga 9 con la sonda 2, que a su vez se ha hecho coincidir con un eje de referencia horizontal exterior, independiente de las condiciones de la superficie aerodinámica 3 sobre la que se asienta todo el dispositivo 1, dando esta medición el ángulo de ataque de la corriente incidente con respecto a la superficie 3, estando esta medida directamente relacionada con la sustentación de la citada superficie 3.
Gracias a este método, la sonda 2 puede realizar la medición del ángulo de ataque de la superficie 3 de manera que esta medición no se ve perturbada por la citada superficie 3 sobre la que la sonda 2 está dispuesta.
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro del alcance de, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, las reivindicaciones siguientes.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1. Dispositivo (1) de soporte para una sonda (2) de medición de características físicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica (3), caracterizado porque comprende:una pértiga (9) a la que se fija la sonda (2), para separar dicha sonda(2) de la superficie aerodinámica (3) de forma que la sonda (2) mida el aire no perturbado por la superficie aerodinámica (3); un soporte (4) adaptado para ser fijado a la superficie aerodinámica (4), al que se conecta la pértiga (9) anterior, tal que dicho soporte (4) permite el giro de la pértiga (9) alrededor del eje principal (12) de la pértiga (9) para calibrar la posición de la sonda (2), y tal que se puede bloquear el giro de la pértiga (9) una vez que se ha calibrado la posición de la sonda (2).
-
- 2.
- Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que la sonda (2) se fija a la pértiga (9) mediante una pieza (7) intercambiable, tal que la pértiga (9) puede ser usada con sondas (2) de diferentes geometrías y dimensiones.
-
- 3.
- Dispositivo (1) según la reivindicación 2 en el que la pieza (7) intercambiable comprende un pasacables (13) que permite la conexión mediante cables de la sonda (2) con la pértiga (9) y el soporte (4).
-
- 4.
- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 2-3 en el que la pieza
(7) intercambiable está adaptada para que, dispuesta en uso fijando la sonda (2) a la pértiga (9), impida la introducción de agua u otros elementos tanto a la sonda (2) como a la pértiga (9). -
- 5.
- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que tanto la pértiga (9) como el soporte (4) están adaptados para impedir la entrada de agua u otros elementos al dispositivo (1 ).
-
- 6.
- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 2-5 en el que la pértiga (9) comprende una o varias piezas (14) unidas, que se adaptan al diámetro de la sonda (2) mediante la pieza intercambiable (7).
-
- 7.
- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que se bloquea el giro de la pértiga (9) una vez que se ha calibrado la posición de la sonda (2), mediante un tornillo (18) que fija la posición angular de la sonda (2).
-
- 8.
- Dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la instalación de la sonda (2) a la pértiga (9) se realiza por medio de una fija (21) o elemento anti-rotación, que evita la rotación de la sonda (2) alrededor del eje longitudinal (12) principal de la pértiga (9).
-
- 9.
- Superficie aerodinámica (3) que comprende un dispositivo (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
1O. Método para el calibrado de una sonda (2) de medición de las característicasfísicas del aire en contacto con una superficie aerodinámica (3), estando estasonda (2) dispuesta sobre la superficie aerodinámica (3) mediante un dispositivo(1) de soporte según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende las siguientes etapas:a) conexión de la pértiga (9) al soporte (4) por la parte delantera de dicha pértiga (9), instalándose al mismo tiempo por su parte posterior un dispositivo de cierre (6) que permite el giro de la pértiga (9) alrededor de su eje longitudinal (12);b) giro de la pértiga (9) alrededor de su eje (12) hasta que dicho eje (12) se haga coincidir con un eje de referencia horizontal exterior, independiente de las condiciones de la superficie aerodinámica (3) sobre la que se asienta el dispositivo (1 );
e) bloqueo del giro de la pértiga (9) mediante el dispositivo de cierre (6), una vez que se ha calibrado la posición de la sonda (2). - 11. Método según la reivindicación 1 O en el que, en la etapa a), se permite el giro de la pértiga (9) alrededor de su eje longitudinal (12) mediante una tuerca(22) que se dispone de forma suelta sobre una zona roscada de un casquillo(20). 5
- 12. Método según la reivindicación 11 en el que, en la etapa e), se bloquea el giro de la pértiga (9) mediante un tornillo (18) del dispositivo de cierre (6), realizándose además el apriete final de la tuerca (22) sobre el casquillo (20).10 13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende además una etapa en la que se realiza la medición del ángulo que forma la corriente de aire incidente sobre la superficie aerodinámica (3) con respecto al eje de referencia longitudinal (12) de la pértiga (9) con la sonda (2), dando esta medición el ángulo de ataque de la corriente incidente con respecto a la
15 superficie (3).
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