ES2442390A9

ES2442390A9 - Sistema y procedimiento sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical, mejorado

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Publication number: ES2442390A9
Application number: ES201100468A
Authority: ES
Inventors: Manuel MUÑOZ SÁIZ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2014-12-26
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: ES2442390A1; ES2442390B1

Abstract

El primer certificado de adición a la patente N° P201001236 por sistema y procedimiento sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical consiste en aplicar simultáneamente y combinados como sustentadores durante el tramo inicial del ascenso y al final del descenso: a) unos fanes o turbinas eléctricas, EDF, b) al menos un rotor de palas externas y/o de alas giratorias a mediana o alta velocidad alimentados o impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU, turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías, eléctrica, neumática, hidráulica o mecánicamente, y/o c) el flujo de los motores dirigido hacia abajo y/o d) chorros de aire a presión inyectado sobre bordes de ataque de aletas de control, y/o e) chorros de agua y/o f) complementados con la sustentación aerodinámica producida durante el avance frontal de la aeronave.

Description

PRIMER CERTIFICADO DE ADICION A LA PATENTE No P201001236 POR

SISTEMA Y PROCEDIMIENTO SUSTENTADOR, PROPULSOR Y

ESTABILIZADOR PARA AERONAVES DE DESPEGUE Y ATERRIZAJE

VERTICAL

5: CAMPO DE LA INVENCION.-En sistemas de sustentación, propulsión y

estabilización de aeronaves tripuladas y no tripuladas, radio control, contraincendios,

fotografia, aviones nodriza, supersónicos, ultraligeros, planeadores, etc.

ESTADO DE LA TÉCNICA.-La presente invención puede considerarse

continuación de la patente P-20 1000248. Los aviones tienen poca sustentación a baja

1O: velocidad, necesitan usar máxima potencia, grandes alas con hipersustentadores para el

despegue y aterrizaje, son peligrosos por su alta velocidad junto al suelo, utilizan pesados

trenes de aterrizaje, necesitan grandes aeropuertos, costosas pistas y no efectúan el despegue

vertical. Los helicópteros son lentos, caros, pesados, complejos y tienen poca autonomía. Los

aviones VTOL y SVTOL actuales, Harrier, V-22, etc., o con toberas orientables o no, son

15: poco seguros, inestables, dificiles de controlar y no tienen gran alcance ya que no aprovechan

eficientemente la energía de las turbinas a baja altura y a baja velocidad. La presente

invención combina varios sistemas para poder producir la sustentación y estabilización.

OBJETIVO DE LA INVENCION. Aportar un sistema VTOL utilizando

simultáneamente distintos sistemas de sustentación, estabilización y control. Permitiendo el

20: VTOL con gran peso, autonomía, velocidad, estabilidad, suave transición y seguridad aunque

falle algún elemento sustentador. Es mas ecológico, con lo cual se protege el medio ambiente

Usar aire a presión almacenado y sencillos y livianos volantes de inercia que permiten

almacenar y aplicar la energía externa y auxiliar durante el modo VTOL.

Añadir rotores de palas o de alas giratorias sustentadoras.

25: Aportar gran estabilidad usando los rotores girando a altas velocidades, aletas

oscilantes, rotores, fanes, chorros de aire sobre el borde ataque de las aletas de control.

Eliminar los hipersustentadores, grandes alas y pesados y complicados trenes de

aterrizaje, sus sistemas y complejos y los costosos aeropuertos.

Colocar turbinas de gas en o debajo del centro de gravedad de la aeronave además de

30: en los lugares típicos. Usar unos flaps compensados deflectores detrás de las turbinas. Usar

unos motores turbofanes que portan integradas unas aletas abisagradas.

Usar turboejes, APU, turbinas, miniturbinas, microturbinas con potentes generadores

de imanes permanentes de tierras raras a altas rpm y motores eléctricos potentes y livianos.

Usar baterías de carga y descarga rápida, pilas de combustible o ultracondensadores y

potentes generadores eléctricos de alta relación potencia/peso.

DESCRIPCION DE LA INVENCION. El primer certificado de adición a la patente

N° P201001236 por sistema y procedimiento sustentador, propulsor y estabilizador para

aeronaves de despegue y aterrizaje vertical consiste en aplicar simultáneamente y

5: combinados como sustentadores durante el tramo inicial del ascenso y al final del descenso:

a) unos fanes o turbinas eléctricas, EDF, accionadas por motores eléctricos alimentados o

impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura

hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU,

turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible o baterías y b) al menos

1O: un rotor de palas externas y/o de alas giratorias a mediana o alta velocidad alimentados o

turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías, eléctrica,

neumática, hidráulica o mecánicamente, y/o e) el flujo de los motores dirigido hacia abajo y/o

15: d) chorros de aire a presión inyectado sobre bordes de ataque de aletas de control, y/o e)

chorros de agua y/o f) complementados con la sustentación aerodinámica producida durante

el avance frontal de la aeronave. En tierra se usa preferentemente GPU y/o grupo neumático

para acelerar los volantes de inercia. En ascenso la sustentación aerodinámica se irá

incrementando suave y paulatinamente, hasta ser igual o superior al peso de la aeronave. En

20: ese momento se deja solamente la configuración standard o convencional de propulsión y

sustentación aerodinámica. En el descenso la sustentación aerodinámica se reduce hasta que

esta es totalmente producida por los rotores y/o fanes o por el flujo vertical de las turbinas y/o

hasta que se posa en el suelo. La transición empieza con la aplicación de empuje horizontal, y

en el descenso en el último tramo y faltando poco para la llegada al suelo. El descenso y la

25: subida con pesos bajos se puede efectuar verticalmente sin la contribución de la sustentación

aerodinámica, es decir con los motores propulsando horizontalmente. Los rotores, turbofanes,

turbohélices o múltiples fanes aplican su sustentación o su resultante preferentemente en,

próxima o sobre el centro de gravedad de la aeronave. Dos o más fanes sustentadores, aletas

oscilantes o chorros de aire estabilizadores y controladores se colocan en dos o mas puntos

30: periféricos en un plano normal al eje vertical de la aeronave para estabilizarla. Los rotores a

altas velocidades también pueden proporcionar una gran estabilidad por su rigidez

giroscópica al actuar como volantes de inercia. Pueden distribuirse varios fanes sustentadores

y/o estabilizadores por los distintos extremos o periferia de la aeronave. La aeronave se eleva

con energía auxiliar no propulsora ni de emergencia hasta un bajo nivel en el que se inicia la

propulsión de gran potencia y efectiva al no tener que usar los motores para sustentar. La sustentación se puede incrementar lanzando hacia abajo por unas toberas agua almacenada en unos depósitos y/o en las cámaras de los volantes de inercia, e impulsada por aire a presión.
En este texto se usan rotores de palas externas, rotores de grandes palas como los helicópteros, rotores de alas giratorias, o rotores de pequeftas palas o pequeftas hélices. Utilizando hélices carenadas o fanes, EDF, también llamados turbinas eléctricas en aeromodelismo, evitando la palabra "ventilador" por estimar es menos apropiada.
El sistema puede elevar aeronaves con elevado peso específico, la media actual es de unos 200 kg/m3, pudiendo doblar por ejemplo la del A-321 que es de unos 150 kg/m3 •
Los rotores y volantes de inercia aplican eficazmente entre unos 30 a 120 segundos la energía almacenada en ellos en tierra y antes del despegue. Dichos rotores y volantes se pueden realimentar o reenergizar según van cediendo la energía almacenada.

Los fanes y las alas giratorias pueden ser: Helicoidales o bien lenticulares, discoidales, lenticulares de superficies plano-convexas, ovaladas, ovaladas de superficies plano-convexas con unas ranuras pasantes inclinadas y unas aletas adjuntas sobresalientes o con unos rebajes inclinados paralelos entre. Las ranuras y aletas pueden extenderse hasta la periferia. Los helicoidales pueden estar formados por uno o por dos álabes independientes. Las alas pueden ser ovaladas, rectangulares o triangulares con las esquinas y aristas redondeadas, giran alrededor de su eje vertical, que es el de simetría, y se blocan en la posición de alas convencionales o transversales. Las aletas y/o ranuras no producen par de giro ni resistencia cuando están paradas y alineadas con la dirección de vuelo. Las aletas pueden ser tanto más anchas, altas o inclinadas cuanto mas próximas están del eje de giro. Las aletas pueden portar una subaleta en su extremo mas interno y girar y extenderse durante el giro del ala por la acción del aire. Las alas giratorias ovaladas y las rectangulares equivalen a dos anchas palas de rotor, con secciones romboidales o de trapecio y las aristas redondeadas, en las cuales la sustentación se produce con los cantos inclinados debido a la alta velocidad utilizada. Las de sección de trapecio aftaden entre el canto del borde de salida y la zona superior unos conductos y unas válvulas de chapaleta flexibles que abren por succión, también pueden tener articulados y giratorios los tramos de los bordes de entrada y de salida de la pala con un fleje que tiende a mantenerlos elevados. Estos tramos cuando giran las palas se colocan horizontales por la acción del aire de la marcha. Otra variante usa una aleta en el canto de los bordes de salida, la cual en avance se extiende y deflecta el flujo de aire hacia abajo. También pueden consistir en perfiles NACA 0004 al 0008 o NACA 2204 al 2208 o del NACA 2304 al 2308 o similares. Las palas y aletas pueden ser fijas y por la alta

velocidad usada de muy pequefio paso y generalmente de poco espesor, de este modo apenas

ofrecen diferencia de resistencia o de sustentación entre ellas en vuelo horizontal. Las alas

giratorias pueden portar múltiples aletas periféricas sobre las que se les impulsa o succiona

aire tangencialmente por un conducto desde los turbofanes, GPU y APU.

5: Las alas giratorias pueden portar palas radiales, al menos una de ellas se extienden

automática y centrífugamente retrayéndose mediante muelles, en el caso de retraerse una

sola, la otra que es la opuesta, permanece extendida y fija actuando como veleta. Las palas

también pueden extenderse mediante un motor o actuador. Puede no recogerse totalmente

una de ellas que actuará como veleta. El ala giratoria en vuelo horizontal puede quedar fija o

1 O: libre y accionada con los motores.

Las dos palas de los rotores y fanes pueden ser independientes y girar entre sí, al

accionar una pala con el eje impulsor se arrastra la otra a 180° mediante unos trinquetes. En

reposo automáticamente un muelle y el aire de la marcha direcciona a ambas palas como

veletas. Las palas tienen longitudinalmente, o en sus extremos, bordes de ataque y de salida

15: con perfil aerodinámico.

Una de las palas de los fanes y de los rotores pueden ser de tamafio reducido o pueden

tener unas aletas en una de las palas, paralelas o perpendiculares al plano de giro y un

contrapeso interno en la opuesta. Ambas palas tendrán un empuje similar y un contrapeso y,

en reposo se direccionarán con el aire de la marcha.

20: La aeronave puede portar dos largueros externos laterales entre las puntas de dos alas

tipo canard y los estabilizadores horizontales, o entre cuatro alas, los cuales soportan fanes y

rotores, en reposo se introducen, se adosan a los mismos o se orientan a modo de veletas.

Las alas giratorias semilenticulares tienen la cara superior convexa y la inferior plana

o de mayor curvatura, con perfiles similares a los NACA 2206 y NACA 2306.

25: Las palas de los rotores, las palas y aletas de las alas giratorias y de las alas giratorias

lenticulares, discoidales, lenticulares de superficies plano-convexas, ovaladas, ovaladas de

superficies plano-convexas serán preferentemente fijas, pero pueden ser inclinables, de paso

variable y pueden o no estar torsionadas longitudinalmente.

Las alas giratorias una vez en reposo se direccionan automáticamente dejando una

30: pala o parte de ella extendida o con un actuador motor o martinete que sujeta o bloquea una

porción excéntrica del eje del ala giratoria.

Al borde de ataque del ala giratoria se le puede aftadir un perfil aerodinámico que le

proporciona mínima resistencia aerodinámica, ese perfil suplementario consiste en un perfil

afiadido: a) en una zona del ala giratoria que actuará de borde de ataque de la misma con

perfiles NACA 2206 y NACA 2306 o similares, b) delante del ala giratoria y sujeto al fuselaje de la aeronave mediante montantes, e) en un ala que rodea al ala giratoria en aproximadamente su tercio delantero y en la que queda aerodinámicamente integrada o d) en aeronaves ala delta el ala giratoria se integra aerodinámicamente y forma parte de dicho ala.
La aeronave puede adoptar forma convencional, triangular, de ala volante, de ala delta
o utilizar cuatro alas dos delanteras y dos traseras.
Los fanes eléctricos pueden girar en sentido contrario al rotor principal y al menos uno de los fanes eléctricos es giratorio o inclinable, usándose para sustentar y/o propulsar durante el vuelo horizontal y para compensar el par de giro si falla uno de los rotores.
Los fanes corrigen rápidamente y pueden complementarse con los chorros de aire. Los chorros de aire pueden incidir sobre las aletas de control usadas en vuelo horizontal.
Uno o mas fanes o rotores accionados con motores eléctricos o aletas oscilantes en la cola, en aletas canard y en las puntas de las alas estabilizan respecto al eje transversal, vertical y longitudinalmente, y pueden ser simultáneamente sustentadores, estabilizadores y propulsores. Pueden usarse fanes axiales o centrifugoaxiales. Para la corrección hay que tener en cuenta la precesión. Pueden usarse parejas de fanes en contrarrotación.
La aeronave puede portar turbofanes adicionales sustentadores y propulsores en zonas periféricas o posteriores de las aeronaves.
Los motores propulsores pueden girar 90° alrededor del eje transversal impulsados por aire a presión, unos vástagos y pistones de unos cilindros, regulando el flujo unas válvulas o pueden lanzar el flujo sobre una placa deflectora a la entrada y otra a la salida para dirigirlo hacia abajo. Las turbinas con toberas orientables o vectoriales se pueden situar debajo del centro de gravedad de la nave o próximas a este y en el lateral del fuselaje, aunque también se pueden colocar en la cola. Los motores turbofanes pueden añadir unos deflectores consistentes en una prolongación superior hacia atrás del cowl a modo de visera, y una prolongación en la zona delantera inferior del cowl articulada y giratoria 45° o mas alrededor de un eje transversal en su arista trasera succiona el aire de la zona superior durante el vuelo vertical. Los motores propulsores pueden lanzar el flujo sobre unos flaps de ala o flaps compensados aerodinámicamente los cuales girados al menos 45° alrededor de su ejes deflectan el flujo de las turbinas hacia abajo y ligeramente hacia delante. Unas turbinas giratorias escamoteables giran y se extienden fuera del fuselaje para propulsar, retrayéndose y alojándose en el fuselaje cuando no se utilizan. Aletas, placas, flaps o turbinas se giran con motores o actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

Pueden usarse indistintamente motores turbofanes, turbohélices, alternativos, turbinas electricas EDF, etc. El vuelo horizontal se puede realizar solo con turboejes. Los turbofánes se pueden usar como fuente auxiliar, APU, etc., como sustentadores en modo VTOL, y como propulsores si fallan los otros turbofanes. Pueden usarse indistintamente motores turbofanes, turbohélices, alternativos, turbinas electricas EDF, etc.
Los motores eléctricos de cada zona se pueden alimentar de fuentes independientes.
Las alas giratorias del tipo de volante de inercia pueden ser compactas o huecas y almacenan la energía que se aplica con transmisiones mecánicas, hidráulicas, neumáticas o eléctricas de las turbinas de gas y de los carrillos de tierra, APU o turboejes con o sin embragues. Se pueden usar rotores secundarios en alas, estabilizadores y aletas canard girando en sentido contrario al principal. Todos aportan gran estabilización horizontal
Pueden usarse dos rotores de palas o alas giratorias en contrarrotación, estas últimas con sus correspondientes aletas o palas extensibles. Dichas palas o alas se pueden adosar entre si y longitudinalmente al fuselaje mediante un machihembrado en cuña del eje, o eje externo. Puede añadir un pequeño tercer rotor para corregir y estabilizar el rumbo.
Al menos un rotor y su motor se puede adosar o colocar longitudinalmente sobre y/o bajo el fuselaje, alas y plano del estabilizador horizontal y/o en unos elementos ojivales aerodinámicos o nervios colocados paralelos al eje longitudinal de la aeronave en unas alas delanteras y en otras posteriores o estabilizadores horizontales, pudiendo sobresalir, extender
o prolongarse hacia atrás por el borde de salida y/o hacia delante por el borde de ataque. Las palas pueden tener las puntas o zonas mas externas ligeramente inclinadas hacia el fuselaje, al que se adosarán cuando se retraigan los rotores.
La aeronave puede adoptar forma de platillo volante con dos alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación y entre ellas el fuselaje el cual porta las turbinas y adopta forma lenticular-anular con la zona central parcialmente hueca para dejar circular el flujo de aire creado por las aletas y ranuras de las alas giratorias, o bien, porta un fuselaje semiovoidal en la zona inferior bajo ambas alas.
Una variante porta alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación y con álabes radiales, el fuselaje de forma semiovoidal se coloca en la zona inferior y son impulsadas mecánicamente por las turbinas. La estabilidad se controla mediante chorros de aire. El aire entra por la zona superior y es lanzado centrífuga y axialmente hacia abajo.

Los volantes de inercia pueden ser compactos o con una cámara de agua u otro líquido en su interior que se usa como masa inercial, y puede estar dividida por uno o mas tabiques internos diametrales, siendo impulsados o alimentados con GPU, APU o turboejes, turbofanes, turbohélices o conexión a un registro en el suelo en el lugar de despegue y una

transmisión mecánica, hidráulica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores y en

caso de emergencia con baterías de carga y descarga rápida, pilas de combustible o

ultracondensadores y generadores eléctricos de alta relación de potencia/peso. Estos volantes

de inercia se aplican, unen o alimentan a los rotores de palas y alas volantes, y a los fanes

5: eléctricos mediante generadores y motores eléctricos o instalaciones mecánicas o hidráulicas

y embragues y reductores de rpm. Múltiples rotores de alas giratorias, se pueden equiparar a

los volantes de inercia y pueden colocarse integrados en unas alas longitudinales situadas en

los laterales del fuselaje, o en las alas y aletas canard y estabilizadores horizontales de los

aviones convencionales, alas delta o alas volantes. El agua utilizada puede lanzarse al

1 O: exterior impulsada hacia abajo por el aire a presión, aprovechando la fuerza de reacción que

se crea, mediante una válvula que es actuada eléctricamente. El agua se recupera durante o al

final del vuelo mediante los separadores de agua de las turbinas. Unos reductores de

velocidad reducen las rpm de los volantes de inercia, y sus ejes se acoplan y accionan los

rotores incrementando su energía y sustentación. Los volantes pueden tener el eje de giro

15: paralelo al eje transversal de la aeronave, o paralelo al eje vertical y girar en sentido contrario

al rotor principal.

Se usan motores y generadores eléctricos de imanes permanentes de tierras raras,

neodimio boro hierro, de samario cobalto o similares, los generadores giran a las altas

velocidades de las turbinas, miniturbinas, etc. aplicándolos directamente a los mismos, o a

20: través de una pequeña reducción de rpm: La corriente de alta frecuencia generada se rectifica

y se aplica a los motores de CC, o de CA de baja frecuencia a través de un inversor. La alta o

rápida respuesta de los fanes eléctricos facilita las correcciones en casos de turbulencia, esto

se hace ajustando la frecuencia, voltaje o intensidad. Se usan motores inrunners o outrunners.

Los motores eléctricos, hidráulicos o neumáticos refuerzan la energía mecánica,

25: eléctrica etc. aplicada a las alas giratorias, rotores y volantes de inercia. La energía de los

ultracondensadores se puede utilizar en aviones militares para alimentar armas de energía

dirigida: Láseres de estado sólido y rayos microondas de alta energía. Una caja de engranajes

facilita la suma de las energías de los distintos ejes o motores y la aplica a un eje común de

los rotores y fanes. Si las alas giratorias o rotores se accionan con motores eléctricos, se

30: añadirá dicha energía directamente a los mismos. Los eléctricos pueden aplicar los estatores

de varios motores sobre el eje de los rotores.

En los despegues se puede aplicar energía eléctrica externa mediante un largo cable

que puede estar soportado por un largo poste o por un globo cautivo. Unos aviones nodriza

pueden alimentan eléctricamente a la aeronave durante la subida. Puede alimentarse

eléctricamente por el cable eléctrico desde un helicóptero. Puede alimentarse eléctricamente

con dos cables eléctricos mediante las anillas o ganchos deslizantes con escobillas que se

deslizan sobre los cables de alimentación soportados entre los postes. Puede usarse un cable

eléctrico soportado por un brazo giratorio sobre una torre, soportado por un cable cautivo. En

5: todos estos casos los cables eléctricos son de suelta rápida.

El aire a presión de las botellas y del armazón de la estructura hueca tubular de la

aeronave impulsa unas turbinas que accionan directamente los rotores, fanes o unos

generadores eléctricos. Se recargan con aire a presión durante el vuelo. El aire a presión

también puede inyectarse sobre las aletas de control y estabilización y sobre flaps y timones

1 O: de profundidad para producir sustentación.

Mediante brújulas, GPS, giróscopos y acelerómetros se detectan los cambios de

altura, actitud respecto a la horizontal y al rumbo, generándose unas señales en unos

microprocesadores o microcontroladores, con el correspondiente software, actuando sobre

motores eléctricos y servomandos accionando fanes, aletas, flujo de aire o controles de vuelo.

15: Los fanes EDF pueden usar persianas, las superiores consisten en unas aletas

basculantes alrededor de un eje excéntrico que abren con el flujo del fan y cierran con el aire

de la marcha, manteniéndose horizontales mediante unos topes cuando están cerradas. Las de

la zona inferior constan de aletas flexibles o rígidas y giran alrededor de una arista e

igualmente abren automáticamente con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha. Los

20: fanes eléctricos se sustituyen por pequeñas alas giratorias o discos, de aletas y ranuras, cuya

superficie queda a ras con la de las alas, aletas o fuselaje.

Pueden usarse varios volantes de inercia girando en sentido contrario por parejas para

evitar el efecto giroscópico o girando en sentido contrario al del rotor principal, utilizando

motores-generadores reversibles integrados en los mismos, con imanes permanentes de

25: tierras raras, neodimio boro hierro, y el rotor de fibras o piezas de tejido de carbono o vidrio

o de nanotubos de carbono o silicio. El volante de inercia, el árbol y el rotor del motor

generador puede formar una única pieza.

Una variante usa un ala giratoria con unas aletas radiales en una cara y una cubierta o

carcasa con forma de casquete esférico con un orificio central superior o ranuras radiales de

30: entrada de aire, discurriendo el flujo de aire entre ambos y saliendo lanzado centrífugamente

y después axialmente hacia abajo por las zonas laterales inferiores.

Las palas de los rotores, alas giratorias, volantes inercia y el resto de la estructura de

la aeronave pueden ser de fibra de carbono o vidrio, de materiales compuestos de fibras o

piezas de tejido embebidas en una matriz plástica, epoxi, etc. fibra de vidrio, carbono, vidrio-

aluminio, grafito-kevlar, kevlar y similares, usadas también en la estructura tubular y en las

botellas de aire comprimido, palas, alas giratorias y volantes de inercia. Las fibras pueden

estar tejidas entrecruzadas o bobinadas a 30, 45 o 90° entre si. Se pueden utilizar nanotubos

de carbono o silicio. Usando planchas o piezas de tejido de fibra de carbono y/o vidrio

5: alternadas y embebidas en una matriz plástica, epoxi, etc.

Los volantes de inercia pueden rotar en cámaras de vacío, y estos y los rotores usarán

preferentemente cojinetes de alta velocidad de bolas cerámicos o similares por su

simplicidad, bajo peso y coste, ya que debido al poco tiempo de uso el calentamiento que se

produce es mínimo. También pueden refrigerarse antes del despegue con nitrógeno líquido.

1 O: Los volantes de inercia también pueden usar cojinetes de aire o magnéticos. Los rotores

principales pueden girar entre 200 y 5000 rpm y los volantes de inercia entre unas 2000 y

120000 rpm, aproximadamente dependiendo de sus dimensiones y de su uso.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una vista esquematizada y en planta de una aeronave con el

15: sistema de la invención.

Las figuras 2, 3, 22, 27 y 30 muestran vistas esquematizadas y en alzado de variantes

de la aeronave de la invención.

Las figuras 6 a la 7 A muestran vistas esquematizadas, parciales y seccionadas de

variantes de alas giratorias.

20: Las figuras 3, 15 y 16 muestran vistas esquematizadas en alzado y parcialmente

seccionada de variantes de aeronaves.

Las figuras 4 y 5 muestran vistas en alzado de alas o fanes helicoidales.

Las figuras 8, 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F y 35 muestran vistas esquematizadas y

seccionadas de palas de rotor o de alas giratorias.

25: Las figuras 1O y 1 OA muestran tramos de variantes de rotores de palas extensibles.

Las figuras 11, 13, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 28A y 29 muestran vistas

esquematizadas y en planta de variantes de aeronaves con el sistema de la invención.

Las figuras 12, 24 y 25 muestran vistas en planta de variantes de alas giratorias.

La figura 14 muestra una vista en planta de unas alas altas y un rotor.

30: La figura 26 muestra una vista en alzado de un ala giratoria y sistemas relacionados.

Las figuras31, 32 y 33 muestran vistas parciales y seccionadas de variantes de fanes.

La figura 34 muestra una vista parcialmente seccionada de una aleta oscilante.

La figura 35 muestra una vista de una porción de rotor del ala giratoria.

Las figuras 36, 37 y la 38 muestran vistas de helices de fanes o rotores.

La figura 39 muestra una variante de un conjunto impulsor de un rotor
Las figuras 40 a la 43 muestran vistas de sistemas de suministro eléctrico complementarios. La figura 44 muestra un diagrama de bloques de un sistema eléctrico alimentador de los motores de rotores y fanes. La figura 45 muestra un diagrama de bloques con los distintos sistemas de sustentación. La figura 46 muestra curvas de sustentación de los distintos sistemas utilizados en el sistema de la invención.
DESCRIPCION MAS DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención, figura 1, muestra el fuselaje (1) de la aeronave, el ala lenticular giratoria alrededor de su eje de simetría y sustentadora (2d) la cual porta las aletas sobresalientes (2h) y las ranuras (2t) y gira soportada y accionada por el eje (3). Utiliza las parejas de fanes estabilizadores y sustentadores (9) con las persianas (25) en las aletas canard
(48) y en las aletas del estabilizador (57) y los turbofanes giratorios o inclinables (4d). El ala giratoria es accionada mecánica, neumática y/o eléctricamente con volantes de inercia, APU, motores propulsores, baterías, etc. El ala giratoria puede sustituirse por un rotor de dos palas preferentemente rígidas.
La figura 2 muestra el fuselaje (1) el ala lenticular giratoria sustentadora (2d), el turbofan inclinable (4d) impulsando el flujo hacia abajo, la aleta canard (48), la aleta oscilante (67) que puede ser propulsora, el fan (5) compensa el par del rotor, los fanes (9) actúan en ambos sentidos. Los flechas muestran las fuerzas de sustentación y estabilización. Puede añadir unas toberas ( 15) por donde se lanza agua a presión hacia abajo.
La figura 3 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el eje (3) del ala lenticular giratoria (2d) con aletas radiales laterales (54) y cubierta con la carcasa en forma de casquete (88). El flujo de aire es succionado por el orificio superior ( 48b) o ranuras radiales no mostradas en la figura, siendo lanzado centrífugamente entre la carcasa y el ala giratoria (2d), saliendo por la abertura periférica inferior (48c). Esta disposición de ala puede estar integrada en un fuselaje tipo ala delta o similar. El flap compensado aerodinámicamente (18) girado al menos 45° alrededor de su eje (18a) y dirige el flujo hacia abajo y ligeramente hacia delante produciendo parte de la sustentación.

La figura 4 muestra el fan helicoidal o ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior o borde de ataque (2h), la aleta inferior o borde de salida (2g) y la ranura o canal inclinado (2t) creado entre ambas. Tiene sus caras horizontales y paralelas. Puede estar formado por una o dos alas o álabes independientes.
La figura 5 muestra el fan helicoidal o ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior o borde de ataque (2h), la aleta inferior o borde de salida (2g) y la ranura o canal inclinado (2f) creado entre ambas. Ambas aletas sobresalen hacia arriba y hacia abajo respectivamente. Puede estar formado por una o dos alas o álabes independientes.
La figura 6 muestra la porción del ala giratoria sustentadora (2d) con la aleta superior (2h), la aleta inferior (2g) y la ranura inclinada (2f). Las flechas muestran el desplazamiento del ala y del flujo de aire por la ranura. Una aleta puede ser opcional.
La figura 7 muestra la porción del ala giratoria sustentadora (2d) con la ranura inclinada (2f) con el rebaje superior (2k) y el inferior (2c). Un rebaje puede ser opcional. La figura 7 A muestra la aleta inclinada retraída (2h) por el fleje (a), la cual se extiende y eleva al girar el ala giratoria (2d) y presionar el aire sobre la su baleta (b)
La figura 8 muestra una pala de rotor o de ala giratoria del tipo rectangular u ovalada (2m) de sección romboidal, que genera la sustentación por sus cantos inclinados y la alta velocidad de giro. La inclinación de los cantos depende de la velocidad de uso.
La figura 8A muestra una pala de ala giratoria del tipo rectangular, ovalada de superficies plano-convexas (2n) de sección de trapecio, que genera la sustentación por sus cantos inclinados y por la alta velocidad de giro. Esta es igual y simétrica a la pala opuesta respecto al plano perpendicular que las separa. La inclinación de los cantos depende de la velocidad de uso. Los tramos articulados (19) giran alrededor de los ejes (21) con los flejes

(23): que tienden a mantenerlos elevados. El tramo retrasado se pone horizontal por la acción del flujo de aire.

La figura 8B muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2p ), la cual añade en la zona posterior y comunicando el canto con la cara superior uno o mas conductos

(6): con válvulas de chapaleta flexibles (7) que abren por succión del flujo de aire. La figura 8C muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2q), la cual añade en la zona posterior y comunicando el canto con la cara superior uno o mas conductos ( 6) con válvulas de chapaleta flexibles y angulares (8) que abren por succión del flujo de aire.

La figura 8D muestra una pala de rotor o de ala giratoria seccionada, de perfil simétrico (2i), NACA 0002 o similar, para alta velocidad. La figura 8E muestra una pala de rotor o de ala giratoria seccionada de perfil (2j) NACA 2202 o similar, para alta velocidad. La figura 8F muestra una pala de ala giratoria de sección de trapecio (2r) con la aleta giratoria (7a) en el canto del borde de salida que se retrae si recibe el aire frontal y se
extiende si actúa de borde de salida enviando el aire hacia abajo y produciendo sustentación.
La figura 9 muestra dos rotores en contrarrotación de sección de trapecio y adosados.
La figura 1 O muestra una hélice de dos palas independientes, la pala (2b) unida al eje impulsor, el cual al ser accionado, uno de su trinquete (12) hace tope con el diente (11) de la pala opuesta, arrastrándola desfasada 180 grados, un muelle y la acción del aire de marcha las mantiene en reposo direccionadas como una veleta. Es válido para rotores y fanes.
La figura lOA muestra otro sistema, donde la pala (2a) forma parte del eje externo y del trinquete (lla), en reposo este trinquete hace tope con la pala opuesta (2b) unida al eje interno o impulsor. Al ser impulsado este eje, la pala (2a) se retrasa y hace tope en el extremo opuesto del trinquete (lla). Es aplicable a rotores y afanes.
La figura 11 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el ala giratoria ovalada (2t) con las palas (2u) que se extienden automáticamente por la fuerza centrífuga, tirando del muelle (13) en el alojamiento (14),los turbofanes (4a) con aletas deflectoras integradas al cowl,. la delantera o inferior (17) y la superior o posterior (19) accionadas con los actuadores (20), los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9d) en las aletas canard ( 48) y estabilizadoras (57).Por el conducto (87) se insufla aire de las turbinas y el almacenado sobre las aletas de control y estabilización (5b, 5c y 5d) y del flap (18f) y del timón de profundidad (18e) y se contrarresta el par de giro del ala giratoria durante el desplazamiento vertical.
La figura 12 muestra un ala giratoria ovalada (2t) con aletas (2f) y ranuras (2h). Este tipo de ala se coloca longitudinalmente encima del fuselaje de la aeronave.
La figura 13 muestra el fuselaje de la aeronave (1), los turbofanes (4a), los rotores lenticulares (2d): el principal, dos en las aletas canard, dos en las alas y dos en los estabilizadores que giran en sentido contrario ~1 principal proporcionan la estabilización horizontal. Las alas forman parte del perfil aerodinámico fijo (2s) delante del ala giratoria principal. Todos los rotores mantienen su plano de giro y estabilidad con mínima resistencia, al estar integrados en alas o aletas de la nave. Se utilizan como los volantes de inercia .
La figura 14 muestra el fuselaje de aeronave (1) tipo ala alta, las palas del rotor (2) superpuestas y alojadas en las alas (47) y los fanes estabilizadores (9)

.La figura 15 muestra el fuselaje (1) de una aeronave tipo platillo volante con alas giratorias en forma de casquetes esféricos (2d) en contrarrotación a ambos lados del fuselaje, el cual adopta forma lenticular-anular con la zona central hueca para dejar circular la corriente de aire creada por las aletas y ranuras (2h y 2f) de las alas giratorias. Las alas son impulsadas por la turbina (4), el eje o árbol de transmisión (34) y el conjunto o caja de engranajes (31 ). La estabilización se efectúa mediante los fanes (9 y 9a) y/o los chorros de
aire (59) y el control del rumbo con la aleta (5t).
La figura 16 muestra el fuselaje (lb) de una aeronave tipo platillo volante con alas giratorias en forma de casquetes esféricos (2d) en contrarrotación y con los álabes radiales (54a y 54b), el fuselaje (le) de forma semiovoidal se coloca en la zona inferior y son impulsadas mecánicamente por la turbina (4). La estabilidad se controla con chorros de aire. Las flechas muestran la entrada de aire y su lanzamiento centrifuga y axialmente.
La figura 17 muestra el fuselaje ( 1) de la aeronave ala delta con dos alas helicoidales giratorias (2d) integradas, cada una con dos alabes independientes y en contrarrotación para eliminar el par de giro, rotor de palas opcional (2), turbinas (4a) con aletas deflectoras integradas y fanes (9d) y chorros aire (59 y 59a) estabilizadores y sustentadores. Las palas del rotor se adosan al fuselaje en vuelo horizontal cuando se baja el rotor.
La figura 18 muestra una aeronave con ocho rotores volantes de inercia (2d) integrados en las alas longitudinales (81) en el estabilizador y en los laterales del fuselaje ( 1) impulsados con flujo de las turbinas (4) por los conductos (23) y los turbofanes (4a) ..
La figura 19 muestra el fuselaje (1) de una aeronave del tipo de cuatro alas fijas dos delanteras (48a) y dos traseras (57a) con dos alas giratorias ovaladas o plano-convesas (2t) en contrarrotación entre las cuatro alas. Produce la sustentación con la inclinación de los cantos de cada una de las dos palas en que se dividen o con palas extensibles, aletas, rebajes o ranuras no mostradas. Añ.ade los turbofanes (4) y los fanes (9d).
La figura 20 muestra el fuselaje (1) de una aeronave con dos alas delanteras (48a) y dos traseras (57a), turbinas de gas (4). Portando sobre y bajo el fuselaje unos rotores y en las puntas de las alas. Ampliado se ve un corte de la pala especial (2) de los rotores del fuselaje. Las palas de las hélices delanteras portan un contrapeso interno (86) en una pala y en la otra unas aletas laterales (71) o la transversal (72). Las hélices posteriores tiene una de las palas de menores dimensiones están compensadas con contrapesos (86) y están aerodinámicamente con una mayor superficie o ángulo de ataque. El corte A-A muestra una sección típica de fuselaje, con la base plana. Los rotores se pueden sustituir por alas giratorias.
La figura 21 muestra el fuselaje (1) de una aeronave con dos delanteras (48a) y dos traseras (57a), turbinas de gas (4) portando sobre y bajo el fuselaje y los elementos ojivales (22b) los elementos ojivales sobresalientes por borde de ataque y de salida de las alas, en donde se adosan o introducen los rotores (2). Los rotores mas externos serán estabilizadores.

La figura 22 muestra una aeronave con alas delanteras y traseras (48a y 57a), portando sobre y bajo el fuselaje (1) y las alas los rotores (2), elementos ojivales (22a, 22b).

turbinas de gas ( 4 ), giran 90° accionadas por el vástago y pistón del cilindro ( 4p) y el aire a

presión y retardado por las válvulas (4v). Los rotores mas externos son estabilizadores.

La figura 23 muestra una aeronave con alas delanteras y traseras (48a y 57a), turbinas

de gas (4), portando adosados o introducidos longitudinalmente sobre y bajo el fuselaje (1),

5: alas y los largueros (22) los rotores (2). Los rotores mas externos serán estabilizadores.

La figura 24 muestra el ala giratoria (2d), con las palas o alabes extensibles (2v) las

cuales se extienden al accionar el rotor girando el piñón (26) y con este las correderas o

piñones lineales (28). Invirtiendo o educiendo la velocidad del piñón las palas se retraen. Los

rotores mas externos serán estabilizadores.

1 O: La figura 25 muestra el ala giratoria del tipo volante de inercia (2d) impulsada por

aire del GPU (50) y/o turbofan (4) y el conducto (23) sobre las aletas periféricas (29).

La figura 26 muestra las alas giratorias (2d) en contrarrotación, con las palas

extensibles (2v y 2u), impulsadas por la turbina de gas (4), el motor eléctrico (32), el volante

de inercia complementario (40) accionado por el APU (60a) o neumático del registro de tierra

15: (84a) que accionan la turbina (45a) y a través del reductor (55a). El volante puede llenarse y

vaciarse de agua con la motobomba (41) y con la electro-válvula (42) el agua se descarga al

exterior a alta velocidad. Con el carrillo de tierra (50) o la conexión eléctrica al registro (84)

en el suelo se alimenta el motor eléctrico (32a) que acelera el volante de inercia (40a) y de

este se alimenta al motor eléctrico (32b) que impulsa los ejes (3) mediante la caja de

20: engranajes (31 ). Muestra los embragues opcionales (31a, 31 b y 52). Desde la estructura

tubular (44), grupo neumático (46) y de las botellas de aire comprimido (43) se envía aire a

presión a la turbina ( 45) para accionar mecánicamente las alas giratorias. El aire a presión se

envía por el conducto (33) para impulsar el agua almacenada en un depósito o en la cámara

de los volantes de inercia, lanzándose al exterior por las toberas (15) de la figura 2.

25: La figura 27 muestra una aeronave con el eje (3) de un rotor formado por dos palas

independientes (2a y 2b) extendidas, accionado por el volante de inercia ( 40) complementario

que gira en sentido contrario al rotor y está unido al mismo mediante el reductor de

revoluciones (55a). La turbina (4) impulsa el flujo sobre el flap de ala (18c).

La figura 28 muestra una aeronave con el rotor de dos palas (2a) anchas e

30: independientes direccionadas hacia atrás por la acción del aire de la marcha, giratorias

alrededor del eje (3). Las palas están conformadas longitudinalmente con perfil

aerodinámico, según lo muestra el borde de ataque delantero (89).

La figura 28A muestra el fuselaje de la aeronave (1), los turbofanes (4) y los rotores

de dos palas (2a) independientes que giran alrededor de los ejes (3a) y se direccionan hacia

atrás por la acción del aire de la marcha. Estos están montados a lo largo del fuselaje y de las
cuatro alas (48a y 57a), sobre y bajo los mismos. La figura 29 muestra el fuselaje de la aeronave (1 ), el ala lenticular o helicoidal (2d) y su eje (3). Añade los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9) en las aletas estabilizadoras
(57) y en el ala delantera conformadora del perfil aerodinámico (2s) para el ala giratoria. El ala puede ser impulsada mecánicamente o bien impulsando aire con toberas inclinadas desde el ala o perfil delantero e incidiendo sobre aletas periféricas.
La figura 30 muestra el fuselaje de la aeronave (1), el ala lenticular giratoria (2d). Añade el fan (5) que contrarresta el par del ala giratoria y estabiliza el rumbo y los fanes giratorios (9d) propulsando la aeronave, las turbinas de gas (4), las minialas deflectoras (80) y los fanes estabilizadores y/o sustentadores (9) en el ala delantera conformadora del perfil aerodinámico (2s) y en aletas (57). El perfil (2s) es soportado por el montante (2p).
La figura 31 muestra el fan (9) y en la zona superior las persiana formada por las aletas basculantes (25) alrededor del eje excéntrico (25a) que abren automáticamente con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha que incide sobre la zona de la aletas de menor superficie en que las divide el eje, los topes (25b) las mantiene horizontales cuando están cerradas. En la zona inferior se colocan unas aletas flexibles o rígidas (25c) e inclinables mediante el eje de giro (25d) en una arista que igualmente abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha. No se muestran los montantes de soporte.
La figura 32 muestra un ala o aleta con el fan (9) succionado aue al abrir automáticamente la aleta basculante excéntrica superior (25). En la zona inferior porta las aletas (25c) que abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha.
La figura 33 muestra la aleta (48), el motor (24), el fan helicoidal o ala giratoria (2d) y las aletas flexibles o rígidas (25c) e inclinables.
La figura 34 muestra sobre un ala o aleta (48) la aleta oscilante (67) retraída por la acción del aire de la marcha, el electroimán ( 68) que la acciona en vuelo vertical, líneas de trazos, y el muelle (27) que la coloca verticalmente con la aeronave estática.

La figura 35 muestra el fan o rotor (2), que automáticamente al extenderse arrastra y abre las dos mitades de la compuerta (69) que giran alrededor de los ejes (70). La figura 36 muestra una hélice con unos ensanches (71) en una de las palas y el contrapeso (86) en la opuesta. La pala con el ensanche (71) actúa de veleta. La figura 3 7 muestra una hélice con una pequeña aleta transversal (72) en una pala y el contrapeso (86) en la opuesta. La pala con la aleta (72) actúa de veleta La figura 38 muestra una hélice que tiene la pala (73) mas corta, con el contrapeso
(86) y un mayor ángulo de ataque. Reduciendo esta puede llegar a ser una hélice monopala.
La pala de mayor longitud actúa de veleta.
La figura 39 muestra las palas superiores (2) y las inferiores (2z) los ejes de los rotores (3) en contrarrotación, estriados y deslizantes longitudinalmente entre si, accionados por los engranajes (31), el eje principal (30) y reductor de revoluciones (55) cuando se acciona el embrague (49), el motor eléctrico (32a) acciona el rotor externo y a través de los engranajes el interno y también por el motor eléctrico complementario de refuerzo o de seguridad (32). Puede añadir en la zona inferior de (32a), líneas de trazos un motor para accionar el rotor interno. Las palas de los rotores están adosadas al fuselaje en modo de avance horizontal, comprimiendo un muelle entre ambas. El tramo (38) del eje externo tiene forma de cuña para introducirse en el alojamiento de de igual forma del fuselaje (1). Si son alas quedan separadas y perpendiculares al fuselaje. En reposo el actuador (35) presiona sobre un tramo excéntrico del eje de las alas giratorias direccionando estas y/o las aletas y ranuras con el eje longitudinal de la aeronave. La turbina neumática ( 45) impulsada con aire a presión de botellas, estructura hueca, etc. acciona el eje interno (3) del rotor. El muelle opcional separa entre sí los rotores durante el giro de los mismos, un actuador comprime y une ambas alas o palas formando una única ala durante el vuelo horizontal. En subida la nave adopta cierto ángulo de morro abajo para que al avanzar horizontalmente las alas giratorias, y ya fijas, queden con ángulo positivo. Un actuador no mostrado eleva y baja los rotores.
La figura 40 muestra la aeronave (le) alimentada eléctricamente por el cable eléctrico
(76) desde el helicóptero o aeronave (la). Este último puede ser un vehículo terrestre.
La figura 41 muestra la aeronave (lb) alimentada eléctricamente con los cables eléctricos (76) mediante las anillas o ganchos deslizantes con escobillas (74) que se deslizan sobre los cables de alimentación (75) soportados entre los postes (81 y 82).
La figura 42 muestra la aeronave (lb) alimentada eléctricamente con el cable (76) soportado por un brazo giratorio sobre la torre (77). La figura 43 muestra la aeronave (lb) alimentada eléctricamente con el cable (76), el cual es soportado por el globo cautivo (78) sujetado o amarrado al suelo por el cable (79).
Las naves d las figuras 40 ala 43 se desconectan cuando adquieren cierta velocidad.
La figura 44 muestra la turbina, miniturbina o microturbina o turboeje (60), que

acciona el generador (78) entre 10.000 a 200.000 rpm aproximadamente, cuya corriente alterna se envía al rectificador (62) el cual aplica la corriente continua obtenida a la barra (63), (60) también puede representar a un GPU o APU. Los generadores (78a y 78b) envían la corriente a los rectificadores ( 62a y 62b) y una vez rectificadas se aplican a las barras de

corriente continua (63a y 63b). Como ejemplo se muestran algunos fanes cuyas barras (63,

63a, 63b, y 63c) alimentan el motor (32) del ala lenticular giratoria (2d) mediante el variador

de velocidad o frecuencia ( 65), a los motores (24a, 24b y 24c) de los fanes carenados (9a, 9b

y 9c) y a través de los correspondientes variadores o controladores de velocidad o frecuencia

5: (65a, 65b y 65c) y al inversor (65f) que alimenta el electroimán (68) que impulsa la aleta

oscilante (67), controlados por las seii.ales de control o de estabilización de los giróscopos,

acelerómetros y/o GPS procesadas o controladas por el microprocesador o controlador (61).

También se utiliza la botella de aire comprimido (80a) que impulsa la turbina (80) y esta al

ala giratoria. Los que utilizan varios motores pueden usar un sistema de varios engranajes

1 O: que actúan sobre un eje común para accionar el rotor o el fan. Los motores pueden ser de CC

o CA. La batería (81 ), la célula de combustible (82) y los supercondensadores o

ultracondensadores (83) alimentan la barra (63c) a través de los semiconductores (66) Los

ultracondensadores alimentan adicionalmente el caftón láser (84) y el de microondas (85).

Cada fan utiliza al menos un motor y cada motor se puede alimentar de otros variadores de

15: velocidad o frecuencia si falla la alimentación principal. El ala giratoria (2d) es accionada

mecánicamente por el APU o por la turbina de gas (4) y mecánica o eléctricamente con el

volante de inercia (40) a través del reductor (55a), impulsados a su vez por el GPU (50) y por

el APU. El ala giratoria (2d) se puede sustituir por un rotor de palas. La turbina de gas se

puede sustituir por un motor turboeje, turbohélice o motor de gran relación potencia/peso.

20: La figura 45 muestra un diagrama de bloques controlado por el microprocesador (61)

con las distintas alimentaciones eléctricas utilizadas en la sustentación y su uso en alas

giratorias (2d), rotores (2k) variadores de frecuencia (65) y su motor (32) y los fanes

carenados (9) y no carenados (9k). Se muestran igualmente la sustentación efectuada con el

flujo de los motores propulsores (4) y APUs (60a). Un ala (57) representa la sustentación

25: aerodinámica durante el desplazamiento horizontal. Muestra la aleta oscilante sustentadora

(67. Las baterías (81), ultracondensadores (83), Células de combustible (82), turboeje (60)

que acciona al generador (78) y su corriente se rectifica con el rectificador (62), botellas

neumáticas (87), estructura tubular hueca neumática presurizada (87a) que accionan la

turbina (45a) y esta a un generador (78) alimentan las barras de CC (86). Los grupos de

30: tierra (GPU) (50) y APU (60a) alimentan o accionan los volantes de inercia (40)

La figura 46 muestra las distintas curvas de sustentación durante el despegue y la

subida inicial, donde (91) representa la sustentación debida a una ala giratoria o aun rotor, la

(92) la sustentación debida a la turbinas de gas, la (93) representa la sustentación por los

fanes eléctricos, (94) la sustentación aerodinámica y (90) la sustentación total equivalente al

peso del avión, cuando intervienen turbinas de gas, uno o más rotores similares a los de los

helicópteros,: hélices o fanes eléctricos con sus motores alimentados por baterías,

generadores, ultracondensadores, células de combustible, etc. y la sustentación aerodinámica.

Pueden actuar todos los sistemas simultáneamente o solamente algunas de ellas. Si la subida

5: se hace verticalmente la sustentación aerodinámica se iniciaría mas tarde al mismo tiempo

que el desplazamiento horizontal. En este: caso la suma de la sustentación del resto de

sistemas se tendría que incrementar. El diagrama de sustentación para el descenso es similar

al anterior, la diferencia es debida al uso de menores pesos y por lo tanto menor energía.

Las aeronaves que portan rotores externos usarán preferentemente alas y fuselajes

1 O: estrechos y la zona inferior plana para incrementar la superficie sustentadora.

Claims

REIVINDICACIONES

l. Primer certificado de adición a la patente N° P201001236 por sistema sustentador,

propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical del tipo que utilizan

varios sistemas sustentadores y estabilizadores que consiste en aplicar simultáneamente y

5

combinados como sustentadores durante el tramo inicial del ascenso y al final del descenso:

a) unos fanes o turbinas eléctricas, EDF, accionadas por motores eléctricos alimentados o

impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura

hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU,

turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías y b) al menos

1 O

un rotor de palas externas y/o de alas giratorias a mediana o alta velocidad alimentados o

impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura

hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU,

turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías, eléctrica,

neumática, hidráulica o mecánicamente, y/o e) el flujo de los motores dirigido hacia abajo y/o

15

d) chorros de aire a presión inyectado sobre bordes de ataque de las aletas de control, y/o e)

chorros de agua, y/o f) complementados con la sustentación aerodinámica producida durante

el avance frontal de la aeronave, en tierra se usa preferentemente GPU y/o grupo neumático

para acelerar los volantes de inercia, en ascenso la sustentación aerodinámica se irá

incrementándose suave y paulatinamente, hasta ser igual o superior al peso de la aeronave, en

20

ese momento se deja solamente la configuración standard o convencional de propulsión y

sustentación aerodinámica, en el descenso la sustentación aerodinámica se reduce hasta que

esta es totalmente producida por los rotores y/o fanes o por el flujo vertical de las turbinas, la

estabilización se consigue con la rigidez giroscópica de los rotores y dos o más fanes

sustentadores, aletas oscilantes o chorros de aire situados en dos o mas puntos periféricos en

25

un plano normal al eje vertical de la aeronave.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las alas de los fanes y alas

giratorias son helicoidales, o bien, lenticulares, discoidales, lenticulares plano-convexas,

ovaladas, ovaladas plano-convexas con unas ranuras pasantes inclinadas (2f) y unos rebajes

(2k y 2c) todas ellas paralelas entre si, con aristas redondeadas y giran alrededor del eje

30

vertical y de simetría.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las de los fanes y alas

giratorias son helicoidales, o bien, giratorias lenticulares, discoidales, lenticulares de

superficies plano-convexas, ovaladas, ovaladas de superficies plano-convexas con unas

ranuras pasantes inclinadas (2f) y unas aletas adjuntas (2h y 2g) sobresalientes inclinadas o

unos rebajes inclinados todas ellas paralelas entre si, con aristas redondeadas, y giran

alrededor del eje vertical y de simetría.

4. Sistema según reivindicación 3, caracterizado porque las aletas (2h) son giratorias,

se retraen con un muelle (a) y se extienden por aleta (b) y la acción del aire durante el giro

5

del ala giratoria.

5. Sistema según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizado porque las palas del rotor (2) y

las alas giratorias ovaladas, plano-convexas (2t) y/o rectangulares tienen secciones

romboidales (2m) o de sección de trapecio (2n) con las aristas redondeadas produciendo la

sustentación con los cantos inclinados y las alas giratorias se blocan en la posición de alas

1O

convencionales o transversales.

6. Sistema según reivindicación 5, caracterizado por añadir unos conductos (6) que

comunican el canto del borde de salida con la cara superior mediante unas válvulas de

chapaleta (7 y 8) que abren por succión.

7. Sistema según reivindicación 5, caracterizado por tener los tramos del borde de

15

ataque y de salida de las palas articulados y giratorios (19) con un fleje que tiende a elevarlos

(23).

8. Sistema según reivindicación 5, caracterizado por tener los bordes de ataque y de

salida de las palas una aleta giratoria en el canto del borde de salida (7a).

9. Sistema según reivindicación 1 y 5, caracterizado porque las palas de rotor y las

20

alas giratorias ovaladas, plano-convexas y/o rectangulares utilizan perfiles NACA 0006,

NACA 2206, o NACA 2306, y las alas giratorias se blocan en la posición de alas

convencionales.

10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las alas giratorias utilizan

dos álabes o palas radiales, una de ellas se extiende por la fuerza centrífuga y se retrae

25

mediante muelles, la otra permanece extendida fija.

11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las alas giratorias utilizan

dos o mas palas o álabes que se extienden radial, giratoria o telescópicamente por la acción

de la fuerza centrífuga y se retraen mediante muelles.

12. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las alas giratorias utilizan

30

dos palas o álabes que se extienden radial y telescópicamente por la acción de la fuerza

centrífuga y una de ellas no se recoge totalmente actuando de veleta.

13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque al borde de ataque de las

alas giratorias se le añade un perfil aerodinámico (2s) que les proporciona mínima resistencia

aerodinámica, ese perfil suplementario consiste en un perfil añadido: a) en una zona del ala

giratoria que actuará de borde de ataque de la misma, perfil NACA 2206 y NACA 2306, o b)

delante del ala giratoria y sujeto al fuselaje de la aeronave mediante montantes, o e) un ala

que rodea al ala giratoria en aproximadamente su tercio delantero o d) integrando el perfil

suplementario formando parte de dicho ala.

5

14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las alas giratorias portan

múltiples aletas periféricas a las que se les impulsa o succiona aire tangencialmente por un

conducto desde los motores turbofan, GPU, APU, botellas de aire y estructura hueca tubular

de la aeronave.

15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar al menos un rotor y su

1 O

motor se adosa o coloca longitudinalmente sobre y/o bajo el fuselaje, alas y aleta del

estabilizador horizontal.

16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque al menos un rotor y su

motor se adosa o coloca longitudinalmente sobre y/o bajo el fuselaje, alas y/o en el interior

de unos elementos ojivales aerodinámicos o nervios colocados paralelos al eje longitudinal de

15

la aeronave en unas alas delanteras y en otras posteriores o estabilizadores horizontales,

dichos elementos se extienden o prolongan hacia atrás por el borde de salida y/o hacia

delante por el borde de ataque.

17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la mitad de los rotores o

fanes eléctricos giran en un sentido y la otra en el contrario.

20

18. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque al menos uno de los fanes

eléctricos es giratorio o inclinable, usándose para sustentar y/o propulsar durante el vuelo

horizontal (9d) y para compensar el par de giro si falla uno de los rotores.

19. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los rotores y de

los fanes son independientes (2a, 2b) y giran entre sí, accionando una pala con el eje impulsor

25

y arrastrando la otra desfasada 180° mediante unos trinquetes, en reposo un muelle y el aire

de la marcha las direcciona a modo de veleta, en esta situación la pareja de palas adopta

longitudinalmente la forma de un perfil aerodinámico.

20. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar fanes o rotores externos

con unas aletas en una de las palas, paralelas o perpendiculares al plano de giro y un

30

contrapeso interno en la opuesta.

21. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque una de las palas de hélices

de fanes y rotores es de tamafio reducido y tiene un contrapeso, ambas palas producen un

empuje similar y en reposo se direccionan con el aire de la marcha.

22. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar dos rotores de palas o alas

giratorias en contrarrotación (2t).
23. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores, turbofanes, turbohélices o múltiples fanes o rotores aplican su sustentación o su resultante en, sobre el centro de gravedad de la aeronave
5 24. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores, turbofanes, turbohélices o múltiples fanes aplican su sustentación o su resultante en la proximidad al centro de gravedad de la aeronave.
25. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los volantes de inercia (40) tienen una cámara de agua interna dividida por un tabique diametral, el agua usada se lanza al
1 O exterior mediante una bomba ( 41) o por gravedad y una electroválvula ( 42), unos reductores de rpm reducen las rpm de los volantes y sus ejes accionan mecánicamente las alas giratorias, a los rotores o a los generadores que alimentan a los motores (32b) que impulsan a los rotores principales y fanes eléctricos.
26. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el ala giratoria tiene unas
15 aletas radiales (54) en una cara y una cubierta o carcasa con forma de casquete esférico (88) con un orificio central superior o ranuras radiales de entrada de aire, discurriendo el flujo de aire entre ambos y saliendo lanzado centrífugo-axialmente hacia abajo por las ranuras o zonas laterales inferiores (48c).
27. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar múltiples alas giratorias
20 integradas en dos alas longitudinales situadas en los laterales del fuselaje (2d), y/o en las alas, aletas canard y estabilizadores de aviones convencionales o delta.
28. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los motores lanzan el flujo sobre unos flaps de ala (18c) o flaps compensados aerodinámicamente (18a) los cuales girados con actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos al menos 45° alrededor de sus
25 ejes deflectan el flujo de las turbinas hacia abajo y ligeramente hacia delante, o utilizan toberas orientables.
29. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los motores turbofan lanzan el flujo sobre una placa deflectora que accionada con motores o actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos dirige el flujo de aire y gases de salida hacia abajo.
30 30. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los motores turbofan añaden unos deflectores a la entrada (17) y a la salida (19) de las turbinas en que están integrados y son accionados con motores o actuadores neumáticos o hidráulicos.

31. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los motores turbofan giran 90° alrededor de su eje transversal.( 4d) impulsados por aire a presión y unos vástagos y
pistones de unos cilindros (4p), regulando el flujo las válvulas (4v).

32.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los rotores y fanes, las palas y aletas de las alas giratorias ovaladas, tienen sus superficies plano-convexas y no están torsionadas longitudinalmente.

33.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los rotores tienen las puntas o zonas más externas ligeramente inclinadas hacia el fuselaje, al que se adosarán cuando se retraen los rotores.

34.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los chorros de aire inciden sobre el borde de ataque de las aletas de control y estabilización ( 5b, 5c y 5d) y sobre flaps (18f) y aletas de los timones de profundidad para sustentar.

35.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque al menos un motor turbofán se usa como fuente auxiliar, APU, etc., para sustentar en despegues y aterrizajes, y como propulsor en caso de fallo de los otros turbofanes, van alojados en el interior del fuselaje y durante su uso unas aletas deflectoras se accionan permitiendo la propulsión o la sustentación succionando el aire de la zona superior o lateral.

36.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar turbinas retráctiles y escamoteables que giran y se extienden fuera del fuselaje para propulsar, retrayéndose y alojándose en el fuselaje cuando no se utilizan.

37.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave porta dos largueros externos laterales (22) entre las puntas de dos alas tipo canard y los estabilizadores horizontales o entre cuatro alas, dos delanteras y dos traseras, los cuales soportan fanes y rotores, y en reposo se introducen o adosan a los mismos o se orientan a modo de veletas.

38.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar motores y generadores eléctricos de imanes permanentes de tierras raras, neodimio boro hierro, o similares, los generadores giran a las velocidades de las turbinas o miniturbinas.

39.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los volantes de inercia se colocan por parejas girando en sentido contrario entre si y son alimentados con GPU, APU, turboejes, turbofanes, turbohélices o desde un registro en el suelo en el lugar de despegue y una transmisión mecánica, neumática o eléctrica y los correspondientes motores y en caso de emergencia con baterías, pilas de combustible, ultracondensadores y generadores eléctricos de alta relación de potencia/peso, los volantes de inercia entregan la energía eléctrica a los motores eléctricos a través de unos variadores o consoladores de frecuencia o mecánicamente a través de unos embragues y reductores de rpm.

40. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los volantes de inercia rotan en cámaras de vacío, y estos y los rotores usan cojinetes de alta velocidad de bolas cerámicos
o materiales similares, usan cojinetes de aire o magnéticos, los rotores giran entre 200 y 5000 rpm y los volantes de inercia entre unas 2000 y 120000 rpm.

41.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los volantes de inercia utilizan motores-generadores reversibles integrados en los mismos, con imanes permanentes de tierras raras, neodimio-boro-hierro, y el rotor de nanotubos de carbono o silicio, de fibras de carbono o vidrio, o usan una cámara de agua como masa inercial.

42.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los volantes de inercia (40a) son compactos.

43.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes eléctricos se sustituyen por pequeñ.as alas giratorias o discos (2d) con aletas o ranuras cuya superficie queda a ras con la de las alas, aletas o fuselaje y giran en sentido contrario al rotor principal, su superficie queda a ras con la de las alas, aletas o fuselaje y en la cara inferior utiliza una persiana de aletas flexibles o rígidas giratorias.

44.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las palas de los rotores, alas giratorias, volantes inercia y el resto de la estructura de la aeronave son de fibra de carbono o vidrio o materiales compuestos de fibras o piezas de tejido embebidas en una matriz plástica

o epoxi, fibra de vidrio-aluminio, grafito-kevlar y similares, y en las botellas de aire comprimido, palas, alas giratorias y volantes de inercia las fibras estarán tejidas entrecruzadas o bobinadas a 30, 45 o 90° entre si y embebidas en una matriz plástica o epoxi, usando además kevlar y/o nanotubos de carbono o silicio.

45.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave adopta forma de platillo volante (1 v) con alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación a ambos lados del fuselaje, el cual porta las turbinas y adopta forma lenticular-anular con la zona central parcialmente hueca para dejar circular el chorro de aire creado por las aletas y ranuras de las alas giratorias impulsadas mecánicamente y/o con chorros de aire inclinados en la periférica inferior de los semidiscos superior e inferior (2d).

46.

Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave adopta forma de platillo volante (1 v), porta alas giratorias en forma de casquetes esféricos en contrarrotación y con álabes radiales (54a y 54b), el fuselaje de forma semiovoidal (lb) se coloca en la zona inferior y son impulsadas mecánicamente por las turbinas, la estabilidad se controla con chorros de aire, el aire entra por la zona superior y se lanza centrífuga y axialmente hacia abajo.

47. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes o rotores
estabilizadores (2, 5 y 9) o aletas oscilantes (67) en la cola y puntas de las alas y aletas

canard, estabilizan respecto al eje longitudinal, transversal y vertical.

48. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los fanes usan en zona

superior unas persianas de actuación automática constituidas por una o mas aletas basculantes

5

alrededor de un eje excéntrico (25a) que abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la

marcha, en la zona inferior usa unas aletas flexibles o rígidas (25c) que giran alrededor de

una arista, abren con el flujo del fan y cierran con el aire de la marcha.

49. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el aire a presión de las

botellas (43) y del armazón de la estructura hueca tubular (44) de la aeronave impulsa unas

1 O

turbinas que accionan directamente los rotores o a unos generadores eléctricos, y se recargan

con aire a presión durante el vuelo.

50. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave utiliza cuatro

alas, dos delanteras y dos traseras.

51. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los rotores de palas y de alas

15

giratorias se colocan en aeronaves convencionales, alas volantes, alas delta y en los de cuatro

alas fijas dos delanteras y dos traseras.

52. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la sustentación se

incrementa lanzando hacia abajo agua almacenada en depósitos y/o en las cámaras de los

volantes de inercia por unas toberas, el agua es impulsada por aire a presión.

20

53. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave es alimentada

eléctricamente mediante un cable eléctrico de suelta rápida (76) desde el helicóptero o

aeronave (1 a) o desde un vehículo terrestre.

54. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave se alimenta

desde unos cables eléctricos de suelta rápida (76) con unas anillas o ganchos con escobillas

25

(74) que se deslizan sobre los cables de alimentación soportados entre cuatro postes (81 y

82).

55. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave se alimenta

eléctricamente con un cable de suelta rápida (76) soportado por un brazo giratorio sobre una

torre (77).

30

56. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la aeronave se alimenta

eléctricamente con un cable de suelta rápida (76), el cual es soportado por un globo cautivo

(78) sujetado o amarrado al suelo por un cable (79).

57. Primer certificado de adición a la patente N° P201001236 por procedimiento

sustentador, propulsor y estabilizador para aeronaves de despegue y aterrizaje vertical del

tipo que utilizan varios sistemas sustentadores y estabilizadores que consiste en aplicar simultáneamente y combinados como sustentadores durante el tramo inicial del ascenso y al final del descenso: a) unos fanes o turbinas eléctricas, EDF, accionadas por motores eléctricos alimentados o impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el 5 armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, Grupo neumático, APU, turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías y b) al menos un rotor de palas externas y/o de alas giratorias a mediana o alta velocidad alimentados o impulsados por volantes de inercia, aire a presión almacenado en el armazón de la estructura hueca tubular de la aeronave o botellas de aire o nitrógeno, GPU, 10 Grupo neumático, APU, turboejes, generadores o supergeneradores, células de combustible y baterías, eléctrica, neumática, hidráulica o mecánicamente, y/o e) el flujo de los motores dirigido hacia abajo y/o d) chorros de aire a presión inyectado sobre bordes de ataque de las aletas de control, y/o e) chorros de agua, y/o f) complementados con la sustentación aerodinámica producida durante el avance frontal de la aeronave, en tierra se usa 15 preferentemente GPU y/o grupo neumático para acelerar los volantes de inercia, en ascenso la sustentación aerodinámica se irá incrementándose suave y paulatinamente, hasta ser igual
o superior al peso de la aeronave, en ese momento se deja solamente la configuración standard o convencional de propulsión y sustentación aerodinámica, en el descenso la sustentación aerodinámica se reduce hasta que esta es totalmente producida por los rotores

20 y/o fanes o por el flujo vertical de las turbinas, la estabilización se consigue con la rigidez giroscópica de los rotores y dos o más fanes sustentadores, aletas oscilantes o chorros de aire situados en dos o mas puntos periféricos en un plano normal al eje vertical de la aeronave.