ES2528110T3

ES2528110T3 - Dispositivo para modificar la geometría de una superficie aerodinámica

Info

Publication number: ES2528110T3
Application number: ES12425175.2T
Authority: ES
Inventors: Salvatore Ameduri
Original assignee: C I R A CT ITALIANO RICERCHE AEROSPAZIALI S C P A; CIRA (CENTRO ITALIANO RICERCHE AEROSPAZIALI) - SCPA
Current assignee: C I R A CT ITALIANO RICERCHE AEROSPAZIALI S C P A; CIRA (CENTRO ITALIANO RICERCHE AEROSPAZIALI) - SCPA
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: EP2727825A1; EP2727825B1

Abstract

Un dispositivo (1) para variar una geometría de un perfil alar, en particular para un borde de ataque de alas (2) para una aeronave (100), comprendiendo el dispositivo (1): - un ala (2) que comprende al menos un cuerpo (2a) fijo del ala que se extiende a lo largo de una dirección (A) de desarrollo principal transversal con respecto a un eje (B) longitudinal de la aeronave (100) y un bastidor (2b) de refuerzo, estando configurado el cuerpo (2a) del ala para definir al menos una superficie (3) superior y al menos una superficie (4) inferior, y un perfil (9) alar del ala (2); - al menos una superficie (8) expuesta que se extiende longitudinalmente sustancialmente paralela a la dirección (A) de desarrollo del cuerpo (2a) para al menos una porción del desarrollo total del cuerpo (2a), exhibiendo la superficie (8) expuesta al menos una primera y al menos una segunda porción (6, 7) de acoplamiento constreñidas al cuerpo (2a) del ala respectivamente en la superficie superior y en la superficie inferior (3, 4) del cuerpo, definiendo la superficie (8) expuesta, en cooperación con la superficie (3) superior y la superficie (4) inferior del cuerpo (2a), al menos una porción delantera y/o trasera del ala (2) que delimita internamente un compartimento (9a) de alojamiento, comprendiendo la superficie (8) expuesta al menos una porción (5) deformable interpuesta entre la primera y la segunda porción (6, 7) de acoplamiento y que puede moverse relativamente hacia el cuerpo (2a) del ala para determinar variaciones de geometría del perfil (9) alar del ala (2); en sección, de acuerdo con un plano perpendicular a la dirección (A) de desarrollo del cuerpo, exhibiendo la superficie (8) expuesta un perfil continuo, sin interrupción en la continuidad, entre las primeras y segundas porciones (6, 7) de acoplamiento, extendiéndose dicha porción (5) deformable longitudinalmente a lo largo de todo el desarrollo longitudinal de la superficie (8) expuesta y transversalmente entre la primera y segunda porción (6, 7) de acoplamiento de la superficie (8) expuesta; - al menos dos mecanismos (10) para variar el perfil alar, ubicados respectivamente en un primer y un segundo extremo (5a, 5b) longitudinal de la porción (5) de deformación, estando dispuesto cada mecanismo (10) internamente en el compartimento (9a) de alojamiento y exhibiendo una primera porción (11) de acoplamiento constreñida al bastidor (2b) del ala (2) y al menos una segunda porción (12) de acoplamiento activa sobre la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, estando configurados los mecanismos (10) para moverse relativamente hacia el cuerpo (2a) del ala en un plano transversal a la dirección (A) de desarrollo principal del cuerpo (2a) para definir una variación en geometría de la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, determinando la variación en geometría de la porción (5) deformable la variación en la forma del perfil (9) alar del ala (2), comprendiendo cada mecanismo (10), para variar el perfil alar, una pluralidad de elementos (17) de empuje que pueden rotar alrededor de un eje de rotación, acoplándose cada uno de los elementos (17) de empuje a la porción (5) deformable en un punto (18) de empuje respectivo y diferente para guiar la variación de geometría de la porción (5) de deformación; - al menos un elemento (13) de activación configurado para mover los mecanismos (10) para variar el perfil alar a lo largo del plano transversal, comprendiendo el elemento (13) de activación al menos un accionador (14) configurado para generar un empuje (S) y un mecanismo (28) cinemático que recibe el empuje (S) generado por el accionador (14) y configurado para mover los mecanismos (10), estando ubicado el accionador (14) y configurado para generar un empuje (S) en una dirección transversal al plano de movimiento de los mecanismos (10), recibiendo el mecanismo (28) cinemático el empuje (S) generado por el accionador (14) y generando una acción correspondiente sobre los mecanismos (10) para mover los mecanismos (10) en el plano de movimiento transversal a la dirección (A) de desarrollo principal; comprendiendo dicho dispositivo (1) al menos un segundo mecanismo (19) en cada extremo longitudinal de la porción (5) deformable para variar el perfil alar dispuesto internamente en el compartimento (9a) de alojamiento y en cooperación con al menos uno de los mecanismos (10), exhibiendo el segundo mecanismo (19) una primera porción (20) de acoplamiento constreñida al bastidor (2b) y al menos una segunda porción (21) de acoplamiento activa sobre la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, estando configurado el segundo mecanismo (19) para rotar relativamente hacia el bastidor (2b) alrededor de un eje (M) transversal a lo largo de al menos un plano que coincide con o es paralelo al plano de movimiento de los mecanismos (10) para variar el perfil alar para guiar adicionalmente la deformación de la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, estando separada la primera porción (20) de acoplamiento del segundo mecanismo (19) al menos de la primera porción (11) de acoplamiento de los mecanismos (10) para variar el perfil alar, caracterizado porque el segundo mecanismo (19) comprende una pluralidad de elementos (23) de empuje capaces de rotar alrededor del eje (M) transversal, cada uno de los cuales está activo sobre la porción (5) deformable en diferentes puntos (24) de empuje para guiar la variación en geometría de la porción (5) deformable.

Description

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo para modificar la geometría de una superficie aerodinámica

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo para variar la geometría del perfil alar. La presente invención puede usarse en alas de aeronaves, tales como aviones para uso civil.

En detalle, la invención se investiga en particular para modificar la geometría del borde de ataque del ala con el objetivo de moverla desde una condición no deformada optimizada para el vuelo de crucero a una condición de alta elevación, necesaria durante las etapas de despegue y/o aterrizaje de la aeronave.

Técnica anterior

El ala es la superficie horizontal de una aeronave destinada a generar elevación mediante las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la misma.

El ala de una aeronave se caracteriza por un perfil alar predeterminado cuya forma determina, entre otras cosas, las características de vuelo de una aeronave. La necesidad de adaptarse a diversas condiciones de vuelo ha conducido a la introducción de dispositivos especiales configurados para variar, durante algunas etapas, la geometría del perfil alar, con la consiguiente introducción de las posibilidades de adaptación del ala a diversas situaciones (por ejemplo, la etapa de aterrizaje, despegue o vuelo de crucero). Estos dispositivos, conocidos como dispositivos de alta elevación, comprenden estructuras móviles que modifican el perfil alar en la geometría de los mismos (longitud de la cuerda, curvatura, etc.) variando las fuerzas aerodinámicas que se generan. En particular, estos dispositivos proporcionan una "alta elevación" a la aeronave en determinadas situaciones en las que es necesario incrementar la elevación del ala (generalmente el término "flap" se usa cuando las piezas móviles modifican el borde trasero o "aleta auxiliar” cuando las piezas móviles modifican el borde de ataque del ala).

Estas estructuras móviles son de hecho estructuras añadidas que sirven para modificar el perfil alar variando en general tanto la longitud como la forma del mismo; estas estructuras móviles, durante su uso, salen del compartimento de ala y provocan el incremento deseado en elevación (elevación alta); sin embargo, las discontinuidades geométricas superficiales presentes en la condición retraída (vuelo de crucero) incrementan los flujos turbulentos en el perfil con una reducción consiguiente de la elevación máxima teórica del ala y el incremento de resistencia aerodinámica.

Por estos motivos, se han diseñado dispositivos para variar el perfil alar que pueden provocar deformación del perfil alar, también del borde de ataque del ala, aprovechando mecanismos que pueden actuar desde el interior del perfil alar en las superficies implicadas sin introducir interrupciones en la continuidad del perfil.

Un primer ejemplo, descrito en el documento US 3.716.209 A, se refiere a un generador de elevación, que puede aplicarse a una aeronave con alas, configurado para controlar las superficies auxiliares, tales como flaps y alerones. El generador de elevación exhibe una superficie externa flexible, que define una porción de un perfil alar y un elemento de activación configurado para mover la superficie externa flexible. El elemento de activación comprende un dispositivo de contacto, que puede moverse por rotación con respecto a un cuerpo fijo del ala en un plano perpendicular a una dirección de desarrollo longitudinal del ala. El dispositivo descansa en la superficie flexible, y después del movimiento del dispositivo de contacto, empuja y deforma la superficie flexible. El elemento de activación se constituye de un accionador constreñido en un lado del mismo al cuerpo fijo del ala mientras que, en el otro lado del mismo, se acopla al dispositivo de contacto; el accionador se configura para empujar y por consiguiente mover el dispositivo móvil y permitir la deformación de la superficie externa flexible. El accionador funciona en el mismo plano de rotación que el dispositivo de contacto y genera una fuerza de empuje dirigida perpendicularmente a la dirección longitudinal del ala (la dirección de empuje coincide sustancialmente con la dirección de avance/arrastre generada por el aire.

Un segundo ejemplo, descrito en el documento WO 2004/108525 A1, se refiere a un dispositivo para variar la geometría de alas de aeronaves para variar/mover los contornos exteriores, en particular variando el perfil alar de un ala.

El dispositivo comprende un bastidor deformable que exhibe en el exterior del mismo una primera y una segunda superficie móvil contadora que define internamente un compartimento de alojamiento. El bastidor deformable puede moverse a lo largo de un plano perpendicular a una dirección de extensión longitudinal de la primera y la segunda superficie. En el interior del compartimento de alojamiento se encuentra un bastidor de conexión acoplado al bastidor deformable y configurado para reforzar el bastidor. El dispositivo comprende un accionador también acoplado de manera interna en el compartimento de alojamiento y configurado para ejercer, en el bastidor de conexión, un empuje que se encuentra en el plano de movimiento del mismo. El accionador se configura de hecho para ejercer una fuerza, paralela al plano de rotación del bastidor deformable, en el bastidor de conexión para mover el bastidor deformable con una variación consiguiente en la forma de las superficies externas del mismo.

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Un tercer ejemplo, descrito en el documento GB1580974A, se refiere a miembros de producción de elevación en aeronaves que tienen medios para incrementar la elevación para variar la geometría de las alas de aeronaves para variar/mover el perfil alar.

El ala de la aeronave tiene una porción fija que define un cuerpo central principal del ala y una porción de borde de ataque móvil conectada a dicha porción fija: la porción móvil se coloca de manera delantera con respecto a dicha porción fija y es continua sin interrupciones con la superficie exterior de esta última. La porción fija tiene un larguero de extensión desde el que sobresalen de manera fija un par de brazos paralelos separados en el sentido de la cuerda (brazos fijos al cuerpo principal del ala). Un par adicional de brazos móviles paralelos y separados en el sentido de la cuerda pivotan en estos brazos fijos alrededor de un eje en el sentido de la envergadura; cada uno de dichos brazos móviles está constreñido al respectivo brazo fijo, un carril guía y a la porción móvil a través de respectivos enlaces.

La rotación de los brazos móviles se genera mediante un accionador; cada extremo del accionador se conecta respectivamente a dichos brazos móviles mediante una conexión articulada: el movimiento del accionador genera la rotación de los brazos móviles (6 y 7).

Un cuarto ejemplo, descrito en el documento US3698668, se refiere a un mecanismo de curvatura variable para una superficie aerodinámica en el que una serie de miembros de armadura se montan de manera que giran sobre articulaciones inclinadas y dispuestos en una alineación general en el sentido de la cuerda de una superficie aerodinámica.

Los miembros se activan a través de un mecanismo de mando por cremallera de dentadura helicoidal para rotar fuera de alineación, proporcionan una fuerza de contracción en el sentido de la cuerda que a través de un intradós unido de deslizamiento, en el caso del ala de un avión, permite el acortamiento de esa superficie en relación con la superficie superior y por tanto proporciona la curvatura deseada a la superficie aerodinámica. Véase la figura 5 mencionada a continuación.

Un quinto ejemplo, descrito en el documento US2010/224734A1, se refiere a un aparato que comprende una estructura que tiene un primer lado, un segundo lado sustancialmente opuesto al primer lado, un revestimiento flexible y una pluralidad de conjuntos deformables. El revestimiento flexible se une al primer lado y al segundo lado de la estructura. La pluralidad de conjuntos deformables se conecta de manera móvil a la estructura, en la que cada conjunto deformable en la pluralidad de conjuntos deformables tiene un vértice y una base. Cada conjunto deformable en la pluralidad de conjuntos deformables tiene una altura que es capaz de cambiar una forma de la estructura y una forma del revestimiento flexible. El conjunto deformable tiene una única estructura que puede rotar alrededor de un par de articulaciones (eje único) y un accionador configurado para rotar dicha estructura única.

Los ejemplos antes descritos definen perfiles alares sin discontinuidades y pueden variar la geometría del perfil alar. Los dispositivos descritos en los ejemplos, con respecto a los flaps y aletas auxiliares tradicionales, pueden reducir la generación de flujos turbulentos en el perfil alar. Tal como se ha descrito anteriormente, esto permite incrementar la elevación generada por el perfil alar.

Sin embargo, los ejemplos antes descritos no están libres de limitaciones e inconvenientes. En particular, de acuerdo a cómo se estructuran y están dispuestos dentro del ala, estos dispositivos necesitan una gran energía para mover la porción deformable (el accionador debe trabajar tanto contra la elasticidad de la porción deformable como contra la acción de avance del aire, que es de alta intensidad especialmente cerca del borde de ataque del ala) lo que requiere la instalación de accionadores de gran energía y grandes dimensiones: de esta manera, el dispositivo es más complejo, caro y difícil de manejar, y a menudo demasiado grande.

Objetivo de la invención

El objetivo de la presente invención es por tanto solucionar sustancialmente al menos uno de los inconvenientes y/o limitaciones de las soluciones anteriores.

Un primer objetivo de la invención es hacer disponible un dispositivo compacto y eficaz para variar la geometría del perfil alar, en particular que pueda reducir la fuerza requerida para mover la porción deformable del perfil alar: de esta manera, puede minimizarse la energía instalada del accionador, con la consiguiente reducción de costes. La compacidad del dispositivo se diseña para simplificar el montaje del mismo en espacios muy pequeños, tales como dentro del ala de una aeronave. La compacidad del dispositivo permite conseguir un perfil alar que puede provocar ventajas en términos de eficacia aerodinámica del ala.

Un objetivo adicional de la invención es hacer disponible un dispositivo para la variación del perfil alar que permita minimizar la formación de flujos turbulentos del perfil alar que tenga como resultado una maximización de la elevación del ala y la reducción del arrastre aerodinámico.

Un objetivo adicional es obtener un sistema para la implementación del mecanismo que compara de manera eficaz las fuerzas aerodinámicas que se oponen a la variación de la geometría del perfil, y también que, debido a la configuración del mismo, permite la optimización del uso del espacio dentro de la estructura del ala.

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Uno o más de los fines antes descritos y que surgirán durante la siguiente descripción se logran sustancialmente mediante un dispositivo para variar la geometría del perfil alar de acuerdo con una o más de las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Algunas realizaciones y aspectos de la invención se describirán en el presente documento en referencia a las figuras adjuntas de los dibujos, proporcionadas mediante ejemplos no limitativos, en las que:

•: la figura 1 es una vista lateral de un dispositivo para variar un perfil alar de acuerdo con la presente invención;

•: la figura 2 es una vista desde arriba del dispositivo para variar el perfil alar de acuerdo con la presente invención;

•: la figura 3 es una representación esquemática de un elemento de activación del dispositivo para variar el perfil alar de acuerdo con la presente invención;

•: las figuras 4A y 4B son representaciones esquemáticas del elemento de activación de la figura 3, respectivamente en diferentes condiciones operativas del mismo;

•: la figura 5 es una ilustración esquemática de la aplicación del dispositivo para variar el perfil alar en un ala de una aeronave;

•: las figuras 6a y 6b muestran el dispositivo en una condición no deformada y una condición de alta elevación.

Descripción detallada

Dispositivo para variar el perfil alar.

El número de referencia 1 se refiere en su totalidad a un dispositivo para variar la geometría de un perfil alar. En particular, el dispositivo 1 puede usarse para los bordes de ataque de alas 2 de una aeronave 100 para modificar la geometría de al menos una pieza de un perfil 9 alar. Antes de proceder con la descripción detallada del dispositivo 1, es útil especificar que las alas 2 comprenden al menos un cuerpo 2a del ala fijado de manera estable a un fuselaje 100a de una aeronave 100 y que emerge lateralmente con respecto a la misma (figura 5). En más detalle, el cuerpo 2a del ala se extiende a lo largo de una dirección A de desarrollo principal transversal a una dirección B de desarrollo longitudinal de la aeronave, en particular del fuselaje 100a (véase la representación esquemática del ala 2 y el fuselaje 100a de la figura 5).

El ala 2 comprende un bastidor 2b sustancialmente rígido constreñido de manera estable al fuselaje 100a de la aeronave 100 (en general constituido por miembros longitudinales y nervaduras y que no se detalla como del tipo conocido) revestido por superficies (paneles) que definen la estructura externa del ala. Naturalmente, el ala exhibe un perfil 9 alar predeterminado (sección del ala de acuerdo con un plano perpendicular al eje A).

El ala 2 exhibe al menos una superficie 3 superior y al menos una superficie 4 inferir opuesta a la otra. El cuerpo 2a del ala exhibe una superficie delantera o borde 25 de ataque del ala y, en la porción trasera, una superficie trasera o borde 26 trasero opuesto al borde 25 de ataque con respecto al propio cuerpo 2a. El cuerpo 2a estructurado de esta manera se configura para generar, en condiciones de uso de la aeronave 100, una elevación que pueda soportar la aeronave 100.

Tal como se ha mencionado, las superficies antes descritas definen, en una dirección transversal a la dirección A de desarrollo principal, un perfil 9 alar cerrado predeterminado, cuya porción del borde de ataque se muestra en la figura 1. El ala define de manera interna un compartimento 9a de alojamiento que puede contener el bastidor 2b.

Tal como puede observarse en la figura 5, el cuerpo 2a del ala exhibe una o más zonas 27 de alta elevación, donde se definen las superficies de alta elevación y que exhiben de manera interna el dispositivo para variar la geometría del perfil alar.

En una realización preferente, estas zonas 27 de alta elevación están dispuestas en la porción delantera (o posiblemente trasera) del ala 2 de manera que el dispositivo 1 puede actuar sobre la superficie 26 delantera y/o la superficie 26 trasera del ala 2.

La figura 1 representa esquemáticamente, en una vista lateral y en sección, la estructura del cuerpo 2a en la zona 27 delantera (en particular, una porción delantera del cuerpo 2a se representa esquemáticamente en la superficie 25 delantera del ala). En la figura puede observarse una porción del bastidor 2b del cuerpo 2a del ala (bastidor fijado de manera rígida al fuselaje 100a de la aeronave 100), que exhibe un primer y un segundo extremo, superior e inferior 2c, 2d, opuestos entre sí, en los que el bastidor 2b acopla de manera estable las superficies 3, 4 superiores e inferiores del ala.

Tal como puede observarse en la figura 1, el dispositivo 1 para variar la geometría del perfil alar se conecta de manera frontal con el bastidor 2b del ala 2.

La figura 1 ilustra, de manera no limitativa, una condición en la que el dispositivo 1 actúa sobre la porción delantera o borde 25 de ataque del ala. Sin embargo, el dispositivo 1 también podría acoplarse a una porción trasera del ala 2

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de manera que el dispositivo 1 puede definir un borde trasero del ala 2.

El dispositivo 1 comprende en general al menos una superficie 8 expuesta que se extiende sustancialmente paralela a la dirección A de desarrollo del cuerpo 2a para al menos una porción del desarrollo completo del cuerpo 2a. La superficie 8 expuesta exhibe al menos una primera y al menos una segunda porción 6, 7 de acoplamiento, constreñida (por ejemplo, remachada) al cuerpo 2a del ala respectivamente en la superficie superior y la superficie inferior 3,4 del ala. La superficie 8 expuesta define, en cooperación con la superficie 4 superior y la superficie 5 inferior del cuerpo 2a, al menos una porción delantera (o en una alternativa no ilustrada, una porción trasera) del ala 2 delimitando internamente el compartimento 9a de alojamiento.

Tal como se ha mencionado anteriormente, la figura 1 ilustra de manera no limitativa una configuración preferente del dispositivo 1 acoplado a una porción delantera del ala configurada para actuar sobre la superficie delantera del cuerpo del ala.

Tal como puede observarse en detalle en la figura 1, la superficie 8 expuesta comprende al menos una porción 5 deformable interpuesta entre las primeras y segundas porciones 6, 7 de acoplamiento y que puede moverse en relación con el cuerpo 2a del ala para determinar variaciones de forma (variaciones de geometría) del perfil 9 alar del ala 2; en sección, de acuerdo con un plano perpendicular a la dirección A de desarrollo, la superficie 8 expuesta exhibe un perfil continuo, sin interrupción en la continuidad, entre la primera y la segunda porción 6, 7 de acoplamiento (véanse las figuras).

En una configuración preferente del dispositivo 1, la porción 5 deformable se extiende longitudinalmente a lo largo de todo el desarrollo de la superficie 8 expuesta (paralela a la dirección de desarrollo del cuerpo 2a del ala 2) entre un primer y un segundo extremo longitudinal, mientras que transversalmente se extiende entre la primera y la segunda superficie 6, 7 de acoplamiento de la superficie 8 expuesta.

En la última configuración anterior, la porción deformable define toda la superficie delantera o borde 25 de ataque del perfil 9 alar; la porción 5 deformable exhibe un perfil continuo sin interrupción con las superficies de borde de la zona 27 de alta elevación del cuerpo 2a. De hecho, las primeras y segundas porciones 6, 7 de acoplamiento de la superficie 8 expuesta se fijan al cuerpo 2a del ala 2 de manera que la porción 5 deformable puede ser sustancialmente continua en curvatura con la superficie 3 superior y la superficie 4 inferior del ala 2.

En una realización preferente ilustrada en la figura 1, la porción 5 deformable, en una sección transversal a la dirección de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala 2, define un perfil sustancialmente arqueado en forma de C que tiene una concavidad orientada hacia el bastidor 2b del ala 2.

En una configuración alternativa, la porción 5 deformable solo puede definir una pieza de la superficie 8 expuesta: por ejemplo, puede extenderse longitudinalmente solo sobre una porción de la superficie expuesta y/o solo sobre una sección comprendida entre la primera y la segunda porción 6, 7 de acoplamiento.

De nuevo en referencia a la porción 5 deformable, la porción 5 comprende, de manera no limitativa, un enchape de metal con paneles delgados configurados para deformarse con la acción de una tensión predeterminada (tal como se describirá en más detalle a continuación) y al mismo tiempo se proporciona con una cierta rigidez destinada a garantizar la resistencia para las fuerzas aerodinámicas durante el vuelo. Tal como puede observarse en las figuras 1 y 2, el dispositivo 1 comprende además un mecanismo 10 para variar el perfil alar dispuesto internamente en el compartimento 9a de alojamiento. El mecanismo 10, en un lado, está constreñido a la estructura del ala mientras que, en el otro lado, contacta y está diseñado para actuar sobre la porción 5 deformable.

En particular, el mecanismo 10 exhibe una primera porción 11 de acoplamiento constreñida al bastidor 2b del ala 2 y al menos una segunda porción 12 de acoplamiento constreñida a, o al menos activa en, la porción 5 deformable de la superficie 8 expuesta. El mecanismo 10 se configura para moverse relativamente hacia el bastidor 2b a lo largo de al menos un plano transversal a la dirección A de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala para definir una variación en la geometría de la porción 5 deformable; la variación en geometría de la porción 5 deformable que determina la variación en forma del perfil 9 del ala 2 (compárense las figuras 6a y 6b). De hecho, el mecanismo 10 puede provocar y guiar la variación de geometría de la porción 5 deformable.

El dispositivo 1 comprende ventajosamente un par de mecanismos dispuestos de manera especular en los extremos longitudinales de la porción 5 deformable: de esta manera, es posible tener una variación en la forma de la porción 5 deformable que sea uniforme y se guíe mejor con respecto a una solución de un único mecanismo 10.

Las figuras representan, de manera no limitativa, una configuración preferente del dispositivo 1 en la que el mecanismo 10 es móvil debido a la rotación con respecto al bastidor 2b alrededor de un eje J transversal, en particular perpendicular al plano de movimiento del mecanismo 10 y sustancialmente paralelo a la dirección A de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala. Sin embargo, puede realizarse un mecanismo 10 para que pueda rotar y trasladarse (o solo trasladarse) con respecto al bastidor 2b.

Tal como puede observarse por ejemplo en el detalle de la figura 1, el mecanismo 10 para variar el perfil alar comprende primero un sistema de palanca L provisto de una primera y al menos una segunda porción 10a, 10b de

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constricción separadas entre sí. La primera porción 10a de constricción se acopla al bastidor 2b para definir una restricción de tipo articular entre el mecanismo 10 y el bastidor: en esta condición, el sistema de palanca L es móvil en rotación alrededor de un eje J (perpendicular al plano de movimiento del mecanismo) en particular alrededor de la primera porción 10a de constricción.

Tal como puede observarse en la figura 1, el mecanismo 10 se desarrolla, de manera no limitativa, a lo largo de una dirección de desarrollo principal entre un primer y un segundo extremo. La primera porción 10a de constricción está dispuesta en el primer extremo mientras que la segunda porción 10b de constricción está opuesta a la primera porción 10a de constricción, en particular dispuesta en el segundo extremo del sistema de palanca L.

Las figuras ilustran una condición preferente del sistema de palanca L, que exhibe una configuración sustancialmente con forma de placa cuya longitud y anchura descansan en un plano de movimiento del mecanismo 10 (la placa se extiende en espesor sustancialmente paralela a la dirección de desarrollo longitudinal del cuerpo 2a del ala). Esta configuración del sistema de palanca L permite reducir hasta un mínimo las dimensiones y por consiguiente el volumen del mismo.

Tal como puede observarse en detalle en la figura 1, el mecanismo para variar el perfil alar comprende una pluralidad de elementos 17 de empuje capaces de rotar, después de los movimientos del sistema de palanca L, sustancialmente alrededor del eje J. Cada uno de los elementos 17 de empuje se acopla a la porción 5 deformable en uno o más puntos 18 de empuje diferentes para guiar la variación en geometría de la porción 5 de deformación. De hecho, el elemento 17 de empuje comprende, de manera no limitativa, al menos una barra constreñida de manera estable a un extremo del sistema de palanca L, mientras que en el otro lado exhibe una porción de contacto que define un punto 18 de empuje. El punto 18 de empuje comprende preferentemente un elemento que permite y sigue la variación en forma del perfil alar: de esta manera la porción de contacto se configura para distribuir las tensiones sobre la porción 5 deformable y evita que la barra se pegue, lo que podría causar un mal funcionamiento del mecanismo 10 o también tensión cedente o rotura de la porción 5 deformable.

Las figuras ilustran una configuración preferente del mecanismo 10 que exhibe dos elementos 17 de empuje que pueden mover la porción deformable. Como alternativa, es posible incluir solo un único elemento de empuje o tres o más elementos 17. El número de elementos 17 de empuje y, por consiguiente, puntos 18 de contacto se determina basándose en el tipo de deformación que se desea obtener. El número y la posición de los puntos de contacto también variará basándose en el tipo de perfil alar usado y basándose en el hecho de que el dispositivo está dispuesto de manera que deforma la porción delantera o la porción trasera del perfil 9 alar.

Tal como puede observarse por ejemplo en la figura 2, el dispositivo 1 comprende además un número predeterminado de elementos (22) de rigidización (barras) constreñidos a la segunda porción 12 de acoplamiento del mecanismo 10 para variar la geometría del perfil alar y que se extienden a lo largo de todo el desarrollo longitudinal de la porción 5 deformable sustancialmente paralelos a la dirección de extensión longitudinal de la superficie 8 expuesta. El elemento 22 de rigidización contacta al menos con una tira longitudinal de la porción 5 deformable y se configura para definir, en la tira, un refuerzo (rigidización) de la porción deformable.

En más detalle, el elemento 22 de rigidización comprende una barra 22a conectada en un lado a la segunda porción 12 de acoplamiento del mecanismo 10 para variar el perfil alar y, en el otro lado, está en contacto con la porción 5 deformable; la barra 22a, define, de hecho, la tira de contacto longitudinal.

Todavía en más detalle, una barra 22a está presente y se conecta con cada elemento de empuje, en particular con cada punto 18 de empuje. Para garantizar una mejor rigidización de la porción 5 deformable, cada barra 22a se extiende sobre el desarrollo longitudinal de la porción 5 deformable.

En la condición preferente, en la que existen dos mecanismos 10 ubicados en los extremos 5a, 5b longitudinales de la porción 5 deformable, un elemento 2 de rigidización está presente, interpuesto entre los mecanismos 10 y acoplado a la segunda porción 12 de acoplamiento respectiva de cada uno de los mecanismos 10 para variar el perfil alar (véase por ejemplo la figura 2).

Tal como puede observarse en las figuras 1 y 2, el dispositivo 1 comprende, de manera no limitativa, un segundo mecanismo 19 para variar el perfil alar, también dispuesto internamente en el compartimento 9a de alojamiento del perfil 9 alar. El segundo mecanismo 19, en un lado, se encuentra constreñido (directa o indirectamente) al bastidor 2b del ala 2, mientras que en el otro lado, contacta con la porción 5 deformable. En particular, el segundo mecanismo 19 exhibe una primera porción 20 de acoplamiento constreñida al bastidor 2b del cuerpo 2a del ala y al menos una segunda porción de acoplamiento constreñida al menos a la porción 5 deformable de la superficie 8 expuesta. El segundo mecanismo 19 se configura para moverse relativamente hacia el bastidor 2b a lo largo de un plano paralelo (o finalmente coincidente) al plano de movimiento del mecanismo 10. En particular, el segundo mecanismo 19 también se configura para moverse a lo largo de un plano transversal a la dirección A de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala para definir una variación en la geometría de la porción 5 deformable: la variación de la geometría de la porción 5 deformable permite variar la forma del perfil 9 alar del ala 2. De hecho, el segundo mecanismo 19, al igual que el mecanismo 10, puede provocar y guiar la variación de la porción 5 deformable.

Tal como se ha mencionado y como puede observarse, por ejemplo en la figura 2, el dispositivo 1 comprende al

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menos un segundo mecanismo 19 presente en cada extremo longitudinal de la porción 5 deformable. De hecho, el segundo mecanismo 19 coopera con el mecanismo 10 principal para mover en conjunto la porción 5 deformable.

En las figuras, se ilustra una configuración preferente no limitativa del dispositivo 1, en el que el segundo mecanismo 19 es móvil por rotación con respecto al bastidor 2b alrededor de un eje M transversal, en particular perpendicular, al plano de movimiento del segundo mecanismo 19. Sin embargo, es posible realizar un segundo mecanismo 19 que pueda rotar y trasladarse con respecto al bastidor 2b.

Tal como puede observarse, por ejemplo en el detalle de la figura 1, la primera porción 20 de acoplamiento del segundo mecanismo 19 para variar la geometría del perfil alar se distancia de la primera porción 11 de acoplamiento del mecanismo 10 para variar la geometría del perfil alar de manera que el eje M de rotación del mecanismo 19 se distancia del eje J de rotación del mecanismo 10. Esta configuración permite la rotación de los mecanismos 10 y 19 en planos coincidentes o en cualquier caso planos paralelos entre sí, pero alrededor de diferentes ejes de rotación. Debe apreciarse que el mecanismo 10 y el segundo mecanismo 19 están constreñidos entre sí en el segundo extremo 10b del sistema de palanca L y por tanto el movimiento impuesto en el mecanismo 10 se transfiere, al menos parcialmente, al segundo mecanismo 19.

Tal como es visible en detalle en la figura 1, el segundo mecanismo 19 para variar el perfil alar comprende una pluralidad de elementos 23 de empuje que pueden rotar, alrededor del eje M.

Cada uno de los elemento 23 de empuje se acopla a la porción 5 deformable en uno o más puntos 24 de empuje diferentes (diferentes de los puntos 18 de empuje del mecanismo 10), para guiar la variación de la geometría de la porción 5 deformable. De hecho, cada elemento 23 de empuje comprende, de manera no limitativa, una barra constreñida establemente a un extremo del bastidor 2b para definir una constricción de tipo articular, mientras que, en el extremo opuesto, exhibe una porción de contacto que define el punto 24 de empuje. En cuanto al punto 18 de empuje, el punto 24 comprende preferentemente un elemento que puede seguir la variación de forma del perfil alar: de esta manera, la porción de contacto se configura para distribuir las tensiones en la porción 5 deformable y evitar que la barra se pegue, lo que podría provocar un mal funcionamiento del mecanismo, así como tensión cedente o rotura de la porción 5 deformable.

Las figuras adjuntas ilustran una configuración preferente del segundo mecanismo 19 que exhibe dos elementos 23 de empuje que pueden guiar el movimiento de la porción deformable. Como alternativa, puede proporcionarse únicamente un elemento de empuje, o tres o más elementos 23. El número de elementos 23 de empuje, y por consiguiente, puntos 24 de contacto, se determina basándose en el tipo de deformación que se requiere. El número y la disposición de los puntos de contacto también variará basándose en el tipo de perfil alar usado y basándose en el hecho de que el dispositivo está dispuesto para definir la porción delantera o porción trasera del perfil 9 alar.

Tal como puede observarse en la figura 2, el dispositivo 1 comprende además un elemento 22 de rigidización constreñido a la segunda porción 21 de acoplamiento del mecanismo 19 para variar el perfil alar y que se extiende a lo largo de todo el desarrollo longitudinal de la porción 5 deformable sustancialmente paralelo a la dirección de extensión longitudinal de la superficie 8 expuesta. El elemento 22 de rigidización contacta al menos con una tira longitudinal de la porción 5 deformable y se configura para definir en la tira un refuerzo (rigidización) de la porción 5 deformable.

Tal como se ha descrito anteriormente, el elemento 22 de rigidización comprende una barra 22a que, en este caso, se conecta a un extremo de la segunda porción 21 de acoplamiento del segundo mecanismo 19 para variar el perfil alar y en el otro extremo se encuentra en contacto con la porción 5 deformable; la barra 22a define la tira de contacto longitudinal. Todavía en más detalle, una barra 22a está presente y se conecta a cada elemento 23 de empuje del segundo mecanismo 19, en particular a cada punto 24 de empuje; cada barra 22a se extiende por todo el desarrollo longitudinal de la porción 5 deformable. En la condición preferente en la que existen dos segundos mecanismos 19 ubicados en los extremos 5a, 5b longitudinales de la porción 5 deformable, el elemento 22 de rigidización se interpone entre los segundos mecanismos 19 y se acopla a las respectivas segundas porciones 21 de acoplamiento de los mismos.

Tal como puede observarse en la figura 2, el dispositivo 1 comprende al menos un elemento 13 de activación configurado para mover el mecanismo 10 para variar el perfil alar a lo largo del plano de movimiento respectivo con un movimiento consiguiente de la porción 5 deformable y una variación en la forma de la misma.

En más detalle, el dispositivo 13 de activación comprende un mecanismo 28 cinemático que recibe el empuje S generado por un accionador 14 y configurado para mover a su vez el mecanismo 10.

El accionador 14 se coloca y se configura para generar un empuje S en una dirección transversal al plano de movimiento del mecanismo 10, mientras que el mecanismo 28 cinemático recibe el empuje S generado por el accionador 14, generando, a su vez, una acción correspondiente en el mecanismo 10 para moverlo en el plano de movimiento transversal a la dirección A de desarrollo principal.

En otros términos, y como se clarifica en más detalle a continuación, el accionador funciona en una dirección sustancialmente paralela a la dirección A de desarrollo del ala (de hecho, sustancialmente perpendicular al plano de

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movimiento del mecanismo 10 para variar la geometría del perfil alar) y el mecanismo 28 cinemático convierte el empuje S en una serie de fuerzas que mueven el mecanismo 10 en el plano de movimiento del mismo.

Para este fin, el mecanismo 28 cinemático comprende al menos un primer brazo 15 que exhibe al menos una primera y una segunda porción 15a, 15b de acoplamiento ubicadas respectivamente en un primer y un segundo extremo. La primera porción 15a de acoplamiento se articula al bastidor 2b del ala 2 en un punto distanciado de la primera porción 10a de constricción del mecanismo 10. El mecanismo 28 cinemático exhibe además un segundo brazo 16 provisto de al menos una primera y una segunda porción 16a, 16b de acoplamiento ubicadas respectivamente en un primer y un segundo extremo del segundo brazo 16. La primera porción 16a de acoplamiento se articula a la segunda porción 10b de constricción del mecanismo 10, mientras que la segunda porción 16b de acoplamiento se articula a la segunda porción 15b de acoplamiento del primer brazo 15. De hecho, el primer y el segundo brazo 15, 16 se configuran para rotar alrededor de la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15 (alrededor de un eje N distanciado del eje J de rotación del mecanismo 10): el acoplamiento entre la segunda porción 10b de constricción del mecanismo 10 y la primera porción 16a de acoplamiento del segundo brazo 16 es tal que un movimiento de distanciamiento entre los extremos 15a y 16a de los brazos 15, 16 respectivos provoca una rotación del mecanismo 10 alrededor del eje J.

En otras palabras, las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento, respectivamente del primer y el segundo brazo 15, 16 se constriñen en movimiento y se configuran para moverse desde una posición retraída, más distante del plano de movimiento del mecanismo 10, hasta una posición avanzada, ubicada más cerca del plano de movimiento del mecanismo 10. Después del movimiento desde la posición retraída a la posición avanzada y viceversa, las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento respectivamente del primer y el segundo brazo 15, 16 ajustan el primer y segundo brazo 15, 16 en rotación alrededor de la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15 (eje de rotación N) y por consiguiente provocan la rotación del mecanismo 10 alrededor del eje J.

En más detalle, la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15, la primer porción 16a de acoplamiento del segundo brazo 16 y las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento (respectivamente del primer y segundo brazo 15, 16) definen sustancialmente un arco triarticulado. Todavía en más detalle, la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15 define una primera articulación acoplada de manera estable al cuerpo 2a del ala 2, la primer porción 16a de acoplamiento del segundo brazo 16 define una articulación acoplada en movimiento al mecanismo 10, mientras que las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento definen una articulación móvil que puede recibir el primer y el segundo brazo 15, 16.

La distancia entre la primera porción 15a de acoplamiento (constreñida establemente al cuerpo 2a) del primer brazo 15 y la primera porción 11 de acoplamiento (constreñida establemente al cuerpo 2a) del mecanismo 10, permite definir el movimiento (rotación) de las mismas después del movimiento entre la posición retraída y la posición de avance del mecanismo cinemático.

Tal como es visible en la figura 2, el elemento 13 de activación comprende al menos un accionador 14 (tal como un cilindro hidráulico) configurado para definir un empuje S que puede mover el mecanismo 10, que exhibe una dirección de activación del mecanismo 10 que es transversal al plano de movimiento del mecanismo 10.

En más detalle, el accionador 14 se configura para generar una fuerza F que se desarrolla a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular al plano de movimiento del mecanismo 10. De hecho, esta fuerza F se dirige sustancialmente paralela a la dirección de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala y paralela a los ejes J y N respectivamente del mecanismo 10 y el elemento 13 de activación.

Tal como puede observarse por ejemplo en la figura 2, el accionador 14 (por ejemplo, un pistón hidráulico u otro sistema de generación de empuje equivalente) se acopla a al menos una y en particular a ambas segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento del primer y segundo brazo 15, 16. El accionador 14 se configura en particular para aplicar la fuerza F en las porciones 15b, 16b de acoplamiento para mover el dispositivo 13 de activación entre la posición retraída y la posición de avance y viceversa.

De hecho, la activación del accionador 14 provoca el movimiento del mecanismo 10 y, por consiguiente, la variación en forma de la superficie 5 deformable.

Tal y como se ha descrito previamente, el segundo brazo 16 (el elemento que puede impartir una rotación sobre la porción 5 deformable) se conecta al mecanismo 10. El mecanismo 19 se mueve a su vez mediante la variación en forma de la porción 5 deformable y mediante una conexión directa con el sistema de palanca L en la porción 10b. En particular, es la variación en forma de la porción 5 deformable lo que empuja el segundo mecanismo 19 y provoca la rotación del mismo.

En la configuración preferente del dispositivo 1 antes descrito, es decir, que exhibe dos mecanismos 10 que son opuestos y están dispuestos en el primer y segundo extremo 5a, 5b longitudinal de la porción 5 deformable, el elemento 13 de activación se interpone ventajosamente entre los mecanismos 10 y se encuentra activo en ambos. En el último caso descrito, el accionador 14 se configura para empujar ambos brazos 15 y 16 de los elementos 13 de activación opuestos para activar el mecanismo 10 tanto simultáneamente como contemporáneamente.

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Procedimiento de variación de la geometría del perfil alar

El procedimiento para variar la geometría del perfil alar, en particular para los bordes de ataque de las alas 2 de la aeronave 100, comprende una etapa de aplicación de una fuerza F, mediante el elemento 13 de activación, que exhibe una dirección de activación que es transversal al plano de movimiento del mecanismo 10. En particular, la fuerza F se genera mediante el accionador 14 que dirige la fuerza F perpendicularmente al plano de movimiento del mecanismo 10.

La fuerza F del accionador 14 se aplica directamente o sobre al menos una de las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento respectivamente del primer y segundo brazo 15, 16 o sobre la articulación móvil acoplada a ellas.

La etapa de aplicación de la fuerza F genera un movimiento del mecanismo 10 a lo largo del plano de movimiento transversal a la dirección de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala. En más detalle, la etapa de mover el mecanismo 10 incluye una subetapa de rotación del mecanismo 10 alrededor del eje J sustancialmente paralelo a la dirección A de desarrollo principal del cuerpo 2a del ala. Todavía en más detalle, la etapa de movimiento del mecanismo 10 comprende una subetapa de rotación del primer y segundo brazo 15, 16 alrededor de la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15 que se distancia del eje de rotación J del mecanismo 10: la etapa de movimiento del primer y segundo brazo, en particular en rotación, ajusta el mecanismo 10 en rotación.

También se incluye una subetapa de mover las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento respectivamente del primer y segundo brazo 15, 16 de manera distanciada con respecto al plano de movimiento del mecanismo 10 para definir una posición retraída del elemento 13 de activación. La etapa de movimiento del primer y segundo brazo 15, 16 comprende además al menos una subetapa de mover las segundas porciones 15b, 16b de acoplamiento, respectivamente del primer y segundo brazo 15, 16, de manera cercana con respecto al plano de movimiento del mecanismo 10 para definir una posición avanzada del mecanismo 28 cinemático. Al menos durante una de las etapas de movimiento del primer y segundo brazo 15, 16, el mecanismo 10 rota alrededor del eje J.

La etapa de rotación del primer y segundo brazo 15, 16 alrededor de la primera porción 15a de acoplamiento del primer brazo 15 comprende al menos las siguientes subetapas:

•: moverse de manera cercana y/o distante, con respecto al plano de movimiento del mecanismo 10, acoplándose la articulación móvil al primer y segundo brazo 15, 16;

•: mover, después de la etapa anterior, la articulación, definida mediante la primera porción 16a de acoplamiento del segundo brazo 16 y la segunda porción de constricción del mecanismo 10, a lo largo de un plano paralelo al plano de movimiento del mecanismo (10).

De hecho, el movimiento del mecanismo 10 provoca la rotación de los elementos 17 de empuje alrededor del eje J de rotación del mecanismo 10, elementos 17 que empujan en reposo sobre la porción 5 deformable.

Después de la aplicación de la fuerza F y, por consiguiente, del movimiento del mecanismo 10, existe una etapa de variación de la geometría de la porción 5 deformable provocada por el movimiento del mecanismo 10 y, en particular, por la rotación (empuje) de los elementos 17 de empuje.

El procedimiento puede comprender además una etapa de rotación del segundo mecanismo 19 relativamente hacia el cuerpo 2a y de acuerdo con un eje M paralelo a y distanciado del eje J del mecanismo 10: el movimiento del segundo mecanismo 19 guía además la variación en geometría de la porción 5 deformable.

Ventajas de la invención

El dispositivo para variar el perfil alar y el procedimiento de variación del perfil proporcionan ventajas con respecto a la técnica anterior.

El dispositivo 1 antes descrito puede producir una deformación del borde de ataque (en la bibliografía se denomina "nariz caída") y/o del borde trasero de un perfil alar. Esta deformación tiene como objetivo producir una alta elevación mientras que al mismo tiempo evita las discontinuidades geométricas en la superficie del ala, provocadas por los dispositivos tradicionales de alta elevación (por ejemplo, aletas auxiliares y flaps); los beneficios que reporta el dispositivo de la invención se representan mediante una mayor persistencia del régimen de flujo laminar (debido a la ausencia de superficies no lisas y/o discontinuidades), con una consiguiente reducción del arrastre aerodinámico.

Además, el hecho de montar el accionador en la dirección de envergadura del ala permite por un lado aprovechar un espacio generalmente más grande que el espacio disponible internamente en el ala, mientras que por otro lado se implementa un mecanismo 28 cinemático apropiado que reduce las fuerzas eficazmente necesarias para oponerse a las cargas aerodinámicas y, de esta manera, producir el descenso del borde de ataque.

Tal como se ha descrito previamente, el mecanismo cinemático transversal que transmite el movimiento del mecanismo 10 se basa en el esquema del arco triarticulado (figuras 3, 4A y 4B). Tal como se ilustra en la figura 2, el accionador 14 está dispuesto transversalmente y se conecta mediante arcos triarticulados a las cadenas cinemáticas laterales (elemento 13 de activación) que descansan en el plano del ala 2. La expansión del accionador 14 (figura

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4B) provoca un desplazamiento X dirigido transversalmente de los vértices de los arcos triarticulados, con un consiguiente distanciamiento de los puntos respectivamente conectados al cuerpo 3a del ala y al mecanismo 10 (desplazamiento Y en una dirección sustancialmente perpendicular a la dirección de la fuerza F del accionador 14), lo que conduce a un descenso de las cadenas cinemáticas que descansan en el plano del ala 2. La ventaja de la conexión por medio de los arcos triarticulados está conectada a la amplificación de la fuerza ejercida por el accionador 14. El factor de amplificación aumenta con la extensión del accionador 14 y con la alineación de los tres puntos de los arcos. Esta característica es extremadamente ventajosa: la carga aerodinámica se incrementa con el aumento de las desviaciones descendentes del borde de ataque (incremento del pico de expansión), necesitando fuerzas de accionamiento más altas. Al usar el esquema con un arco triarticulado existen factores de amplificación más favorables, debido exactamente a las mayores desviaciones, y esto permite clasificar el accionador 14 para fuerzas que son en general más bajas.

El esquema con el arco triarticulado también permite deformar el enchape (porción deformable), induciendo por tanto grandes desplazamientos, sin elevar excesivamente el estado de tensión en el interior; un nivel bajo de tensión conduce a ventajas en términos de comportamiento de fatiga, aumento de la vida útil y, por tanto, costes de mantenimiento.

El ángulo entre las varillas y los arcos representa un parámetro importante del diseño, y determina la progresión del factor de amplificación del mecanismo 28 cinemático.

El sistema de reducción que conecta el accionador 14 con el elemento 13 de activación puede esquematizarse como en la figura 3. Una simplificación relativa por simetría se ilustra en las figuras 4A y 4B, junto con las direcciones del desplazamiento del extremo del motor (X), del desplazamiento transmitido a la estructura (Y) y el ángulo 0 inicial. R y F representan respectivamente la resistencia al desplazamiento (tomado como el resultado de las fuerzas aerodinámicas en el punto de contacto entre el sistema de reducción y el mecanismo 10 de variación) y la fuerza F ejercida por el accionador 14. Al aplicar el equilibrio energético a los esquemas simplificados ilustrados en las figuras 4A y 4B, se obtiene la siguiente relación:

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La proporción r de transmisión, es decir, la relación entre la fuerza F ejercida por el accionador 14 y la resistencia R ofrecida por la estructura sometida a la carga aerodinámica, puede expresarse así:

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Debe apreciarse que en la hipótesis de una rigidez cero (K=0 donde K representa la rigidez equivalente de la estructura que en la práctica se opone a la deformación transmitida por el sistema) y la resistencia constante (R=const), para altos valores de ángulo inicial, la proporción r de las fuerzas en el comienzo del desplazamiento es alta. Al reducir los valores iniciales mediante 0, se obtienen bajas proporciones r de transmisión, que son ventajosas para el nivel de fuerza requerido del accionador 14 para mover el mecanismo cinemático.

En la figura que aparece a continuación la progresión de la proporción r se esquematiza gráficamente al variar la relación de la excursión con respecto a la longitud del brazo proporcionada por el arco triarticulado (por motivos de simplificación se asume que R= constante y rigidez cero).

De acuerdo con el desplazamiento requerido del accionador, es posible seleccionar la curva más ventajosa del gráfico y por consiguiente el ángulo 0 de diseño.

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imagen3

La fuerza ejercida por el accionador 14, con y sin carga aerodinámica, se ha trazado de acuerdo con la relación entre el desplazamiento total del accionador y la longitud del brazo del arco.

Debe apreciarse cómo en ambos casos la reducción de la proporción de transmisión con el desplazamiento realiza 5 un papel beneficioso, ya que conduce a una reducción de la fuerza necesaria al incrementarse la carga aerodinámica.

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La estructura del dispositivo para variar el perfil alar permite, de hecho, una reducción de la fuerza requerida también al incrementarse la carga aerodinámica.

10 Los valores de fuerza del accionador ilustrados anteriormente dependen del grado de abertura del mecanismo 28 cinemático; el efecto en términos de fuerza requerida de la presencia de carga aerodinámica con respecto a una configuración sin carga puede deducirse a partir del gráfico.

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (1) para variar una geometría de un perfil alar, en particular para un borde de ataque de alas (2) para una aeronave (100), comprendiendo el dispositivo (1):

•

un ala (2) que comprende al menos un cuerpo (2a) fijo del ala que se extiende a lo largo de una dirección (A) de desarrollo principal transversal con respecto a un eje (B) longitudinal de la aeronave (100) y un bastidor (2b) de refuerzo, estando configurado el cuerpo (2a) del ala para definir al menos una superficie (3) superior y al menos una superficie (4) inferior, y un perfil (9) alar del ala (2);

•

al menos una superficie (8) expuesta que se extiende longitudinalmente sustancialmente paralela a la dirección (A) de desarrollo del cuerpo (2a) para al menos una porción del desarrollo total del cuerpo (2a), exhibiendo la superficie (8) expuesta al menos una primera y al menos una segunda porción (6, 7) de acoplamiento constreñidas al cuerpo (2a) del ala respectivamente en la superficie superior y en la superficie inferior (3, 4) del cuerpo, definiendo la superficie (8) expuesta, en cooperación con la superficie (3) superior y la superficie (4) inferior del cuerpo (2a), al menos una porción delantera y/o trasera del ala (2) que delimita internamente un compartimento (9a) de alojamiento, comprendiendo la superficie (8) expuesta al menos una porción (5) deformable interpuesta entre la primera y la segunda porción (6, 7) de acoplamiento y que puede moverse relativamente hacia el cuerpo (2a) del ala para determinar variaciones de geometría del perfil (9) alar del ala (2); en sección, de acuerdo con un plano perpendicular a la dirección (A) de desarrollo del cuerpo, exhibiendo la superficie (8) expuesta un perfil continuo, sin interrupción en la continuidad, entre las primeras y segundas porciones (6, 7) de acoplamiento, extendiéndose dicha porción (5) deformable longitudinalmente a lo largo de todo el desarrollo longitudinal de la superficie (8) expuesta y transversalmente entre la primera y segunda porción (6, 7) de acoplamiento de la superficie (8) expuesta;

•

al menos dos mecanismos (10) para variar el perfil alar, ubicados respectivamente en un primer y un segundo extremo (5a, 5b) longitudinal de la porción (5) de deformación, estando dispuesto cada mecanismo (10) internamente en el compartimento (9a) de alojamiento y exhibiendo una primera porción (11) de acoplamiento constreñida al bastidor (2b) del ala (2) y al menos una segunda porción (12) de acoplamiento activa sobre la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, estando configurados los mecanismos (10) para moverse relativamente hacia el cuerpo (2a) del ala en un plano transversal a la dirección (A) de desarrollo principal del cuerpo (2a) para definir una variación en geometría de la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, determinando la variación en geometría de la porción (5) deformable la variación en la forma del perfil (9) alar del ala (2), comprendiendo cada mecanismo (10), para variar el perfil alar, una pluralidad de elementos (17) de empuje que pueden rotar alrededor de un eje de rotación, acoplándose cada uno de los elementos (17) de empuje a la porción (5) deformable en un punto (18) de empuje respectivo y diferente para guiar la variación de geometría de la porción (5) de deformación;

•

al menos un elemento (13) de activación configurado para mover los mecanismos (10) para variar el perfil alar a lo largo del plano transversal, comprendiendo el elemento (13) de activación al menos un accionador (14) configurado para generar un empuje (S) y un mecanismo (28) cinemático que recibe el empuje (S) generado por el accionador (14) y configurado para mover los mecanismos (10), estando ubicado el accionador (14) y configurado para generar un empuje (S) en una dirección transversal al plano de movimiento de los mecanismos (10), recibiendo el mecanismo (28) cinemático el empuje (S) generado por el accionador (14) y generando una acción correspondiente sobre los mecanismos (10) para mover los mecanismos (10) en el plano de movimiento transversal a la dirección (A) de desarrollo principal; comprendiendo dicho dispositivo (1) al menos un segundo mecanismo (19) en cada extremo longitudinal de la porción (5) deformable para variar el perfil alar dispuesto internamente en el compartimento (9a) de alojamiento y en cooperación con al menos uno de los mecanismos (10), exhibiendo el segundo mecanismo (19) una primera porción (20) de acoplamiento constreñida al bastidor (2b) y al menos una segunda porción (21) de acoplamiento activa sobre la porción (5) deformable de la superficie

(8)

expuesta, estando configurado el segundo mecanismo (19) para rotar relativamente hacia el bastidor (2b) alrededor de un eje (M) transversal a lo largo de al menos un plano que coincide con o es paralelo al plano de movimiento de los mecanismos (10) para variar el perfil alar para guiar adicionalmente la deformación de la porción (5) deformable de la superficie (8) expuesta, estando separada la primera porción (20) de acoplamiento del segundo mecanismo (19) al menos de la primera porción (11) de acoplamiento de los mecanismos (10) para variar el perfil alar, caracterizado porque el segundo mecanismo (19) comprende una pluralidad de elementos

(23)

de empuje capaces de rotar alrededor del eje (M) transversal, cada uno de los cuales está activo sobre la porción (5) deformable en diferentes puntos (24) de empuje para guiar la variación en geometría de la porción (5) deformable.
2.

El dispositivo de la reivindicación anterior, en el que cada uno de los mecanismos (10) para variar el perfil alar comprende al menos un sistema de palanca (L) provisto de una primera y al menos de una segunda porción (10a, 10b) de constricción separadas la una de la otra, acoplándose la primer porción (10a) de constricción al bastidor (2b) para definir una constricción de tipo articular entre el mecanismo (10) y el bastidor, siendo móvil el sistema de palanca (L) en rotación alrededor de un eje (J) que es sustancialmente perpendicular al plano de movimiento del mecanismo (10).
3.

El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mecanismo (28) cinemático comprende una primera articulación fija y constreñida establemente al bastidor (2b), una segunda articulación móvil constreñida a uno de los mecanismos (10) y una articulación de empuje interpuesta entre la primera articulación fija

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y la segunda articulación móvil, configurándose el accionador (14) para ejercer el empuje (S) sobre el mecanismo

(28) cinemático, en particular sobre la articulación de empuje, y para permitir el movimiento de la segunda articulación móvil con respecto a la primera articulación fija con un movimiento consiguiente del mecanismo (10) a lo largo del plano de movimiento transversal.
4.

El dispositivo de la reivindicación 1 o 2 o 3, en el que el mecanismo (28) cinemático comprende al menos un primer brazo (15) que exhibe al menos una primera y una segunda porción (15a, 15b) de acoplamiento ubicadas respectivamente en un primer y un segundo extremo del primer brazo (15), estando articulada la primera porción (15a) de acoplamiento al bastidor (2b), en particular en un punto que se distancia de la primera porción (10a) de constricción de los mecanismos (10), exhibiendo el elemento (13) de activación un segundo brazo (16) que tiene al menos una primera y una segunda porción (16a, 16b) de acoplamiento ubicadas respectivamente en un primer y un segundo extremo del segundo brazo (16), estando articulada la primera porción (16a) de acoplamiento del segundo brazo a uno de los mecanismos (10) y en particular a la segunda porción (10b) de constricción del mecanismo (10), articulándose la segunda porción (16b) de acoplamiento del segundo brazo a la segunda porción (15b) de acoplamiento del primer brazo (15), estando configurados el primer y segundo brazo (15, 16) al menos para rotar alrededor de la primera porción (15a) de acoplamiento del primer brazo (15), constriñendo el acoplamiento de la segunda porción (10b) de constricción del mecanismo (10) y la primera porción (16a) de acoplamiento del segundo brazo (16), el mecanismo (28) cinemático con el mecanismo (10) en movimiento, en particular, en rotación.
5.

El dispositivo de la reivindicación anterior, en el que las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento, respectivamente del primer y segundo brazos (15, 16), se constriñen en movimiento y están configuradas para moverse desde una posición retraída, distanciada del plano de movimiento del mecanismo (10), a una posición avanzada, situada de manera cercana con respecto al plano de movimiento del mecanismo (10) y viceversa, siguiendo las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento respectivamente del primer y segundo brazos (15, 16) el movimiento desde la posición retraída a la posición avanzada y viceversa, ajustando el primer y segundo brazos (15, 16) en rotación alrededor de la primera porción (15a) de acoplamiento del primer brazo (15) y por consiguiente provocando la rotación del mecanismo (10) alrededor del eje (J).
6.

El dispositivo de la reivindicación 5, en el que el accionador (14) se acopla a al menos una, en particular ambas, de las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento del primer y segundo brazos (15, 16), configurándose el accionador (14) para aplicar el empuje (S) en al menos una de las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento para mover el mecanismo (10) entre la posición retraída y la posición avanzada y viceversa, siendo el eje (J) de rotación del mecanismo (10) en particular sustancialmente paralelo a la dirección de acción del empuje (S).
7.

El dispositivo de la reivindicación 1, en el que el elemento (13) de activación se interpone entre los dos mecanismos (10) dispuestos respectivamente en el primer y segundo extremo (5a, 5b) longitudinal de la porción (5) de deformación, acoplándose el elemento (13) de activación a cada uno de los mecanismos (10) para mover los mecanismos a lo largo de planos de movimiento transversales respectivos, en particular mediante la generación de un empuje (S) igual.
8.

El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que la primera porción (15a) de acoplamiento del primer brazo (15), la primera porción (16a) de acoplamiento del segundo brazo (16) y las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento respectivamente del primer y segundo brazos (15, 16) definen sustancialmente un arco triarticulado, definiendo la primera porción (15a) de acoplamiento del primer brazo (15) una primera articulación acoplada establemente al bastidor (2b), definiendo la primera porción (16a) de acoplamiento del segundo brazo (16) una articulación acoplada en movimiento al mecanismo (10), definiendo las segundas porciones (15b, 16b) de acoplamiento respectivamente del primer y segundo brazos (15, 16) una articulación móvil que puede recibir el primer y segundo brazos (15, 16).
9.

El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un número predeterminado de elementos (22) de rigidización, constriñéndose un elemento (22) de rigidización del número predeterminado al menos a la segunda porción (12) de acoplamiento de uno de los mecanismos (10) para variar el perfil alar y extendiéndose a lo largo de todo el desarrollo longitudinal de la porción (5) deformable sustancialmente paralelo a la dirección de extensión longitudinal de la superficie (8) expuesta, entrando en contacto el elemento (22) de rigidización al menos con una tira longitudinal de la porción (5) deformable y configurándose para definir sobre la tira un refuerzo de la porción (5) deformable, comprendiendo en particular el elemento (22) de rigidización al menos una barra (22a) conectada a un extremo de la segunda porción (12) de acoplamiento del mecanismo (10) para variar el perfil alar, y, en el otro extremo, que está en contacto con la porción (5) deformable, definiendo la barra (22a) la tira longitudinal de contacto.
10.

El dispositivo de la reivindicación anterior, en el que un elemento (22) de rigidización se acopla a la segunda porción (20) de acoplamiento del segundo mecanismo (19) para variar el perfil alar, en particular en el que el elemento (22) de rigidización se acopla a cada uno de los elementos (23) de empuje del segundo mecanismo (19) para variar el perfil alar.

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