ES2593129T3

ES2593129T3 - Sistema y método para la optimización del rendimiento de una aeronave

Info

Publication number: ES2593129T3
Application number: ES14185968.6T
Authority: ES
Inventors: Matthew A Moser; Michael R Finn; Mark J Gardner; Robert M Murphy; Adam Thoreen
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-12-05
Anticipated expiration: 2034-09-23
Also published as: EP2851286A1; EP2851286B1; US20150083850A1; US9359065B2

Abstract

Un sistema (180) para la optimización del rendimiento de una aeronave (100), que comprende: un ordenador (182) de control de vuelo configurado para calcular un ajuste óptimo (184) del flap basándose en datos (400) de la aeronave; un sistema de control (198) del flap que tiene un dispositivo de control (200) del flap y un conmutador de posición (216) del borde de salida variable que es operativo para seleccionar un ajuste deseado (186) del flap tal como el ajuste óptimo (184) del flap; y un sistema de actuación (174) del flap acoplado al sistema de control (198) del flap y que se configura para posicionar un dispositivo (150) del borde de salida en el ajuste óptimo (186) del flap, en donde el dispositivo de control (200) del flap comprende una pluralidad de posiciones (206), correspondiendo cada posición (206) del dispositivo de control del flap a un ajuste del flap, incluyendo las posiciones (206) al menos una posición determinada en la que el conmutador de posición (216) del borde de salida variable es operativo, y en donde el conmutador de posición (216) del borde de salida variable no es operativo cuando el dispositivo de control (200) del flap está en una posición no determinada de la pluralidad de posiciones (206).

Description

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En la Figura 4, la diferencia entre dos posiciones 218 de conmutador adyacentes en el conmutador de posición 216 del borde de salida variable puede corresponder a un incremento de desviación 172 del flap para el ajuste de la posición de los flaps 158 (Figura 3). Por ejemplo, el movimiento del conmutador de posición 216 del borde de salida variable desde la posición de conmutador F17 a la posición de conmutador F18 puede mover los flaps 158 en un

5 incremento 172 de desviación del flap de aproximadamente un grado de ángulo de flap real. Sin embargo, el movimiento del conmutador de posición 216 del borde de salida variable entre dos (2) posiciones de conmutador 218 adyacentes puede mover los flaps 158 en incrementos 172 de desviación del flap de menos de o más de aproximadamente un grado del ángulo de flap real.

Además, el conmutador de posición 216 del borde de salida variable puede configurarse de modo que las posiciones del interruptor 218 permitan el movimiento de los flaps 158 en incrementos 172 de desviación del flap no uniformes. Por ejemplo, el incremento 172 de desviación del flap puede ser relativamente pequeño (por ejemplo, un incremento de desviación del flap de un grado) cuando la posición de la palanca 208 de flap está en un ajuste del flap superficial tal como la posición F5 (por ejemplo la posición 238 de flaps para aproximación). El incremento 172 de desviación 15 del flap puede ser mayor (por ejemplo, un incremento de desviación del flap de dos grados) cuando la posición 208 de la palanca de flap está en un ajuste del flap más profundo tal como la posición LAND (por ejemplo, la posición 240 de flaps para aterrizaje). Aunque el conmutador de posición 216 del borde de salida variable se muestra en la Figura 4 teniendo posiciones de conmutación (por ejemplo, F16, F17, F18, etc.) dispuestas en un patrón circular alrededor del perímetro del conmutador de posición 216 del borde de salida variable, el conmutador de posición 216 del borde de salida variable puede estar provisto en su lugar con una ventana de visualización digital (no mostrada) para la visualización digitalmente del ajuste óptimo 184 del flap calculada por el ordenador de control de vuelo, o para la visualización digitalmente del ajuste deseado 186 del flap que puede seleccionarse manualmente por el piloto usando el conmutador de posición 216 del borde de salida variable. El sistema de optimización del flap puede configurarse de modo que cuando la posición 208 de la palanca de flap está en un ajuste del flap superficial tal como

25 la posición F5, la ventana de visualización digital (no mostrada) visualice incrementos de desviación del flap relativamente pequeños (por ejemplo, incrementos de un grado tal como 16, 17, 18, etc.) tal como pueden ajustarse por el piloto usando el conmutador de posición 216 del borde de salida variable, y cuando la posición 208 de la palanca de flap está en un ajuste del flap más profundo tal como la posición LAND, la ventana de visualización digital visualice incrementos de desviación del flap mayores (por ejemplo, incrementos de dos grados) tal como pueden ajustarse por el piloto usando el conmutador de posición 216 del borde de salida variable.

La Figura 5 muestra un perfil de vuelo 412 de una aeronave 100 con diferentes ajustes del flap correspondientes a diferentes fases de vuelo. Durante una cualquiera de las fases del vuelo, el sistema de control 198 del flap puede configurarse de modo que el conmutador de posición 216 del borde de salida variable puede usarse para regulación

35 fina del ajuste del flap dentro del intervalo de ángulos de desviación del flap proporcionados por la posición determinada 210 de la palanca de flap. En este sentido, el conmutador de posición 216 del borde de salida variable no está limitado a configurar el ajuste del flap previamente al despegue cuando la palanca de control 202 del flap está en la posición 234 de flaps para despegue o la posición 236 de flaps para abortar aterrizaje (F15/OPT), pero puede ajustarse también durante una o más fases de vuelo tal como durante una fase de ascenso cuando la palanca de control 202 del flap está en la posición de flaps 238 para aproximación (F5), durante una fase de crucero cuando la palanca de control 202 del flap está en la posición 244 de flaps arriba (UP), durante una fase de espera cuando la palanca de control 202 del flap está en la posición de flaps 242 para espera (F1), y durante una fase de aterrizaje cuando la palanca de control 202 del flap está en la posición de flaps 240 para aterrizaje (LAND).

45 En referencia a la Figura 6 con referencia adicional al diagrama de bloques de la Figura 7, se muestra una realización del método de optimización del rendimiento de una aeronave 100. En una realización, el método puede incluir la mejora del rendimiento en el despegue de la aeronave 100 mediante la utilización de un ajuste del flap 184 (Figura 4) de uno o más flaps 158 (Figura 1) u otros dispositivos 150 del borde de salida (Figura 1) para el despegue de la aeronave 100. El rendimiento de la aeronave 100 puede mejorarse también mediante el cálculo de un ajuste óptimo 220 del empuje de las unidades de propulsión 106 en correspondencia con el ajuste óptimo 184 del flap. Por ejemplo, el ajuste óptimo 184 del flap puede permitir un ajuste del empuje reducido que puede mejorar el rendimiento de la aeronave mediante la reducción del quemado de combustible resultante dando como resultado una reducción de la cantidad de combustible requerido para una misión dada. La reducción en el combustible requerido puede traducirse en una capacidad de carga útil incrementada de la aeronave 100.

55 La etapa 502 del método 500 puede incluir la recepción de datos de aeronave 400 (Figura 4) en el ordenador 182 de control de vuelo (Figura 4). Como se ha indicado anteriormente, los datos 400 de la aeronave pueden cargarse previamente en el ordenador 182 de control de vuelo y/o introducirse manualmente dentro del ordenador 182 de control de vuelo. Por ejemplo, puede cargarse previamente información estática tal como parámetros del aeropuerto incluyendo la elevación del aeropuerto, longitud de pista, gradiente de la pista, y localización de obstáculos y altura de obstáculos dentro del ordenador 182 de control de vuelo. Los parámetros del aeropuerto variables o cambiantes tal como la temperatura del aire exterior, presión barométrica, dirección y velocidad del viento, y/o condiciones de la pista (por ejemplo, humedad, nieve, nieve semiderretida, hielo) pueden introducirse manual o automáticamente dentro del ordenador 182 de control de vuelo tal como en tiempo real. De la misma manera, los datos 400 de la

65 aeronave tales como peso de despegue de la aeronave, centro de gravedad de la aeronave, y/u otros datos de la aeronave que pueden afectar al rendimiento del despegue pueden introducirse dentro del ordenador 182 de control

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La etapa 510 del método 500 de la Figura 6 puede incluir el cálculo de un ajuste óptimo 220 del empuje (Figura 7) usando el ordenador 182 de control de vuelo (Figura 7) basándose en los datos 400 de la aeronave (Figura 7). El ajuste óptimo 220 del empuje puede calcularse en correspondencia con el cálculo del ajuste óptimo 184 del flap y puede basarse en datos de la aeronave, que incluyen parámetros del aeropuerto tales como altitud del aeropuerto y

5 datos atmosféricos tales como temperatura del aire exterior. La tripulación de vuelo puede ajustar la salida del empuje de las unidades de propulsión 106 (Figura 7) al ajuste óptimo 220 del empuje usando las palanca de gases 222 (Figura 7). Por ejemplo, en la preparación para despegue, después del ajuste de los flaps 158 a un ajuste óptimo 184 del flap usando el conmutador de posición 216 del borde de salida variable, la tripulación de vuelo puede usar las palanca de gases 222 para ajustar la salida del empuje de las unidades de propulsión 106 a un ajuste óptimo 220 del empuje calculado por el ordenador 182 de control de vuelo, o a un ajuste del empuje deseado que puede ser ligeramente diferente que el ajuste óptimo 220 del empuje.

Ventajosamente, el ajuste óptimo 184 del flap puede permitir un ajuste óptimo 220 del empuje que puede corresponder a una reducción en los ajustes operativos tales como salida de empuje (es decir, reducción del motor)

15 para las unidades de propulsión 106 durante despegue de la aeronave 100. El uso de la reducción de salida del motor podrá reducir el desgaste del motor dando como resultado un incremento en la vida del motor y una reducción en el mantenimiento del motor y tiempo de parada asociado para la aeronave 100. Una salida de empuje reducida asociada con un ajuste óptimo 220 del empuje puede permitir también el uso de motores más pequeños y/o puede dar como resultado una reducción del combustible consumido en la misión, mejora de la eficiencia de combustible para aeronave 100, y una reducción en el ruido del motor tal como se percibe sobre el terreno (es decir, ruido en la comunidad) durante el despegue.

Además, la combinación del ajuste óptimo 220 del empuje y un ajuste óptimo 184 del flap puede proporcionar un rendimiento de la aeronave mejorado tal como rendimiento de ascenso mejorado de la aeronave durante el

25 despegue. Por ejemplo, el ordenador 182 de control de vuelo puede calcular un ajuste óptimo 184 del flap que puede ser un ángulo de flap más superficial que los ajustes flap convencionales disponibles con sistemas de flap convencionales. Un ángulo de flap más superficial del ajuste óptimo 184 del flap puede generar una cantidad reducida de resistencia aerodinámica para aeronave 100 durante el despegue lo que puede dar como resultado una tasa de ascenso mejorada para la aeronave. En este sentido, el ajuste óptimo 184 del flap puede dar como resultado una mejora en el rendimiento de la longitud del campo de despegue permitiendo una capacidad de peso de despegue incrementada de la aeronave 100 en donde la longitud de la pista es un factor limitativo.

En referencia a la Figura 8, se muestra un gráfico que traza la longitud del campo de despegue 410 respecto al peso de despegue 402 para una aeronave 100 con ajustes del flap estándar 188 en comparación con la misma aeronave

35 100 con ajustes óptimos 184 del flap. Para un aeropuerto a nivel de mar con una temperatura de aire exterior de 42 °C y un peso de despegue 402 dados puede conseguirse una reducción de 152,4 m (500 pies) en la longitud del campo de despegue mediante el uso del sistema de control del flap 198 divulgado para ajustar los flaps 158 a un ajuste óptimo del flap de F18 con relación a una longitud de campo despegue 410 más larga requerida para un ajuste del flap estándar de F15. A la inversa, la capacidad de carga útil de la misión puede maximizarse mediante la implementación de un ajuste óptimo 184 del flap. Por ejemplo, para un aeropuerto a nivel del mar con una temperatura del exterior de 30 °C para un la longitud de campo de despegue dado, puede conseguirse un incremento en el peso de despegue de 4082 kg (9000 libras) en el peso de despegue mediante el uso del sistema de control del flap 198 divulgado para ajustar los flaps a un ajuste óptimo del flap de F18 con relación a un peso de despegue reducido disponible con un ajuste del flap estándar de F15.

45 Pueden ser evidentes para los expertos en la materia modificaciones y mejoras adicionales de la presente divulgación.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación se proporciona un sistema para la optimización del rendimiento de una aeronave que comprende un ordenador de control de vuelo configurado para calcular un ajuste óptimo del flap basándose en datos de la aeronave; un sistema de control del flap que tiene un dispositivo de control del flap; y un sistema de actuación del flap acoplado al sistema de control del flap y que se configura para posicionar un dispositivo del borde de salida en el ajuste óptimo del flap. El sistema divulgado en donde el ordenador de control de vuelo se configura para determinar un ajuste óptimo del

55 empuje basándose en datos de la aeronave.

El sistema divulgado en donde el sistema de control del flap comprende adicionalmente un conmutador de posición del borde de salida variable que es operativo para seleccionar un ajuste deseado del flap correspondiente al ajuste óptimo del flap, el conmutador de posición del borde de salida variable es operativo cuando el dispositivo de control del flap está en una posición del dispositivo de control.

El sistema divulgado en donde el dispositivo de control del flap comprende una palanca de control de flap que tiene una pluralidad de posiciones de palanca de flap y al menos una posición determinada de palanca de flap en la que es operativo el conmutador de posición del borde de salida variable; y siendo no operativo el conmutador de posición

65 del borde de salida variable cuando la palanca de control de flap está en una posición no determinada de palanca de flap.

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