ES2606859T3 - Accionador transversal fluídico - Google Patents

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ES2606859T3
ES2606859T3 ES13180452.8T ES13180452T ES2606859T3 ES 2606859 T3 ES2606859 T3 ES 2606859T3 ES 13180452 T ES13180452 T ES 13180452T ES 2606859 T3 ES2606859 T3 ES 2606859T3
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fluid
flow
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Arvin Shmilovich
Steven Richard Kent
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Boeing Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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Abstract

Un accionador transversal fluídico auto-giratorio (310) que comprende: un cilindro exterior (312) que comprende una ranura longitudinal (314) operable para expulsar el flujo de fluido; y un cilindro interior (316) operable para girar dentro del cilindro exterior (312) en respuesta a un giro de una turbina y caracterizado por una turbina (320) operable para girar en respuesta a un flujo de fluido, y por el cilindro interior que comprende al menos una ranura helicoidal (318) operable para expulsar el flujo de fluido en la ranura longitudinal (314).

Description

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DESCRIPCION
Accionador transversal flmdico Campo
Las realizaciones de la presente descripcion se refieren, por lo general, al diseno dinamico de fluido. Mas particularmente, las realizaciones de la presente divulgacion se refieren al diseno de un accionador de fluido.
Antecedentes
El control de flujo se puede utilizar para mejorar el rendimiento de elevacion mediante el uso de una fuente de fluido tal como aire de purga de un motor o un compresor de proposito especial. El flujo de aire procedente de la fuente de fluido se expulsa desde una aeronave desde transversal a una parte superior de las alas o flaps en una direccion general en sentido de la corriente. El flujo de aire expulsado transmite un impulso en un flujo de corriente de aire sobre las alas o flaps. Este impulso hace que el flujo de corriente de aire siga mejor una superficie del ala o flaps. En consecuencia, la circulacion aumenta alrededor de un ala entera que comprende el ala o flaps, y se obtiene una mayor elevacion.
Sin embargo, los metodos actuales de control de flujo de aire requieren cantidades sustanciales del flujo de aire expulsado para conseguir objetivos de diseno significativos. Los motores de la aeronave se pueden utilizar para suministrar aire para el accionamiento mediante la "purga" de aire comprimido desde el interior del motor, pero los objetivos de diseno requieren una cantidad sustancial de aire de purga. El uso de aire de purga del motor afecta el tamano y la eficacia de los motores de la aeronave. Cuanto mayor sea el requisito de aire de purga, mas grandes y pesados seran los motores de la aeronave. Los motores de la aeronave mas grandes y mas pesados conducen a un aumento en el peso bruto de la aeronave y del coste del motor de aeronave. Ademas, los requisitos de purga reducen la eficacia de los motores de la aeronave. Como alternativa, tambien se puede utilizar un compresor de aire separado junto con un sistema de suministro de conductos para suministrar aire para su accionamiento. Sin embargo, la adicion de compresores de aire separados conduce tambien a un peso adicional.
El documento FR 1598453 A divulga tecnicas para regular y controlar el flujo el flujo de forma automatica por medios hidraulicos, empleados en todos los campos de la ingeniena mecanica, el transporte y la aeronautica, y especialmente en aceleradores duales. Sistemas servo hidraulicos junto con un giro ilimitado del eje de salida se utilizan en estos aceleradores duales.
Sumario
Se presenta un sistema y metodos para un accionador transversal flmdico auto-giratorio. Una turbina gira en respuesta a un flujo de fluido, y un cilindro exterior con una ranura longitudinal expulsa el flujo de fluido. Un cilindro interior gira dentro del cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina y al menos una ranura helicoidal del cilindro interior expulsa el flujo de fluido dentro de la ranura longitudinal.
Un sistema del accionador transversal flmdico auto-giratorio utiliza una fuente de fluido para proporcionar tanto un accionamiento de flujo como un mecanismo para hacer girar un cilindro interior a traves de una turbina en lugar de un motor electrico. El sistema del accionador transversal flmdico auto-giratorio utiliza una turbina en lugar de un motor electrico, reduciendo asf sustancialmente la complejidad de implementacion del sistema del accionador transversal flmdico auto-giratorio. En comparacion con los sistemas existentes, el sistema del accionador transversal flmdico auto-giratorio comprende ventajas tales como, pero sin limitacion: tener menor peso, no requerir una fuente de potencia, reducir sustancialmente posibles condiciones de rayo no optimas, simplificar todo un mecanismo de accionamiento debido a menos partes, reducir el riesgo de fugas, reducir el mantenimiento y otras ventajas.
En una realizacion, un accionador transversal flmdico auto-giratorio comprende una turbina, un cilindro exterior y un cilindro interior. La turbina gira en respuesta a un flujo de fluido, y un cilindro exterior comprende una ranura longitudinal que expulsa el flujo de fluido. El cilindro interior gira dentro del cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina, y comprende al menos una ranura helicoidal que expulsa el flujo de fluido dentro de la ranura longitudinal.
En otra realizacion, un metodo para configurar un accionador transversal flmdico auto-rotatorio configura una turbina para girar en respuesta a un flujo de fluido. El metodo configura adicionalmente una ranura longitudinal en un cilindro exterior, y configura la ranura longitudinal para expulsar el flujo de fluido. El metodo configura ademas al menos una ranura helicoidal en un cilindro interior y configura el cilindro interior para girar dentro del cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina. El metodo configura ademas la al menos una ranura helicoidal para expulsar el flujo de fluido dentro de la ranura longitudinal.
En una realizacion adicional, un metodo para operar un accionador transversal flmdico auto-giratorio hace girar una turbina en respuesta a un flujo de fluido. El metodo hace girar ademas un cilindro interior que comprende al menos una ranura helicoidal dentro de un cilindro exterior que comprende una ranura longitudinal en respuesta a un giro de
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la turbina. El metodo expulsa adicionalmente el flujo de fluido dentro de al menos una ranura helicoidal, y expulsa el flujo de fluido fuera de la ranura longitudinal.
La invencion implica un accionador transversal flmdico auto-giratorio que puede incluir una turbina que puede accionarse para girar en respuesta a un flujo de fluido; un cilindro exterior que comprende una ranura longitudinal operable para expulsar el flujo de fluido; y un cilindro interior que puede accionarse para girar dentro del cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina y que comprende al menos una ranura helicoidal que puede accionarse para expulsar el flujo de fluido dentro de la ranura longitudinal. El accionador transversal flmdico auto-giratorio puede incluir tambien una superficie dinamica de fluido que comprende una ranura de inyeccion acoplada al cilindro exterior y que puede accionarse para expulsar el flujo de fluido sobre la superficie dinamica de fluido. Al menos una ranura helicoidal puede inducir un barrido periodico del flujo de fluido sobre la superficie dinamica del fluido. La turbina puede incluir una turbina axial con una pluralidad de palas de turbina radiales. La turbina puede incluir una de: una turbina axial, una turbina dividida, una turbina tangencial, una turbina circunferencial, una combinacion de turbina axial/circunferencial con colector, una turbina helicoidal y nervaduras orientadas hacia dentro que discurren a lo largo del cilindro interior. El accionador transversal flmdico auto-giratorio puede incluir tambien una derivacion de flujo de fluido que es operable: para dirigir una porcion de derivacion del flujo de fluido alrededor de la turbina; y reintegrar la porcion de derivacion con el flujo de fluido en el cilindro interior. La turbina puede incluir una derivacion de flujo de fluido. El accionador transversal flmdico auto-giratorio puede incluir tambien un segundo cilindro exterior que comprende una segunda ranura longitudinal operable para expulsar el flujo de fluido; y un segundo cilindro interior que puede accionarse para girar dentro del segundo cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina y que comprende al menos una segunda ranura helicoidal accionable para expulsar el flujo de fluido a la segunda ranura longitudinal. La ranura helicoidal puede incluir una o mas revoluciones completas alrededor del cilindro interior.
La invencion puede implicar un metodo para configurar un accionador transversal flmdico auto-giratorio que puede incluir configurar una turbina para girar en respuesta a un flujo de fluido; configurar una ranura longitudinal en un cilindro exterior; configurar la ranura longitudinal para expulsar el flujo de fluido; configurar al menos una ranura helicoidal en un cilindro interior; configurar el cilindro interior para girar dentro del cilindro exterior en respuesta a un giro de la turbina; y configurar la al menos una ranura helicoidal para expulsar el flujo de fluido en la ranura longitudinal. El metodo puede incluir tambien el acoplamiento del cilindro interior dentro del cilindro exterior. El metodo puede incluir tambien el acoplamiento del cilindro exterior a una superficie dinamica de fluido que comprende una ranura de inyeccion operable para expulsar el flujo de fluido sobre la superficie dinamica de fluido. El metodo puede incluir tambien configurar el cilindro exterior de manera que la ranura longitudinal se alinee y solape la ranura de inyeccion bajo la superficie dinamica del fluido. El metodo puede incluir tambien la configuracion de la ranura de inyeccion en un lado superior de la superficie dinamica de fluido. El metodo puede incluir tambien acoplar la turbina al cilindro interior.
La invencion puede implicar un metodo para operar un accionador transversal flmdico auto-giratorio que puede incluir girar una turbina en respuesta a un flujo de fluido; girar un cilindro interior que comprende al menos una ranura helicoidal dentro de un cilindro exterior que comprende una ranura longitudinal en respuesta a un giro de la turbina; expulsar el flujo de fluido en al menos una ranura helicoidal; y expulsar el flujo de fluido fuera de la ranura longitudinal. El metodo puede incluir tambien introducir el flujo de fluido a traves de la turbina dentro del cilindro interior. El metodo puede incluir tambien guiar el flujo de fluido a traves de la ranura longitudinal y una ranura de expulsion cuando la ranura longitudinal y la al menos una ranura helicoidal coinciden. El metodo puede incluir tambien dirigir una porcion de derivacion del flujo de fluido alrededor de la turbina a traves de una derivacion de flujo de fluido; y reintegrar la porcion de derivacion con el flujo de fluido en el cilindro interior. La turbina puede incluir tambien la derivacion del flujo de fluido.
Este sumerio se proporciona para introducir una seleccion de conceptos en una forma simplificada que se describen mas adelante en la descripcion detallada. Este sumario no tiene por objeto identificar las caractensticas claves o las caractensticas esenciales de la materia objeto reivindicada, ni tampoco pretende utilizarse como ayuda para determinar el alcance de la materia reivindicada.
Breve descripcion de los dibujos
Una comprension mas completa de las realizaciones de la presente divagacion se pueden derivar haciendo referencia a la descripcion detallada y a las reivindicaciones cuando se consideran junto con las siguientes Figuras, en las que los numeros de referencia similares se refieren a elementos similares en todas las Figuras. Las Figuras se proporcionan para facilitar la comprension de la divulgacion sin limitar la amplitud, el alcance, la escala o la aplicabilidad de la divulgacion. Los dibujos no se hacen necesariamente a escala.
La Figura 1 es una ilustracion de un diagrama de flujo de una metodologfa ejemplar de produccion y servicio de
aeronaves.
La Figura 2 es una ilustracion de un diagrama de bloques ejemplar de una aeronave.
La Figura 3 es una ilustracion de un diagrama de bloques esquematico ejemplar que muestra un sistema del
accionador transversal flmdico auto-giratorio de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
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La Figura 4 es una ilustracion de una vista superior ejemplar de una aeronave de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 5 es una ilustracion de un ejemplo de un sistema accionador transversal flmdico en un flap y en un ala de una aeronave de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 6 es una ilustracion de una vista en perspectiva trasera ejemplar de un ala de una aeronave de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 7 es una ilustracion de un accionador transversal flmdico instalado en un segmento de un flap de un ala desplegada durante el aterrizaje de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 8 es una ilustracion de diversas vistas de un accionador transversal flmdico ejemplar que comprende una turbina tangencial de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 9 es una ilustracion de una configuracion que muestra un accionador transversal flmdico doble ejemplar instalado en un segmento de un flap de un ala desplegada durante el aterrizaje de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 10 es una ilustracion de diversas vistas de detalle de un accionador transversal flmdico doble ejemplar de la Figura 9 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 11 es una ilustracion de diversas vistas de un accionador transversal flmdico doble ejemplar de la Figura 9 que comprende una turbina dividida de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 12 es una ilustracion de un sistema de entrada tangencial de derivacion ejemplar de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 13 es una ilustracion del accionador transversal flmdico ejemplar que comprende una turbina axial de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 14 es una ilustracion de un diagrama de flujo ejemplar que muestra un proceso para configurar un sistema del accionador transversal auto-rotatorio de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 15 es una ilustracion de un diagrama de flujo ejemplar que muestra un proceso para operar un sistema del accionador transversal auto-rotatorio de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
La Figura 16 es una ilustracion de una vista en seccion transversal de una plataforma de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
Las Figuras 17 y 18 son ilustraciones de los modos de accionamiento de un accionador transversal flmdico auto- giratorio de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
Las Figuras 19-22 son ilustraciones de un chorro de aire de desplazamiento transversal sobre una seccion de un ala de una aeronave de acuerdo con una realizacion de la divulgacion.
Descripcion detallada
La siguiente descripcion detallada es de naturaleza ejemplar y no pretende limitar la divulgacion o la aplicacion y los usos de las realizaciones de la divulgacion. Las descripciones de dispositivos, tecnicas y aplicaciones espedficas se proporcionan solo como ejemplos. Las modificaciones de los ejemplos descritos en la presente memoria seran facilmente evidentes para los expertos en la tecnica y los principios generales definidos en la presente memoria se pueden aplicar a otros ejemplos y aplicaciones sin apartarse del espmtu y alcance de la divulgacion. La presente divulgacion debe tener un alcance compatible con las reivindicaciones, y no se limita a los ejemplos descritos y mostrados en la presente memoria.
Las realizaciones de la divulgacion se pueden describir aqm en terminos de componentes de bloques funcionales y/o logicos y diversas etapas de procesamiento. Se debe apreciar que dichos componentes de bloque pueden realizarse mediante cualquier numero de componentes de hardware, software y/o firmware configurados para realizar las funciones especificadas. Por razones de brevedad, las tecnicas y componentes convencionales relacionados con la aerodinamica, el accionamiento de fluidos, las estructuras de vetnculos, la dinamica de fluidos, los sistemas de control de vuelo y otros aspectos funcionales de los sistemas descritos aqm (y los componentes operativos individuales de los sistemas) pueden no describirse en la presente memoria. Ademas, los expertos en la materia apreciaran que las realizaciones de la presente divulgacion se pueden practicar conjuntamente con una variedad de hardware y software, y que las realizaciones descritas en la presente memoria son meramente ejemplos de realizacion de la divulgacion.
Las realizaciones de la divulgacion se describen en la presente memoria en el contexto de una aplicacion no limitante, en concreto, un perfil aerodinamico de aeronave. Sin embargo, las realizaciones de la divulgacion no se limitan a aplicaciones de perfil aerodinamico de aeronave, y las tecnicas descritas en la presente memoria pueden utilizarse tambien en otras aplicaciones. Por ejemplo, pero sin limitacion, las realizaciones pueden ser aplicables a hidrodeslizadores, turbinas de viento, turbinas mareomotrices, u otro cuerpo dinamico de fluido que pueda desplazarse a traves de un fluido.
Como resultana evidente para un experto en la tecnica despues de leer esta descripcion, los siguientes son ejemplos y realizaciones de la divulgacion y no se limitan a operar de acuerdo con estos ejemplos. Se pueden utilizar otras realizaciones y se pueden realizar cambios estructurales sin apartarse del alcance de las realizaciones ejemplares de la presente divulgacion.
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Con referencia, en particular, a los dibujos, las realizaciones de la divulgacion se pueden describir en el contexto de un ejemplo de metodo de fabricacion y servicio de aeronaves 100 (metodo 100) como se muestra en la Figura 1 y una aeronave 200 como se muestra en la Figura 2. Durante la pre-produccion, el metodo 100 puede comprender la especificacion y el diseno 104 de la aeronave 200 y la adquisicion de material 106. Durante la produccion, se produce la fabricacion de componentes y subconjuntos 108 (proceso 108) y la integracion de sistemas 110 de la aeronave 200. A continuacion, la aeronave 200 puede pasar por la certificacion y la entrega 112 para ser puesta en servicio 114. Mientras esta en servicio por un cliente, la aeronave 200 se programa para su mantenimiento y servicio 116 rutinarios (que tambien pueden comprender modificacion, reconfiguracion, y similares).
Cada uno de los procesos del metodo 100 se puede realizar o ejecutarse por un integrador de sistemas, un tercero, y/o un operario (por ejemplo, un cliente). A los efectos de esta descripcion, un integrador de sistemas puede comprender, por ejemplo pero sin limitacion, cualquier numero de fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede comprender, por ejemplo pero sin limitacion, cualquier numero de vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operario puede comprender, por ejemplo pero sin limitacion, una comparna aerea, una empresa de leasing, una entidad militar, una organizacion de servicio; y similares.
Como se muestra en la Figura 1, la aeronave 200 producida por el metodo 100 puede comprender una estructura 218 con una pluralidad de sistemas 220 y un interior 222. Ejemplos de sistemas de alto nivel de los sistemas 220 comprenden uno o mas de un sistema de propulsion 224, un sistema electrico 226, un sistema hidraulico 228, un sistema medioambiental 230, y un sistema del accionador transversal flmdico 232. Tambien se pueden incluir cualquier numero de otros sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, las realizaciones de la divulgacion pueden aplicarse a otras industrias.
El aparato y los metodos incorporados en la presente invencion pueden emplearse durante una o mas de las etapas del metodo 100. Por ejemplo, los componentes o subconjuntos que corresponden a la produccion del proceso 108 pueden fabricarse o manufacturarse de manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 200 esta en servicio. Ademas, se pueden utilizar una o mas realizaciones del aparato, realizaciones del metodo o una combinacion de las mismas durante las etapas de produccion del proceso 108 y la integracion del sistema 110, por ejemplo, acelerando sustancialmente el montaje o reduciendo el coste de una aeronave 200. Similarmente, se puede utilizar una o mas realizaciones del aparato, realizaciones del metodo o una combinacion de las mismas mientras la aeronave 200 esta en servicio, por ejemplo y sin limitacion, para su mantenimiento y servicio 116.
La Figura 3 es una ilustracion de un diagrama de bloques esquematico ejemplar de un sistema del accionador transversal flmdico auto-giratorio (sistema 300) de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. El sistema 300 no pretende implicar limitaciones ffsicas o arquitectonicas a la manera en la que pueden implementarse diferentes realizaciones. Pueden utilizarse otros componentes ademas de y/o en lugar de los ilustrados. Algunos componentes pueden ser innecesarios en algunas realizaciones. Ademas, los bloques se presentan para ilustrar algunos componentes funcionales. Uno o mas de estos bloques pueden combinarse y/o dividirse en bloques diferentes cuando se implementan en diferentes realizaciones.
El sistema 300 puede comprender una plataforma 302, una superficie de control 306, un accionador transversal flmdico 310, una turbina 320 y una fuente de fluido 322.
La plataforma 302 puede comprender tambien, por ejemplo, pero sin limitacion, una aeronave pilotada (por ejemplo, un ala fija o alas giratorias), un buque, un barco, un submarino, un vefuculo de superficie (por ejemplo, un automovil), un vefuculo robotico, un vefuculo robotico autonomo u otro vefuculo capaz de moverse a traves de un fluido tal como, pero sin limitacion, agua, aire o fluido similar. La plataforma 302 puede comprender una superficie dinamica de fluido tal como la superficie de control 306.
La superficie de control 306 puede comprender, por ejemplo, pero sin limitacion, un aleron, un flap, una lama, un spoiler, un freno de aire y/u otra superficie de control adecuada. En la realizacion mostrada en la Figura 3, la superficie de control 306 comprende una ranura de inyeccion 326. La ranura de expulsion 326 comprende una abertura en la superficie de control 306. La ranura de expulsion 326 puede extenderse a lo largo de la superficie de control 306 en una direccion a lo largo de la envergadura 346. Tal como se utiliza en la presente memoria, la direccion a lo largo de la envergadura 346 se asocia con una envergadura de una superficie de control. Por ejemplo, la direccion a lo largo de la envergadura 346 comprende una direccion en la que un ala se extiende desde un fuselaje de la aeronave. La superficie de control 306 comprende el accionador transversal flmdico 310 situado dentro de la superficie de control 306.
En algunas realizaciones, la superficie de control 306 puede comprender un flap. La superficie de control 306 puede comprender, por ejemplo pero sin limitacion, un flap Krueger, un flap plano, un flap dividido, un flap Fowler, un flap ranurado, un flap de bisagra simple y/u otro tipo adecuado de flap. Ademas, uno o mas accionadores transversales flmdicos 310 se pueden implementar en diversas superficies de elevacion y superficies de control de la plataforma 302. Por ejemplo, uno o mas accionadores transversales flmdicos 310 se pueden implementar en una superficie de elevacion tal como un ala, o en una superficie de control tal como un estabilizador horizontal de la plataforma 302.
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El accionador transversal flmdico 310 puede comprender uno o mas sistemas de accionamiento. Por ejemplo, se pueden utilizar diversos sistemas de accionamiento para abarcar toda una longitud de la superficie de control 306. El accionador transversal flmdico 310 comprende un cilindro exterior 312 y un cilindro interior 316. El accionador transversal flmdico 310 se configura para utilizar la fuente 321 de fluido para proporcionar tanto el accionamiento del flujo como un mecanismo para hacer girar la turbina 320, haciendo girar de este modo el cilindro interior 316. El sistema 300 del accionador transversal flmdico auto-giratorio utiliza la turbina 320 para accionar el accionador transversal flmdico 310, lo que hace que la implementacion del sistema 300 del accionador transversal flmdico sea muy simple en comparacion con los sistemas existentes que utilizan, por ejemplo, un accionador electrico.
Como se ha mencionado anteriormente, en comparacion con los sistemas existentes, la turbina 320 comprende varias ventajas tales como, pero sin limitacion: tener menor peso, no requerir una fuente de potencia, reducir sustancialmente posibles condiciones de rayo no optimas, simplificar todo un mecanismo de accionamiento debido a un menor numero de piezas, reducir el riesgo de fugas, reducir el mantenimiento y otras ventajas.
El cilindro exterior 312 y el cilindro interior 316 pueden ser cilindros huecos concentricos. Los cilindros concentricos comprenden cilindros que comparten sustancialmente un eje similar. Un cilindro que tiene un radio mas pequeno puede sentarse dentro de un cilindro que tiene un radio mayor. El cilindro exterior 312 se situa a lo largo de un eje 308. El eje 308 discurre a traves de la superficie de control 306. El cilindro exterior 312 comprende una ranura longitudinal 314. El cilindro exterior 312 se situa en la superficie de control 306 de tal manera que la ranura de expulsion 326 y una ranura longitudinal 314 se alinean y se superponen.
El cilindro interior 316 comprende una ranura helicoidal 318. Como se utiliza en la presente memoria, una ranura helicoidal comprende una abertura que comprende una forma sustancialmente en espiral. Se puede formar una ranura helicoidal cortando a lo largo de una superficie de un cilindro giratorio. El cilindro interior 316 se coloca dentro del cilindro exterior 312 de tal manera que el cilindro interior 316 y el cilindro exterior 312 comparten sustancialmente un mismo eje, tal como, por ejemplo, el eje 308. La ranura helicoidal 318 discurre a lo largo de un lado exterior del cilindro interior 316 en forma de espiral en una direccion del eje 308.
La ranura helicoidal 318 se forma de tal manera que un numero de elementos 336 de la ranura helicoidal 318 y la ranura longitudinal 314 se superponen. Por ejemplo, la ranura helicoidal 318 puede estar en espiral alrededor del eje 308. La ranura helicoidal 318 comprende, sin limitacion, sustancialmente una o mas revoluciones completas alrededor del cilindro interior 316. A medida que el cilindro interior 316 gira, la ranura helicoidal 318 induce un barrido periodico de flujo de fluido en una superficie dinamica de fluido tal como la superficie de control 306.
La ranura longitudinal 314 puede extenderse en la misma direccion que el eje 308. Cada vez que una parte de la ranura helicoidal 318 y la ranura longitudinal 314 se intersectan, crean una porcion de superposicion. Dependiendo de cuan estrechamente la ranura helicoidal 318 pueda estar en espiral alrededor del eje 308, cualquier numero de porciones de la ranura helicoidal 318 y la ranura longitudinal 314 pueden superponerse.
El cilindro interior 316 y el cilindro exterior 312 pueden estar compuestos de diversos materiales. Por ejemplo, pero sin limitacion, el cilindro interior 316 y el cilindro exterior 312 pueden comprender uno o mas materiales seleccionados de al menos uno de: aluminio, acero, titanio, material compuesto y/o cualquier otro material adecuado.
Durante la operacion, el cilindro interior 316 gira a alta frecuencia mientras el cilindro exterior 312 esta fijo. Cuando se suministra un flujo de aire 324, un movimiento relativo produce conjuntos de chorros de aire pequenos y de movimiento rapido 328 que mejoran la eficacia de los flujos en numerosas aplicaciones aerodinamicas. La fuente de fluido 322 se acopla a la turbina 320 que se acopla al cilindro interior 316. Durante el accionamiento el flujo de aire 324 suministrado por la fuente de fluido 322 proporciona suficiente par requerido para hacer girar la turbina 320, haciendo girar asf el cilindro interior 316 ademas de proporcionar los chorros de aire 328 necesarios para el control de flujo. En la presente memoria, el flujo de aire 324 y el flujo de entrada 324 pueden usarse de forma intercambiada.
La turbina 320 se acopla al cilindro interior 316 y a la fuente de fluido 322. Durante el accionamiento, el flujo de aire 324 suministrado por la fuente de fluido 322 proporciona suficiente par necesario para hacer girar el cilindro interior 316, ademas de proporcionar los chorros de aire 328 necesarios para el control de flujo sin utilizar un motor electrico. La turbina 320 utiliza la fuente de fluido 322 para proporcionar tanto el accionamiento del flujo como un mecanismo para hacer girar el cilindro interior 316. La integracion de la turbina 320 es mucho mas simple, ya que evita la necesidad de un motor electrico.
La turbina 320 puede comprender, por ejemplo, pero sin limitacion, una turbina axial, una turbina dividida, una turbina tangencial, una turbina circunferencial, una combinacion de turbina axial/circunferencial con colector, una turbina helicoidal y nervaduras orientadas hacia dentro que discurren a traves de la longitud del cilindro interior, u otra configuracion de turbina como se explica con mas detalle a continuacion.
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En comparacion con los sistemas existentes, el uso de la turbina 320 en lugar de un motor electrico comprende varias ventajas tales como, pero sin limitacion: tener menor peso, no requerir una fuente de energfa, reducir sustancialmente posibles condiciones de rayo no optimas, simplificar una totalidad del mecanismo de accionamiento debido a un menor numero de piezas, reducir el riesgo de fugas y reducir el mantenimiento, y otras ventajas.
La fuente de fluido 322 envfa el flujo de aire 324 suministrado por la fuente de fluido 322 a la turbina 320. El flujo de aire 324 comprende una corriente de aire que comprende una presion 334. El flujo de aire 324 puede comprender, sin limitacion, una presion mayor que una relacion relativa de la presion de aire exterior para una altitud dada de una aeronave. Una diferencia de presion entre el flujo de aire 324 y el flujo externo puede determinar sustancialmente una velocidad de los chorros de aire 328. La fuente de fluido 322 puede comprender, sin limitacion, un dispositivo separado incluido en la plataforma 302, tal como, por ejemplo, un compresor de aire 344. La fuente de fluido 322 puede comprender tambien, sin limitacion, un motor 342 de la plataforma 302. La plataforma 302 se puede configurar para purgar un aire comprimido desde el motor 342 para suministrar el flujo de aire 324. En la realizacion mostrada en la Figura 3, el flujo de aire 324 fluye hacia afuera a traves de la ranura helicoidal 318 del cilindro interior 316 y a traves de la ranura longitudinal 314 del cilindro exterior 312 y luego hacia fuera de la ranura de expulsion 326 de la superficie de control 306. A medida que el flujo de aire 324 sale por la ranura de expulsion 326, sale de la superficie de control 306 para formar un chorro de aire, tal como el o los chorros de aire 328.
Durante la operacion, el flujo de aire 324 hace girar la turbina 320 creando un par, el par de la turbina 320 hace girar el cilindro interior 316, a medida que el cilindro interior 316 gira, se forma una abertura en el numero de elementos 336 donde la ranura helicoidal 318 se superpone momentaneamente con la ranura longitudinal 314. El flujo de aire 324 fluye a traves de la ranura de inyeccion 326 y dentro de un campo de flujo de aire externo. El giro continuo del cilindro interior 316 junto con la presion 334 produce el chorro de aire 328. A medida que el cilindro interior 316 continua girando, el chorro de aire 328 fluye en una direccion sustancialmente perpendicular a un eje 308. Adicionalmente, el giro del cilindro interior 316 mueve el chorro de aire 328 a lo largo del eje 308 en un movimiento periodico 338. Por tanto, el chorro de aire 328 se mueve a lo largo o atraviesa la superficie de control 306 mientras fluye en una direccion en sentido de la corriente 332 de la plataforma 302. La direccion en sentido de la corriente se refiere generalmente a la direccion donde un aire externo fluye a traves de las superficies de la plataforma 302 mientras vuela.
Como se ha descrito anteriormente, uno o mas accionadores transversales flrndicos 310 se pueden utilizar para abarcar toda una longitud de la superficie de control 306. Una longitud del chorro de aire 328 se puede determinar sustancialmente por una longitud de superposicion de la ranura helicoidal 318 con la ranura longitudinal 314. Una anchura del chorro de aire 328 se puede determinar sustancialmente por una anchura de la ranura longitudinal 314. Una velocidad con la que el chorro de aire 328 atraviesa la superficie de control 306 se puede determinar sustancialmente por una velocidad de giro 350 del cilindro interior 316.
Cada uno de uno o mas accionadores transversales flrndicos 310 produce un chorro de aire o un numero de chorros de aire sobre una envergadura del accionador transversal flrndico 310. Este numero de chorros de aire puede o no sincronizarse sobre una envergadura de la superficie de control 306. Adicionalmente, el numero de chorros se puede mover a traves de la superficie de control 306 desde un primer punto hasta un segundo punto, luego de nuevo al primer punto. Como alternativa, el numero de chorros se puede mover a traves de la superficie de control 306 solo desde un primer punto hasta un segundo punto y luego repetir el mismo movimiento. Aun mas, sustancialmente cualquier numero de estos patrones de movimiento se puede incorporar en diferentes numeros del accionador transversal flrndico 310 que sincronizarse o no.
El chorro de aire 328 que fluye perpendicular a y se mueve a lo largo del eje 308 da como resultado un incremento de elevacion de la plataforma 302. El movimiento lateral del chorro de aire 328 produce un acoplamiento de flujo instantaneo en la region alrededor de la superficie de control 306. A medida que el chorro de aire 328 atraviesa a lo largo de la superficie de control 306, permanecen los efectos creados. El flujo instantaneo permanece unido a toda la superficie de control 306, creando un efecto aerodinamico alrededor de la superficie de control 306. Este efecto aerodinamico genera una mayor circulacion global, dando lugar a un aumento de elevacion de la superficie de control 306, mientras que la cantidad de accionamiento requerida para crear tal aumento se reduce considerablemente.
Para una anchura de chorro de aire especificada y velocidades de desplazamiento, la cantidad de flujo de aire requerida para producir la misma cantidad de elevacion es aproximadamente un octavo de la cantidad de flujo de aire necesaria para metodos de soplado constantes.
Por ejemplo, la plataforma 302 puede tomar otras formas. En otras realizaciones, el accionador transversal flrndico 310 puede no incluir ni el cilindro exterior 312 ni el cilindro interior 316. Mas bien, el cilindro interior 316 puede insertarse directamente en la superficie de control 306. En otras realizaciones, el cilindro interior 316 puede tener la ranura longitudinal y estar estacionario, mientras que el cilindro exterior 312 tiene la ranura helicoidal y gira. En otras realizaciones, el accionador transversal flrndico 310 puede estar dentro de un ala, un estabilizador o algun otro componente de plataforma, con una configuracion tal como la superficie de control 306 como se ha descrito anteriormente.
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La Figura 4 es una ilustracion de una vista superior ejemplar de una aeronave 400 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. La aeronave 400 es un ejemplo de una implementacion de la plataforma 302 en la Figura 3. En la realizacion mostrada en la Figura 4, se puede utilizar un numero de accionadores transversales flmdicos, tal dores de como el accionador transversal flmdico 310 de la Figura 3, en las alas 402. Un numero de accionadores transversales flmdicos 310 puede tambien utilizarse en los flaps 404, tal como se muestra por la superficie de control 306 en la Figura 3, o en las aletas del borde de ataque 406. Adicionalmente, un numero de accionadores transversales flmdicos 310 puede tambien utilizarse en estabilizadores horizontales 408, o en estabilizadores verticales 409.
Una direccion a lo largo de la envergadura 410 se muestra para las alas 402. La direccion a lo largo de la envergadura 410 se extiende desde el centro de la aeronave 400 en una direccion de las alas 402. La direccion a lo largo de la envergadura 410 es un ejemplo de la direccion a lo largo de la envergadura 346 en la Figura 3. La direccion en sentido de la corriente 412 se muestra tambien para la aeronave 400. La direccion en sentido de la corriente 412 se refiere generalmente a una direccion del aire exterior que fluye a traves de una superficie de la aeronave 400 durante el vuelo. La direccion en sentido de la corriente 412 es un ejemplo de la direccion en sentido de la corriente 332.
La Figura 5 es una ilustracion de un sistema 500 del accionador transversal flmdico ejemplar que muestra el accionador transversal flmdico 310 antes de la insercion en el flap 404 y en el ala 402 de la aeronave 400 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. El accionador transversal flmdico 310 comprende el cilindro interior 312 y un cilindro exterior 316. El cilindro exterior 312 se inserta en el flap 404 de tal manera que una ranura de expulsion 504 del flap y la ranura longitudinal 314 se alinean y superponen. El cilindro interior 316 se inserta en el cilindro exterior 312 de tal manera que solo una parte de la ranura helicoidal 318 y de la ranura longitudinal 314 se superponen. El cilindro interior 316 gira en el cilindro interior exterior 312 por la accion de la turbina 320 sin necesidad de utilizar un motor electrico como se explica en mas detalle en el contexto de la descripcion de las Figuras 8-12.
La Figura 6 es una ilustracion de una vista en perspectiva posterior ejemplar 600 del ala 402 de la aeronave 400 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Un numero de accionadores transversales flmdicos, tal como el accionador transversal flmdico 310 de la Figura 3, se inserta en el ala 402, asf como en el flap 404. Un numero de chorros de aire 328 fluyen en la direccion en sentido de la corriente 412 fuera de una ranura de expulsion 602 del ala y ranura de expulsion 504 del flap desde varios lugares. El numero de chorros de aire 328 se mueven en una direccion lateral o a lo largo de la envergadura 410.
La Figura 7 es una ilustracion de una vista en perspectiva A y una diseno del accionador B del flap 404 del ala 402 que muestra el accionador o accionadores transversales flmdicos 310 instalados en un segmento del flap 404 del ala 402 desplegada durante el aterrizaje de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Los accionadores transversales flmdicos 310 se acoplan a las ranuras de expulsion 504 del flap correspondientes en una superficie superior 706. El flujo de salida de chorro instantaneo tal como los chorros de aire 328 se muestran en varias estaciones en la superficie superior 706. Como se ha mencionado anteriormente, cada uno de los accionadores transversales flmdicos 310 se compone de dos elementos cilmdricos concentricos. El cilindro exterior 312 es estacionario y comprende la ranura longitudinal 314 (vease Figura 3), que esta alineada con la ranura de expulsion 504 del flap. El cilindro interior 316 es un elemento giratorio que tiene un conjunto de las ranuras helicoidales 318 que se muestran en la Figura 5. Aire a alta presion se suministra desde la fuente de fluido 322 a un extremo 506 del cilindro interior 316 que se muestra en la Figura 5.
A medida que el cilindro interior 316 gira, se forman aberturas finitas donde las ranuras helicoidales 318 se superponen momentaneamente sobre la ranura longitudinal 314 del cilindro exterior 312, permitiendo de esta manera la expulsion de aire, como el chorro de aire 328 a traves de la ranura de expulsion 504 del flap y dentro del flujo externo. El giro continuo del cilindro interior 316 produce efectivamente un conjunto de los chorros de aire 328 que atraviesan lo largo de la ranura de expulsion 504 del flap. El cilindro interior 316 gira dentro del cilindro exterior 312 por la accion de la turbina 320 (Figuras 3 y 5) sin utilizar un motor electrico tal como se explica en mas detalle en el contexto de la descripcion de las Figuras 8-12.
La Figura 8 es una ilustracion de diversas vistas 800 de un accionador transversal flmdico 310 ejemplar que comprende una turbina tangencial 802 que muestra una vista lateral 804, una vista en seccion 808 tomada a lo largo de una lmea A-A 810 de la vista lateral 804, una vista en seccion 810 tomada a lo largo de una lmea B-B 840 de la vista lateral 804 del accionador transversal flmdico ejemplar 310 y una vista en perspectiva 806 de la turbina tangencial 802 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. La turbina tangencial 802 es una realizacion de la turbina 320. La turbina tangencial 802 comprende cuatro alabes de turbina 814. En un lado (el lado del accionador) los alabes de turbina 814 se acoplan al cilindro interior 316 en una punta 816 de alabe. La estructura de los alabes de turbina 814 se hace ngida uniendo una base 818 del alabe de los alabes de turbina 814 en un disco de conexion 820. La turbina tangencial 802 esta encerrada dentro de un alojamiento 828.
La turbina tangencial 802 comprende un mecanismo tangencial, con lo que el flujo de aire 324 se proporciona a traves de una entrada 822, cuyo eje 826 esta desplazado del eje 308 (Figura 3) del cilindro interior 316. El flujo de
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aire 324 incide sobre la turbina tangencial 802 con el fin de generar un par de torsion necesario para hacer girar el cilindro interior 316. Los alabes de turbina 814 se conforman de manera que las perdidas internas sean pequenas. De esta manera, los bordes 834 mas cerca del cilindro interior 316 son rectos, mientras que los bordes 836 mas cerca de la pared del alojamiento 838 son curvos. Los alabes de turbina 814 asf conformadas aseguran que el flujo de aire 324 gire suavemente en el cilindro interior 316 cuando el cilindro interior 316 esta girando. En una realizacion, un mecanismo auto-giratorio utiliza el flujo de aire 324 para permitir el movimiento de giro de la turbina tangencial 802, ademas de la expulsion de flujo para el control de flujo.
La Figura 9 es una ilustracion de una vista en perspectiva A y de una diseno del accionador B de una configuracion 900 que muestra un accionador transversal flrndico doble 902 ejemplar instalado en un segmento del flap 404 del ala 402 desplegada durante el aterrizaje de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. El accionador transversal flrndico doble 902 comprende dos accionadores transversales flmdicos 310 que estan provisto de una unica entrada central, tal como una entrada alargada 904. El accionador transversal flrndico doble 902 incorpora la entrada alargada 904 y una sola turbina tangencial 906 acoplada al cilindro interior 316 del accionador transversal flrndico doble 902. Los alabes de turbina 908 de la turbina tangencial individual 906 son mas largas que los alabes de turbina 814 de la turbina tangencial 802 y no tienen bordes redondeados.
La Figura 10 es una ilustracion de diversas vistas de detalle 1000 de un accionador transversal flrndico doble 902 ejemplar de la Figura 9 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. La Figura 10 muestra una vista lateral 1004, vistas en perspectiva 1006 y 1008, y una vista en seccion 1010 tomada a lo largo de la lmea B-B 1012 de la vista lateral 1004 del accionador transversal flrndico 902. [
La Figura 11 es una ilustracion de diversas vistas 1100 de un accionador transversal flrndico doble 902 ejemplar de la Figura 9 que comprende una turbina doble dividida 1102. Los dos lados de cada una de las alabes divididos 1104 se separan por un segmento curvo 1116 para asegurar el flujo aerodinamico desde la entrada 1118 a cada uno del accionador transversal flrndico 310 (Figura 9) del accionador transversal flrndico doble 902. Dependiendo de una aplicacion, la distribucion de flujo no uniforme en cada uno del accionador transversal flrndico 310 se puede obtener colocando correctamente el segmento curvo 1116 a lo largo de los alabes divididos 1104.
La Figura 11 muestra una vista en perspectiva 1106 y una vista en seccion 1110 tomada a lo largo de una lmea B-B 1012 de la vista lateral 1004 del accionador transversal flrndico doble 902 que comprende la turbina doble dividida 1102.
La Figura 12 es una ilustracion de un sistema de entrada tangencial de derivacion 1200 ejemplar de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. El sistema de entrada tangencial de derivacion 1200 (derivacion de flujo de fluido) dirige una porcion de derivacion del flujo de fluido alrededor de la turbina y reintegra la porcion de derivacion con el flujo de fluido en el cilindro interior. El flujo de entrada 324 (Figura 10) se divide en dos corrientes que comprenden una pequena porcion de flujo 1202 y una gran porcion de flujo 1204. La pequena porcion de flujo 1202 del flujo de entrada 324 se utiliza para hacer girar la turbina 320, que comprende las palas 1210 y la gran porcion de flujo 1204 se dirige hacia un centro 1206 del accionador transversal flrndico 310. La pequena porcion de flujo 1202 y la gran porcion de flujo 1204 se combinan en una entrada 1208 al cilindro interior 316 y posteriormente se expulsan a traves de la ranura longitudinal 314 para el control de flujo. Esta realizacion reduce las perdidas dirigiendo sustancialmente solo aquella porcion del flujo de entrada 324 necesaria para crear el movimiento de giro.
La Figura 13 es una ilustracion de una vista en perspectiva A y una vista en seccion B de la configuracion 1300 del accionador transversal flrndico 310 ejemplar que comprende una turbina axial 1302, 1304, o 1306 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Un conjunto de palas 1308 de la turbina radial forman un disco que es concentrico al tubo de entrada 1320. La configuracion 1300 podna ser ventajosa en ciertas situaciones, en funcion de una disposicion de un espacio disponible para el empaquetado del conjunto del accionador transversal flrndico 310. La porcion interior 1310 de la corriente de entrada tal como el flujo de aire 324 fluye directamente hacia el accionador transversal flrndico 310. La porcion exterior 1312 del flujo de aire 324 incide sobre las palas de turbina 1308 para proporcionar el par de giro necesario. Las palas de turbina 1308 se pueden acoplar a traves de un elemento circular 1314 en las puntas 1316 para mayor rigidez. La turbina axial 1302, 1304 o 1306 se puede disenar para una maxima eficacia mediante la seleccion de la mejor combinacion del numero de palas, cuerda de la pala, la longitud radial y la distribucion de giro. La turbina axial 1302, 1304, o 1306 puede tambien comprender una serie de elementos de disco.
La Figura 14 es una ilustracion de un diagrama de flujo ejemplar que muestra un proceso 1400 (proceso 1400) para la configuracion de un sistema del accionador de desplazamiento auto-giratorio de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Las diversas tareas realizadas en conexion con el proceso 1400 pueden realizarse mecanicamente, por software, hardware, firmware, software legible por ordenador, medio de almacenamiento legible por ordenador, o cualquier combinacion de los mismos. Debe apreciarse que el proceso 1400 puede incluir cualquier numero de tareas adicionales o alternativas, las tareas mostradas en la Figura 14 no tiene que realizarse en el orden ilustrado, y el proceso 1400 pueden incorporarse en un procedimiento o proceso mas exhaustivo con una funcionalidad adicional que no se describe en detalle en la presente memoria.
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Para fines ilustrativos, la siguiente descripcion del proceso 1400 puede referirse a elementos mencionados anteriormente en conexion con las Figuras 1-10. En algunas realizaciones, las porciones del proceso 1400 pueden realizarse por diferentes elementos del sistema 300, tal como, la plataforma 302, la superficie de control 306, el accionador transversal flmdico 310, la turbina 320, la fuente de fluido 322 etc. Se debe apreciar que el proceso 1400 puede incluir cualquier numero de tareas adicionales o alternativas, las tareas mostradas en la Figura 14 no tienen que ser realizarse en el orden ilustrado, y el proceso 1400 se puede incorporar en un procedimiento o proceso mas exhaustivo que tiene una funcionalidad adicional no descrita en detalle en la presente memoria.
El proceso 1400 puede comenzar mediante el acoplamiento de un cilindro interior tal como el cilindro interior 316 dentro de un cilindro exterior tal como el cilindro exterior 312 (tarea 1402).
El proceso 1400 puede continuar mediante la configuracion de una turbina tal como por ejemplo la turbina 320 para girar en respuesta a un flujo de fluido tal como el flujo de aire 324 (tarea 1404).
El proceso 1400 puede continuar mediante el acoplamiento de la turbina 320 al cilindro interior 316 (tarea 1406).
El proceso 1400 puede continuar configurando una ranura longitudinal tal como la ranura longitudinal 314 en el cilindro exterior 312 (tarea 1408).
El proceso 1400 puede continuar configurando la ranura longitudinal 314 para expulsar el flujo de fluido (tarea 1410).
El proceso 1400 puede continuar mediante la configuracion de al menos una ranura helicoidal, tal como la ranura helicoidal 318 en el cilindro interior 316 (tarea 1412).
El proceso 1400 puede continuar configurando el cilindro interior 316 para girar dentro del cilindro exterior 312 en respuesta a un giro de la turbina 320 (tarea 1414).
El proceso 1400 puede continuar configurado la al menos una ranura helicoidal 318 para expulsar el flujo de fluido dentro de la ranura longitudinal 314 (tarea 1416).
El proceso 1400 puede continuar acoplando el cilindro exterior 312 a una superficie dinamica de fluido tal como la superficie de control 306 que comprende una ranura de expulsion, tal como la ranura de expulsion 326 operable para expulsar el flujo de fluido sobre la superficie dinamica de fluido (tarea 1418).
El proceso 1400 puede continuar configurando el cilindro exterior 312 de tal manera que la ranura longitudinal 314 se alinea y se solapa con la ranura de expulsion 326 bajo la superficie dinamica de fluido (tarea 1420).
El proceso 1400 puede continuar mediante la configuracion de la ranura de expulsion en un lado superior tal como la superficie superior 706 de la superficie dinamica de fluido (tarea 1422).
La Figura 15 es una ilustracion de un diagrama de flujo ejemplar que muestra un proceso 1500 para operar un sistema del accionador transversal flmdico de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Las diversas tareas realizadas en conexion con el proceso 1500 pueden realizarse mecanicamente, por software, hardware, firmware, software legible por ordenador, medio de almacenamiento legible por ordenador, o cualquier combinacion de los mismos. Debe apreciarse que el proceso 1500 puede incluir cualquier numero de tareas adicionales o alternativas, las tareas mostradas en la Figura 15 no tiene que efectuarse en el orden ilustrado, y el proceso 1500 puede incorporarse en un procedimiento o proceso mas exhaustivo con una funcionalidad adicional no descrita en detalle en la presente memoria.
Para fines ilustrativos, la siguiente descripcion del proceso 1500 puede referirse a elementos mencionados anteriormente en conexion con las Figuras 1-10. En algunas realizaciones, las porciones del proceso 1500 pueden realizarse por diferentes elementos del sistema 300, tales como: la plataforma 302, la superficie de control 306, el accionador transversal flmdico 310, la turbina 320, la fuente de fluido 322, etc. Se debe apreciar que el proceso 1500 puede incluir cualquier numero de tareas adicionales o alternativas, las tareas mostradas en la Figura 15 no deben efectuarse en el orden ilustrado, y el proceso 1500 se puede incorporar en un procedimiento o proceso mas exhaustivo con una funcionalidad adicional no descrita en detalle en la presente memoria.
El proceso 1500 puede comenzar con el giro de una turbina tal como, por ejemplo, la turbina 320 en respuesta a un flujo de fluido tal como el flujo de aire 324 (tarea 1502).
El proceso 1500 puede continuar girando un cilindro interior tal como el cilindro interior 316 que comprende al menos una ranura helicoidal, tal como la ranura helicoidal 318 en el interior de un cilindro exterior tal como el cilindro exterior 312 que comprende una ranura longitudinal, tal como la ranura longitudinal 314 en respuesta a un giro de la turbina 320 (tarea 1504).
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El proceso 1500 puede seguir expulsando el flujo de fluido en la al menos una ranura helicoidal 318 (tarea 1506).
El proceso 1500 puede continuar expulsando el flujo de fluido fuera de la ranura longitudinal 314 (tarea 1508).
El proceso 1500 puede comenzar introduciendo el flujo de fluido a traves de la turbina 320 en el cilindro interior 316 (tarea 1510).
El proceso 1500 puede continuar guiando el flujo de fluido a traves de la ranura longitudinal 314 y una ranura de expulsion, tal como la ranura de expulsion 326, cuando la ranura longitudinal 314 y las ranuras helicoidales 318 coinciden (tarea 1512).
La Figura 16 es una ilustracion de una vista en seccion transversal 1600 de la plataforma 302, tal como el ala 402 en la Figura 6 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. El chorro de aire 328 fluye en una direccion en sentido de la corriente, tal como la direccion en sentido de la corriente 332 de la Figura 3 y fluye fuera de las ranuras de expulsion 602 del ala en el ala 402 y fuera de la ranura de expulsion 504 del flap del flap 404.
Las Figuras 17 y 18 son ilustraciones de los modos de accionamiento 1700 y 1800 del accionador transversal flrndico 310 de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. Las Figuras 17 y 18 ilustran una vista superior del accionador transversal flrndico 310. La anchura del chorro de aire 328 se define por la anchura de la ranura longitudinal 314 del cilindro exterior 312. La longitud del chorro de aire se define por la superposicion de las ranuras helicoidales 318 del cilindro interior 316 con la ranura longitudinal 314 del cilindro exterior 312.
La Figura 17 es una ilustracion de un modo de accionamiento para la superposicion 1702, que es aproximadamente un octavo de la longitud del accionador transversal flrndico 310. El movimiento periodico de chorro de aire 1704 depende de la velocidad de giro del cilindro interior 316. Para la ranura helicoidal 318, la frecuencia de accionamiento corresponde a la frecuencia de giro del cilindro interior 316. Por lo tanto, la cantidad de flujo de aire para el chorro de aire 1704 es de aproximadamente un octavo de la cantidad de flujo de aire para el soplado constante a lo largo de la distancia del accionador transversal flrndico 310, para una velocidad de flujo de aire constante dada. La superposicion de la ranura helicoidal 318 del cilindro interior 316 con la ranura longitudinal 314 del cilindro exterior 312 forma una superposicion 1702. Puesto que el cilindro interior 316 continua girando, el chorro de aire 1704 se mueve en un movimiento periodico lo largo del eje 1706.
La Figura 18 es una ilustracion de un modo de accionamiento donde el chorro de aire 1704 se divide en numero de chorros de aire 1802. En este ejemplo, la ranura helicoidal 318 esta enrollada mas estrechamente que la ranura helicoidal 318 en la Figura 17. La ranura helicoidal 318 en la Figura 18 forma ocho secciones de superposicion 1804 con la ranura longitudinal 314 sobre la longitud del accionador transversal flrndico 310. Cada seccion de superposicion 1804 es de aproximadamente un octavo de la longitud de superposicion 1702 en la Figura 17. En este ejemplo, el numero de chorros de aire 1802 tiene la misma cantidad de flujo de aire que el chorro de aire 1704 de la Figura 17. Por lo tanto, el chorro de aire 1704 de la Figura 17 se divide de manera efectiva en ocho chorros de aire. Puesto que el cilindro interior 316 continua girando, el numero de los chorros de aire 1802 se mueve en un movimiento periodico lo largo del eje 1806.
En estos ejemplos ilustrativos, una serie de tipos de accionamiento se puede utilizar para aumentar la elevacion. Los parametros del modo de accionamiento seran seleccionados para satisfacer mejor los objetivos de diseno y los objetivos de la aplicacion particular. Un modo de accionamiento se refiere a un conjunto de parametros de dispositivos que se utilizan para obtener los resultados deseados. Por ejemplo, un modo de accionamiento puede producir un chorro de aire que es aproximadamente un octavo de la longitud de la unidad de accionamiento. Otro modo de accionamiento puede producir dieciseis chorros de aire individuales que en su conjunto son aproximadamente un dieciseisavo de la longitud de todo el chorro de aire.
Otros tipos de accionamiento pueden variar la presion del aire suministrado en combinacion con la variacion de la longitud y el numero de los chorros de aire. Sin embargo, otros tipos de accionamiento pueden variar la velocidad a la que los chorros de aire se mueven a traves de la superficie de control a traves de la velocidad de giro del elemento interior, en combinacion con la variacion de la longitud y el numero de los chorros de aire. Aun todavfa otros tipos de accionamiento pueden sincronizar el movimiento del numero de chorros de aire a traves de un numero de unidades de accionamiento.
La ilustracion de los diferentes tipos de accionamiento descritos en las Figuras 17 y 18 no es una combinacion exhaustiva de los tipos de accionamiento. Diferentes realizaciones pueden implementarse utilizando diferentes longitudes de superposicion, numero de chorros de aire, y longitudes de unidad de accionamiento, sin apartarse del alcance de la presente divulgacion. Por ejemplo, en algunas realizaciones, dieciseis chorros de aire se pueden crear, teniendo cada chorro de aire una longitud de aproximadamente un decimo sexto que el chorro de aire 1704 de la Figura 17. En algunas realizaciones, un numero de unidades de accionamiento se puede utilizar. El numero de accionadores transversales flmdicos 310 puede tener un numero de chorros de aire que pueden o no sincronizarse entre sf para producir los efectos deseados.
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Las Figuras 19 a 22, son ilustraciones de un chorro de aire que atraviesa en una seccion de un ala de una aeronave de acuerdo con una realizacion de la divulgacion. La Figura 19 ilustra el chorro de aire 328 fluyendo a traves de una ranura en el flap 404, tal como la ranura de expulsion 504 del flap en la Figura 5. En estos ejemplos representados, el chorro de aire 328 produce un area de fijacion 1902 sobre el flap 404. El bolsillo de separacion de flujo instantaneo 1904 se muestra tambien.
El chorro de aire 328 atraviesa a traves del flap 404 en intervalos de tiempo sucesivos.
El chorro de aire 328 atraviesa a traves del flap 404 en un movimiento periodico. Una velocidad del chorro de aire transversal se controla por una frecuencia de giro del cilindro interior 316 en la Figura 3. El chorro de aire 328 se mueve a lo largo del flap 404 los efectos creados por el area de fijacion 1902 persisten incluso despues de que el chorro de aire 328 ha pasado. Esta area de fijacion 1902 persistente reduce la cantidad del bolsillo de separacion de flujo instantaneo 1904 por encima del flap 404. De este modo, una cantidad de elevacion generada se incrementa, mientras que se reduce una cantidad de accionamiento necesaria para generar la elevacion.
Como se muestra en estos ejemplos, las Figuras 19 a 22 proporcionan una ilustracion de un unico chorro de aire de desplazamiento para una seccion de longitud alar dada, tal como el chorro de aire 1704 de la Figura 17 como se ha descrito anteriormente. Ademas, el chorro de aire 328 se puede dividir en una serie de chorros de aire que atraviesan la seccion alar, como el numero de los chorros de aire 1802 de la Figura 18 que se ha descrito anteriormente.
De esta manera, las realizaciones de la divulgacion proporcionan varios medios para la configuracion de un accionador transversal flrndico auto-giratorio que utiliza una turbina en lugar de un motor electrico para el accionamiento. El uso de la turbina hace que la implementacion del sistema del accionador transversal flrndico auto- giratorio sea muy simple. En comparacion con los sistemas existentes, la turbina comprende varias ventajas tales como, pero sin limitacion: tener un peso inferior, no requerir una fuente de alimentacion, eliminar el peligro de posibles impactos de rayos, simplificar todo el mecanismo de accionamiento debido al menor numero de piezas, reducir el riesgo de fugas, disminuir mantenimiento, y otras ventajas.
La descripcion anterior se refiere a elementos o nodos o caractensticas que se "conectan" o "acoplan" entre sf. Tal como se utiliza en la presente memoria, salvo que se indique expresamente lo contrario, "conectado/a" significa que un elemento/nodo/caractenstica se une directamente a (o se comunica directamente con) otro elemento/nodo/caractenstica, y no necesariamente mecanicamente. De la misma manera, salvo que se indique expresamente lo contrario, "acoplado/a" significa que un elemento/nodo/caractenstica se une directa o indirectamente a (o se comunica directa o indirectamente con) otro elemento/nodo/caractenstica, y no necesariamente mecanicamente. Por lo tanto, aunque las Figuras 2-13 representan disposiciones ejemplares de elementos, elementos intervinientes adicionales, dispositivos, caractensticas o componentes pueden estar presentes en una realizacion de la divulgacion.
Los terminos y frases utilizados en la presente memoria, y variaciones de los mismos, salvo que se indique expresamente lo contrario, deben interpretarse indefinidos en contraste con limitantes. Como ejemplos de lo anterior: el termino "incluyendo" debe leerse como significando "incluyendo, sin limitacion" o similares; el termino "ejemplo" se utiliza para proporcionar casos ejemplares del tema en discusion, no una lista exhaustiva o limitante de los mismos; y adjetivos tales como "convencional", "tradicional", "normal", "estandar", "conocido" y terminos de significado similar no deben interpretarse como una limitacion del artfculo descrito para un penodo de tiempo dado o para un artfculo disponible durante un tiempo dado, sino que debe leerse como abarcando las tecnologfas convencionales, tradicionales, normales o estandar que pueden estar disponibles o conocidas ahora o en cualquier momento en el futuro.
Del mismo modo, un grupo de artfculos vinculados con la conjuncion "y" no debe entenderse como requiriendo que todos y cada uno de esos elementos esten presentes en la agrupacion, sino mas bien se debe leer como "y/o" a menos que se indique expresamente lo contrario. Del mismo modo, un grupo de artfculos vinculados con la conjuncion "o" no debe interpretarse como requiriendo exclusividad mutua entre ese grupo, sino que tambien debe ser lefdo como "y/o" a menos que se indique expresamente lo contrario. Ademas, aunque artfculos, elementos o componentes de la divulgacion se pueden describir o reivindicar en singular, se contempla que su forma plural esta dentro del alcance de la misma a menos que la limitacion al singular se indique explfcitamente. La presencia de la ampliacion de palabras y frases tales como "uno o mas", "al menos", "pero no limitado a" u otras frases similares en algunos casos no se interpretaran en el sentido de que el caso mas estrecho se pretende ni se requiere en casos donde tales frases generalizacion pueden estar ausentes.
Como se utiliza en la presente memoria, salvo que se indique expresamente lo contrario, "operable" significa capaz de ser utilizado, adaptado o listo para su uso o servicio, que puede utilizarse para un proposito espedfico, y capaz de realizar una funcion descrita o deseada que se ha descrito en la presente memoria. En relacion con los sistemas y dispositivos, el termino "operable" significa que el sistema y/o el dispositivo es completamente funcional y calibrado, comprende elementos para, y cumple con los requisitos de operabilidad aplicables para realizar una funcion recitada cuando se activa. En relacion con los sistemas y circuitos, el termino "operable" significa que el
sistema y/o el circuito es totalmente funcional y calibrado, comprende logica para, y cumple con los requisitos de operabilidad aplicables para realizar una funcion deseada cuando se activa.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) que comprende:
    un cilindro exterior (312) que comprende una ranura longitudinal (314) operable para expulsar el flujo de fluido; y un cilindro interior (316) operable para girar dentro del cilindro exterior (312) en respuesta a un giro de una turbina y caracterizado por una turbina (320) operable para girar en respuesta a un flujo de fluido, y por el cilindro interior que comprende al menos una ranura helicoidal (318) operable para expulsar el flujo de fluido en la ranura longitudinal (314).
  2. 2. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, que comprende ademas una superficie dinamica de fluido (306) que comprende una ranura de expulsion (326) acoplada al cilindro exterior (312) y operable para expulsar el flujo de fluido sobre la superficie dinamica de fluido (306).
  3. 3. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 2, donde la al menos una ranura helicoidal (318) induce un barrido de flujo de fluido periodico en la superficie dinamica de fluido (306).
  4. 4. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, donde la turbina (320) comprende una turbina axial (1302, 1304, 1306) con una pluralidad de palas de turbina radiales (1308).
  5. 5. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, donde la turbina (320) comprende uno de: una turbina axial (1302, 1304, 1306), una turbina dividida, una turbina tangencial, una turbina circunferencial, una combinacion de turbina axial/circunferencial con multiples colectores, una turbina helicoidal, y nervaduras orientadas hacia dentro que discurren en una longitud del cilindro interior (316).
  6. 6. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, que comprende ademas una derivacion de flujo de fluido (1200) operable:
    para dirigir una porcion de derivacion del flujo de fluido alrededor de la turbina (320); y reintegrar la porcion de derivacion con el flujo de fluido en el cilindro interior (316).
  7. 7. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 6, donde la turbina (320) comprende la derivacion de flujo de fluido.
  8. 8. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, que comprende ademas:
    un segundo cilindro exterior (312) que comprende una segunda ranura longitudinal (314) operable para expulsar el flujo de fluido; y
    un segundo cilindro interior (316) operable para girar en el interior del segundo cilindro exterior (312) en respuesta a un giro de la turbina (320) y que comprende al menos una segunda ranura helicoidal (318) operable para expulsar el flujo de fluido en la segunda ranura longitudinal (314).
  9. 9. El accionador transversal flmdico auto-giratorio (310) de la reivindicacion 1, donde la ranura helicoidal (318) comprende sustancialmente una o mas revoluciones completas alrededor del cilindro interior (316).
  10. 10. Un metodo (1400) para la configuracion de un accionador transversal flmdico auto-giratorio (310), el metodo caracterizado por:
    configurar (1404) una turbina (320) para girar en respuesta a un flujo de fluido; configurar (1408) una ranura longitudinal (314) en un cilindro exterior (312); configurar (1410) la ranura longitudinal (314) para expulsar el flujo de fluido; configurar (1412) al menos una ranura helicoidal (318) en un cilindro interior (316);
    configurar (1414) el cilindro interior (316) para girar dentro del cilindro exterior (312) en respuesta a un giro de la turbina (320); y
    configurar (1416) la al menos una ranura helicoidal (318) para expulsar el flujo de fluido en la ranura longitudinal (314).
  11. 11. El metodo (1400) de la reivindicacion 10, que comprende ademas acoplar (1402) el cilindro interior (316) en el interior del cilindro exterior (312).
  12. 12. El metodo (1400) de la reivindicacion 10, que comprende ademas acoplar (1418) el cilindro exterior (312) a una superficie dinamica de fluido (306) que comprende una ranura de expulsion (326) operable para expulsar el flujo de fluido sobre la superficie dinamica de fluido (306).
  13. 13. El metodo (1400) de la reivindicacion 12, que comprende ademas configurar (1420) el cilindro exterior (312) de tal manera que la ranura longitudinal (314) se alinee y se solape con la ranura de expulsion (326) bajo la superficie dinamica de fluido (306).
  14. 14. El metodo (1400) de la reivindicacion 12, que comprende ademas configurar (1422) la ranura de expulsion (326) en un lado superior de la superficie dinamica de fluido (306).
  15. 15. El metodo (1400) de la reivindicacion 10, que comprende ademas acoplar (1406) la turbina (320) al cilindro 5 interior (316).
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