ES2664337T3 - Estructura saliente de borde de ataque sobre el estabilizador vertical de un avión - Google Patents

Estructura saliente de borde de ataque sobre el estabilizador vertical de un avión Download PDF

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Abstract

Avión con un fuselaje (2), alas (3, 4), estabilizadores horizontales (5, 6) y un estabilizador vertical (7), en el que sobre la porción delantera de dicho estabilizador (7) está montado un elemento saliente (20; 20') de una pieza alargado, y al extremo delantero del elemento saliente (20; 20') está fijado un miembro saliente (25; 25') de placa metálica perforada, estando cerrado el extremo delantero de dicho elemento saliente (20; 20'), de tal manera que entre este extremo delantero cerrado y el miembro saliente (25; 25') está formado un canal de aire (9; 9') alargado, caracterizado por que el elemento saliente (20, 20') forma superficies de guía de aire externas laterales.

Description

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DESCRIPCION
Estructura saliente de borde de ataque sobre el estabilizador vertical de un avión
La presente invención se refiere a un avión con un fuselaje, alas, estabilizadores y un estabilizador vertical, en el que sobre la porción delantera del estabilizador vertical está montado un elemento saliente de una pieza alargada, que forma superficies laterales de guía del aire, y en el que al extremo delantero del elemento saliente está fijado un miembro saliente de placa metálica perforada.
En un estabilizador vertical de la técnica anterior de este tipo (EP 0 836 989 A2), el elemento saliente de una pieza está abierto en su extremo delantero, cuyo extremo delantero está cubierto por un miembro saliente de placa metálica. Además de la perforación en el miembro saliente, están previstas perforaciones en el elemento saliente. En funcionamiento, aire desde el exterior es aspirado en la cámara encerrada por las paredes laterales del elemento saliente y el miembro saliente. Desde esta cámara se puede retirar el aire por una bomba de aspiración o similar. Por tal retirada de aire se forma un flujo de aire laminar sobre la superficie exterior del estabilizador vertical.
Debido a las perforaciones en el elemento saliente y en el miembro saliente, se retira aire a lo largo de una zona relativamente larga, de manera que se obtienen flujos de aire laminar sobre una distancia relativamente grande.
En otro diseño de la técnica anterior (US 2009/0212165 A1), un elemento saliente de una pieza perforado está montado a un puntal auxiliar de la estructura interna del estabilizador vertical, cuyo elemento saliente está curvado en su extremo delantero, de manera que puede entrar aire en tal extremo delantero y en las paredes laterales. Tal pieza saliente requiere material relativamente robusto y/o un miembro de refuerzo interior con orificios para que el flujo de aire obtenga la resistencia necesaria.
El documento DE 10 2009 043 489 A1 describe una disposición de estabilizador vertical que comprende un miembro saliente que se forma de un elemento de placa perforada exterior y de un perfil de soporte inferior que tiene elementos de larguerillos que se extienden hacia fuera, sobre los que está soportado el elemento de placa. De esta manera, entre los elementos de larguerillos se forman canales de aspiración.
El documento DE 196 49 132 A1 describe un estabilizador que tiene un miembro saliente que se forma por un revestimiento exterior perforado y un soporte interior a través del cual se extienden conductos en la dirección longitudinal, estando los conductos en comunicación con las perforaciones en el revestimiento exterior, de manera que puede fluir aire a través de las perforaciones y dentro de los conductos. Todo el miembro saliente está montado sobre la base del estabilizador en forma de su revestimiento y una cuaderna formada separada.
Un objeto de la invención es proporcionar una estructura que permite una fabricación sencilla y permite todavía formar flujo de aire laminar en funcionamiento.
Este objeto se obtiene proporcionando una estructura de estabilizador vertical, en la que el extremo delantero del elemento saliente está cerrado y un miembro saliente de placa metálica perforada está fijado al mismo y en la que entre este extremo delantero cerrado y el miembro saliente se forma un canal de aire alargado.
En tal estructura, el interior del elemento saliente no se forma ya como una cámara o conducto desde el que se retira aire, sino que todo el aire retirado desde el exterior para formar flujos de aire laminar entre en el canal de aire formado por el extremo delantero del elemento saliente y el miembro saliente fijado el mismo. En este caso, es posible una estructura de elemento saliente que es fácil de fabricar, por ejemplo moldeándola de un material de sándwich que comprende una capa interior de un polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP). Con tal diseño del elemento saliente, sólo se requiere el miembro saliente de placa metálica perforada para formar el canal de aire alargado junto con el elemento saliente.
Está claro que la reducción de la superficie porosa que permite la retirada de aire desde la superficie exterior del estabilizador vertical es menor que en las estructuras de la técnica anterior descritas anteriormente, de manera que se reduce la formación de flujos de aire laminar. Sin embargo, este inconveniente de la técnica anterior se compensa muy bien por la estructura simplificada y la facilidad de fabricación que resulta del diseño de acuerdo con la invención.
Para efectuar la retirada pasiva de aire, el canal de aire se puede extender hasta el extremo superior del estabilizador vertical y entonces se abre en su extremo superior. Por lo tanto, en funcionamiento, el aire que fluye a través de tal extremo superior abierto generará una presión reducida en el canal de aire que da como resultado la retirada de aire desde el canal de aire.
Con preferencia, la sección transversal del canal de aire se reduce desde el extremo inferior hasta el extremo superior para mejorar la retirada de aire.
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En otra forma de realización, es posible proporcionar retirada activa de aire desde el canal de aire conectando el canal de aire a una bomba de aspiración o similar.
Para obtener una estructura estable del miembro saliente, en su extremo delantero se puede fijar un elemento de refuerzo alargado a la superficie interior del miembro saliente, cuyo elemento de refuerzo comprende una pluralidad de orificios. Estos orificios permiten la distribución de aire en todo el canal de aire formado por el extremo delantero del elemento saliente y el miembro saliente.
Tal elemento de refuerzo está dispuesto generalmente simétrico con respecto a un plano vertical a través del eje longitudinal del fuselaje y se forma en sección transversal de tal manera que se forma al menos un canal vertical entre el elemento de refuerzo y la superficie interior del miembro saliente.
Para obtener una conexión entre el miembro saliente y el elemento saliente, se puede fijar el área de fijación para fijar el miembro saliente al elemento saliente al elemento saliente por una unión adhesiva.
El miembro saliente de placa metálica consta con preferencia de titanio, una aleación de titanio o acero inoxidable.
En particular, cuando el miembro saliente está moldeado de un material de sándwich que comprende un material de plástico reforzado con fibras, por ejemplo GFRP, el extremo delantero del elemento saliente puede estar curvado. Tal diseño facilita la inserción del material de sándwich en el molde formado correspondiente.
A continuación se describirá la invención con referencia a los dibujos que muestran formas de realización preferidas.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un avión, en la que se proporciona un diseño de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una vista del estabilizador vertical que incorpora una forma de realización de la invención.
La figura 3 muestra una ilustración parcialmente esquemática de la sección transversal de una porción del estabilizador horizontal a lo largo de las líneas A-A en la figura 2.
La figura 4 muestra los elementos de la figura 3 antes del montaje.
La figura 5 muestra una vista parcial en la dirección de la flecha B en la figura 4.
La figura 6 muestra en una vista que corresponde a otra forma de realización de la invención de la figura 4.
La figura 7 muestra los elementos de la figura 7 antes del montaje.
La figura 8 muestra grafos de la distribución de la presión a lo largo de la superficie exterior del miembro saliente y dentro de los canales de la forma de realización de las figuras 3 y 4 para diferentes condiciones de vuelo.
El avión 1 mostrado en la figura 1 comprende un fuselaje 2, alas 3 y 4, estabilizadores horizontales 5 y 6 y un estabilizador vertical 7 a cuyo extremo trasero se conecta el timón 8. En el extremo delantero del estabilizador vertical 7 está prevista una región de aspiración de aire 9 diseñada de acuerdo con la invención.
Como se muestra con más detalle en la figura 2, en el extremo delantero del estabilizador vertical 7 está montado un elemento saliente de una pieza alargado que, junto con un miembro saliente de placa metálica perforada forma un canal de aire alargado 9, cuya estructura se describirá en detalle a continuación con respecto a las figuras 3 a 5. Como se indica también en la figura 2, la antena-HF 15 mostrada esquemáticamente está localizada dentro del elemento saliente de una pieza.
Como se muestra en la figura 3, los extremos traseros libres 21, 22 de la capa exterior del elemento saliente 20 se montan por medio de tornillos 13 en elementos 11 en forma de T asegurados a una cuaderna delantera 10 del estabilizados vertical 7, como es bien conocido. El elemento saliente 20 está cerrado en su extremo delantero, que forma una porción delantera curvada. El elemento saliente 20 puede constar de un sándwich de GFRP que forma un núcleo de espuma reforzada con fibra de vidrio con capas exteriores de mallas de fibra de vidrio impregnadas con el polímero que forma el núcleo. Al extremo delantero del elemento saliente 20 está fijado un miembro saliente 25 de placa metálica perforada curvada alargada por medio de un adhesivo, como se indica en el fragmento parcial ampliado C en la figura 3. Para obtener superficies de flujo uniforme sobre el lado exterior de la estructura saliente, los extremos 26 del miembro saliente 25 se reducen en espesor por laminación, como se indica en la figura 4 en D. El miembro saliente 25 consta con preferencia de material de placa de titanio o de acero inoxidable y se pueden generar perforaciones o agujeros 40 mediante perforación por láser, donde se pueden prever, por ejemplo, 4 millones de agujeros por m2 y los agujeros pueden estar configurados de forma circular o triangular. El extremo
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delantero del elemento saliente 20 y el miembro saliente 25 forman el canal de aire alargado 9.
En el extremo delantero del miembro saliente 25 se fijan elementos de refuerzo alargados 30 a su superficie interior. En esta forma de realización particular, se emplean tres elementos de refuerzo 30 y un elemento de refuerzo 30 está centrado con respecto al extremo en punta del miembro saliente 25, mientras que los otros elementos de refuerzo 30 están localizados lateralmente con respecto al elemento centrado. Los elementos de refuerzo pueden constar del mismo material que el miembro saliente 25 y pueden tener extremos doblados hacia fuera para acoplamiento superficial con el miembro saliente 25. La fijación se puede efectuar por estañado. Como se indica, los elementos de refuerzo 30 están dispuestos simétricamente con respecto a un plano vertical a través del eje longitudinal del fuselaje, cuyo plano se muestra en la figura 3 en línea de puntos. Los elementos de refuerzo 30 tienen una sección transversal de manera que se forman uno o más canales verticales 32 entre los elementos de refuerzo y la superficie interior del miembro saliente 25. Por lo tanto, en esta forma de realización se forman tres canales 32. Como se indica en la figura 2, el canal de aire 9 está abierto en su extremo superior, de manera que en funcionamiento se aspira aire desde el canal de aire debido al aire que fluye a través del extremo superior del estabilizador vertical 7.
Para ajustar la presión en el canal de aire 9, los elementos de refuerzo 30 comprenden orificios 31 (figura 5). Por lo tanto, la caída de la presión desde el miembro saliente perforado 25 proporciona la distribución de la aspiración necesaria a lo largo del miembro saliente 25. En particular, la figura 8 muestra grafos de la distribución de la presión resultante a lo largo del miembro saliente 25 (curvas I) y dentro de los diferentes canales 32 (curvas II) para diferentes condiciones de vuelo, donde la abscisa de los grafos indica la distancia desde el extremo en punta del miembro saliente 25 en un plano perpendicular a la dirección longitudinal del miembro saliente 25. En el gráfico a) se muestra la distribución para un vuelo en línea, mientras que el gráfico b) muestra la distribución para un vuelo de guiñada.
Como se puede ver, la distribución de la presión I sobre la superficie exterior del miembro saliente 25 tiene un pico en el extremo en punta y se reduce fuertemente a medida que se incrementa la distancia desde el extremo en punta. Además, como se indica por las curvas II en el canal central 32 tiene lugar la presión máxima, mientras que los canales 32 dispuestos lateralmente muestran una presión significativamente más baja.
Estas distribuciones y especialmente la caída de la presión a lo largo de la superficie exterior del miembro saliente 25 se puede ajustar para un miembro saliente 25 dado seleccionando adecuadamente el número y las dimensiones de los orificios 31.
En la forma de realización de las figuras 6 y 7, los elementos que corresponden a los de las figuras 3 a 5 están designados con los mismos números de referencia más '. Los elementos idénticos a los de las figuras 3 a 5 no se describirán de nuevo.
La forma del elemento saliente 20' de una pieza es ligeramente diferente por que su extremo delantero cerrado se forma por una pared relativamente fina, que no está curvada sino recta. Se forma por un sándwich de GFRP con un núcleo de panal de abejas.
El miembro saliente 25' debe fijarse por medio de un adhesivo que se adhiere sobre las superficies exteriores del elemento saliente 20', como se indica en la figura 7. Además, el miembro saliente 25' está provisto con un único elemento de refuerzo 30', de manera que comprende un canal vertical 32' individual.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Avión con un fuselaje (2), alas (3, 4), estabilizadores horizontales (5, 6) y un estabilizador vertical (7), en el que sobre la porción delantera de dicho estabilizador (7) está montado un elemento saliente (20; 20') de una pieza alargado, y al extremo delantero del elemento saliente (20; 20') está fijado un miembro saliente (25; 25') de placa metálica perforada, estando cerrado el extremo delantero de dicho elemento saliente (20; 20'), de tal manera que entre este extremo delantero cerrado y el miembro saliente (25; 25') está formado un canal de aire (9; 9') alargado, caracterizado por que el elemento saliente (20, 20') forma superficies de guía de aire externas laterales.
  2. 2. - Avión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho canal de aire (9; 9') se extiende hasta el extremo superior del estabilizador vertical (7) y está abierto en su extremo superior.
  3. 3. - Avión de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la sección transversal de dicho canal de aire (9; 9') se reduce desde su extremo inferior hasta su extremo superior.
  4. 4. -Avión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho canal de aire está conectado a una bomba de aspiración.
  5. 5. - Avión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que en el extremo delantero del miembro saliente (25; 25'), un elemento de refuerzo (30; 30') alargado está fijado a la superficie interior del miembro saliente, cuyo elemento de refuerzo comprende una pluralidad de orificios (31).
  6. 6. - Avión de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que dicho elemento de refuerzo (30; 30') está dispuesto simétricamente con respecto a un plano vertical a través del eje longitudinal del fuselaje (2) y se forma en sección transversal, de manera que se forma al menos un canal vertical (32; 32') entre dicho elemento de refuerzo y la superficie interior de dicho miembro saliente (25; 25').
  7. 7. - Avión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que dicho miembro saliente (25; 25') consta de titanio o de una aleación de titanio.
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