ES2692369T3 - Pala de hélice - Google Patents

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ES2692369T3 ES14200416.7T ES14200416T ES2692369T3 ES 2692369 T3 ES2692369 T3 ES 2692369T3 ES 14200416 T ES14200416 T ES 14200416T ES 2692369 T3 ES2692369 T3 ES 2692369T3
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Javier Toral Vàzquez
Diego Folch Cortes
Esteban MARTINO GONZÁLEZ
Pablo GOYA ABAURREA
Vasillis Votsios
Michel Fouinnetau
Sylvain Roumegas
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    • B64C11/16—Blades
    • B64C11/20—Constructional features

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Abstract

Pala de hélice (10) que comprende un dispositivo de autodestrucción (1), comprendiendo el dispositivo de autodestrucción (1) medios de detección (2) adaptados para detectar una liberación de la pala de hélice (10), medios de advertencia (3) adaptados para enviar una alarma de liberación en el caso de que los medios de detección (2) detecten la liberación de la pala de hélice (10), y medios de destrucción (4) adaptados para destruir la pala de hélice (10) en el caso de recibir una alarma de liberación desde los medios de advertencia (3), en la que los medios de detección (2) comprenden una pluralidad de acelerómetros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de hélice (10).

Description

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DESCRIPCION
Pala de helice
Campo tecnico de la invencion
La presente invencion pertenece al campo de los motores con palas de helice sin conductos y, mas espedficamente, a las palas comprendidas en los mismos.
Antecedentes de la invencion
Las palas comprendidas en las helices y ventiladores suelen trabajar en condiciones severas. Los parametros de diseno y los margenes de seguridad se establecen cuidadosamente, pero no es imposible que una pala se rompa y se libere del buje. En este caso, la pala puede impactar con otras palas o en otras partes de la aeronave, provocandoles algun dano.
El documento WO 00/66429 A1 desvela una pala de helice para su fijacion a un elemento de recepcion de un cubo de una helice.
Algunas aeronaves estan propulsados por motores que comprenden palas de helice sin conductos. Estos motores estan unidos a la estructura de la aeronave por medio de pilones. Se pueden localizar en la seccion del ala, debajo de un ala alta, por ejemplo, o en la parte trasera del fuselaje. En este ultimo caso, los pilones que soportan estos motores no suelen ser muy largos, por lo que los motores y, por lo tanto, las palas de helice se localizan cerca de la estructura del fuselaje. Por lo tanto, una liberacion o ruptura de la pala es muy cntica en estos casos, ya que puede provocar graves danos a la estructura del fuselaje o incluso al motor opuesto.
Las soluciones propuestas en el estado de la tecnica incluyen el refuerzo del fuselaje en las partes que seran previsiblemente afectadas por una pala que se libera de una helice. Sin embargo, esta solucion plantea un aumento de peso en la estructura de la aeronave y una posicion no muy segura, ya que una pala liberada a alta velocidad puede dibujar una trayectoria no muy predecible. El peso es un problema cntico en el diseno de las aeronaves, por lo que este inconveniente es muy importante en este campo tecnico. El documento US 3 912 200 desvela un sistema de emergencia de desconexion de palas de rotor para al menos dos pares de palas de rotor de helicoptero opuestas. Una pluralidad de cables paralelos estan incrustados en cada pala y se conectan electricamente a una pala de rotor accionada por un cebo explosivo en el buje del rotor. La rotura de una de las palas del rotor a lo largo de su longitud inicia un circuito electrico para desconectar la parte restante de la misma del buje del rotor, y tambien para desconectar la pala opuesta de la unica pala para mantener el equilibrio del rotor y evitar una vibracion excesiva del rotor.
Sumario de la invencion
La presente invencion proporciona una solucion para el problema mencionado anteriormente, mediante una pala de helice de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende un dispositivo de autodestruccion, un motor de acuerdo con la reivindicacion 11 y una aeronave de acuerdo con la reivindicacion 12. En las reivindicaciones dependientes, se definen las realizaciones preferidas de la invencion.
La invencion proporciona una pala de helice que comprende un dispositivo de autodestruccion de acuerdo con un primer aspecto de la invencion. En el primer aspecto inventivo, la invencion proporciona un dispositivo de autodestruccion instalado en la pala de helice, comprendiendo el dispositivo de autodestruccion
medios de deteccion adaptados para detectar una liberacion de la pala de helice,
medios de advertencia adaptados para enviar una alarma de liberacion en el caso de que los medios de deteccion detecten la liberacion de la pala de helice, y
medios de destruccion, estando los medios de destruccion adaptados para destruir la pala de helice en el caso de recibir una alarma de liberacion desde los medios de advertencia,
en la que los medios de deteccion comprenden una pluralidad de acelerometros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice.
Este dispositivo de autodestruccion es adecuado para instalarse en una pala de helice, proporcionando medios para romperla en trozos si es necesario.
En una realizacion espedfica, los medios de deteccion comprenden un circuito que esta destinado a estar dispuesto a lo largo de la envergadura de la pala de helice, de tal manera que una eventual liberacion de la pala provocana la apertura del circuito y la liberacion de la alarma mediante los medios de advertencia.
En una realizacion espedfica, los medios de destruccion comprenden al menos una carga explosiva.
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En una realizacion espedfica, los medios de destruccion comprenden una pluralidad de cargas explosivas. En una realizacion espedfica, las cargas explosivas estan dispuestas cubriendo la totalidad de la envergadura de la pala de helice. En una realizacion espedfica, las cargas explosivas son cables explosivos.
Tener una pluralidad de cargas explosivas en lugar de solo una proporciona varias ventajas. Por un lado, la pala liberada/rota se rompe en mas trozos que en el caso de tener solo una carga explosiva. Estos trozos mas pequenos impactaran en el fuselaje, pero la energfa de estos impactos sera mucho menor que en el caso de trozos mas grandes. Por otro lado, esta solucion permite dividir la carga explosiva total en varias mas pequenas, de tal manera que cada explosion implica una energfa mas baja. Cuando se usa esta invencion en palas que operan muy cerca de la estructura del fuselaje, es importante asegurarse de que la energfa de cada explosion sea menor que la energfa de impacto que toda la pala o el trozo de la pala provocana si no se usase un dispositivo de este tipo.
En una realizacion espedfica, los medios de destruccion comprenden medios para iniciar una onda de choque.
Ventajosamente, una pala de helice que comprende unos medios de autodestruccion de este tipo es adecuada para destruirse cuando se libera parcial o totalmente, de tal manera que la destruccion de la pala o una parte liberada es siempre menos perjudicial para el fuselaje que el impacto de dicha pala o parte liberada.
Ventajosamente, la localizacion de un acelerometro cerca de la punta de la pala de helice garantiza que se detecta tanto una ruptura parcial como una liberacion total de la pala de helice por los medios de deteccion, y por lo tanto los medios de destruccion logran su objetivo de evitar que un gran trozo de la pala de helice alcance el fuselaje.
En una realizacion espedfica, la pala de helice esta fabricada de un material compuesto de fibra y los medios de destruccion son alambres explosivos que estan entrelazados con las fibras del material compuesto.
Ventajosamente, esta realizacion garantiza una destruccion de la pala, ya que las fibras del material compuesto proporcionan las principales propiedades mecanicas a la pala de helice.
En una realizacion espedfica, la pala de helice comprende un revestimiento y unos elementos de refuerzo, y los medios de destruccion estan localizados junto a los elementos de refuerzo.
En una realizacion espedfica, la pala de helice comprende un revestimiento, un larguero anular que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice y una espuma para cubrir el espacio interior del revestimiento y el larguero anular, y los medios de destruccion son alambres explosivos que se localizan siguiendo una forma espiral alrededor del larguero anular.
En una realizacion espedfica, la pala de helice comprende un revestimiento, un larguero anular que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice y una espuma para cubrir el espacio interior del revestimiento y el larguero anular, y los medios de destruccion son alambres explosivos que se localizan al lado del larguero anular.
En unas realizaciones particulares, tanto los medios de deteccion como los medios de destruccion estan comprendidos en un area delimitada por los elementos de refuerzo. En unas realizaciones particulares, tanto los medios de deteccion como los medios de destruccion estan comprendidos fuera de un area delimitada por los elementos de refuerzo.
Ventajosamente, estas realizaciones garantizan la destruccion de la pala, ya que los medios de destruccion estan localizados junto a los elementos que proporcionan las principales propiedades mecanicas a la pala de helice.
En una realizacion espedfica, los medios de deteccion comprenden ademas un circuito que esta dispuesto a lo largo de la envergadura de la pala de helice, y parte del circuito esta dispuesto en el buje de la helice.
En un segundo aspecto de la invencion, la invencion proporciona un motor que comprende una pala de helice de acuerdo con el primer aspecto de la invencion.
En un tercer aspecto de la invencion, la invencion proporciona una aeronave que comprende un motor de acuerdo con el segundo aspecto de la invencion.
Descripcion de los dibujos
Estas y otras caractensticas y ventajas de la invencion resultaran claramente entendidas en vista de la descripcion detallada de la invencion que se hace evidente a partir de una realizacion preferida de la invencion, dada solo como un ejemplo y no limitada a la misma, haciendo referencia a los dibujos.
La figura 1 muestra un ejemplo de un dispositivo de autodestruccion para una helice.
La figura 2 muestra un ejemplo de un dispositivo de autodestruccion para una helice que no forma parte de la
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invencion reivindicada.
La figura 3 muestra una pala de helice que comprende una primera realizacion de un dispositivo de autodestruccion para una helice de acuerdo con la invencion.
La figura 4 muestra una pala de helice que comprende una segunda realizacion de un dispositivo de autodestruccion para una helice de acuerdo con la invencion.
La figura 5 muestra una pala de helice que comprende otro ejemplo de un dispositivo de autodestruccion para una helice.
La figura 6 muestra un motor de acuerdo con la invencion.
La figura 7 muestra una aeronave de acuerdo con la invencion.
Descripcion detallada de la invencion
Cada dispositivo de autodestruccion de acuerdo con la invencion comprende:
medios de deteccion adaptados para detectar una liberacion de la pala de helice,
medios de advertencia adaptados para enviar una alarma de liberacion en el caso de que los medios de deteccion detecten la liberacion de la pala de helice, y
medios de destruccion, adaptados para destruir la pala de helice en el caso de recibir una alarma de liberacion desde los medios de advertencia.
En el ejemplo mostrado en la figura 1, los medios de deteccion (2) del dispositivo de autodestruccion (1) son una pluralidad de acelerometros y los medios de destruccion (4) son dos alambres explosivos, que estan conectados a los acelerometros por medio de los medios de advertencia (3). En el caso de que una pala se libere parcial o totalmente, los medios de deteccion detectanan un vector de aceleracion con un componente que es mayor que un valor de disparo predeterminado que no se debe a la aceleracion de frenado en un movimiento de rotacion, y como consecuencia, los medios de advertencia (3) activanan los medios de destruccion (4). Los acelerometros se han calibrado anteriormente para establecer un valor de disparo adecuado, sobre el que los medios de advertencia (3) activan los medios de destruccion (4).
En el ejemplo mostrado en la figura 2, los medios de deteccion (2) comprenden ademas un circuito electrico. Se pretende colocar una parte del circuito en la parte de la pala que se espera que se libere, y la otra parte del circuito se debe colocar en el buje de la helice, que no esta destinado a liberarse. En el caso de que se libere una pala, el circuito se abrina y los medios de advertencia (3), que detectan la condicion de circuito abierto, activanan los medios de destruccion (4). En este ejemplo, los medios de destruccion (4) son una pluralidad de cargas explosivas que estan dispuestas linealmente. En diferentes realizaciones, las cargas explosivas estan dispuestas de acuerdo con diferentes patrones. Al ser los medios de deteccion adecuados para colocarse a lo largo de la totalidad de la envergadura de una pala de rotor, permite la deteccion tanto de una liberacion total como de una ruptura parcial de la pala.
En otro ejemplo, los medios de destruccion son medios que estan destinados a iniciar una onda de choque al activarse. Este ejemplo es espedficamente adecuado para una pala con una estructura monolftica, ya que las ondas de choque son espedficamente efectivas para destruir este tipo de pala.
Cualquier combinacion de medios de deteccion, que comprendan una pluralidad de acelerometros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice, y de unos medios de destruccion es adecuada para estar presente en diferentes realizaciones de medios de autodestruccion de acuerdo con esta invencion.
En una realizacion espedfica, la pala de helice es de un material compuesto, y los medios de destruccion son alambres explosivos que se entrelazan con los tejidos del material compuesto de la pala. En una realizacion espedfica, la pala comprende un larguero anular que cubre la totalidad de la envergadura de la pala, y los medios de destruccion estan localizados junto al larguero anular. En una realizacion espedfica adicional, los medios de destruccion son cables explosivos que se localizan siguiendo una forma espiral alrededor del larguero anular. La figura 3 muestra una pala de helice (10) que comprende unos medios de autodestruccion (1) de acuerdo con el ejemplo mostrado en la figura 1. Los medios de destruccion (4) son cables explosivos dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10). En esta realizacion espedfica, la pala de helice comprende un revestimiento (13), un larguero anular (11) que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10) y una espuma (14) para cubrir el espacio interior del revestimiento y el larguero anular (11), y los cables explosivos estan localizados dentro de la zona de refuerzo de la pala de helice. De acuerdo con la invencion, los medios de deteccion (2) comprenden una pluralidad de acelerometros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10). En esta realizacion espedfica, al menos uno de los mismos esta localizado cerca de la punta de la pala de helice (10), de tal manera que tanto una rotura parcial como la liberacion total de la pala de helice (10) se detectan por los medios de deteccion (2).
La figura 4 muestra otra pala de helice que comprende un medio de autodestruccion de acuerdo con el ejemplo mostrado en la figura 1. En la realizacion mostrada en esta figura, la pala de helice (10) comprende un revestimiento (13), un larguero anular (11) que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10) y
una espuma (14) para cubrir el espacio interior del revestimiento y el larguero anular (11), y los medios de destruccion (4) son unos cables explosivos que se localizan siguiendo una forma espiral alrededor del larguero anular (11). Los medios de deteccion (2) comprenden una pluralidad de acelerometros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10). Al menos uno de los mismos esta localizado cerca de la punta de la pala de 5 helice (10), de tal manera que tanto una rotura parcial como la liberacion total de la pala de helice (10) se detectan por los medios de deteccion (2). En una realizacion diferente, no mostrada, los medios de destruccion (4) son cables explosivos que se localizan siguiendo una forma espiral en el lado interior del larguero anular (11).
La figura 5 muestran una pala de helice (10) que comprende un medio de autodestruccion (1) de acuerdo con el 10 ejemplo mostrado en la figura 2. Una parte del circuito se coloca en la parte de la pala de helice (10) que se espera que se libere, lo que significa que una parte del circuito se coloca en la mitad de la pala que esta mas alejada del buje (12), y la otra parte del circuito se coloca en el buje de la helice (12), que no esta destinado a liberarse.
La figura 6 muestra un motor (20) que comprende una pala de helice de acuerdo con la mostrada en la figura 3.
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La figura 7 muestra una aeronave (30) que comprende un motor (20) como se muestra en la figura 5.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Pala de helice (10) que comprende un dispositivo de autodestruccion (1), comprendiendo el dispositivo de autodestruccion (1)
    medios de deteccion (2) adaptados para detectar una liberacion de la pala de helice (10),
    medios de advertencia (3) adaptados para enviar una alarma de liberacion en el caso de que los medios de deteccion (2) detecten la liberacion de la pala de helice (10), y
    medios de destruccion (4) adaptados para destruir la pala de helice (10) en el caso de recibir una alarma de liberacion desde los medios de advertencia (3),
    en la que los medios de deteccion (2) comprenden una pluralidad de acelerometros dispuestos a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10).
  2. 2. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que los medios de deteccion (2) comprenden ademas un circuito dispuesto a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10), de tal manera que una eventual liberacion de la pala provocana la apertura del circuito y el envfo de una alarma de liberacion por los medios de advertencia (3).
  3. 3. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion anterior, en la que los medios de destruccion (4) comprenden una pluralidad de cargas explosivas.
  4. 4. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion anterior, en la que la pluralidad de cargas explosivas estan dispuestas cubriendo sustancialmente la totalidad de la envergadura de la pala de helice (10).
  5. 5. Pala de helice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, en la que las cargas explosivas son cables explosivos.
  6. 6. Pala de helice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pala de helice (10) esta fabricada de un material compuesto de fibra y los medios de destruccion (4) son cables explosivos que estan entrelazados con las fibras del material compuesto.
  7. 7. Pala de helice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la pala de helice (10) comprende un revestimiento (13) y unos elementos de refuerzo, y los medios de destruccion (4) estan localizados junto a los elementos de refuerzo.
  8. 8. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que los elementos de refuerzo comprenden un larguero anular (11) que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10) y una espuma (14) para cubrir el espacio interior del revestimiento (13) y del larguero anular (11), y los medios de destruccion (4) son cables explosivos que se localizan siguiendo una forma espiral alrededor del larguero anular (11).
  9. 9. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que los elementos de refuerzo comprenden un larguero anular (11) que se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10) y la espuma (14) para cubrir el espacio interior del revestimiento y del larguero anular (11) y los medios de destruccion (4) son cables explosivos que estan localizados junto al larguero anular (11).
  10. 10. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion 1 o cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que los medios de deteccion (2) comprenden ademas un circuito que esta dispuesto a lo largo de la envergadura de la pala de helice (10), y parte del circuito esta configurado para disponerse en un buje de helice (12).
  11. 11. Pala de helice (10) de acuerdo con la reivindicacion 2, en la que parte del circuito esta configurada para disponerse en un buje de helice (12).
  12. 12. Motor (20) que comprende una pala de helice (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
  13. 13. Aeronave (30) que comprende un motor (20) de acuerdo con la reivindicacion anterior.
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