ES2916749A1 - Cubiertas y llantas de giro automatico para aviones - Google Patents

Abstract

Invención relacionada con cubiertas y llantas de giro automático, para trenes de aterrizaje aeronáuticos, diseñados para girar automáticamente con las ruedas durante el aterrizaje con el fin de minimizar su desgaste por contacto con tierra y, por tanto, aportar un claro beneficio económico.

Description

DESCRIPCIÓN

CUBIERTAS Y LLANTAS DE GIRO AUTOMÁTICO PARA AVIONES

OBJETO DE LA INVENCION

La presente memoria descriptiva se refiere a una Patente relativa a cubiertas y llantas de giro automático para trenes de aterrizaje aeronáuticos, diseñados a los efectos de girar automáticamente las ruedas con la bajada o salida de los mismos del fuselaje.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación y modificación de aeronaves.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La industria de la aeronáutica produce aviones con fines diversos como el transporte de cargas, el de pasajeros y los aviones cazas interceptores o de observación, por citar solo tres casos. Dependiendo del uso de los mismos, es diferente la velocidad de aterrizaje y contacto con tierra. Sólo como ejemplos, una avioneta pequeña puede aterrizar a unos 120 km/hora, mientras un gran Jet precisa de unos 260 km/hora. Como casos especiales de estas velocidades de Aterrizaje, valdría la pena citar los aviones de ataque si su aterrizaje se realiza con carga, o como caso extremo la velocidad de aterrizaje del transbordador espacial la cual rondaba los 360 km/hora.

En estos aterrizajes, particularmente cuando las velocidades de contacto son mayores a los 100 km/hora, lo que en la práctica es casi siempre, se produce un contacto de alto desgaste de las ruedas del tren de aterrizaje. Este desgaste se ve de hecho visualmente por la simple emisión de una polvareda muy notable al contacto de las cubiertas con la pista de aterrizaje. La "polvareda” visible no es otra cosa que caucho pulverizado por la aceleración instantánea de la cubierta y llantas, las cuales pasan de cero rotaciones a las necesarias para alcanzar la velocidad de aterrizaje de la aeronave en forma brusca. Este desgaste nada deseable tiene varias consecuencias. Las más obvias son el desgaste en sí mismo, el mayor peso de las cubiertas para tener en cuenta el mismo desgaste, el necesario recambio de las mismas y su costo asociado y por supuesto en algunos casos por desgaste cuestiones de seguridad como el estallido de las cubiertas. Si bien los costos de cubiertas podrían considerarse como menores a la hora del mantenimiento de una aeronave, cuando se considera en la vida útil de una de estas naves, incide tanto el costo de las mismas como el costo de tener la nave parada durante los recambios. La vida útil actual, de las gomas de un avión de larga distancia, con un aterrizaje y un despegue diario es de unos 4 meses, en aviones de media distancia dependiendo de los aterrizajes y despegues diarios puede ser entre 2 y 3 meses y en los casos de corta distancia con hasta 4 ciclos diarios la duración de las cubiertas es de un mes. En un caso extremo los costos pueden llegar a 90.000 USD/mes. En caso de hacerse con menor desgaste del aterrizaje particularmente, se podría estimar que el alargamiento de la vida útil sería de un 70% aproximadamente, esto sería sumamente rentable para las aerolíneas en particular en el caso descrito de alto número de ciclos por día. Dado que con ruedas de alto desgaste se verían obligados a un costo anual de cerca de 1.000.000 USD; esta invención tendría por efecto un ahorro significativo aún comparado con los costos de explotación más representativos del avión.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

De forma general, se trata de un diseño de cubiertas o llantas con elementos destinados a generar la rotación de las ruedas por medio de rozamiento aerodinámico diferencial en las mismas durante la bajada del tren de aterrizaje en el vuelo y hasta el momento de tocar tierra.

El modelo reivindicado dispone de varios insertos sobre los laterales de las cubiertas, o de las llantas, los cuales al ser expuestos al aire a las velocidades de aterrizaje provocan sobre ellas un momento de giro en la misma dirección a la de giro de la rueda en tierra al momento de tocar suelo.

Este sistema lleva la velocidad de giro a una muy similar a la inicial de toque en tierra. El objeto de esto es disminuir el desgaste descripto por la necesaria aceleración de la rueda. Como ya se dijo el resultado esperado es la mayor duración de los neumáticos, las economías en el personal y mantenimiento y potencialmente una reducción del peso de los trenes de aterrizaje.

MEJORAS A LA TÉCNICA ACTUAL

La técnica actual ha intentado y patentado sistemas para hacer rotar los neumáticos de aviones con soluciones complejas y caras sobre las llantas. Esto requiere cambios en los aviones y sus llantas lo que las hace más complejas y caras e incluso en un caso obliga a la instalación de motores eléctricos en las mismas con el consiguiente incremento de costos y complejidad en las instalaciones eléctricas al incorporar las necesarias conexiones para lograr el accionamiento de los motores. Esto ha hecho qué, en la realidad, ninguna de las patentes se materializó en soluciones operativas instaladas en los aviones. La técnica propuesta supone respecto de las patentes existentes las siguientes mejoras:

A) Baja en los costos dado que la mejora no requiere de instalaciones adicionales, o certificaciones de tren de aterrizaje adicional o trabajos en los mismos, o cambios en las instalaciones eléctricas.

B) Posibilidad de aplicar la mejora a aviones existentes. Al incorporar la mejora directamente en los neumáticos, esto permite la incorporación de la mejora en cualquier tren de aterrizaje existente sin cambios o adecuaciones de instalaciones que necesariamente deben ser aprobados y certificados por fabricantes y autoridades aéreas, y dichos neumáticos pueden ser instalados en todos los trenes donde se instalaban antes, solamente adecuando el diseño del neumático y sus elementos al lugar donde el neumático queda guardado dentro del fuselaje.

C) Mejora en el nivel de rotación de los neumáticos respecto de los sistemas pasivos actuales. Los sistemas de rotación con un elemento pasivo aerodinámicamente activado sobre la llanta, tienen como contrapartida negativa, que generan menor momento de rotación comparado con la propuesta presentada. Esto porque las distancias al centro de rotación de los sistemas actuales son menores; esto disminuye el momento de rotación y por ende la velocidad de rotación alcanzable. Sumado a esto la menor dimensión de las llantas frente a las cubiertas, deja menor lugar para instalar los elementos aerodinámicos instalando menor número de estos por rueda. La suma de estas cuestiones genera menor momento de giro y por ende menor velocidad de giro.

En resumen, las ventajas, practicas por los menores requerimientos de certificaciones; por la falta de necesidad de reformas al tren de aterrizaje; por la universalidad de la solución aplicable a aeronaves existentes; por las mejoras en cuanto a eficiencia respecto de la velocidad de giro obtenida (por mayor momento de giro) para iguales fuerzas de resistencia y los menores costos asociados; permite asegurar que el sistema ofrece numerosas ventajas respecto de los existentes. Esto permitiría que finalmente de ser aprobada una patente estas mejoras se conviertan finalmente en una realidad.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, con varias figuras donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Vista general de las ruedas con los volúmenes o insertos que generan por resistencia aerodinámica el momento de giro de la rueda. Estos insertos trabajan al presentar de frente al viento, una resistencia más fuerte en una cara que en otra. La cara que ofrece más resistencia al viento es la que queda de frente en la parte inferior de la cubierta lo que genera que la parte inferior gire en el sentido de las agujas del reloj, es decir el mismo sentido que tomaran las ruedas al tocar tierra.

Los puntos listados en la figura 1 se aclaran a continuación:

1. - Sentido del avance del avión

2. - Sentido del viento

3. - Los volúmenes de resistencia sobre el neumático ofrecen baja resistencia aerodinámica sobre la parte superior, es decir, por encima del eje medio de la rueda y cuando avanzan en la dirección de avance del avión

4. - Los volúmenes, al dar vuelta el neumático, presentan la cara de alta resistencia aerodinámica sobre la parte inferior incrementándose esa resistencia5.- El balance de fuerzas de resistencia entre la parte superior e inferior es mayor en la parte inferior del neumático

6.- La Mayor fuerza de resistencias inferior genera un momento de giro según la flecha de giro señalada que coincide con el sentido de avance del avión

La Figura 2 presenta la forma de copa a incluir en el Neumático para generar el momento de giro, cuando esta cara presenta en la parte superior de la rueda su cara de baja resistencia. De esta forma se ve que la curva representada por los puntos ABCD, permiten que el viento, representado por los vectores en azul señalados por (1) sea desviado paulatinamente presentando baja resistencia.

La Figura 3 en forma similar presenta el efecto de estos volúmenes al presentar su cara de alta resistencia al viento. Como se ve, el viento representado por los vectores en azul señalados por (1) queda "atrapado” por la forma de copa y se genera entonces una fuerza de resistencia superior en este sentido generando entonces el desbalance y por ende el momento de giro.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. - Cubiertas y llantas de giro automático para aviones caracterizadas por incluir en sus laterales unos insertos o volúmenes de resistencia diferencial.

2. - Cubiertas y llantas de giro automático para aviones, según la reivindicación anterior, caracterizados porque los insertos están diseñados de forma que ofrecen muy distinta resistencia aerodinámica en un sentido que en otro.

3. - Cubiertas y llantas de giro automático para aviones, según la reivindicación anterior, caracterizados porque los insertos estándispuestos todos en la misma posición en el neumático de forma que ofrezcan mayor resistencia al aire cuando están situados en la parte inferior del mismo.