ES2921201T3 - Aeronave y procedimiento de estabilización de una aeronave - Google Patents
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Abstract
La presente invención se relaciona con una aeronave (1), que comprende: al menos un sensor (2) para medir un viento (3); actuadores (4) (motores (41), superficies de control (42), etc.); Una base de datos (6) incrustada a bordo de la aeronave (1), la base de datos (6) asociando varios valores de medición del viento con varios puntos de ajuste para la atención de los actuadores (4). La aeronave (1) además comprende medias (5) de análisis y control, que se organizan de manera, o programadas para que: - reciba valores de medición del viento que se originan en el al menos un sensor (2), buscando, dentro del Base de datos (6), para una correspondencia de los valores de medición del viento que se originan en el al menos un sensor (2), y determinan (en función de esta búsqueda) las directivas que se enviarán a los actuadores (4), enviando estos estos Directivas determinadas a los actuadores (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aeronave y procedimiento de estabilización de una aeronave
Campo técnico
La presente invención se refiere a una aeronave. También se refiere a un procedimiento implementado por una aeronave.
Una aeronave o procedimiento de este tipo permite una estabilización de la aeronave que experimenta unas variaciones de viento, tales como unas ráfagas o unas turbulencias. El campo de la invención es, más particularmente, pero de manera no limitativa, el de los aerostatos.
Estado de la técnica anterior
La estabilidad de vuelo en entorno turbulento (en concreto, para mejorar la comodidad de los pasajeros) es un tema recurrente en el medio aeronáutico.
La detección y la anticipación de ráfagas de viento son unos elementos primordiales en la gestión del plan de vuelo de una aeronave. Esto es todavía más importante para un aerostato, teniendo en cuenta su gran resistencia al viento y su relativa escasa maniobrabilidad debida a su inercia.
Se conocen varias soluciones del estado de la técnica para detectar o anticipar unas ráfagas de este tipo para una aeronave:
- unas tecnologías "de pilotaje" que se basan en una acción por el piloto o los pilotos y como continuación a una toma de información visualizada en cabina,
- unas tecnologías "de aviso" que se basan en una detección de turbulencias, con el fin de estar en condiciones de advertir a los pasajeros del paso por zona de turbulencias,
- unas tecnologías "de absorción" que se basan en unos sistemas mecánicos (absorbedor de ráfagas) que permiten estabilizar el vuelo.
El documento US 2009/048723 A1 (NUGENT MARK R et al.) divulga una aeronave que comprende un sensor de medición de viento, unos accionadores previstos para modificar una posición de la aeronave en función de consignas recibidas por estos accionadores y una base de datos a bordo en la aeronave, asociando esta base de datos diferentes valores de medición de viento a diferentes consignas para la atención de los accionadores. Se prevé un procesador para recibir unos valores de medición de viento con procedencia del sensor, buscar dentro de la base de datos una correspondencia de los valores de medición de viento con procedencia del sensor y determinar, en función de esta búsqueda, unas consignas a enviar a los accionadores.
Se plantean varios problemas:
- tiempos de reacción: los tiempos de reacción pueden ser demasiado largos con respecto a la rapidez de borrascas o ráfagas o turbulencias (en concreto, para las tecnologías "de pilotaje"),
- vuelo estacionario o dirección de vuelo: ciertas tecnologías (en concreto, "de absorción") no son, en general, eficaces en vuelo estacionario, sino solo durante vuelos de crucero, a unas velocidades importantes y, además, su funcionamiento no autoriza más que la estabilización en la dirección del vuelo,
- puesta en peligro durante un vuelo estacionario: durante las fases de carga/descarga en vuelo estacionario, un aerostato es extremadamente vulnerable al viento turbulento. En efecto, el efecto de ráfagas puede generar unas fuertes inestabilidades que llevan, en los casos extremos, a la puesta en peligro del aerostato.
- precisión de un vuelo estacionario: en el caso del posicionamiento de una carga, la precisión del vuelo estacionario puede ser muy importante. Unas ráfagas pueden llegar a degradar muy ampliamente esta precisión en detrimento de sus capacidades operativas.
La finalidad de la presente invención es resolver al menos uno de los problemas o desventajas anteriormente mencionados.
Exposición de la invención
Este objetivo se consigue con un aerostato según la reivindicación 1.
El al menos un sensor está preferentemente dispuesto para medir un viento a una frecuencia de medición de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz. Los medios de análisis y de mando están preferentemente dispuestos para o programados para determinar unas consignas a enviar a los accionadores a una frecuencia de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz.
La aeronave según la invención está preferentemente dispuesta para efectuar un vuelo estacionario.
Los valores de medición de viento pueden comprender:
- una amplitud o una variación de amplitud del viento y/o
- una procedencia o una dirección del viento o una variación de procedencia o de dirección del viento.
Los medios de análisis y de mando pueden estar dispuestos para o programados para enviar directamente las consignas a los accionadores, sin necesitar una etapa de validación o de acuerdo de un participante humano.
La aeronave según la invención puede comprender, además, unos medios para medir los efectos, sobre la posición de la aeronave, de las consignas determinadas, luego, enviadas a los accionadores. En este caso, los medios de análisis y de mando pueden, además, estar dispuestos para o programados para modificar la base de datos en función de los efectos medidos.
Los accionadores pueden comprender unos medios de propulsión de la aeronave y/o unas superficies de mando de la aeronave.
Según también otro aspecto de la invención, se propone un procedimiento según la reivindicación 7.
El al menos un sensor mide preferentemente un viento a una frecuencia de medición de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz. Los medios de análisis y de mando determinan preferentemente unas consignas a enviar a los accionadores a una frecuencia de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz.
En el transcurso de este procedimiento según la invención, la aeronave puede efectuar un vuelo estacionario.
Los valores de medición de viento pueden comprender:
- una amplitud o una variación de amplitud del viento y/o
- una procedencia o una dirección del viento o una variación de procedencia o de dirección del viento.
Los medios de análisis y de mando envían preferentemente las consignas directamente a los accionadores, sin etapa de validación o de acuerdo de un participante humano.
El procedimiento según la invención puede comprender, además, una medición de los efectos, sobre la posición de la aeronave, de las consignas determinadas, luego, enviadas a los accionadores. En este caso, el procedimiento según la invención puede comprender, además, una modificación, por los medios de análisis y de mando, de la base de datos en función de los efectos medidos.
Los accionadores pueden comprender unos medios de propulsión de la aeronave y/o unas superficies de mando de la aeronave.
Descripción de las figuras y modos de realización
Otras ventajas y particularidades de la invención aparecerán con la lectura de la descripción detallada de implementaciones y de modos de realización de ninguna manera limitativos y de los siguientes dibujos adjuntos: - la figura 1a es una vista esquemática desde arriba de un primer modo de realización de aeronave 1 según la invención,
- la figura 1 b es una vista esquemática de perfil del primer modo de realización de aeronave 1 según la invención, - la figura 2 es una vista esquemática desde arriba de la aeronave 1 según la invención hacia la que se dirige una ráfaga de viento 3,
- la figura 3 es una vista esquemática desde arriba de la aeronave 1 según la invención que compensa los efectos de este viento 3,
- la figura 4 es una vista esquemática de un procedimiento según la invención implementado en la aeronave 1. En primer lugar, se va a describir, con referencia a las figuras 1a, 1b, 2, 3 y 4, un primer modo de realización de aeronave 1 según la invención.
En la presente descripción, el término aeronave designa cualquier medio de transporte (de persona o de bienes) capaz de evolucionar volando.
La aeronave 1 está dispuesta para efectuar un vuelo estacionario. Con ello, se quiere decir que la aeronave 1 es capaz (en ausencia de viento) de tener un vuelo según una posición fija con respecto al suelo, como es este el caso para un
dirigible o un helicóptero.
Más particularmente, la aeronave 1 consiste en un aerostato.
En la presente descripción, el término aerostato es una aeronave cuya sustentación está asegurada por el empuje de Arquímedes (contrariamente a un aerodino), como, por ejemplo, un globo con canasta o un dirigible.
El aerostato 1 (un vehículo cuya sustentación está asegurada por un gas más ligero que el aire ambiente que lo rodea, es decir, un globo o un dirigible) es un dirigible destinado a transporte de carga.
En este ejemplo no limitativo, el aerostato 1 utilizado es un dirigible que tiene una longitud de 70 m y un volumen de 6.000 m3 de Helio. El aerostato 1 se desplaza horizontalmente con la ayuda de cuatro motores 41 (eléctricos o térmicos) que están repartidos cada 90° sobre la periferia del aerostato 1 (preferentemente de manera sustancial en un plano horizontal paralelo al plano de las figuras 1a, 2 y 3), de los que:
- dos motores delantero/trasero 41,411 que tienen un sentido de propulsión reversible y
- dos motores laterales 41,412 que son vectorizables u orientables (que funcionan tanto para una propulsión vertical hacia arriba o hacia abajo y para una propulsión horizontal hacia adelante o hacia atrás) y que tienen, además, un sentido de propulsión reversible.
Los motores 41 son, por ejemplo, unos motores térmicos de una potencia unitaria P = 160 kW de referencia FR305-230E de SMA, equipados con hélices contrarrotatorias de dos en dos.
Con el fin de asegurar un posicionamiento suficientemente preciso de la carga transportada, la aeronave 1 está equipada con un sistema de estabilización (que comprende los medios 2, 4, 5 y 6 descritos a continuación) activo del vuelo de la aeronave 1, eficaz en entorno turbulento y en vuelo estacionario. El sistema de estabilización permite, a partir de una medición de teledetección de viento (velocidad e intensidad) anticipar la respuesta de comportamiento de la aeronave 1 en todas las direcciones y, por lo tanto, actuar sobre unos accionadores 4 para garantizar su estabilidad.
La aeronave 1 comprende al menos un sensor 2, dispuesto para medir viento 3. Se entiende por viento 3 en la presente descripción cualquier movimiento de aire (preferentemente en dirección de la aeronave 1), que comprende preferentemente una o varias turbulencia(s) y/o una o varias ráfaga(s) y/o una o varias borrasca(s).
El al menos un sensor 2 está dispuesto para medir a distancia el viento 3 (emitiendo una señal 22), es decir, antes de que este viento 3 esté en contacto con la aeronave 1. Cada sensor 2 puede comprender, de este modo, uno o varios LIDAR (para "light detection and ranging", "detección de luz y alcance", que es una tecnología de medición a distancia basada en el análisis de las propiedades de un haz de luz devuelto hacia su emisor) y/o uno o varios SODAR (para "Sonic Detection And Ranging", "Detección Sónica y Alcance", que es un sensor que utiliza las ondas sonoras para medir la velocidad y la dirección de los vientos).
Los sensores 2 están dispuestos juntos para medir unos vientos 3 según varias direcciones o procedencias. Más precisamente, los sensores de medición 2 están dispuestos para adquirir la información en todas las direcciones alrededor de la aeronave 1, para detectar las ráfagas del viento 3.
El al menos un sensor 2 comprende varios sensores 2 (al menos cuatro, preferentemente al menos seis sensores 2). El modo de realización ilustrado en las figuras comprende seis sensores 2.
De entre estos (seis) sensores, varios (cuatro, véase la figura 1a) sensores 2 están repartidos en un mismo plano horizontal (definiéndose un plano horizontal como perpendicular a la vertical, es decir, a la dirección de atracción de la gravitación).
De entre estos (seis) sensores, varios (cuatro, véase la figura 1b) sensores 2 están repartidos en un mismo plano vertical.
En el ejemplo ilustrado en las figuras, el aerostato 1 está equipado con varios sensores 2 de tipo LIDAR (láser pulsado, longitud de onda A = 1,54 gm) que permiten medir la velocidad del viento 3 en todas las direcciones horizontales. Para esto, están posicionadas, por ejemplo, 24 líneas de medición sobre la periferia del aerostato 1. Cada sensor 2 está dispuesto para medir la velocidad de viento 3 a una distancia comprendida entre 40 m y 400 m del aerostato 1 con una puerta de distancia (o "range gate") de 10 o 20 m (lo que corresponde a 10 mediciones simultáneas por haz). Una medición de viento vertical (a partir de un sensor 2 equipado con cuatro haces, por ejemplo) permite incrementar la precisión de la medición. Cada Lidar a bordo 2 es, por ejemplo, un Windiris. Cada sensor 2 comprende al menos dos líneas de medición que permiten medir dos coordenadas de la velocidad del viento. En el presente modo de realización, cada sensor 2 comprende cuatro líneas de medición que permiten medir una tercera coordenada de velocidad del viento. La aeronave 1 comprende al menos seis sensores LIDAR, esto es, al menos 24 líneas de medición.
El al menos un sensor 2 está dispuesto para medir un viento 3 a una frecuencia de medición de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz.
La aeronave 1 comprende unos accionadores 4, dispuestos para modificar una posición de la aeronave 1 en vuelo en función de consignas recibidas por estos accionadores 4.
Los accionadores 4 comprenden unos medios de propulsión (los motores 41) y unas superficies de control o superficies de mando 42.
Este modo de realización comprende cuatro motores 41 y cuatro superficies de mando 42.
Las superficies de mando de vuelo 42 son unos dispositivos móviles, que permitan producir o controlar los movimientos de la aeronave 1, por ejemplo, la incidencia o la incidencia lateral de la aeronave 1.
Estos accionadores 4 pueden estar dedicados al sistema de estabilización según la invención o no.
La aeronave 1 comprende una base de datos informática y/o electrónica 6, a bordo en la aeronave 1. La base de datos 6 asocia diferentes valores de medición de viento a diferentes consignas para la atención de los accionadores 4. Estas consignas se prevén para compensar el efecto, sobre la aeronave 1, del viento 3 que tiene unos valores de medición asociados a estas consignas en la base 6.
Esta base de datos 6 está construida:
- Por unos cálculos aerodinámicos que simulan los efectos de varios valores de medición de viento sobre la aeronave 1 y calcula las consignas teóricas a enviar a los accionadores 4 para compensar estos efectos y/o
- Por unos datos empíricos (obtenidos, por ejemplo, en un túnel de viento sobre la aeronave 1 o por unas pruebas hidrodinámicas sobre modelo o por unas pruebas de la aeronave 1 en vuelo o por unas simulaciones digitales), obtenidos sometiendo la aeronave 1 a diferentes valores de viento 3 y probando diferentes consignas enviadas a los accionadores 4 hasta una compensación satisfactoria de los efectos de este viento 3.
La base de datos 6 comprende un ordenador y/o una unidad central o de cálculo y/o un circuito electrónico analógico (preferentemente dedicado) y/o un circuito electrónico digital (preferentemente dedicado) y/o un microprocesador (preferentemente dedicado) y/o unos medios de software. En el presente modo de realización, la base de datos 6 se almacena sobre memoria flash en el computador 5 descrito a continuación. Esta base de datos 6 tiene, típicamente, la forma de una tabla de correspondencia, por ejemplo, en un formato de tipo ".csv".
La aeronave 1 comprende unos medios de análisis y de mando 5 (también llamados "computador" 5).
Los medios de análisis y de mando 5 comprenden un ordenador y/o una unidad central o de cálculo y/o un circuito electrónico analógico (preferentemente dedicado) y/o un circuito electrónico digital (preferentemente dedicado) y/o un microprocesador (preferentemente dedicado) y/o unos medios de software.
Como se verá esto a continuación, los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos para (por ejemplo, comprendiendo una tarjeta electrónica dedicada) y/o, más precisamente, programados para (por ejemplo, comprendiendo unos medios de software) realizar ciertas funciones u operaciones o mando o cálculo, etc.
Como se verá esto a continuación, cada una de las etapas del procedimiento según la invención implementado por la aeronave 1 no se realiza de manera puramente abstracta o puramente intelectual, sino que:
- se efectúa de manera automática excluyendo cualquier participación humana) e
- implica la utilización de al menos un medio técnico.
Los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos para y/o programados para:
o Recibir, con procedencia del al menos un sensor 2, unos valores de medición de un viento 3,
o buscar, dentro de la base de datos 6, una correspondencia de estos valores de medición de viento con procedencia del al menos un sensor 2,
o determinar, en función del resultado de esta búsqueda, unas consignas a enviar a los accionadores 4 y o enviar a los accionadores 4 estas consignas determinadas (el computador 5 envía las consignas que mandan los motores 41 y las superficies de mando 42).
Típicamente, los valores de medición de viento comprenden (preferentemente para cada punto de entre varios puntos del espacio alrededor de la aeronave 1):
- al menos una amplitud o al menos una variación (caso de una ráfaga del viento 3) de amplitud del viento 3, siendo cada amplitud, típicamente, una velocidad o intensidad del viento. La al menos una (variación de) amplitud puede comprender, de este modo, una (variación de) velocidad local del viento 3 y una (variación de) velocidad de aproximación del viento 3 en dirección de la aeronave 1: se comprenderá, por ejemplo, que, en el caso de un
tornado, la velocidad local del viento dentro del tornado puede ser muy fuerte, pero que este tornado puede tener una posición fija (y, por lo tanto, una velocidad de aproximación nula) con respecto a la aeronave 1; y
- al menos una procedencia (por ejemplo, una posición de viento 3 con respecto a la aeronave 1 y/o un número del sensor 2 que ha detectado este viento 3) y/o una dirección del viento 3 (o al menos una variación de procedencia o de dirección del viento 3). La al menos una (variación de) dirección puede comprender, de este modo, una (variación de) dirección local del vector velocidad del viento 3 y una (variación de) dirección de aproximación del viento 3 en dirección de la aeronave 1: se comprenderá, por ejemplo, que, en el caso de un tornado, la velocidad local del viento dentro del tornado puede tener una dirección en rotación alrededor de un centro de tornado, pero que este tornado puede tener una posición fija (y, por lo tanto, ninguna dirección de aproximación) con respecto a la aeronave 1;
- y eventualmente una distancia de este viento 3 con respecto a la aeronave 1.
Los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos, además, para y/o programados para transformar los valores de medición que provienen del al menos un sensor 2 en un formato adoptado en (o compatible con) la base de datos 6 (es decir, transformar la información de medición en datos conocidos o utilizables por la base de datos 6).
Típicamente, esta transformación (realizada por el computador 5) consiste en reconstruir un campo de vientos a partir de las mediciones discretas de varios de los sensores 2 (por ejemplo, 24 haces con 10 puntos de medición, esto es, 240 puntos cada segundo para una medición a 1 Hz). En cada medición (en cada segundo para una medición a 1 Hz), estos puntos se llegan a interpolar, con el fin de reconstruir un campo tridimensional de vectores que representan unas direcciones y velocidades del viento 3 en el espacio que rodea a la aeronave 1.
Los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos para y/o programados para enviar directamente las consignas a los accionadores 4, sin necesitar una etapa de validación o de acuerdo de un participante humano (tal como un piloto de la aeronave 1, por ejemplo).
De este modo, cada sensor 2 está conectado al computador de a bordo 5 dedicado al sistema de estabilización. El protocolo de comunicación entre los sensores 2 y el computador 5 estará preferentemente basado en la CAN (para "Controller Area Network", "Red de Zona del Controlador" y que es un bus de sistema serie) que está adaptado, por su fiabilidad, a los sistemas de a bordo en tiempo real. Este analiza los datos que provienen de los sensores 2 para identificar unas perturbaciones. A continuación, compara estas perturbaciones con la base de datos 6 previamente establecida. La base de datos 6 se almacena sobre una memoria del computador 5. Los datos de la base 6 definen o asocian para cada "caso" (es decir, campo de velocidades y direcciones del viento 3), una estrategia de respuesta, es decir, unas consignas para la atención de los accionadores 4. Un cierto número de datos exteriores también pueden, si esto se desea, tomarse en cuenta en la elección de la estrategia de respuesta, como:
- unos datos de vuelo, como, por ejemplo, unos datos IAS (para "Instant Air Speed" o velocidad instantánea de aire o de viento), IGS (para "Instant Ground Speed" o velocidad instantánea de la aeronave 1 con respecto al suelo),
- unos datos de sistemas (motores, hélices, ...),
- unos datos de localización GPS;
- unos datos de entorno, como, por ejemplo, una topografía alrededor de la aeronave, una temperatura, una humedad, etc...
Con el fin de realizar estas operaciones, el computador 5 tiene una potencia de cálculo que corresponde, típicamente, a al menos la de una CPU Xeon E3-1220 sincronizada a 3,10 GHz y una capacidad de almacenamiento de al menos 2 GB de memoria. El algoritmo (que compara los valores adquiridos por los sensores 2 y los datos que provienen de la base 6) se realiza, por ejemplo, en un entorno labView o en lenguaje C.
Los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos para o programados para determinar unas consignas a enviar a los accionadores 4 a una frecuencia de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz.
La aeronave 1 comprende, además, unos medios (no ilustrados) para medir los efectos, sobre la posición de la aeronave 1, de las consignas determinadas, luego, enviadas a los accionadores 4; y los medios de análisis y de mando 5 están dispuestos, además, para y/o programados para modificar, en la base de datos 6, las consignas asociadas a estos valores de medición de viento en función de los efectos medidos, para mejorar las compensaciones de viento por las consignas contenidas en la base de datos 6.
Para medir estos efectos, se utilizan unos datos inerciales (obtenidos con una central de inercia), así como unos datos GPS, registrándose todos estos datos.
De este modo, el procedimiento implementado por la aeronave 1 comprende, típicamente:
- una medición a distancia de un viento 3 por el al menos un sensor 2 de la aeronave 1 (etapa 11 de la figura 4) o preferentemente de varios vientos según varias direcciones o procedencias (en las figuras 1a y 1b, varios sensores
2 están dispuestos todo alrededor de la aeronave 1 y realizan unas mediciones todo alrededor de la aeronave 1; en la figura 2, una ráfaga del viento 3 se detecta por uno de los sensores 2), luego
- una transformación, por los medios de análisis y de mando 5, de los valores de medición que provienen del al menos un sensor 2 en un formato adoptado en (o compatible con) la base de datos 6 (es decir, una transformación de la información de medición en datos conocidos o utilizables por la base de datos 6). Típicamente, esta transformación (realizada por el computador 5) consiste en reconstruir un campo de viento (es decir, un campo tridimensional de vectores que representan unas direcciones y velocidades del viento 3 para varios puntos de un espacio que rodea a la aeronave 1) a partir de las mediciones discretas de varios de los sensores 2 (por ejemplo, 24 haces con diez puntos de medición, esto es, 240 puntos cada segundo para una medición a 1 Hz). En cada medición (en cada segundo para una medición a 1 Hz), estos puntos se llegan a interpolar, con el fin de reconstruir este campo de vectores.
- un análisis y un mando, por los medios de análisis y de mando 5, que comprenden:
o una recepción, con procedencia del al menos un sensor 2, (etapa 12 de la figura 4) de los valores de medición del viento 3, luego
o una búsqueda (etapa 13 de la figura 4), dentro de la base de datos 6 a bordo en la aeronave 1, de una correspondencia de estos valores de medición de viento con procedencia del al menos un sensor 2, luego
o una determinación (etapa 14 de la figura 4), en función del resultado de esta búsqueda, de las consignas a enviar a los accionadores 4 (es decir, el computador 5 analiza la situación comparándola con la base de datos 6 y determina, de este modo, una estrategia de respuesta), luego
o un envío (etapa 15 de la figura 4) a los accionadores 4 (por mediación de un ordenador de mando de vuelo 8 de la aeronave 1, también llamado "Flight Director", "Director de Vuelo") de estas consignas determinadas, enviando los medios de análisis y de mando 5 directamente las consignas a los accionadores 4, sin etapa de validación o de acuerdo de un participante humano (los valores de medición del viento 3 se procesan por el computador 5 y en la figura 3 se ve que se establece la estrategia de respuesta y que los accionadores 4 se ponen en marcha para generar sobre la aeronave 1 un empuje vectorial 7 que contrarresta o compensa los efectos de la ráfaga del viento 3 sobre la aeronave 1).
Cada una de estas etapas puede implementarse mientras que la aeronave 1 efectúa un desplazamiento o efectúa (o por lo menos tiene como objetivo efectuar) un vuelo estacionario.
El al menos un sensor 2 mide un viento 3 a una frecuencia de medición de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz. Los medios de análisis y de mando 5 determinan unas consignas a enviar a los accionadores a una frecuencia de mando de al menos 0,1 Hz, preferentemente al menos 1 Hz.
Este procedimiento se implementa en "continuo". Para esto, la etapa de medición se repite a la frecuencia de medición (frecuencia de medición de 1 Hz, por ejemplo), con el fin de seguir la evolución del viento 3. La etapa de análisis y de mando se repite a la frecuencia de mando.
La búsqueda, dentro de la base de datos 6, de una correspondencia de los valores de medición de viento denominados "medidos" con procedencia del al menos un sensor 2 es una búsqueda, dentro de la base de datos 6, de valores de medición de viento denominados "almacenados":
- que se almacenan en la base de datos 6 y a los que se asocian unas consignas para la atención de los accionadores 4, como se ha explicado anteriormente y
- que corresponden a los valores de medición de viento "medidos":
- exactamente (el resultado de la búsqueda corresponde a un solo "escenario") o
- con un cierto margen de error, típicamente, más o menos el 1 % de los valores medidos o bien que sean lo más cercanos posible de entre todos los valores de medición almacenados (el resultado de la búsqueda corresponde a un solo "escenario" o a varios escenarios todos muy cercanos).
En el caso en que la etapa de búsqueda 13 comprende una comparación entre un campo tridimensional "medido" (con procedencia del al menos un sensor 2) de vectores que representan unas direcciones y velocidades del viento 3 en el espacio que rodea a la aeronave 1 con el conjunto de los escenarios (es decir, unos valores almacenados o unos campos tridimensionales de vectores "almacenados" que representan unas direcciones y velocidades del viento 3 en el espacio que rodea a la aeronave 1) almacenados en la base de datos 6, el resultado de la búsqueda 13 corresponde, típicamente, a diferentes escenarios todos muy cercanos y la etapa de determinación 14 proporcionará para cada accionador 4 una respuesta en forma de una composición ponderada de varias consignas almacenadas en la base de datos 6 y asociadas a estos diferentes escenarios (en particular, cuando el viento medido 3 comprende varias ráfagas en varias direcciones).
Este procedimiento comprende, además:
- una medición (no ilustrada en la figura 4) de los efectos, sobre la posición de la aeronave 1, de las consignas asociadas enviadas a los accionadores 4 y, luego
- si estos efectos no son satisfactorios (obteniéndose, por ejemplo, el carácter "satisfactorio" por comparación de los efectos medidos con respecto a un umbral de estabilidad de posición de la aeronave 1 en el caso de un vuelo estacionario) una corrección o modificación (no ilustrada en la figura 4), por los medios de análisis y de mando 5, de la base de datos 6 en función de los efectos medidos. El sistema 2, 4, 5 y 6 registra todos los datos y puede, por lo tanto, realizar la corrección o modificación:
o en el transcurso del vuelo de la aeronave 1 ("Online", "En línea") durante el que se miden estos datos o o después del vuelo de la aeronave 1 ("Offline", "Fuera de línea") durante el que se miden estos datos, con el fin de proponer unas mejoras de la base de datos que se aplicarán durante los mantenimientos.
De este modo, la invención funciona por anticipación, es decir, que se conoce previamente la respuesta de la aeronave 1 en materia de dinámica de vuelo frente a un escenario dado de viento 3. De ello resulta un sistema que tiene como ventaja ser mucho más reactivo que si se tuvieran que realizar unos cálculos en tiempo real. Por otra parte, las respuestas pueden evolucionar en función de la experiencia adquirida. Cada respuesta se analiza y, si esta no es satisfactoria, entonces, el sistema 2, 4, 5, 6 puede hacer evolucionar su estrategia.
Por supuesto, la invención no se limita a los ejemplos que se acaban de describir y se pueden aportar unas numerosas habilitaciones a estos ejemplos sin salirse del marco de la invención.
Por ejemplo, en una variante, cada uno de entre todo o parte de los sensores 2 puede reemplazarse por un sensor (por ejemplo, tubos de Pitot y/o anemómetro) que no está dispuesto para medir a distancia el viento, es decir, que está dispuesto para medir un viento únicamente cuando este viento está en contacto con la aeronave 1.
Además, en una variante "no automática" (menos ventajosa), se puede dar al piloto de la aeronave 1 un mapa del entorno aerológico alrededor de la aeronave 1 (estableciéndose este mapa a partir de los valores medidos por el al menos un sensor 2), dejándole, de este modo, toda la libertad para actuar en consecuencia (con, por ejemplo, una recomendación sobre las elecciones a tomar).
Claims (12)
1. Aeróstato (1), que comprende:
- sensores (2) dispuestos todo alrededor del aerostato, estando dichos varios sensores dispuestos para medir a distancia un viento (3) antes de que este viento (3) esté en contacto con el aerostato (1),
- unos accionadores (4), dispuestos para modificar una posición del aerostato (1) en función de consignas recibidas por estos accionadores (4) para compensar el efecto, sobre el aerostato (1), del viento (3),
- una base de datos (6) a bordo en el aerostato (1), asociando la base de datos diferentes valores de medición de viento a diferentes consignas para la atención de los accionadores (4),
- unos medios de análisis y de mando (5), dispuestos para o programados para:
o recibir unos valores de medición de viento con procedencia de los sensores (2),
o buscar, dentro de la base de datos (6), una correspondencia de los valores de medición de viento con procedencia de los sensores (2) dispuestos todo alrededor del aerostato y determinar, en función de esta búsqueda, unas consignas a enviar a los accionadores (4),
o enviar a los accionadores (4) estas consignas determinadas
caracterizado por que los sensores (2) están dispuestos para medir unos vientos (3) según varias direcciones o procedencias
estando los sensores dispuestos para medir unos valores de medición de viento para varios puntos del espacio alrededor del aerostato
asociando la base de datos unos valores de medición de viento a unas consignas para la atención de los accionadores (4),
enviándose las consignas a los accionadores para modificar una posición del aerostato en vuelo para compensar el efecto, sobre el aerostato (1), del viento (3) medido a distancia.
2. Aerostato (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que está dispuesto para efectuar un vuelo estacionario.
3. Aerostato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los valores de medición de viento comprenden:
- una amplitud o una variación de amplitud del viento y/o
- una procedencia o una dirección del viento.
4. Aerostato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de análisis y de mando (5) están dispuestos para o programados para enviar directamente las consignas a los accionadores (4), sin necesitar una etapa de validación o de acuerdo de un participante humano.
5. Aerostato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que:
- el aerostato (1) comprende, además, unos medios para medir los efectos, sobre la posición del aerostato (1), de las consignas determinadas, luego, enviadas a los accionadores (4) y
- los medios de análisis y de mando (5) están dispuestos para o programados para modificar la base de datos (6) en función de los efectos medidos.
6. Aerostato (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los accionadores (4) comprenden unos medios de propulsión (41) y/o unas superficies de mando (42).
7. Procedimiento de estabilización de un aerostato (1), que comprende:
- una medición de un viento (3) por varios sensores (2) del aerostato dispuestos todo alrededor del aerostato, midiendo dichos varios sensores a distancia el viento (3) antes de que este viento (3) esté en contacto con el aerostato (1),
- un análisis y un mando, por unos medios de análisis y de mando (5) a bordo en el aerostato, que comprenden: o una recepción de los valores de medición del viento con procedencia de los sensores (2),
o una búsqueda, dentro de una base de datos (6) a bordo en el aerostato y que asocia diferentes valores de medición de viento a diferentes consignas para la atención de los accionadores (4) del aerostato, de una
correspondencia de los valores de medición de viento con procedencia de los sensores (2) dispuestos todo alrededor del aerostato,
o una determinación, en función de esta búsqueda, de consignas a enviar a los accionadores (4),
o un envío a los accionadores (4) de estas consignas determinadas, estando los accionadores (4) dispuestos para modificar una posición del aerostato (1) en función de consignas recibidas por estos accionadores (4) para compensar el efecto, sobre el aerostato (1), del viento (3),
caracterizado por que los sensores (2) miden unos vientos (3) según varias direcciones o procedencias midiendo los sensores unos valores de medición de viento para varios puntos del espacio alrededor del aerostato asociando la base de datos unos valores de medición de viento a unas consignas para la atención de los accionadores (4),
enviándose las consignas a los accionadores para modificar una posición del aerostato en vuelo para compensar el efecto, sobre el aerostato (1), del viento (3) medido a distancia.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que el aerostato efectúa un vuelo estacionario.
9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, caracterizado por que los valores de medición de viento comprenden:
- una amplitud o una variación de amplitud del viento y/o
- una procedencia o una dirección del viento.
10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que los medios de análisis y de mando envían directamente las consignas a los accionadores, sin etapa de validación o de acuerdo de un participante humano.
11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que comprende, además: - una medición de los efectos, sobre la posición del aerostato, de las consignas determinadas, luego, enviadas a los accionadores y
- una modificación, por los medios de análisis y de mando, de la base de datos en función de los efectos medidos.
12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que los accionadores comprenden unos medios de propulsión y/o unas superficies de mando.
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