IT202000004447A1

IT202000004447A1 - Velivolo ad ala fissa

Info

Publication number: IT202000004447A1
Application number: IT102020000004447A
Authority: IT
Inventors: Antonio Piccolo; Emanuele Bottone; Gaetana Mastroianni; Umberto Papa
Original assignee: Leonardo Spa
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-03
Also published as: WO2021176271A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?VELIVOLO AD ALA FISSA?

CAMPO DELLA TECNICA

La presente invenzione si riferisce ad un velivolo ad ala fissa.

SFONDO DELLA INVENZIONE

Come ? noto i velivoli ad ala fissa sono provvisti di superfici aerodinamiche di controllo disposte sulle ali e sugli impennaggi costituite da superfici mobili (alettoni, flap, spoiler, equilibratori longitudinali o elevatori o timoni di profondit?, rudder o timoni di direzione laterale, etc.) che permettono di generare delle forze aerodinamiche destinate a controllare il velivolo.

Il principio di funzionamento su cui si basa l?uso delle superfici mobili ? la variazione delle caratteristiche aerodinamiche (coefficienti di portanza, resistenza, etc.) dell?intera superfice aerodinamica su cui risiedono tali parti mobili destinate al controllo, attraverso la variazione della geometria dei profili (in pratica, un cambio della curvatura) che consente di controllare le forze aerodinamiche in funzione delle velocit? del velivolo.

In particolare le forze aerodinamiche Fa sono espresse dalla relazione:

dove Fa ? appunto la forza aerodinamica, Ca il coefficiente aerodinamico, Sref la superficie mobile di riferimento e Qdyn la pressione dinamica.

Il base a tale relazione la forza aerodinamica Fa ? funzione della pressione dinamica Qdyn in cui la superfice mobile si trova ad operare, ossia ? funzione della velocit? dell?aria rispetto al velivolo e della densit? dell?aria.

Per tale motivo, quando la velocit? ? bassa, la pressione dinamica Qdyn si riduce in modo considerevole e la forza aerodinamica Fa pu? essere insufficiente a permettere il controllo del velivolo.

Per ogni velivolo ? definita una velocit? minima di controllo VMC che rappresenta appunto la soglia minima di velocit? di avanzamento del velivolo al di sotto della quale, l?azionamento delle superfici mobili non genera la sufficiente entit? di forza necessaria a controllare il velivolo stesso.

In particolare, l?impennaggio verticale comprende una deriva fissa ed un timone che pu? essere deflesso rispetto alla deriva, fungendo appunto da superficie mobile utilizzata per generare le forze di aerodinamiche di controllo. Come ? infatti noto, la deriva ? la parte anteriore fissa dell'impennaggio verticale. La sua funzione principale ? quella di garantire la stabilit? direzionale, mentre il timone, serve a consentire il controllo direzionale.

L?impennaggio verticale viene dimensionato (come entit? di superfice utile) in modo tale che la sua parte mobile (ossia il timone) consenta di generare una forza di controllo anche per velocit? limitate del velivolo (ad esempio durante le fasi di atterraggio e di decollo del veicolo); ne consegue che a velocit? pi? elevate e sino alla massima velocit? operativa, il timone deve essere, nella quasi totalit? dei velivoli, limitato nella sua massima deflessione per non generare forze di controllo eccessive rispetto a quanto effettivamente necessario alla controllabilit? direzionale stessa del velivolo (e conseguentemente, per non eccedere i limiti del dimensionamento strutturale dell?intero impennaggio verticale e della zona di fusoliera dove lo stesso risiede).

Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un velivolo ad ala fissa provvisto di un impennaggio verticale che consenta la generazione di una forza aerodinamica per il controllo laterale anche a bassa (o al limite nulla) velocit? di avanzamento longitudinale.

RIASSUNTO DELLA INVENZIONE

Lo scopo sopra detto ? raggiunto dalla presente invenzione in quanto questa ? relativa ad un velivolo ad ala fissa del tipo descritto nella rivendicazione 1.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione, una forma di realizzazione preferita ? descritta nel seguito, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:

la figura 1 illustra, in vista prospettica, l?impennaggio verticale di un velivolo realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la figura 2 illustra in vista laterale dell?impennaggio verticale della figura 1;

la figura 3 ? una sezione dell?impennaggio verticale di figura 2 realizzata secondo il piano A-A; e

la figura 4 illustra una variante della sezione dell?impennaggio verticale di figura 3.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Nelle figure 1 e 2 il numero 1 indica velivolo ad ala fissa provvisto di una fusoliera 3 che si estende lungo un asse longitudinale L, una coppia di ali (non illustrate), un sistema di propulsione (non illustrato e di tipo noto, ad esempio propulsori ad elica mossi da motori a combustione interna o a turbina o un propulsore turbogetto) ed un impennaggio verticale 5 formato da una parte tradizionale (deriva) 6 fissa rispetto alla fusoliera 3.

Nell?esempio rappresentato sul bordo superiore della deriva 6, ossia della parte fissa dell?impennaggio verticale, ? installato anche l?impennaggio orizzontale 7 costituito a sua volta da stabilizzatori longitudinali (fissi) e parti mobili (elevatori o timoni longitudinali).

La deriva 6 presenta almeno una sede passante 8 che si estende lungo un asse T trasversale all?asse longitudinale L del velivolo e sfocia su facce opposte 6a, 6b della deriva 6. Nell?esempio rappresentato la sede passante 8 ? di forma cilindrica.

Secondo la presente invenzione la sede 8 alloggia almeno un generatore di spinta 12 atto a realizzare in modo controllabile un flusso d?aria F lungo l?asse T da un primo lato della deriva 6 o da un secondo lato della deriva 6 opposto al primo realizzando forze aerodinamiche che agiscono sulle facce opposte 6a, 6b della deriva 6 e sono utilizzate per il controllo direzionale del velivolo 1. Le forze aerodinamiche realizzate sono sostanzialmente perpendicolari alla superficie dell?impennaggio verticale (deriva 6).

Nell?esempio rappresentato nelle figure 1 e 2 sono presenti due generatori di spinta 12 alloggiati in rispettive sedi 8. Ovviamente il numero e la disposizione delle sedi 8/dei generatori di spinta 12 pu? essere diverso da quanto illustrato a titolo di esempio.

Nell?esempio illustrato ogni generatore di spinta 12 comprende almeno una ventola provvista di una palettatura rotante 15 attorno all?asse T sotto la spinta di un motore 16 (figura 3) e configurata a produrre il flusso d?aria F da lati opposti della deriva 6.

Tipicamente il motore 16 ? un motore di tipo elettrico la cui alimentazione pu? provenire da fonti diverse tra cui:

a) accumulatori di qualunque tipo installati a bordo del velivolo;

b) energia elettrica presente a bordo velivolo ottenuta, ad esempio, dalla turbomacchina dei motori specificamente dedicati alla propulsione del velivolo oppure da pannelli solari o fotovoltaici installati sul velivolo;

c) le fonti a) e b) usate contemporaneamente.

Il motore elettrico 16 pu? essere installato in prossimit? del mozzo 20 (figura 3) della palettatura (e sostenuto, unitamente al mozzo della ventola, al tubo cilindrico con appositi elementi strutturali radiali non illustrati) oppure essere installato distante dal mozzo e collegato con il mozzo stesso attraverso una trasmissione 17 (figura 4).

Secondo una prima forma di realizzazione la ventola 12 comprende un mozzo 20 mobile sotto la spinta del motore 16 ed una pluralit? di pale 21 (almeno due, ovviamente il numero pu? essere diverso) che si estendono radialmente dal mozzo 20 e sono fisse rispetto al mozzo 20 stesso. Il motore 16 ? atto a realizzare la rotazione del mozzo secondo 20 primi e secondi versi angolari opposti tra di loro per realizzare le forze aerodinamiche che agiscono sui lati opposti della deriva 6.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, la ventola 12 comprende un mozzo 20 mobile sotto la spinta del motore 16 ed una pluralit? di pale 21 che si estendono radialmente dal mozzo 20 e sono angolarmente mobili rispetto al mozzo 20 stesso attorno a rispettivi assi pala che si estendono radialmente dal mozzo 20.

E? inoltre previsto un dispositivo (di tipo noto e non rappresentato) atto a modificare la posizione angolare di ciascuna pala 21 rispetto all?asse pala per realizzare le forze aerodinamiche che agiscono sui lati opposti della deriva 6. In tal caso il motore 16 deve realizzare la rotazione del mozzo in un solo verso angolare.

Il generatore di spinta 12 pu? sostituire completamente il timone oppure (figura 1) pu? essere previsto un timone 25 angolarmente mobile rispetto alla deriva 6 ed avente dimensioni minori rispetto ad un timone appartenente ad una deriva avente dimensioni equivalenti e priva di generatori di spinta 12.

L?attivazione/disattivazione del/i generatori di spinta 12 ? realizzata nella cabina di pilotaggio e la trasmissione del comando pu? avvenire sia con linee materiali (cavi elettrici o di altro tipo) che per via etere (emissione di segnali elettromagnetici tipo Wi-Fi).

Il generatore di spinta 12 pu? sviluppare forze di controllo in tutte le condizioni di volo ed in particolare anche in condizioni di bassa o nulla velocit? di avanzamento del velivolo.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, con riferimento alla figura 4, il generatore di spinta 12 pu? essere realizzato con un livello di complessit? superiore al fine di aumentare l?entit? della spinta prodotta e pu? comprendere:

una prima ventola 28 provvista di una prima palettatura rotante 29 attorno all?asse trasversale T sotto la spinta del motore 16 secondo un primo verso di rotazione; e

una seconda ventola 30 affacciata alla prima ventola 28, provvista di una palettatura rotante 31 attorno all?asse trasversale T sotto la spinta del motore 16 secondo un secondo verso di rotazione opposto al primo.

La prima palettatura 28 e la seconda palettatura 30 presentano inclinazioni opposte delle pale in modo tale che la prima palettatura e la seconda palettatura controrotanti tra di loro producono un flusso d?aria da un primo lato o da un secondo lato della deriva 6 in base al senso di rotazione del motore 16. Il motore 16 ? collegato alle ventole 28 e 30 attraverso la trasmissione 17 che comprende un albero 40 che porta ad una sua estremit?? un ingranaggio conico 41 che si accoppia con ingranaggi conici 42 e 43 affacciati tra di loro, aventi asse coassiale all?asse T e fissati rispettivamente al mozzo 44, 45 della ventola 28 e 30.

Claims

RIVENDICAZIONI 1.- Velivolo ad ala fissa (1) provvisto di una fusoliera (3) che si estende lungo un asse longitudinale (L), una coppia di ali, un sistema di propulsione ed un impennaggio verticale (5) provvisto di una deriva (6) fissa rispetto alla fusoliera (3), caratterizzato dal fatto che la detta deriva (6) presenta una sede passante (8) che si estende lungo un asse (T) trasversale all?asse longitudinale (L) e sfocia su facce (6a,6b) opposte della deriva (6); la detta sede (8) alloggia almeno un generatore di spinta (12) atto a realizzare in modo controllabile un flusso d?aria (F) lungo il detto asse trasversale (T) da un primo lato della detta deriva (6) o da un secondo lato della detta deriva opposto al primo realizzando forze aerodinamiche che agiscono sulle facce (6a,6b) opposte della deriva (6) e sono utilizzate per il controllo direzionale del detto velivolo (1). 2.- Velivolo secondo la rivendicazione 1, in cui il detto generatore di spinta (12) comprende almeno una ventola provvista di una palettatura rotante (15) attorno al detto asse trasversale (T) sotto la spinta di mezzi motori (16) e configurata a produrre il detto flusso d?aria (F) da lati opposti (6a,6b) della detta deriva (6). 3.- Velivolo secondo la rivendicazione 2, in cui la detta ventola (12) comprende un mozzo (20) mobile sotto la spinta dei detti motori (16) ed una pluralit? di pale (21) che si estendono radialmente dal detto mozzo (20) e sono fisse rispetto al mozzo stesso (20); detti mezzi motori (16) essendo atti a realizzare la rotazione del detto mozzo (20) secondo primi e secondi versi angolari opposti tra di loro per realizzare le forze aerodinamiche che agiscono sui lati opposti della detta deriva (6). 4.- Velivolo secondo la rivendicazione 2, in cui la detta ventola (12) comprende un mozzo (20) mobile sotto la spinta dei detti motori (16) ed una pluralit? di pale (21) che si estendono radialmente dal detto mozzo (20) e sono angolarmente mobili rispetto al mozzo stesso (20) attorno a rispettivi assi pala che si estendono radialmente dal mozzo (20); essendo inoltre previsti mezzi atti a modificare la posizione angolare di ciascuna pala (21) rispetto al detto asse pala per realizzare le forze aerodinamiche che agiscono sui lati opposti della detta deriva (6). 5.- Velivolo secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui ? previsto un timone (25) angolarmente mobile rispetto alla deriva (6) ed avente dimensioni minori rispetto ad un timone appartenente ad una deriva avente dimensioni equivalenti priva di generatori di spinta (12). 6.- Velivolo secondo la rivendicazione 1, in cui il detto generatore di spinta (12) comprende: una prima ventola (28) provvista di una prima palettatura rotante (29) attorno al detto asse trasversale (T) sotto la spinta di mezzi motori secondo un primo verso di rotazione; una seconda ventola (30) affacciata alla prima ventola (28), provvista di una palettatura rotante (31) attorno al detto asse trasversale (T) sotto la spinta di mezzi motori secondo un secondo verso di rotazione opposto al primo; la detta prima pallettata e la detta seconda palettatura presentando inclinazioni opposte delle pale in modo tale che la prima palettatura e la seconda palettatura controrotanti tra di loro producono un flusso d?aria da un primo lato o da un secondo lato della detta deriva (6).