ITMI20001820A1 - Metodo per apparecchio per rilevare il precarico in un gruppo di arresto inferiore di un rotore inclinabile. - Google Patents

Description

"METODO PER APPARECCHIO PER RILEVARE IL PRECARICO IN UN GRUPPO DI ARRESTO INFERIORE DI UN ROTORE INCLINABILE"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda in generale complessi di conversione per l'impiego su un aeromobile a rotore inclinabile per convertirlo da un modo ad elicottero ad un modo ad aeroplano e viceversa. In particolare la presente invenzione riguarda un metodo ed un apparecchio per rilevare il precarico tra un gruppo rotore inclinabile e un'ala quando l'aeromobile a rotore inclinabile si trova nel modo ad aeroplano.

Gli aeromobili a rotore inclinabile sono ibridi tra gli elicotteri tradizionali e i tradizionali aeromobili mossi da eliche. Un tipico aeromobile a rotore inclinabile ha ali fisse che terminano con gruppi rotore inclinabile convertibili che alloggiano i motori e le trasmissioni che comandano i rotori. Gli aeromobili a rotore inclinabile sono convertibili da un modo ad elicottero in cui l'aeromobile a rotore inclinabile può decollare, volare a punto fisso ed atterrare come un elicottero, ad un modo ad aeroplano in cui l'aeromobile a rotore inclinabile può volare in avanti come un aeromobile ad ala fissa.

Come si può prevedere, a parte i normali problemi che devono essere risolti quando si progettano elicotteri od aeromobili mossi da eliche, la progettazione dell'aeromobile a rotore inclinabile pone dei problemi unici non riscontrabili con gli elicotteri o con gli aeromobili mossi da eliche. In particolare poiché le ali dell'aeromobile a rotore inclinabile devono essere atte a funzionare sia nel modo ad elicottero che nel modo ad aeroplano, i criteri di progettazione tradizionali usati per gli elicotteri o per gli aeromobili mossi da eliche non sono da soli sufficienti. Per esempio le ali dell'aeromobile a rotore inclinabile spesso accolgono e supportano serbatoi del combustibile, alberi motori che collegano reciprocamente un motore all'altro, alberi motori che collegano reciprocamente un attuatore di conversione all'altro, alberi motori ridondanti ed assi attorno ai quali ruotano i complessi di rotore inclinabile e gli attuatori di conversione. Per queste ragioni lo spazio entro ’le ali è estremamente limitato, risultando in poco o niente spazio per dispositivi intrusivi, dispositivi di misurazione, dispositivi di rilevamento o ulteriori supporti strutturali. Nonostante ciò certi carichi sia statici che dinamici devono essere portati dalle ali dell'aeromobile a rotore inclinabile che non sono presenti negli elicotteri nè nell'aeromobile ad ala fissa.

In un tipico aeromobile a rotore inclinabile, gli alberi motori che collegano reciprocamente un motore all'altro sono disposti vicino ai bordi di uscita delle ali, come lo sono gli assi principali attorno ai quali ruotano i complessi di rotore inclinabile. Attuatori di conversione idraulici per azionare i complessi di rotore inclinabile sono portati in modo girevole in corrispondenza delle punte delle ali e in alcuni casi sono collegati reciprocamente da alberi che corrono lungo i bordi di entrata delle ali. Questa disposizione non crea problemi quando l'aeromobile a rotore inclinabile funziona nel modo ad elicottero, ma quando l'aeromobile a rotore inclinabile si converte nel modo ad aeroplano, da parte dei rotori vengono creati certi carichi di vibrazione oscillante come carichi di beccheggio longitudinale e carichi di imbardata laterale. A causa di questi carichi unici per il modo ad aeroplano, se non si mantiene una rigidità strutturale minima tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala, allora l'aeromobile diventerà instabile. Questa rigidità strutturale minima è basata sulla velocità dell'aeromobile nel modo ad aeroplano e sui relativi fattori di carico. Il precarico interno dell'attuatore di conversione aumenta la rigidità effettiva di beccheggio del complesso di rotore inclinabile, ma ha poco o nessun effetto sulla rigidità all'imbardata del complesso di rotore inclinabile. Per migliorare la rigidità all'imbardata, si usano gruppi di arresto inferiore con impedimenti di imbardata interdipendenti. Tuttavia gli impedimenti di imbardata interdipendenti sono sicuri ed efficaci soltanto se il complesso di rotore inclinabile viene forzato contro l'ala in modo da generare un precarico sufficiente a soddisfare i requisiti di carico statico e dinamico.

Sono stati fatti alcuni tentativi di misurare e mantenere un precarico prescelto tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala mentre l'aeromobile a rotore inclinabile si trova nel modo ad aeroplano, ma nessuno ha risolto adeguatamente il problema. Per esempio in alcuni aeromobili a rotore inclinabile il precarico tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala viene misurato usando un algoritmo complesso ad anello chiuso che impiega la pressione del motore attuatore di conversione per determinare il precarico tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala. In queste applicazioni si può fissare il precarico tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala ma con una accuratezza soltanto limitata. In altri complessi di rotore inclinabile si impiega un sistema ad anello aperto in cui gli attuatori di conversione semplicemente forzano il complesso di rotore inclinabile in contatto con l'ala finché 1'attuatore di conversione va in stallo. Tali sistemi· sono indesiderabili in alcune applicazioni poiché permettendo al precarico di diventare alto si richiede un supporto strutturale aggiunto che risulta in peso e costo aumentati. Inoltre questi sistemi della tecnica precedente non compensano adeguatamente i carichi dinamici generati quando l'aeromobile a rotore inclinabile effettua una cabrata od una picchiata.

Benché sono stati fatti grandi progressi nella progettazione di aeromobili a rotore inclinabile, il problema di rilevare e misurare il precarico tra un gruppo di arresto inferiore del rotore inclinabile ed un'ala non è stato ancora adeguatamente risolto .

Vi è una necessità per un aeromobile a rotore inclinabile avente un gruppo di arresto inferiore del rotore inclinabile per il quale il precarico tra il complesso di rotore inclinabile e l'ala venga misurato e controllato direttamente.

E' uno scopo della presente invenzione quello di prevedere un gruppo di arresto inferiore per rotore inclinabile per il quale il precarico tra il gruppo di rotore inclinabile e l'ala viene misurato e controllato direttamente.

E' un altro scopo delia presente invenzione quello di prevedere un gruppo di arresto inferiore del rotore inclinabile per il quale il precarico tra il gruppo di rotore inclinabile e l'ala viene misurato direttamente usando moduli di sensore costituiti da una pluralità di estensimetri.

E' ancora un altro scopo della presente invenzione quello di prevedere un gruppo di arresto inferiore di rotore inclinabile per il quale il precarico tra il gruppo di rotore inclinabile e l'ala viene rilevato e controllato misurando i carichi sia statici che dinamici durante il volo.

I suddetti scopi vengono raggiunti impiegando un gruppo di arresto inferiore per rotore inclinabile avente un complesso di riscontro accoppiato al complesso di rotore inclinabile e un complesso di culla accoppiato all'ala. Una pluralità di moduli di sensore costituita da una disposizione di estensimetri è accoppiata al complesso di culla per rilevare direttamente il precarico tra il gruppo rotore inclinabile e l'ala misurando la sollecitazione indotta dal precarico del complesso di culla.

La presente invenzione ha molti vantaggi sulla tecnica precedente. La presente invenzione è economica poiché la dimensione e la capacità dell'attuatore di conversione è meglio accoppiata all'applicazione. .Si risparmia peso strutturale non permettendo che 1'attuatore di conversione generi un precarico che sia indebitamente elevato. Inoltre i moduli di sensore forniscono una maniera unica ed efficace per rilevare direttamente un carico su un aeromobile.

I suddetti nonché altri obbiettivi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno chiari nella seguente descrizione dettagliata quando esaminata assieme con i disegni annessi

La Fig. 1A è una vista prospettica di un aeromobile a rotore inclinabile in un modo ad aeroplano.

La Fig. 1B è una vista prospettica di un aeromobile a rotore inclinabile in un modo ad elicottero.

La Fig. 2A è una vista prospettica esplosa di un complesso di riscontro di un gruppo di arresto inferiore del rotore inclinabile in conformità della presente invenzione.

la Fig. 2B è una vista prospettica assemblata del complesso di riscontro della Fig. 2A.

La Fig. 3 è una vista frontale di un braccio di riscontro del complesso di riscontro delle Figg. 2A e 2B.

La Fig. 4 è una vista prospettica esplosa illustrante l'attacco del complesso di riscontro delle Figg. 2A e 2B a un complesso rotore propulsore.

La Fig. 5 è una vista prospettica esplosa di un complesso di culla del gruppo di arresto inferiore del rotore inclinabile in conformità della presente invenzione.

La Fig. 6 è una vista prospettica illustrante l'attacco del complesso di culla della Fig. 5 ad una centina di ala esterna e ad un longherone di ala anteriore.

La Fig. 7 è una vista prospettica del gruppo di arresto inferiore per rotore inclinabile assemblato in conformità della presente invenzione, includente il complesso di riscontro delle Figg. 2A e 2B e il complesso di culla delle Figg. 5 e 6.

La Fig. 8A è una vista di testa della punta di ala del rotore inclinabile della Fig. 6 includente un attuatore di conversione nel modo ad aeroplano.

La Fig. 8B è una vista di testa della punta di ala di rotore inclinabile della Fig. 6 includente un attuatore di conversione nel modo ad elicottero.

La Fig. 9 è una vista prospettica del gruppo di arresto inferiore di rotore inclinabile della presente invenzione includente moduli di sensore.

La Fig. 10A è uno schema di un modulo di sensore della Fig. 9. La Fig. 10B è un circuito di condizionamento di segnale campione di estensimetro in conformità della presente invenzione.

Riferendosi alle Figg. 1A e 1B nei disegni, viene illustrato un tipico aeromobile 11 a rotore inclinabile. L'aeromobile 11 a rotore inclinabile ha una cellula 13 ed ali 15a e 15b accoppiate alla cellula 13. Come è convenzionale le ali 15a e 15b terminano rispettivamente con complessi di rotore inclinabile 17a e I7b. Carenature 18a e 18b per ridurre la resistenza aerodinamica sono disposte tra i complessi 17a e I7b di rotore inclinabile e le ali 15a e 15b. I complessi di rotore inclinabile 17a e I7b includono ciascuno in generale un motore, una trasmissione ed una scatola a ingranaggi (vedere la Fig. 5) per comandare rotori a turboelica 19a e 19b ed un attuatore di conversione (vedere le Figg. 8A ed 8B) per azionare i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b tra un modo ad aeroplano come illustrato in Fig. 1A ed un modo ad elicottero come illustrato in Fig. 1B. Nel modo ad aeroplano, l'aeromobile 11 a rotore inclinabile può volare e operare come un convenzionale aeromobile ad ala fissa motorizzato ad elica. Nel modo ad elicottero l'aeromobile 11 a rotore inclinabile può decollare, volare a punto fisso, atterrare ed operare come un convenzionale aeromobile od elicottero ad ala rotante.

Riferendosi alle Figg. 2A e 2B nei disegni, viene illustrata la forma di realizzazione preferita di un gruppo di arresto inferiore di rotore inclinabile accordabile di piccola altezza in conformità della presente invenzione. Un complesso di riscontro 31 include un organo di base 33 configurato per ricevere in modo girevole e scorrevole un braccio di riscontro accordabile angolato 35. L'organo di base 33 è fatto preferibilmente di alluminio ma può essere fatto di qualsiasi altro materiale sufficientemente rigido. L'organo di base 33 include una pluralità di aperture di montaggio 36. Il braccio di riscontro 35 è generalmente a forma di L avente una parte di montante 37 e una parte di gamba 39. Il braccio di riscontro 35 è preferibilmente fatto di titanio ma può essere fatto di altri materiali per i quali si possono regolare o accordare le proprietà meccaniche, in particolare la rigidità alla flessione alterando le dimensioni geometriche del braccio di riscontro 35. Questa caratteristica di accordamento del braccio di riscontro 35 verrà discussa in maggiore dettaglio appresso.

La parte di montante 37 e la parte di gamba 39 del braccio di riscontro 35 si intersecano in corrispondenza di una parte d'angolo 41 complessivamente cilindrica. La parte d'angolo 41 include un canale cilindrico 43 che passa trasversalmente attraverso la parte d'angolo 41 lungo un asse 45. Bussole 47 sono accoppiate all'interno del canale 43 a ciascuna estremità del canale 43. Le bussole 47 sono preferibilmente bussole antiattrito come bussole aventi una camicia di teflon. Le bussole 47 sono preferibilmente adattate a pressione nel canale 43 ma possono essere accoppiate al canale mediante altri mezzi ben noti. La parte di gamba 39 ha una larghezza trasversale w che è generalmente costante lungo la lunghezza della parte di gamba 39. La parte di montante 37 preferibilmente si rastrema verso l'interno dalla parte d'angolo 41 verso una parte di punta 49. La parte di punta 49 preferibilmente ha un profilo arrotondato leggermente allargato. Così la parte di punta 49 è generalmente cilindrica lungo un asse 51. La parte di gamba 39 si estende partendo dalla parte d'angolo 41 e termina in corrispondenza di un'estremità a forcella 53 avente una forcella superiore 53a e una forcella inferiore 53b complessivamente parallela. Il braccio di riscontro 35 verrà spiegato in maggiore dettaglio appresso con riferimento alla Fig. 3.

L'organo di base 33 include una pluralità di alette 55a e 55b. Le alette 55a e 55b sono generalmente parallele e si estendono perpendicolarmente verso l'esterno dall'organo di base 33. Le alette 55a e 55b includono aperture rispettivamente 57a e 57b che passano attraverso di esse. Le aperture 57a e 57b sono allineate lungo un asse 59. Le aperture 57a e 57b sono foderate con bussole rispettivamente 61a e 61b. Le bussole 61a e 61b sono di costruzione simile alle bussole 47. Le bussole 61a e 61b sono preferibilmente bussole antiattrito come bussole aventi una fodera di teflon. Le bussole 61a e 61b sono preferibilmente adattate a pressione nelle aperture 57a e 57b, ma possono essere accoppiate alle alette 55a e 55b mediante altri mezzi ben noti.

Una bussola di scorrimento 63 è ricevuta dalle bussole 61a e 61b. la bussola di scorrimento 63 è preferibilmente una bussola antiattrito avente un rivestimento in teflon. La bussola di scorrimento 63 viene tenuta in posizione tra le alette 55a e 55b preferibilmente da rondelle di fermo 65a e 65b. Una spina girevole 67 passa lungo l'asse 59 attraverso la rondella di fermo 55b, l'apertura 57b, la bussola 61b, il canale 43, le bussole 47, la bussola 61a, l'apertura 57a e la rondella di fermo 65a e viene ricevuta in modo rilasciabile da un dispositivo di fissaggio 69 avente una spina di fissaggio 71. In questa maniera si crea un giunto girevole antiattrito A (vedere la Fig. 2B) attorno al quale ruotano la parte di montante 37 e la parte di gamba 39.

Continuando a riferirsi alle Figg. 2A e 2B, l'organo di base 33 include una seconda pluralità di alette 73a e 73b. Le alette 73a e 73b sono generalmente parallele e si estendono perpendicolarmente verso l'esterno dall'organo di base 33. Le alette 73a, 73b includono aperture rispettivamente 75a e 75b che passano attraverso di esse. Le aperture 75a e 75b sono allineate lungo un asse 77. Le aperture 75a e 75b sono foderate con bussole rispettivamente 79a e 79b. Le bussole 79a e 79b sono simili in costruzione alle bussole 47. Le bussole 79a e 79b sono preferibilmente bussole antiattrito quali bussole aventi una fodera di teflon. Le bussole 79a e 79b sono preferibilmente adattate a pressione nelle aperture 75a e 75b ma possono essere accoppiate alle alette 73a e 73b da altri mezzi ben noti.

Una spina di fermo 81 viene ricevuta attraverso le bussole 79a e 79b. La spina di fermo 81 ha una coppia di parti incassate piatte 83a e 83b disposte assialmente su lati opposti della spina di fermo 81. Si preferisce che almeno le parti incassate 83a e 83b della spina di fermo 81 siano rivestite con un materiale antiattrito quale teflon. La spina di fermo 81 è libera di ruotare entro le alette 73a e 73b attorno all'asse 77. Le parti incassate piatte 83a e 83b sono configurate in modo da ricevere in modo scorrevole forcelle 53a e 53b in modo da formare un giunto scorrevole girevole B (vedere la Fig. 2B). Poiché le forcelle 53a e 53b possono scorrere rispetto alla spina di fermo 81, le parti incassate 83a e 83b permettono alla parte di gamba 39 del braccio di riscontro 35 di girare attorno all'asse 59. Tuttavia la parte di gamba 39 ha una rigidità sufficiente per impedire alle forcelle 53a e 53b dal compiere abbastanza traslazione rispetto alle alette 73a e 73b perchè le forcelle 53a e 53b si rilascino dalla spina di fermo 81. In altre parole il collegamento scorrevole delle forcelle 53a e 53b con la spina di fermo 81 permette che il braccio di riscontro 35 ruota attorno all'asse 59 e alla spina girevole 67, vale a dire attorno al giunto A.

Come mostrato in Fig. 2B, il braccio di riscontro 35 passa dal giunto A al giunto B lungo una fessura 90 nell'organo di base 33. La fessura 90 permette alla parte di gamba 39 del braccio di riscontro 35 di rimanere in una posizione complessivamente orizzontale e flettersi o piegarsi in un piano verticale senza restrizioni. La fessura 90 è configurata per compensare variazioni nello spessore verticale della parte di gamba 39 come verrà spiegato in maggiore dettaglio appresso. Inoltre la fessura 90 permette al complesso di riscontro 31 di mantenere un profilo o altezza verticale complessivamente basso. Benché vengano usati in questa relazione i termini verticale ed orizzontale, si deve comprendere che questi termini vengono usati soltanto per facilità di spiegazione e non vengono intesi limitare le direzioni in cui la presente invenzione funziona.

Con il complesso di riscontro 31 configurato e assemblato in questa maniera, i carichi di vibrazione oscillante come i carichi di beccheggio e i carichi di imbardata rappresentati dai carichi laterali e carichi verticali indicati dalle frecce in Fig. 2B, generati dai complessi di rotore inclinabile 17a e 17b mentre sono nel modo ad aeroplano, vengono trasferiti dalla parte di punta 49 della parte di montante 37 alla parte di gamba 39 ed alle forcelle 53a e 53b. Si deve comprendere che i carichi laterali ed i carichi verticali rappresentati in Fig. 2B includono i carichi dinamici generati durante il volo, come quando l'aeromobile 11 a rotore inclinabile compie improvvisamente una picchiata od una cabrata. Poiché la parte di montante 37 è corta fornendo la caratteristica di piccola altezza della presente invenzione, la parte di montante 37 non si piega sufficientemente per assorbire od isolare i carichi verticali e laterali. Così i carichi verticali e laterali vengono trasferiti alla parte di gamba 39 dalla parte di montante 37. Quando la parte di gamba 39 si flette, i carichi verticali e laterali generati dai complessi di rotore inclinabile 17a e 17b vengono isolati ed assorbiti in modo da impedire che i carichi verticali e laterali vengano trasferiti alle ali 15a e 15b. Così le ali 15a e 15b non richiedono ulteriore supporto strutturale per assorbire, od ammortizzare i carichi di vibrazione oscillante. Ciò fornisce enormi risparmi in termini di peso e di costo.

Riferendosi ora alla Fig. 3 nei disegni, il braccio di riscontro 35 viene illustrato in vista frontale. Come mostrato, l'organo di montante 37 e l'organo di gamba 39 formano un angolo a. attorno all'asse 45. L'angolo a è preferibilmente di circa 115° a causa dell'angolo operativo presente tra le ali 15a e 15b e rispettivamente i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b. La parte di montante 37 ha un'altezza verticale h come misurata dal punto più basso della parte di punta 49 all'asse 45, e la parte di gamba 39 ha una lunghezza 1 come misurata dall'estremità delle forcelle 53a e 53b all'asse 45. A causa della caratteristica di piccola altezza della presente invenzione, l'altezza h è preferibilmente inferiore come grandezza alla lunghezza 1. Si deve notare che l'asse 45 attorno al quale la parte d'angolo 41 è concentrica, e l'asse 51 attorno al quale la.parte di punta 49 è concentrica, non sono paralleli. Ciò è dovuto all'angolo operativo tra le ali 15a e 15b e i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b. Si deve comprendere che per certi aeromobili a rotore inclinabile, l'asse 45 e l'asse 51 possono essere paralleli senza influenzare in modo significativo la funzionalità del braccio di riscontro 35.

La parte di gamba 39 ha un'altezza verticale prescelta o spessore t come misurato da una superficie inferiore 91 ad una superficie superiore 93. Si preferisce che lo spessore t della parte di gamba 39 si rastremi verso l'interno dalla parte d'angolo 41 alle forcelle 53a e 53b in modo tale che la parte di gamba 39 ha una sezione trasversale verticale o profilo di spessore prescelto. Benché lo spessore t viene illustrato rastremantesi in modo lineare, si deve comprendere che lo spessore t può variare in modo non lineare come ellitticamente in modo da creare un profilo di spessore non lineare.

Si preferisce che il braccio di riscontro 35 sia fatto di un materiale rigido per cui la rigidità alla flessione in un piano verticale della parte di gamba 39 può essere variata selettivamente in conformità dello spessore t, il profilo di spessore corrispondente e la lunghezza 1. Si preferisce che la larghezza w della parte di gamba 39 non abbia un effetto significativo sulla rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39. Per esempio se il braccio di riscontro 35 è fatto di titanio, esso ha una lunghezza 1 di circa 17,8 cm, un'altezza h di circa 6,3 cm e lo spessore t che varia da circa 17 mm vicino alla parte d'angolo 41 a circa 9,7 mm vicino alle forcelle 53a e 53b, allora la parte di gamba 39 ha una rigidità alla flessione verticale da circa 3500 kg/cm2 a circa 10500 kg/cm2.

Poiché la larghezza w della parte di gamba 39 non ha un effetto significativo sulla rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39, la rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39 può essere determinata selettivamente alterando la lunghezza 1 e lo spessore t della parte di gamba 39.

In altre parole il braccio di riscontro 35 può essere accordato ad una rigidità alla flessione verticale selettiva alterando il profilo di spessore della parte di gamba 39. Sarà chiaro che la rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39 aumenterà quando aumenta lo spessore T. Così per materiali similari, la rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39 è maggiore per un profilo di spessore avente uno spessore variabile ti rispetto ad un profilo di spessore avente uno spessore variabile t, e la rigidità alla flessione verticale della parte di gamba 39 è minore per un profilo di spessore avente uno spessore variabile t2 rispetto ad un profilo di spessore avente uno spessore variabile t.

Riferendosi ora alla Fig. 4 nei disegni, il complesso di riscontro assemblato 31 della Fig. 2B viene mostrato accoppiato ad un complesso 101 di trasmissione rotore a turboelica. Il complesso 101 di trasmissione rotore a turboelica è disposto entro ciascun complesso 17a e 17b di rotore inclinabile (vedere le Figg. 1A e 1B). I complessi 101 di trasmissione di rotore a turboelica comandano mozzi di rotore 19a e 19b. Il complesso 101 dì trasmissione di rotore a turboelica è atto ad essere accoppiato al complesso di riscontro 31 preferibilmente mediante l'inclusione di orecchie 103 disposte su una parte di accoppiamento 104. Le orecchie 103 sono allineate con mezzi di montaggio 36 dell'organo di base 33 e sono ricevute in modo rilasciabile da essi. Un risalto di taglio 105 è accoppiato all'organo di base 33 per fornire ulteriore supporto contro le forze di taglio che agiscono tra il complesso di riscontro 31 e il complesso 101 di trasmissione di rotore a turboelica. Una tela 107, preferibilmente una tela epossidica è legata all'organo di base 33 per fornire protezione contro l'usura da sfregamento. Uno spessore pieno 109, preferibilmente fatto di un materiale metallico, è disposto tra la tela 107 dell'organo di base 33 e la parte di accoppiamento 104 del complesso 101 di trasmissione di rotore a turboelica per fornire una capacità di regolazione.

Riferendosi ora alla Fig. 5 nei disegni, viene illustrata una vista prospettica esplosa di un complesso di culla 111 del gruppo di arresto inferiore accordabile di piccola altezza secondo la presente invenzione. Il complesso di culla 111 include una parte di attacco 113 e una parte di impedimento di imbardata o blocco a V 115. La parte di attacco 113 è preferibilmente fatta di un materiale metallico rigido quale alluminio. Il blocco a V 115 è portato in una parte a vaschetta 117 della parte di attacco 113. Il blocco a V 115 è accoppiato in modo regolabile alla parte di attacco 113 mediante dispositivi di fissaggio preferibilmente bulloni 119. La parte a vaschetta 117 è preferibilmente foderata con almeno uno spessore 121. Gli spessori 121 sono preferibilmente spessori a distacco in alluminio che permettono la regolazione verticale e laterale del posizionamento del blocco a V. Una piastra distanziatrice 123 è disposta su una faccia interna anteriore 125 della parte a vaschetta 117 per permettere la regolazione anteroposteriore del posizionamento del blocco a V 115. La piastra distanziatrice 123 è soltanto necessaria sulla faccia interna anteriore 125 poiché i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b esercitano le forze sul blocco a V 115 nella direzione in avanti. La piastra distanziatrice 123 preferibilmente include un rivestimento epossidico. La piastra distanziatrice 123 è accoppiata alla parte a vaschetta 117 mediante convenzionali mezzi di fissaggio 127 quali bulloni o rivetti.

Il blocco a V 115 è fatto di un materiale metallico rigido quale alluminio. Il blocco a V 115 ha una parte 129 di interfaccia di riscontro a forma di V arrotondato configurata per ricevere in modo rilasciabile la parte di punta 49 della parte di montante 37 quando la parte di punta 49 ruota verso il basso con ciascun complesso di rotore inclinabile 17a e 17b. La parte 129 di interfaccia di riscontro include superfici inclinate 130a e 130b che convergono per formare una vaschetta 130c complessivamente longitudinale. La vaschetta 130c è generalmente trasversale rispetto ai carichi laterali o carichi di imbardata mostrati in Fig. 2B. Poiché la parte 129 di interfaccia di riscontro è sottoposta ai carichi di vibrazione oscillante provenienti dalla parte di punta 49, è desiderabile che la parte 129 di interfaccia di riscontro abbia una superficie molto dura per resistere all'avaria da fatica. Così è preferibile che il blocco a V 115 sia fatto di un materiale metallico duro e che almeno la parte 129 di interfaccia di riscontro sia rivestita con un materiale molto duro quale carburo di tungsteno. Per assicurare che il blocco a V 115 non si sposti rispetto alla parte di attacco, si preferisce che il blocco a V 115 sia rivestito con un materiale adesivo quale resina epossidica su tutte le superfici che sono in contatto con gli spessori 121. La parte di attacco 113 include aperture di montaggio 131.

Si preferisce che la parte di punta 49 venga forzata contro il blocco a V 115 di limitazione di imbardata in corrispondenza di un precarico prescelto anche in presenza di carichi dinamici, mentre l'aeromobile 11 a rotore inclinabile si trova nel modo ad aeroplano. In questa maniera il precarico prescelto viene trasferito dal complesso di culla 111 all'ala 15a. Fintanto che il precarico prescelto viene mantenuto, l'aeromobile 11 a rotore inclinabile rimarrà stabile nel modo ad aeroplano. Se il precarico prescelto non viene mantenuto, l'aeromobile a rotore inclinabile diventerà instabile a causa dei carichi oscillatori. La presente invenzione fornisce un mezzo per rilevare, controllare e mantenere il carico prescelto tra i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b e le ali 15a e 15b anche in presenza di carichi di volo dinamici .

Riferendosi ora alla Fig. 6 nei disegni, il complesso di culla 111 viene illustrato accoppiato all'ala 15b. La parte di attacco 113 del complesso di culla 111 è atta ad essere accoppiata ad almeno un longherone di ala e ad almeno una centina di ala. Il complesso di culla 111 non invade l'interno dell'ala 15b.

Preferibilmente la parte di attacco 113 è accoppiata ad un longherone anteriore di ala 135 e ad una centina esterna di ala 137 mediante convenzionali mezzi di fissaggio 133 quali bulloni o rivetti attraverso aperture di montaggio 131. Come viene mostrato, la parte a vaschetta 117 può estendersi verso l'esterno in modo a sbalzo oltre la centina esterna ad ala 137 per assicurare che venga mantenuta la caratteristica di piccola altezza della presente invenzione e permettere una sollecitazione indotta dal precarico prescelto come verrà spiegato in maggiore dettaglio appresso. La parte di attacco 113 è configurata in modo da permettere l'attacco del complesso di culla 111 alle ali 15a e 15b mentre non interferisce con altri componenti dell'ala 15b come l'apertura 139 attraverso la quale passa un albero 143 dell'attuatore di conversione (vedere la Fig. 7).

Nel funzionamento i complessi 17a e 17b di rotore inclinabile vengono ruotati verso il basso dal modo ad elicottero (vedere la Fig. 1B) al modo ad aeroplano (vedere la Fig. 1A). Poiché il complesso di riscontro 31 è accoppiato al complesso 101 di trasmissione di rotore a turboelica attraverso la parte di accoppiamento 104, quando i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b raggiungono il modo ad aeroplano, le parti di punta 49 della parte di montante 37 del braccio di riscontro 35 vengono forzate in contatto con i blocchi a V 115. E' desiderabile che i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b ricevano un precarico verso il basso prescelto dall'attuatore di conversione 141 (vedere la Fig.

7) in modo tale che le parti di punta 49 rimangano in contatto con il blocco a V 115. Fintanto che il precarico prescelto viene mantenuto, la parte di punta 49 non si muoverà rispetto al blocco a V 115, ed i carichi di imbardata o carichi laterali verranno efficacemente trattenuti. Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione il blocco a V 115 non si blocca o attacca sulla parte di punta 49. Si deve comprendere che i meccanismi di bloccaggio o attacco possono essere desiderabili in certe situazioni od installazioni. Come viene mostrato, il complesso di culla 111 si avvolge attorno al longherone anteriore d'ala 135 e alla centina esterna d'ala 137. Ciò permette che il complesso di culla 111 mantenga una bassa altezza.

Riferendosi ora alla Fig. 7 nei disegni, i componenti delle Figg. 2A-6 vengono illustrati in una maniera assemblata. Convenzionali attuatori di conversione idraulici 141 vengono usati per convertire i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b tra il modo ad aeroplano e il modo ad elicottero. Gli attuatori di conversione 141 ruotano attorno ad alberi 143 quando gli attuatori di conversione 141 azionano i complessi di rotore inclinabile 17a e 17b esercitando forze sui piloni 145. I complessi di rotore inclinabile 17a e 17b ruotano attorno agli alberi 147 che passano attraverso le parti posteriori 149 delle ali 15a e 15b. Deve essere chiaro che il complesso di culla 111 può essere accoppiato alla parte di accoppiamento 104 del complesso 101 di trasmissione di rotore a turboelica e il complesso di riscontro 31 può essere accoppiato alle ali 15a e 15b senza influenzare la funzionalità, 1 'accordabilità o la caratteristica di piccola altezza della presente invenzione.

Riferendosi ora alle Figg. 8A e 8B nei disegni, l'attuatore di conversione 141 viene mostrato sia nel modo ad aeroplano (Fig. 8A) che nel modo ad elicottero (Fig. 8B). L'attuatore di conversione 141 è preferibilmente un attuatore del tipo di vite a sfere avente un cilindro retraibile 151 ed un albero estensibile 153 che porta un'orecchia di collegamento 155 per l'accoppiamento ai piloni 145. L'attuatore di conversione 141 forza il complesso 17a di rotore inclinabile contro l'ala 15a e fornisce il precarico prescelto tra il complesso 17a di rotore inclinabile e l'ala 15a. La quantità di forza e di precarico variano a seconda dell'applicazione. Per l'aeromobile 11 a rotore inclinabile, i valori preferiti della forza e del precarico prescelto nonché le tolleranze preferite, sono dipendenti da diversi fattori come costo, peso e complessità. Nonostante ciò le tolleranze raggiunte dall'attuatore di conversione 141 sono un miglioramento considerevole rispetto ai metodi di precarico della tecnica precedente. Ciò avviene perchè il precarico non viene lasciato salire in modo inutilmente elevato, il che richiederebbe ulteriore supporto strutturale e di conseguenza ulteriori costi e peso.

Riferendosi ora alla Fig. 9 nei disegni, il complesso di riscontro 31 e il complesso di culla 111 vengono mostrati forzati assieme, vale a dire nel modo ad aeroplano. L'attuatore di conversione 141 fornisce un precarico verso il basso sul complesso di culla 111. A causa del carico di arresto inferiore, la parte a vaschetta a sbalzo 117 del complesso di culla 111 viene deflessa in una direzione generalmente verso il basso risultando nell'esistenza di momenti flettenti e forze di taglio nel complesso di culla 111. Come risultato le sollecitazioni indotte dal taglio e dalla flessione proporzionali al carico di arresto inferiore, vengono indotte nel complesso di culla 111. Queste sollecitazioni, preferibilmente le sollecitazioni indotte dal taglio, vengono rilevate direttamente da una pluralità di moduli di sensore 161, preferibilmente tre, che sono uniti al complesso di culla 111. I moduli di sensore 161 sono allineati in un modo complessivamente parallelo per fornire letture ridondanti del carico di arresto inferiore. Ciascun modulo di sensore 161 è installato con una staffa di posizionamento e spostamento graduato 163 e rimane accoppiato ad essa. La staffa 163 di spostamento graduato e posizionamento assicura che i moduli di sensore 161 siano installati ed allineati appropriatamente. Ciascun modulo di sensore 161 è accoppiato elettricamente ad un calcolatore convenzionale separato di controllo del volo (non mostrato).

Riferendosi ora alla Fig. 10A nei disegni, viene illustrato schematicamente il modulo di sensore 161. Ciascun modulo di sensore 161 include una pluralità di estensimetri preferibilmente quattro SG1, SG2, SG3 ed SG4 e gruppi di circuiti associati 170 di condizionamento . di segnale di estensimetro preferibilmente installati entro lo stesso involucro. Come è mostrato, quattro estensimetri SG1, SG2, SG3 ed SG4 sono collegati in un circuito a ponte. Come necessario convenzionali resistori (vedere la Fig. 10B) possono essere necessari per completare il ponte e regolare lo sfasamento e la sensibilità. Gli estensimetri SG1, SG2, SG3 ed SG4 sono disposti fisicamente e collegati elettricamente per rispondere alle sollecitazioni indotte dal carico di arresto inferiore, preferibilmente le sollecitazioni di taglio nel complesso di culla 111. La disposizione fìsica ed elettrica è anche atta ad annullare tutte le sollecitazioni nel complesso di culla 111 eccetto quelle indotte dal carico di arresto inferiore.

Riferendosi ora alla Fig. 10B nei disegni, viene illustrato un circuito elettrico 200 di condizionamento di segnale campione di estensimetro in conformità della presente invenzione. Il ponte di estensimetro entro ciascun modulo di sensore 161 è accoppiato elettricamente a un circuito 200 di condizionamento di segnale di estensimetro che è quindi accoppiato ad un calcolatore di controllo di volo. Il circuito 200 'di condizionamento di segnale di estensimetro riceve un segnale elettrico di ingresso, preferibilmente una tensione differenziale in corrente continua dal ponte associato di estensimetro entro il modulo di sensore 161. Il segnale di ingresso viene condizionato, elaborato ed amplificato dal circuito di condizionamento 200 di segnale di estensimetro. Un segnale elettrico di uscita preferibilmente una tensione in corrente continua viene inviato ad un calcolatore associato di controllo del volo.

Nel funzionamento quando la parte a vaschetta 117 viene deflessa, la sollecitazione indotta dal carico di arresto inferiore viene rilevata direttamente dai moduli di sensore 161. La sollecitazione indotta dal precarico fa si che ciascun modulo di sensore 161 generi segnali proporzionali al precarico di arresto inferiore. I segnali dai moduli di sensore 161 vengono inviati al calcolatore associato di controllo del volo dove essi vengono elaborati e confrontati. Dalla pluralità di misurazioni di precarico si ottiene un singolo valore di precarico preferibilmente una media. Questa misurazione di precarico medio viene quindi elaborata e confrontata con una gamma accettabile predeterminata. La gamma accettabile predeterminata viene scelta in modo da assicurare un precarico adeguato tra il complesso di rotore inclinabile 17a e l'ala 15a per mantenere la stabilità dell'aeromobile ma evitare il sovraccarico di qualsiasi parte della struttura. In questa maniera i moduli di sensore 161 e gli estensimetri vengono usati per misurare direttamente una variabile combinata di carico statico e dinamico nell'aeromobile 11 a rotore inclinabile .

Se un modulo di sensore 161 invia un segnale errato, i calcolatori di controllo del volo sono programmati per ignorare tale segnale. Per esempio se un modulo di sensore 161 indica una notevole sollecitazione nel complesso di culla 111 mentre l'aeromobile 11 a rotore inclinabile è nel modo ad elicottero, i segnali da quel modulo di sensore 161 verranno ignorati e non considerati. Se i segnali provenienti da un modulo di sensore 161 indicano che il carico tra il complesso di riscontro 31 e il complesso di culla 111 è al di sotto di un valore predeterminato richiesto per mantenere la stabilità dell'aeromobile, allora i calcolatori di controllo del volo inviano un segnale di avvertimento al pilota ed un segnale appropriato all'attuatore di conversione 141 per aumentare la forza esercitata dal complesso di riscontro 31 sul complesso di culla 111. Parimenti se i segnali provenienti dai moduli di sensore 161 indicano che il precarico tra il complesso di riscontro 31 e il complesso di culla 111 è al di sopra di un valore predeterminato necessario per mantenere la stabilità dell'aeromobile, allora i calcolatori di controllo del volo inviano un segnale di avvertimento al pilota e un segnale appropriato all'attuatore di conversione 141 per diminuire la forza esercitata dal complesso di riscontro 31 sul complesso di culla 111. Così la presente invenzione fornisce un sistema di controllo ad anello chiuso per rilevare, mantenere e controllare il precarico tra il complesso 17a di rotore inclinabile e l'ala 15a usando una pluralità di moduli di sensore ridondanti 161 accoppiati ai calcolatori di controllo del volo.

Deve essere chiaro da quanto precede che è stata fornita un'invenzione che ha notevoli vantaggi. Prevedere un complesso di riscontro a forma di L con una parte di montante corta complessivamente verticale ed una parte di gamba più lunga complessivamente orizzontale che può essere accordata selettivamente semplicemente alterando lo spessore, permette che la presente invenzione assorba o ammortizzi i carichi di vibrazione oscillatoria senza intrusione nelle ali mentre si mantiene una piccola altezza. L'uso di estensimetri per misurare direttamente la sollecitazione indotta dal precarico di un complesso di arresto inferiore fornisce un mezzo per rilevare, mantenere e controllare il precarico tra un complesso di rotore inclinabile ed un'ala nel modo ad aeroplano in modo da assicurare che venga mantenuta la stabilità dell'aeromobile.

Mentre la presente invenzione è stata descritta con riferimento al rilevamento del precarico tra un complesso di rotore inclinabile ed un'ala, si deve comprendere che la presente invenzione può essere usata in qualsiasi applicazione che comporta il rilevamento, il mantenimento ed il controllo di un precarico prescelto tra due componenti massicci mobili uno rispetto all'altro. Esempi di altre applicazioni includono: aeromobili con elementi di ala retraibili; aeromobili con altri componenti retraibili come complessi radar; imbarcazioni con simili componenti retraibili; e grandi telescopi. Mentre la presente invenzione viene mostrata in un numero limitato di forme, essa non è limitata soltanto a queste forme ma è suscettibile di varie modifiche e cambiamenti senza discostarsi dal suo spirito.

Claims (19)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchio per mantenere un precarico prescelto tra organi mobili uno rispetto all'altro, l'apparecchio comprendendo: almeno un attuatore per creare una forza tra gli organi tale che almeno uno degli organi viene sollecitato, la forza generando il precarico prescelto tra gli organi; almeno un modulo di sensore accoppiato ad almeno uno degli organi per rilevare la sollecitazione in esso e generare un segnale corrispondente; ed almeno un microprocessore accoppiato all'almeno un estensimetro per interpretare il segnale; in cui il microprocessore elabora il segnale ed invia un segnale di controllo all'almeno un attuatore facendo si che l'almeno un attuatore aumenti la forza se la forza è inferiore al precarico prescelto, oppure diminuisca la forza se la forza è maggiore del precarico prescelto.
2. 2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui 1'almeno un modulo di sensore è una pluralità di moduli di sensore allineati in una disposizione parallela, ciascun modulo di sensore comprendendo una pluralità di estensimetri.
3. 3. Apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui gli organi mobili uno rispetto all'altro comprendono una cellula di un aeromobile ed un organo d'ala.
4. 4. Apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui gli organi mobili uno rispetto all'altro comprendono una cellula di un aeromobile ed un complesso radar.
5. 5. Apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui gli organi mobili uno rispetto all'altro comprendono una imbarcazione ed un complesso sensore.
6. 6. Apparecchio secondo la rivendicazione 1 in cui gli organi mobili uno rispetto all'altro comprendono una cellula di un aeromobile a rotore inclinabile ed un gruppo rotore inclinabile. Ί.
7. Aeromobile perfezionato a rotore inclinabile comprendente: una cellula; almeno un organo d'ala accoppiato alla cellula; un complesso di rotore inclinabile accoppiato in modo girevole all'almeno un organo d'ala; un gruppo di arresto inferiore disposto tra il complesso di rotore inclinabile e l'almeno un organo d'ala; almeno un attuatore per ruotare il complesso di rotore inclinabile rispetto all'almeno un organo d'ala e per creare una forza tra il complesso di rotore inclinabile e l'almeno un organo d'ala tale che il gruppo di arresto inferiore viene sollecitato e un precarico prescelto viene indotto tra il complesso di rotore inclinabile e l'almeno un organo d'ala; almeno un modulo di sensore accoppiato al gruppo di arresto inferiore per rilevare la sollecitazione in esso e generare un segnale corrispondente; ed almeno un microprocessore accoppiato all'almeno un modulo di sensore per interpretare il segnale; in cui il microprocessore elabora il segnale ed invia un segnale di controllo all'almeno un attuatore facendo sì che 1'almeno un attuatore aumenti la forza se la forza è inferiore al precarico prescelto o diminuisca la forza se la forza è maggiore del precarico prescelto.
8. 8. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 in cui la forza viene aumentata e diminuita dai carichi dinamici generati durante il volo.
9. 9. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 in cui 1'almeno un modulo di sensore è una pluralità di moduli di sensore ridondanti allineati in una disposizione parallela, ciascun modulo di sensore comprendendo una pluralità di estensimetri.
10. 10. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 in cui il gruppo di arresto inferiore comprende una prima parte accoppiata al complesso di rotore inclinabile ed una seconda parte accoppiata all' almeno un organo d'ala, la seconda parte essendo configurata per ricevere la prima parte in modo rilasciabile.
11. 11. Apparecchio secondo la rivendicazione 10 in cui l'almeno un modulo di sensore è accoppiato alla seconda parte.
12. 12. Apparecchio secondo la rivendicazione 10 in cui la seconda parte comprende: una parte a sbalzo atta a ricevere l'almeno un modulo di sensore ed un blocco a forma di V portato dalla parte a sbalzo, il blocco a forma di V essendo atto a ricevere in modo rilasciabile la prima parte; in cui la parte a sbalzo viene sollecitata dalla forza.
13. 13. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 in cui il gruppo di arresto inferiore isola ed assorbe i carichi oscillatori generati dal complesso di rotore inclinabile.
14. 14. Apparecchio secondo la rivendicazione 13 in cui i carichi oscillatori sono carichi di beccheggio e carichi di imbardata.
15. 15. Apparecchio secondo la rivendicazione 7 in cui i carichi di beccheggio vengono isolati ed assorbiti dalla prima parte e ì carichi di imbardata vengono isolati e assorbiti dal blocco a V.
16. 16. In un aeromobile a rotore inclinabile avente una cellula, almeno un organo d'ala accoppiato alla cellula e un complesso di rotore inclinabile accoppiato in modo girevole all'almeno un organo d'ala, il metodo per mantenere un precarico prescelto tra il complesso di rotore inclinabile e 1'almeno un organo d'ala comprendente le operazioni di: prevedere almeno un attuatore per far ruotare il complesso di rotore inclinabile rispetto all'almeno un organo d'ala; disporre un gruppo di arresto inferiore tra il complesso di rotore inclinabile e 1'almeno un organo d'ala; accoppiare almeno un modulo di sensore al gruppo di arresto inferiore; accoppiare elettricamente almeno un microprocessore all'almeno un modulo di sensore; far ruotare il complesso di rotore inclinabile rispetto all'almeno un organo d'ala con l 'attuatore; creare una forza tra il complesso di rotore inclinabile e l'almeno un organo d'ala; sollecitare il gruppo dì arresto inferiore con la forza; rilevare la sollecitazione nel gruppo di arresto inferiore con 1'almeno un modulo di sensore e generare un segnale corrispondente; interpretare il segnale con il microprocessore; inviare un segnale di controllo dal microprocessore all'almeno un attuatore in risposta al segnale; aumentare la forza con 1'attuatore se la forza è inferiore al precarico prescelto; e diminuire la forza con 1'attuatore se la forza è maggiore del precarico prescelto.
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16 in cui la forza viene aumentata e diminuita dai carichi dinamici generati durante il volo .
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 in cui l'operazione di accoppiare almeno un modulo di sensore al gruppo di arresto inferiore viene ottenuta accoppiando una pluralità di moduli di sensore ridondanti al gruppo di arresto inferiore in una disposizione parallela, ciascun modulo di sensore comprendendo una pluralità di estensimetri.
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 16 in cui l'operazione di disporre un gruppo di arresto inferiore tra il complesso di rotore inclinabile e 1'almeno un organo d'ala viene ottenuta disponendo una prima parte sul complesso di rotore inclinabile e disponendo una seconda parte sull'almeno un organo d'ala,