ITPD20080244A1 - Diluitori a vortice di getti di gas - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

TITOLO: DILUITORI A VORTICE DI GETTI DI GAS

PREMESSA: Sono molto numerosi i velivoli a decollo ed atterrag= gio verticali (VTOL) con getti di gas sperimentati in passato, ma solo uno è stato ritenuto idoneo all'impiego pratico: è un mo nomotore monoposto da combattimento, tuttora in servizio. Il suo propulsore è un turbofan, cioè un turboreattore a doppio flusso prodotto mediante una delicata e costosa ventola anteriore cbe non consente l'adattamento della propulsione al volo veloce e soffre molto per l'ingestione di volatili od oggetti vari. Pe= raltro, il volo verticale è oggi dominato dagli elicotteri, cioè i velivoli ad ali rotanti, chiamate rotori, che riescono in qual che caso s sollevare oggetti di molte tonnellate, pari al pro= prio peso a vuoto. Tuttavia, l'ala rotante è troppo dispendiosa nel volo orizzontale, per cui la velocità di crociera degli eli= cotteri è molto bassa ed il costo di trasporto - anche per le notevoli spese di manutenzione - nel complesso è molto elevato. Ma il lato più negativo dell'elicottero è l'ampiezza e la delica tezza del sistema rotorico: perciò un impatto delle pale con un ostacolo porta in genere a disastrose conseguenze: ma è pure di. sastrosa l'alta insofferenza verso gli stalli e le avarie.

UN NUOVO AEREO VTOL: Come precisato più avanti, è possibile co= struire un velivolo a decollo ed atterraggio verticali senza i predetti gravi difetti delle ventole e dei rotori degli elicotte ri; sostanzialmente un velivolo a forte risparmio energetico, perchè privo delle perdite connesse alle trasformazioni meccani= che, che normalmente disperdono ben oltre la metà dell'energia termica iniziale. Il velivolo di che trattasi sarebbe perciòmol^to ecologico perchè in grado di ridurre al minimo il consumo di combustibile ed il conseguente inquinamento atmosferico. Ciò com porterebbe un forte aumento dell'autonomia con la stessa quanti= tà di combustibile. Inoltre, questo nuovo aereo, non avendo bis£ gno per i decolli e gli atterraggi di lunghe piste aeroportuali e necessariamente di ampie superfici alari con robuste e pesanti strutture portanti, andrebbe esente dalle conseguenti forti pena lizzazioni aerodinamiche e potrebbe superare facilmente le velo= cità di crociera degli attuali aerei. Per i predetti vantaggi strutturali ed aerodinamici e con particolari affinamenti di for ma, -il sistema potrebbe portare all'impiego dei più economici e veloci statoreattori (RAMJET). Per la loro forma tubolare che li rende vuoti internamente, i diluitori su accennati e più avanti descritti andrebbero esenti dai pericoli di ingestione di cui in premessa; andrebbero inoltre esenti dai pericoli di impatto per non avere parti meccaniche in movimento. Per le particolari ca= ratteristiche VTOL, il velivolo di che trattasi potrà anche per= mettere la programmazione automatica dei viaggi, cosa impensab’le per gli altri aerei ed ancor più per i veicoli stradali, che V''VΓ) vanno soggetti ad intasamenti e pericoli vari.

SOSTENTAZIONI AEREE — Il nuovo velivolo, fornito di adeguati car relli retrattili per i movimenti a terra e di un eventuale siste ma di galleggiamento per l'ammaraggio, è basato su due sistemi di sostentazione aerea:

- quella VTOL a vortice, creata dai getti tangenziali dei turbo= getti nei diluitori, oscillanti su comando in avanti o indietro rispetto alla verticale: è una gettosostentazione diluita.

- Quella aerodinamica, mediante la funzione alare assunta dai di luitori quando, dopo aver portato il velivolo alla massima velo= cita a vortice, verranno girati rapidamente all'indietro e bloccati nella massima posizione, quasi orizzontale come gli scarichi fissi dei turboreattori; questa funzione alare ver= rà integrata da una normale ala posta nella parte alta del veli= volo, fra i diluitori anteriori e quelli posteriori.

Nel primo caso, il getto caldo interno tangenziale dei turbo= reattori creerà un forte vortice che aspirerà aria fredda ambieni tale dall'alto e la espellerà verso il basso, con una diluizione che aumenterà la massa del getto e produrrà per reazione una for te spinta del velivolo verso l'alto. Il fenomeno del vortice è alla base dei cicloni tropicali che, operando in senso inverso, producono una corrente d'aria così forte da trascinare verso 1' alto oggetti pesanti molte tonnellate, pur raggiungendo velocità rotatorie non superiori a 250 chilometri orari.

Invece, il getto caldo dei turboreattori potrebbe<'>raggiun gere la velocità di oltre 2.000 chilometri orari nella piccola circonferenza interna dei diluitori - con oltre 100 giri al se= condo in periferia e molti di più al centro (il che non può sue cedere per le ventole) - creando così una enorme forza centrifu ga aspirante aria atmosferica dall'alto e premente verso il ba^ so, con una reazione atta a sostenere il velivolo.

Nel secondo caso, una volta raggiunta la massima rotazione all'indietro a circa cinque gradi dalla posizione perfettamente orizzontale, i tubi dei diluitori assumeranno . la stessa dire= zione degli scarichi dei turboreattori: verranno così attra= versati dall'aria incontrata nella corsa del velivolo, svolgen= do la funzione di un piano alare avente,come detto, l'incidenza positiva di cinque gradi.

PARTICOLARI - Un velivolo per circa 25 passeggeri, basato sul sistema di che trattasi, è illustrato schematicamente nei dise= gni allegati n. 3 e n. 4; sono previsti quattro turboreattori posti ai lati della fusoliera: due anteriori più bassi e due p_o steriori più alti per evitare interferenze di aspirazione nel volo veloce. (Ε' tratteggiato in coda uno degli eventuali stat£ reattori su accennati·) Il sistema di che trattasi consente pe= raltro la costruzione di velivoli più grandi oppure più piccoli da una persona in su.

Come indicato nel disegno n. 3» la coppia di turboreattori anteriori e così pure la coppia posteriore dovranno avere gl scarichi collegati con una tubazione resistente alle alte rature, con la presenza di automatiche diaframmature regolanti il getto avariato onde evitare perdite di flusso del turbo fun= zionante e disastrose conseguenze in caso di mancanza parziale o totale del funzionamento di uno dei due turboreattori. Il tubo di collegamento di ogni coppia di turboreattori dovrà continuare verso l'esterno del velivolo per un tratto idoneo a sostenere i diluitori a vortice parzialmente rotanti attorno ad esso (v. di= segno n. 2), dopo di che la parte finale del predetto tubo di scarico, mediante un idoneo ugello con eventuali alette direzio= nali, dovrà .volgersi ad angolo retto verso la parte posteriore del velivolo con un angolo di cinque gradi verso il basso: ciò costituirà la struttura fissa di scarico per le predette due coja pie di turboreattori.

DILUITORI A VORTICE - I suddetti diluitori a vortice sono forma= ti da robusti tubi metallici del diametro pari ad alcune volte quello dell'ugello di scarico dei turboreattori e di lunghezza almeno pari al predetto loro diametro. Tramite un foro posto nel^la parte alta, all·'incirca fra un terzo ed un quarto della loro lunghezza, verranno applicati attorno alla predetta parte ester na del tubo di collegamento dei turboreattori, i cui ugelli di scarico verranno ad operare perciò all'interno di detti diluito= ri tubolari. Come indicato nel disegno n. 1 questi diluitori po= tranno ruotare a comando con la parte bassa rivolta in avanti fi no al massimo di cinque gradi dalla posizione verticale,

fino al massimo di 85 gradi verso la parte posteriore del velivo lo, perciò con un angolo massimo complessivo di 90 gradi. Il bor do superiore dei diluitori dovreste essere costruito con una ade= guata curvatura verso l'interno e verso il basso per una maggiore robustezza ed anche per evitare riflussi di vortice durante le ro tazioni in avanti.

MOVIMENTI DEI DILUITOSI E DELL'AEREO - Appare evidente che, pur essendo sempre rivolti verso la parte posteriore del velivolo cón il predetto angolo di cinque gradi verso il basso, solo con i di= luitori tubolari rivolti verso il basso gli scarichi dei turbore= attori opereranno tangenzialmente all'interno dei diluitori stes= si creando cosi i predetti vortici di diluizione e di sostentazi£^ne VTOL, mentre con i diluitori rivolti completamente verso la parte posteriore verranno a cessare i vortici suddetti ed i getti dei turboreattori spingeranno l'aereo alla massima velocità, so= speso dall'effetto alare dei diluitori e dall'ala integrativa. AJJ pare anche evidente che,nel volo a vortice, quando il pilota con idonea sincronizzazione dei comandi spingerà in avanti i diluitori di destra ed indietro quelli di sinistra il velivolo per rea= zione girerà a destra, mentre con i movimenti inversi girerà vera so sinistra. Inoltre, rotando in avanti tutti e quattro i diluit£ ri l'aereo indietreggerà, mentre avanzerà rotandoli indietro fina che, raggiunta cosi la massima velocità a vortice, i diluitori verranno rapidamente rotati al massimo in orizzontale ed ivi bloc cati: cosi l'aereo proseguirà con la maggiore velocità

le prodotta dai getti liberi dei quattro turboreattori, sospeso, come detto, dalla funzione alare dei diluitori e dall'ala integra tiva, comandato come un normale aereo.

FUNZIONE ALARE - La predetta funzione alare potrebbe essere equi= parata grosso modo ad un piano alare rettangolare con i lati ant£ riore e posteriore pari al diametro dei diluitori e con gli altri due lati pari alla lunghezza degli stessi diluitori, piano alare inclinato con la parte posteriore verso il basso per i predetti cinque gradi, come gli scarichi dei turboreattori. La funzione a= lare potrebbe anche essere equiparata alla portanza prodotta dal= la quantità d'aria raccolta anteriormente ed espulsa in giù po= steriormente col predetto angolo di cinque gradi assieme ai getti'' dei turboreattori.

ROLLIO - Nella sostentazione a vortice il rollio potrà ottenersi differenziando la fornitura di carburante fra i turbogetti di de= stra e quelli di sinistra. A tale scopo il condotto che unisce i due turbogetti opposti potrà essere chiuso con un diaframma a far falla, normalmente aperto. Nel volo veloce si useranno gli alett£ ni. Vedasi in proposito il disegno η· 3·

ESECUZIONE AUTOMATICA DEI VIAGGI - Come accennato a fine pagina 3 della descrizione, il velivolo di che trattasi potrà portare alla programmazione ed alla esecuzione automatica dei viaggi: già oggi è possibile servirsi diindicazioni satellitari sui percorsi più convenienti per i veicoli stradali, ma non è possibile prestabilì,re la guida automatica del veicolo, per la estrema complessità d° gli eventi possibili nella ristrettezza delle sedi stradali. In= vece, negli ampi corridoi aerei, una volta stabilito il punto di arrivo, è possibile prestabilire la guida automatica del velivo= lo VTOL di che trattasi ed anche le operazioni di decollo e di atterraggio: ciò non risulta possibile per gli altri velivoli og gi in servizio.

CONCLUSIONE - Pertanto, con riferimento alla descrizione che pre cede ed ai disegni acclusi, si esprimono le seguenti rivendica= zioni:

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I DILUITORI A VORTICE DI GETTI DI GAS, costituiti da robusti oi lindri tubolari i quali, come indicato nella descrizione che precede e negli allegati disegni, oscillando parzialmente su comando attorno alla posizione verticale sono idonei a creare il volo stazionario del relativo veioolo aereo, oppure decol*» li ed atterraggi verticali (VTQL) ed ogni altra manovra a bas sa velocità· DILUITORI A VORTICE DI GETTI DI GAS, costituiti da robusti ci lindri tubolari i quali, come indicato nella precedente de=>scrizione, hanno gli scarichi dei relativi turboreattori collegati attraverso la fusoliera all'altro turboreattore ante= riare o posteriore mediante un idoneo condotto, con l'inter=vento automatico di opportune diaframmature e la regolazione del carburante fornito ai vari turboreattori, in modo da assi curare la sostentazione a vortice del velivolo io caso di man cato funzionamento totale o parziale di uno dei due turboreat tori anteriori o posteriori. Eventualmente, potrà anche esse-re previsto un collegamento fra i condotti anteriori e quelli posteriori per la cessazione parziale o totale dei due turbo» reattori anteriori o posteriori· DILUÌTORI A VORTICE DI GETTI DI GAS, costituiti come indicato nella descrizione che precede e che, se rivolti completamente verso la parte posteriore del velivolo ed ivi bloccati, con» sentono il libero scarico all'indietro dei turboreattori per poter raggiungere cosi la massima velocità dei turhogetti e l'impiego dei più veloci ed economici statoreattori (RAMJET), mentre i diluitori stessi verranno a svolgere una funzione a= lare per la sostentazione dinamica del velivolo. DILUITORI A VORTICE DI GETTI DI GAS, costituiti ed usati come indicato nelle precedenti rivendicazioni, i quali diluitori nello svolgimento delle loro funzioni non usufruiscono di or= gani meccanici, come rotori e ventole, risparmiando perciò le relative perdite di trasformazione e di utilizzo, che normal= mente superano la metà dell'energia termica iniziale: perciò detti diluitori si configurano come mezzi altamente funziona= li ed ecologici. DILUITORI A VORTICE DI GETTI DI GAS, costituiti ed usati come indicato nelle precedenti rivendicazioni, i quali diluitori<'>consentono pertanto la costruzione di velivoli a decollo ed atterraggio verticali molto veloci ed ecologici; inoltre consentono l'esecuzione automatica di viaggi, con grandi van taggi sugli altri veicoli.