ITPI20130073A1 - Aeromobile boxwing - Google Patents

Description

1 P<(>2013 A 0 0 0 t. 7 3 Descrizione dell’invenzione avente per titolo “Aeromobile boxwing” di Cecchi Andrea, nazionalità italiana e residente in via Menassero 10, 37136 Verona; Bottoni Claudio, nazionalità italiana e residente in via Autunno Ravà’ 26, 44124 Aguscello (FE); e Di Catterina Maurizio, nazionalità italiana e residente in via madonna 397, 37051 Bovolone (VR).

Inventori designati: Cecchi Andrea; Bottoni Claudio; e Di Catterina Maurizio. Depositata Γ8 agosto 2013.

D ESC R IZI O N E

La presente invenzione ha per oggetto un aeromobile boxwing del tipo precisato nel preambolo della prima rivendicazione.

In particolare, l’invenzione concerne sia un aeromobile a pilotaggio interno, ossia atto ad essere guidata da un operatore alloggiato nell’aereo, sia un aeromobile a pilotaggio remoto, ossia un velivolo caratterizzato dall'assenza del pilota umano a bordo. Il suo volo è controllato dal computer posto a bordo del velivolo tramite traiettorie preimpostate o sotto il controllo remoto di un navigatore o pilota.

Come noto, gli aeromobili boxwing presentano una fusoliera; una struttura alare definente un profilo/perimetro chiuso; ed uno o più propulsori vincolati al disotto della struttura alare o, in alcuni casi, alla fusoliera in corrispondenza della coda dell’aeromobile.

Detta struttura alare è caratterizzata dalla presenza di due semiali collegate tra loro tramite paratie così da definire detto profilo chiuso. In dettaglio, tale struttura alare è definita dalla presenza di due semiali a sbalzo incastrate alla fusoliera; e di due paratie ciascuna delle quali connettente le due semiali così da rendere l’intera struttura alare globalmente iperstatica, a differenza di una struttura alare convenzionale.

La tecnica nota sopra citata presenta alcuni importanti inconvenienti.

Un primo inconveniente è dato dal fatto che gli aeromobili boxwing, a causa della loro particolare struttura alare, presentano una bassa manovrabilità.

Infatti, a causa dei particolari flussi di aria generati dalla struttura alare, gli aeromobili boxwing presentano notevoli difficoltà di sterzata.

Un altro inconveniente è rappresentato dal fatto che, per evitare di limitare i suddetti problemi, essi presentano di difficile progettazione/realizzazione.

In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione è ideare un aeromobile boxwing in grado di ovviare sostanzialmente agli inconvenienti citati.

Nell'ambito di detto compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione avere un aeromobile semplice da manovrare.

Un altro scopo dell'invenzione è ideare un aeromobile boxwing e, in dettaglio, un modello di aeromobile boxwing caratterizzato da un’incrementata semplicità costruttiva e di progettazione.

Il compito tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un aeromobile boxwing come rivendicato nella annessa Rivendicazione 1 .

Esecuzioni preferite sono evidenziate nelle sottorivendicazioni.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di un’esecuzione preferita dell’invenzione, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:

la Fig. 1 mostra un aeromobile boxwing secondo l'invenzione;

la Fig. 2 illustra una sezione dell’aeromobile boxwing;

la Fig. 3 riporta aeromobile boxwing in una differente configurazione rispetto a Fig. 2; e

la Fig. 4 presenta un ulteriore configurazione dell’aeromobile boxwing secondo l'invenzione.

Con riferimento alle Figure citate, l'aeromobile boxwing secondo l'invenzione è 5 globalmente indicato con il numero 1 .

Esso comprende una fusoliera 20 definente per l’aeromobile 1 un asse preferito di sviluppo 1a, una prua 1b ed una coda 1c; una struttura alare 30 di tipo boxwing; ed uno o più propulsori 40 ciascuno dei quali atto a definire un asse di l

spinta 40a.

10 La fusoliera 20, in acciaio, legno, fibra di vetro o carbonio, comprende un corpo centrale 21 definente la prua 1 b ed una camera interna in cui disporre gli oggetti/persone da trasportare con l’aeromobile 1 ; un cono di coda 22 definente la coda 1c; ed almeno una pinna 23 protrudente dal cono di coda 22 in direzione pressoché trasversale all’asse 1a ed avente sezione opportunamente 15 rastremata.

Preferibilmente la fusoliera 20 comprende due pinne 23 vincolate da parte posta rispetto al cono di coda 22 ed aventi diverse estensione ed sezione.

Almeno una delle pinne 23 e, preferibilmente, solo la pinna 23 di estensione massima comprende un timone 23a, ossia una porzione vincolata labilmente al 20 resto della pinna 23 così da ruotare rispetto ad un asse di rotazione sostanzialmente perpendicolare all’asse preferito di sviluppo 1 a.

La camera interna del corpo 21 è atta ad alloggiare il sistema di controllo, quale una cabina nel caso di aeromobile a pilotaggio interno o, nel caso di aeromobile a pilotaggio remoto, sistemi di controllo a distanza (wireless).

25 La struttura alare 30 è realizzata dello stesso materiale di realizzazione della

v

4 P/20I3A 0 00 07 3 fusoliera 20, ossia in acciaio, legno, fibra di vetro o carbonio.

Essa è di tipo boxwing e, pertanto, comprende semiali frontali 31 atte ad essere vincolate solidalmente alla fusoliera 20 da parti opposte rispetto all’asse 1a e in corrispondenza della prua 1 b; semiali posteriori 32 atte ad essere solidalmente 5 vincolate alla fusoliera 20 da parti opposte rispetto all’asse preferito 1 a ed in corrispondenza della coda 1c; e connettori 33 strutturalmente connettenti le semiali frontali 31 alle semiali posteriori 33.

Preferibilmente, la struttura alare 30 comprende due semiali frontali 31 solidali al corpo centrale 21; due semiali posteriori 32 solidali al cono di coda 22; e due 0 connettori 33. Più preferibilmente, la struttura 30 comprende semiali 31 e 32 definenti, per l’aeromobile 1 , medesima apertura alare e sostanzialmente stessa sezione rastremata.

Le semiali 31 e 32 presentano assi di estensione prevalente sostanzialmente trasversali rispetto all’asse 1 a. Opportunamente, gli assi di sviluppo preferito 5 delle semiali 31 e 32 definiscono, rispetto all’asse preferito 1a angoli sostanzialmente compresi tra 45° e 90°, preferibilmente, sostanzialmente compresi tra 60° e 90° e, più preferibilmente, sostanzialmente pari a 70°. In particolare, l’angolo tra assi di estensione delle semiali frontali 31 ed asse di sviluppo 1 a è sostanzialmente opposto all’angolo tra assi di estensione delle 0 semiali posteriori 32 ed asse di sviluppo 1a.

Inoltre, le semiali 31 e 32 definiscono superfici di giacitura pressoché piane e sostanzialmente parallele all’asse preferito di sviluppo 1a e, opportunamente, le distinte tra loro. A tal fine, le semiali frontali 31 sono vincolate al corpo 21; mentre le semiali posteriori 32 sono vincolate ad una pinna 23 e, in dettaglio,

5 PI2013 A 0 00 0 73

Vantaggiosamente, ciascun semiala 31 e 32 presenta almeno una sede passante 31a e 32a e, preferibilmente, un’unica sede passante 31a e 32a.

Le sedi passanti 31 a e 32a sono ricavate specularmente all’asse preferito 1a e presentano sezioni sostanzialmente uguali tra loro e controsagomate al profilo esterno del propulsore 40.

Esse presentano assi di estensione sostanzialmente perpendicolari alle superfici di giacitura delle semiali 31 e 32 ed all’asse preferito di sviluppo 1 a e, preferibilmente, sostanzialmente equidistanziati rispetto all’asse 1a.

I connettori 33 connettono reciprocamente gli estremi delle semiali 31 e 32 distali dalla fusoliera 20 e presentano sostanzialmente un profilo alare caratterizzato da una sezione sostanzialmente costante ed analoga a quella delle estremità distali delle semiali 31 e 32.

Essi definiscono direzioni di estensione giacenti su piani sostanzialmente perpendicolare alle superfici di giacitura delle semiali 31 e 32 e definenti, rispetto all’asse 1a, un angolo sostanzialmente compreso tra 30° e 90°, in particolare, sostanzialmente compreso tra 45° e 60° e, per la precisione, sostanzialmente pari a 45°.

La struttura alare 30 può inoltre presentare superfici di controllo del beccheggio 33 atte a controllare il beccheggio deM’aeromobile 1 e paratie 34 atte a controllare il rollio deN’aeromobile boxwing 1.

Le superfici di controllo del beccheggio 33 e le paratie 34 identificano porzioni di semiala 31 e/o 32 atte a ruotare rispetto alla relativa semiala intorno ad un asse pressoché giacente sulla superficie di giacitura della relativa semiala 31 e 32 e pressoché trasversale all’asse 1 a.

Le superfici di controllo del beccheggio 33 e le paratie 34 sono ricavate 6 PI2013 A 0 0 0 0 7 3 specularmente all’asse 1 a e disposte, rispettivamente, in prossimità del corpo centrale 21 o di una pinna 23 e dei connettori 33, come illustrato in Fig. 1.

Preferibilmente, la struttura alare 30 presenta due superfici di controllo del beccheggio 33 ricavate sulle semiali posteriori 32 e due paratie 34 ricavate sulle semiali frontali 31. Più preferibilmente, la struttura 30 presenta quattro superfici di controllo del beccheggio 33 di cui due ricavate sulle semiali posteriori 32 e due ricavate sulle semiali frontale 31 ed atte a ruotare con verso opposto alle superfici 34 delle ali posteriori 32; e due paratie 34 ricavate sulle semiali frontali 31 e sulle semiali posteriori 32.

Opportunamente vincolate alle semiali 31 e 32, l’aeromobile boxwing 1 presenta propulsori 40 ciascuno dei quali almeno parzialmente alloggiato in una sede passante 31 a e 32a e connessi al sistema di controllo così da permettere un comando indipendente del loro funzionamento.

Preferibilmente, l’aeromobile 1 comprende quattro propulsori 40 sono posti specularmente rispetto all’asse 1a e, pertanto, presentano gli assi di spinta 40a giacenti su due piani distinti sostanzialmente paralleli ed equidistanti da detto asse 1 a. Più preferibilmente, la distanza reciproca tra gli assi di spinta 40a e, quindi, tra gli assi di estensione delle sedi 31 a e 32a è sostanzialmente inferiore al 50% e, in particolare, sostanzialmente pari al 30% dell’estensione alare dell’aeromobile boxwing 1 .

I propulsori 40 sono identificabili in eliche e, preferibilmente di tipo intubato, pressoché controsagomate alle sedi passanti 31 a e 32a e, in particolare, presentanti uno spessore, calcolato lungo l’asse di spinta 40a, sostanzialmente analogo allo spessore delle sedi 31 a e 32a così da essere pressoché totalmente alloggiate nelle sedi quando l’asse di spinta 40a è pressoché parallelo all’asse delle sedi 31 a e 32a.

Ciascun propulsore 40 comprende una o più pale 41 atte a molare intorno all’asse di spinta 40a; un motore assiale 42, preferibilmente eletthco, atto a Ih comandare detta rotazione di dette pale 41 e disposto sull’asse 40a; un anello esterno 43 atto a contenere al suo interno le pale 41 e, quindi, ^definente il i

profilo esterno del propulsore 40; e bracci 44 atti a connettere l’anello esterno 43 al motore 42 ed opportunamente distanziate, lungo l’asse di épinta 40a, ì

dalle pale 41 così da non interferire con la loro rotazione. j

I propulsori 40 sono innovativamente incernierati alle sedi 31 a e 3fea così da ruotare rispetto alle semiali 31 e 32 variando l'inclinazione tra l'assìe di spinta 40a e l’asse preferito di sviluppo 1 a e, di conseguenza, il moto e/o traiettoria j deH’aeromobile boxwing 1. In particolare, i due propulsori 40 de|le semiali % posteriori 32 ed i due propulsori 40 delle semiali frontali 31 sono at| a ruotare indipendentemente tra loro variando. Più in particolare, i quattro propulsori 40 sono atti a ruotare in maniera indipendente tra loro variando l’ir|clinazione reciproca tra gli assi di spinta 40a.

A tal fine, l’aeromobile 1 comprende, per ciascun propulsore 40, un organo di rotazione 50 atto a vincolare il propulsore 40 ad una sede passante 31 a o 32a definendo, per il propulsore 40, un asse di rotazione 50a giacente su un piano sostanzialmente parallelo all’asse di sviluppo 1a ed alle superfici di giacitura delle semiali 31 e 32. Preferibilmente, l’asse di rotazione 50a di ogni propulsore 40 è sostanzialmente parallelo a quello degli altri propulsori 40 e pressoché trasversale e, più preferibilmente, sostanzialmente perpendicolare all’asse di sviluppo 1a. Vantaggiosamente, gli assi di rotazione 50a dei propulsori 40 vincolati alla semiala frontale 31 o a quella posteriore 32 sono sostanzialmente

8 PI2013A 0 0 0 0 7 3

coincidenti.

Ciascun organo di rotazione 50 comprende perni 51 atti a vincolare l’anello esterno 43 alla sede 31 a o 32a definendo l’asse di rotazione 50a; ed un motore rotazionale 52, opportunamente elettrico ed alloggiato nella semiala 31 e 32, connesso al sistema di controllo permettendo un comando della rotazione del propulsore 40 indipendente rispetto agli altri propulsori 40.

Infine, l’aeromobile boxwing 1 può comprendere almeno un motore di trazione 60 vincolato solidalmente alla fusoliera 20 e/o alla struttura alare così da definire un asse di spinta sostanzialmente parallelo all’asse di sviluppo 1a.

Detto motore di trazione 60 è, ad esempio, identificabile in un’elica associata al corpo centrale 21 in corrispondenza delle prua 1b o al cono di coda 22 in corrispondenza della coda 1c (Fig. 1).

In alternativa o in aggiunta, l'aeromobile 1 presenta due propulsori di spinta, ad esempio turbofan, vincolati, simmetricamente rispetto all’asse 1a, ad una pinna 23 o alla semiali 31 e 32.

Il funzionamento di un aeromobile boxwing, sopra descritto in senso strutturale, è il seguente.

Inizialmente, l’aeromobile 1 è poggiato al suolo e presenta i propulsori 40 con asse di spinta 40a sostanzialmente perpendicolare all’asse preferito di sviluppo 1a e, per la precisione, sostanzialmente parallelo al gradiente gravitazionale. L’operatore, attraverso il sistema di controllo, accende i propulsori 40 che, di conseguenza, iniziano a esercitare una spinta sull’aeromobile boxwing 1 consentendogli un decollo verticale.

Raggiunta l’altezza desiderata, l’operatore comanda l’avanzamento dell’aeromobile 1 attraverso agli organi 50 che, disponendo gli assi di spinta

40a obliqui rispetto all’asse di sviluppo 1 a ed al gradiente gravitazionale, fa sì che i propulsori definiscono una spinta di componente verticale, ossia parallela al gradiente gravitazione, sostanzialmente pari alla forza peso deH’aeromobile 1 ed una componente orizzontale atta a definire un moto di avanzamento (Fig. 2) o di arretramento (Fig. 3).

Aggiuntivamente, l’aeromobile 1 può prevedere l’azionamento dei motori di trazione 60 così da incrementare la velocità di avanzamento.

Quando l’aeromobile boxwing 1 è giunto nella posizione desiderata, l’operatore comanda lo spegnimento dei motori di trazione 60 e la rotazione dei propulsori 40 disponendo gli assi di spinta 40a sostanzialmente perpendicolari all’asse di sviluppo 1 a definendo così un volo stazionario (Fig. 4).

Qualora l’operatore desidera un volo sostanzialmente stazionario e, allo stesso tempo, ruotare l'aeromobile boxwing 1 , dispone, grazie agli organi di rotazione 50, gli assi di spinta 40a in modo tale che le forze di spinta dei propulsori 40 generino una spinta di risultante verticale sostanzialmente pari alla forza peso dell’aeromobile 1, e di risultante orizzontale nulla ma definente un momento rotazionale suH’aeromobile boxwing 1 .

L'invenzione consente importanti vantaggi.

Un primo vantaggio è dato dal fatto che l’aeromobile boxwing 1 presenta una manovrabilità estremamente elevata.

Infatti, grazie alla possibilità di variare l'inclinazione degli assi di spinta 40a rispetto all’asse preferito di sviluppo 1a, si ha la possibilità di passare alternativamente e velocemente da un volo verticale, attualmente impossibile per i noti aeromobili boxwing, ad un volo di avanzamento.

Tale aspetto è stato ulteriormente incrementato dalla particolare disposizione PI 2013 A 0 00 0 7.1

10

dei propulsori 40 nelle sedi 31 a e 32a che permette di ottimizzare l’azione degli stessi propulsori 40 e, ad esempio, facilmente ottenere un volo stazionario stabile, un decollo verticale o una rotazione di raggio pressoché nullo.

Un importante vantaggio è dato dall’elevata maneggevolezza deH’aeromobile 1 che, ad esempio, è in grado di ruotare in uno spazio estremamente ridotto.

Tale aspetto è stato innovativamente ottenuto grazie alla possibilità di variare l’inclinazione reciproca degli assi di spinta 40a. Esso è stato, inoltre, incrementato grazie alla possibilità di comandare la potenza e l'inclinazione dei propulsori 40 in maniera indipendente tra loro.

Un altro vantaggio, dato dalla disposizione dei propulsori 40, è identificabile nell’elevata aerodinamicità e, quindi, nei ridotti consumi deH’aeromobile 1.

Uno dei più importanti vantaggi è pertanto identificabile nel fatto che l'aeromobile boxwing 1 , rispetto soprattutto agli aeromobili a controllo remoto, garantisce contemporaneamente sia una controllabilità/manovrabilità almeno paragonabile e quella degli elicotteri sia una capacità di carico almeno pari a quella degli aeromobili.

Un non secondario vantaggio è dato dalla presenza di quattro superfici di controllo del beccheggio 33 e di quattro paratie 34 che consentono una più efficace e rapida stabilizzazione deM’aeromobile 1.

L'invenzione è suscettibile di varianti rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Tutti gli elementi descritti e rivendicati sono sostituibili da elementi equivalenti ed i dettagli, i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi.

;

Claims (7)

11<p>l 2013A 0 0 0 07 3 RiVE N DiCAZiON i 1. Aeromobile boxwing (1 ) comprendente una fusoliera (20) definente per detto aeromobile boxwing (1 ) un asse preferito di sviluppo (1a), una prua (1 b) ed una coda (1 c); propulsori (40) ciascuno dei quali atto a definire un asse di spinta (40a); una struttura alare (30) di tipo boxwing e comprendente semiali frontali (31 ) atte ad essere vincolate in corrispondenza di detta prua (1 b) e semiali posteriori (32) atte ad essere vincolate in corrispondenza di detta coda (1c); e connettori (33) atti a strutturalmente connettere le semiali (31 , 32); caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette semiali (31 , 32) comprende almeno una sede passante (31 a, 32a); e dal fatto che detti propulsori (40) sono almeno parzialmente alloggiati in dette sedi passanti (31 a, 32a) ed incernierati a dette semiali (31 , 32) così da ruotare rispetto a dette semiali (31 , 32) variando l'inclinazione tra detto asse di spinta (40a) e detto asse preferito di sviluppo (1a).

2. Aeromobile boxwing (1 ) secondo la rivendicazione 1 , in cui detti propulsori (40) sono atti a ruotare rispetto a dette semiali (31 , 32) in maniera indipendente tra loro variando l’inclinazione reciproca tra detti assi di spinta (40a).

3. Aeromobile boxwing (1 ) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno di detti propulsore (40) definisce, rispetto a detta semiala (31 , 32), un asse di rotazione (50a) giacente su un piano sostanzialmente parallelo a detto asse di sviluppo (1a).

4. Aeromobile boxwing (1 ) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto asse di rotazione (50a) è sostanzialmente perpendicolare a detto asse di sviluppo (1 a) 12

5. Aeromobile boxwing (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti propulsori (40) sono eliche intubate.

6. Aeromobile boxwing (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui dette sede passante (31 a, 32a) sono sostanzialmente controsagomate a detti propulsori (40).

7. Aeromobile boxwing (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti assi di spinta (40a) sono sostanzialmente equidistanti rispetto a detto asse preferito di sviluppo (1 a).