PT2133265E - Helicóptero - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "HELICÓPTERO" A presente invenção refere-se a um helicóptero.

Os helicópteros são substancialmente conhecidos compreendendo uma fuselagem, um rotor principal que roda sobre um primeiro eixo e instalado numa parte superior da fuselagem e um rotor de cauda situado na extremidade da cauda do helicóptero e que roda em torno de um segundo eixo transversal ao primeiro.

Os helicópteros conhecidos também incluem pelo menos um motor e uma transmissão para transmitir o movimento do motor ao rotor principal.

Mais especificamente, o motor tem uma conduta de admissão para um primeiro fluxo de ar puro proveniente do lado de fora, e uma conduta de escape para descarregar externamente o gás queimado a alta temperatura. 0 helicóptero também é composto por um compartimento de transmissão; e uma entrada que liga o compartimento ao exterior para produzir um segundo fluxo de ar puro através do qual se arrefece a transmissão quer de um modo directo quer através da interposição de um radiador. 0 rendimento termodinâmico do motor e o rendimento de refrigeração da transmissão do motor são afectados pela atitude e, em particular o ângulo de desvio, do helicóptero.

Isto é, o fluxo do primeiro e segundo fluxos de ar, varia 2 juntamente com as variações no ângulo de desvio do helicóptero.

As variações no ângulo de desvio também afectam o grau de turbulência no primeiro fluxo de ar, afectando assim o rendimento termodinâmico do motor.

Existe a necessidade na indústria de se alcançar um fluxo tão constante quanto possível dos primeiro e segundo fluxos de ar e de se minimizar a turbulência no primeiro fluxo de ar ao longo de uma grande amplitude de atitudes, de modo a atingir um melhor rendimento termodinâmico do motor e arrefecer a transmissão dentro do referido intervalo de amplitude. É um objecto da presente invenção fornecer um helicóptero concebido para alcançar tudo o que foi mencionado, de uma forma simples e de baixo custo. 0 documento US 4830312 revela um helicóptero em que o ar de combustão e o ar de arrefecimento de ar para um refrigerador de óleo e para um radiador intermédio é conduzido através de uma grade de entrada comum. O documento GB1201096 revela disposições de entrada numa instalação de motor de turbo hélice.

Uma forma de realização preferida não limitativa da presente invenção será descrita a título de exemplo com referência aos desenhos anexos, em que: A Figura 1 mostra um esquema de um helicóptero de acordo com a invenção; A Figura 2 mostra uma vista no plano superior da entrada de ar do helicóptero da Figura 1; 3 A Figura 3 mostra uma vista lateral em maior escala e em perspectiva da ingestão de ar da Figura 2; A Figura 4 mostra uma vista lateral da ingestão de ar das Figuras 2 e 3; A Figura 5 mostra uma vista lateral da ingestão de ar das Figuras 2 e 3 com partes removidas para maior clareza; A Figura 6 mostra um diagrama de funcionamento, com peças retiradas para simplificar, de um motor do helicóptero da Figura e de uma secção das entradas de ar das Figura 2-5. 0 número 1 na Figura 1 indica um helicóptero substancialmente constituído por uma fuselagem 2 com um nariz 5; um rotor principal 3 montado no topo da fuselagem 2 e que roda em torno de um eixo A e um rotor de cauda 4 montado numa saliência da cauda e projectado da fuselagem 2 no lado oposto ao nariz 5, e girando em torno de um segundo eixo transversal ao eixo A. 0 helicóptero 1 é composto por dois motores de 6 (apenas um mostrado na Figura 6), alojados em caixas respectivas definidas por um corpo de apoio 7, localizado ao lado respectivas 8 lados da fuselagem 2 . 0 helicóptero 1 compreende duas transmissões 9 (só uma é mostrada na Figura 6) que unem os veios de saída dos respectivos motores 6 a um veio 10 (mostrado apenas parcialmente nas Figuras 3, 4, 5) para rodar o rotor principal 3 em torno do eixo A. Mais especificamente, os veios de saída dos motores 6 estendem-se ao longo dos respectivos eixos B (apenas um é mostrado na Figura 6). 4

Cada motor 6 funciona da mesma forma como uma turbina de gás de ciclo aberto, termodinâmica, e compreende substancialmente (Figura 6): - um compressor 11 com uma conduta de entrada de ar puro 12 para comprimir a entrada de ar puro; - uma câmara de combustão 13, na qual o ar comprimido pelo compressor 11 reage com um combustível para produzir gás queimado de alta temperatura, e uma turbina 14 na qual o gás queimado de alta temperatura da câmara de combustão 13 se expande para fazer rodar o veio de saída do motor 6.

Cada motor 6 também inclui: - um bocal convergente 15 a jusante da turbina 14 para acelerar o gás queimado, e - um tubo de escape 16 para descarregar o gás queimado e terminando numa abertura respectiva 17 no corpo de apoio 7.

Para cada um dos motores 6, o helicóptero 1 compreende vantajosamente uma entrada de ar 20, que por sua vez, compreende: - uma primeira entrada 21 ligada à conduta 12 através de fluido; - duas entradas 22 ligadas através de fluido a um compartimento 23 (Figura 6) compartimento de transmissão 9; 5 - meios de deflexão que interagem, durante o uso, com um fluxo de ar F fora do helicóptero 1 (Figuras de 2 a 5) para dividir o fluxo de ar em um primeiro e um segundo fluxo de ar, e - meios de guia para orientar o primeiro fluxo de ar ao longo de um primeiro caminho P (Figuras de 2 a 5) que se estendem desde os meios de deflector até à entrada 21, e para orientar o segundo fluxo de ar ao longo de dois segundos caminhos Q (Figuras 2 e 5) separados do caminho P e estendendo-se desde os meios de deflector até às entradas 22.

Deve ser salientado que "separado" se destina aqui a indicar que os caminhos P e Q dos primeiro e segundo fluxos de ar não se intersectam em nenhum ponto a jusante dos meios de deflexão.

Mais especif icamente, as entradas de ar 20 estão localizadas ao longo dos respectivos lados 8 e projectam-se na direcção do nariz 5 a partir de uma extremidade anterior 25 do corpo de suporte 7 que se encontra virado para o nariz 5.

Mais especificamente, a extremidade 25 do corpo de suporte 7 tem duas bordas 26 ao longo da fuselagem 2, e duas bordas 27 que se alongam transversalmente em relação à fuselagem 2 e entre as respectivas extremidades das bordas 26, que se encontram de frente umas para as outras.

As entradas de ar 20 são, de preferência, construídas como uma peça única umas com as outras.

As entradas de ar 20, sendo obviamente idênticas, são a 6 seguir descritas somente relativamente a uma delas por uma questão de simplicidade.

No exemplo mostrado nos desenhos, a entrada de ar 20 compreende (Figuras de 2 a 5): - uma parede plana 29, que tem uma borda de extremidade livre 30 na extremidade oposta à extremidade 25, e define uma superfície 31 virada para a fuselagem 2, e uma superfície 32 no lado oposto à superfície 31; - uma parede 35 que compreende uma parte de extremidade 36 que coopera com a extremidade 25, e uma porção principal 37 que coopera com a superfície 32 e que define a entrada 21; e - uma parede 50 (Figura 2) que compreende uma porção de extremidade 51 que coopera com a extremidade 25, e uma porção principal 52 interposta entre a superfície 32 e o lado relativo 8, e que define entradas 22.

Mais especificamente, os meios de deflexão são definidos pela borda 30, que actua substancialmente da mesma maneira que o bordo de ataque de uma asa para desviar os primeiro e segundo fluxos de ar sobre as superfícies 32 e 31, respectivamente, de parede 29.

Para além da borda 30, o contorno da parede 29 é também definido por duas bordas 33 convergentes na borda 30 na direcção desde a extremidade 25 até à borda 30. A porção principal 37 da parede 35 estende-se desde a porção de extremidade 36 para o nariz 5 da fuselagem 2. A porção de extremidade 36 é maior do que a porção 7 principal 37 numa direcção paralela à borda 27, e é menor do que a porção principal 37 longitudinalmente em relação à fuselagem 2. A porção de extremidade 36 de cada parede 35 é parte integrante com a porção de extremidade 36 da outra parede 35 (Figura 2). A porção principal 37 tem uma primeira borda de extremidade curva 38 que coopera com a superfície 32, e uma segunda borda curva 39 em frente à borda 38 e a uma distância da superfície 32.

Mais especificamente (Figuras 3, 4) a borda 38 compreende uma porção de extremidade 40 paralela à borda 30 e interposta entre a borda 30 e porção de extremidade 36, e duas porções 41 a convergir para a borda 30 na direcção desde a porção de extremidade 36 até à borda 30.

As porções 41 estão localizadas em lados opostos da porção 40 . A borda 39 é curva e compreende substancialmente uma porção em forma de arco 42 no lado voltado para a extremidade 25; e uma porção 43 alongada para a borda 30, ligada à porção 42, e localizada na parte virada para o lado 40.

Mais especificamente (Figuras 3, 4), a porção 42 estende-se ao longo de um arco de cerca de 180°, e a porção 43 está localizada fora do sector definido pela porção 42.

Como mostrado na Figura 2, a borda 39 estende-se obliquamente em relação ao eixo A. 0 contorno da entrada 21 compreende uma primeira porção em forma de arco 45, e uma segunda porção 46 que define uma ponta localizada fora da circunferência definida pela porção 45. A porção 45 está localizada na extremidade virada para o lado 25, e a porção 46 na porção 40 virada para o lado.

Mais especif icamente, a porção 46 é composta por dois segmentos convergentes na direcção da porção 45 para a porção 40, e tendo primeiras extremidades ligadas às extremidades respectivas da porção 45, e segundas extremidades em frente das primeiras extremidades e ligadas umas às outras. A porção 46 está localizada fora do sector definido pela porção 45. A entrada 21 está mais perto do que a borda 39 da superfície 32.

Mais especificamente, a parte principal 37 da borda 35 prolonga-se em distâncias cada vez maiores da superfície 32 na direcção da borda 38 para a borda 39, e em distâncias decrescentes da superfície 32 na direcção da borda 39 para a entrada 21 (Figura 3).

Por outras palavras, a espessura da parte principal 37 aumenta na direcção da borda 38 para a borda 39, e diminui na direcção da borda 39 para a entrada 21. A projecção do contorno da entrada 21 para a superfície 32 está dentro da projecção do contorno da borda 39 na superfície 32. 9 A projecção do contorno da borda 39 sobre a superfície 32 encontra-se dentro da borda 38.

As projecções das parcelas 45, 46 de entrada 21 na superfície 32 são cercadas pelas projecções das porções 42, 43 sobre a superfície 32. A porção principal 52 da parede 50 compreende duas superfícies 53 que definem as entradas respectivas 22 e convergem numa borda arredondada 54 na direcção da porção de extremidade 51 para a borda 30 da parede 29.

As entradas 22 do exemplo dado são rectangulares e abertas para o interior das respectivas condutas 55 (Figura 5) terminando dentro do compartimento 23 da transmissão 9 (Figura 6).

Mais especificamente, a borda 54 é interposta entre a extremidade 25 e a borda 30.

Os meios de guia de cada entrada de ar 20 incluem: - a superfície 32, e a porção de parede 35 interposta entre a borda 30 e a entrada 21 e para orientar o primeiro fluxo de ar ao longo do caminho P desde a borda 30 até à entrada 21; e - a superfície 31, e as porções das superfícies 53 interpostas entre a borda 30 e as entradas 22 e para guiar o segundo fluxo de ar ao longo dos caminhos Q desde a borda 30 até às entradas 22.

Mais especificamente, cada caminho Q é delimitado lateralmente por um lado relativo 8 e por uma superfície 10 relativa 31, e cada caminho P estende-se no lado oposto da parede relativa 29 até ao caminho relativo Q. O motor 6 também inclui um dispositivo de afunilamento 18 que envolve o compressor 11 e que serve para retirar uma parte (indicada como I na figura 6) do primeiro fluxo de ar a montante do compressor 11, e introduzindo a parte I no bocal 15. A parte de ar pura mistura-se então com o gás queimado quente que flúi através do bocal 15 para arrefecer os gases de escape da abertura 17 e assim reduzir a radiação total emitida pelo helicóptero na frequência dos infravermelhos.

Por outras palavras, a conduta 16 também funciona como um ejector activando, por meio do gás acelerado no bocal 15, um fluxo de ar que tem a sua origem no compartimento 23, arrefece a transmissão 9 até um certo ponto, e eventualmente mistura-se com o gás queimado dentro da conduta 16.

Durante o uso efectivo, à medida que o helicóptero 1 se move para a frente, o fluxo de ar F atinge as bordas 30 das paredes 29, e é desviado pelas bordas 30 para formar os primeiro e segundo fluxos de ar ao longo dos respectivos caminhos P, Q.

Mais especificamente, o primeiro fluxo de ar flui ao longo das superfícies 32 das paredes relativas 29 e ao longo das porções de paredes 35 interpostas entre as superfícies 32 e as respectivas entradas 21 e, finalmente, através das entradas 21 e ao longo das condutas de entrada 12 dos motores 6.

No interior das condutas 12, dispositivos 18 retiram as 11 porções I respectivas dos primeiros fluxos de ar a montante dos respectivos compressores 11, e introduzem-nas directamente nos bocais 15. Mais especificamente, as porções I retiradas são inferiores às respectivas porções restantes (indicadas como L na Figura 6) dos respectivos primeiros fluxos de ar.

As restantes porções L dos primeiros fluxos de ar são comprimidas por compressores respectivos 11 e reagem com o combustível no interior das câmaras de combustão respectivos 13 para produzir gás quente pressurizado queimado, que se expande no interior das respectivas turbinas 14 e flúi ao longo dos bocais 15 para fazer rodar os veios de saída do motor 6 em torno dos respectivos eixos A. As transmissões 9 transmitem o movimento a partir dos veios de saída dos motores 6 para empurrar o veio 10, do rotor 3.

Dentro dos bocais 15, o gás quente queimado mistura-se com as porções I de ar puro canalizadas pelos dispositivos 18, arrefecendo deste modo o gás de escape descarregado pela conduta 16 e indicado como M na Figura 6.

Os segundos fluxos de ar fluem ao longo das superfícies 31 das paredes relativas 29, ao longo das porções de superfícies 53 interpostas entre as entradas 22 e as bordas relativas 54, e finalmente através de entradas 22 e ao longo das condutas 55 para os compartimentos 23 das transmissões 9, onde arrefecem as transmissões 9 ou directamente ou por meio de um radiador.

As vantagens de um helicóptero de acordo com a presente invenção serão claras a partir da descrição acima.

Em especial, a borda 30 de cada entrada de ar 20 divide o 12 fluxo de ar F entre um primeiro e um segundo fluxos de ar, que atingem as respectivas entradas 21, 22 ao longo de caminhos separados P, Q.

Como resultado, a entrada de ar pelas condutas 12 através das entradas 21 não é afectada pelo fluxo de ar através das entradas 22, e através da qual arrefece o compartimento 23 da transmissão 9, ao longo de uma grande variedade de ângulos de incidência do helicóptero 1, ou seja, uma ampla variedade de posições angulares da fuselagem 2 em relação ao eixo A.

Por conseguinte, um aumento nos segundos fluxos de ar através das entradas 22 não reduz os correspondentes primeiros fluxos de ar, e assim não põe em risco o rendimento do compressor de 11 e, como tal, do motor 6.

Por outro lado, como as entradas 22 estão localizadas no lado da fuselagem 2, e as entradas 21 estão localizadas no lado oposto da fuselagem 2, a turbulência gerada pela interação aerodinâmica entre o helicóptero 1 e o fluxo de ar F é mais predominante nos segundos fluxos de ar do que nos primeiros.

Os caminhos P e Q, sendo separados, impedem que esta turbulência seja transmitida para a primeiro fluxo de ar. 0 primeiro fluxo de ar ao longo da conduta 12 e que é predominantemente puxado pelo compressor 11 é, portanto, substancialmente laminar, e assim melhora o rendimento dos motores 6 ao longo de uma ampla gama de ângulos de incidência do helicóptero 1.

Além disso, como a entrada de ar pelos motores 6 é constante, em quantidade e em condições de fuga, ao longo 13 de um vasto leque de ângulos de incidência do helicóptero 1, os motores 6 têm temperaturas de funcionamento similares, podendo ser acoplados em temperatura para melhorar o desempenho global do helicóptero 1.

Uma outra vantagem de separar os caminhos P e Q está no facto de que os segundos fluxos de ar não são perturbados pelos primeiros, e por serem substancialmente constantes ao longo de uma grande quantidade de ângulos de incidência do helicóptero 1, reduzindo assim o risco de sobreaquecimento da transmissão 9 durante a missão.

As paredes 35, 50 sem curvas acentuadas nas respectivas entradas 21, 22 reduzem grandemente as perdas de pressão nos primeiro e segundo fluxos de ar.

Finalmente, a entrada de ar 20 proporciona, com um único dispositivo, a introdução tanto do primeiro como do segundo fluxo de ar para alimentar os compressores 11 dos motores 6 e para arrefecer as transmissões 9 e os gases de escape, respectivamente. É óbvio que podem ser introduzidas mudanças num helicóptero como o aqui descrito, sem, no entanto, sair do âmbito da presente invenção.

Em especial, o helicóptero 1 pode ter um motor 6 e uma entrada de ar 20.

As paredes 53 podem ter uma entrada 22. E a forma das entradas 21, 22 e das condutas 12, 16 pode ser diferente da que se encontra ilustrada.

Lisboa, 11 de Outubro de 2010

Claims (12)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Um helicóptero (1) compreendendo: - um motor (6) compreendendo uma conduta (12) de entrada de ar de combustão; - um rotor principal (3) ligado funcionalmente ao referido motor (6) e - uma transmissão (9) interposta funcionalmente entre o referido rotor principal (3) e o referido motor (6) e albergada num compartimento (23); e sendo caracterizado por compreender, pelo menos, uma entrada de ar (20), que por sua vez compreende: uma primeira entrada (21) ligada por intermédio de fluido à referida conduta de entrada (12); pelo menos uma segunda entrada (22) ligada por intermédio de fluido ao referido compartimento (23); - meios de deflexão (30), que interagem, durante o uso, com um fluxo de ar (F) para dividir o fluxo de ar (F) em um primeiro e um segundo fluxos de ar e - meios de guia (31, 32, 37, 53) para orientar o referido primeiro fluxo de ar ao longo de um primeiro caminho (P) que se estende desde os referidos meios de deflexão (30) para a referida primeira entrada (21), e para orientar o referido segundo fluxo de ar ao longo de um segundo caminho (Q) separado do referido primeiro caminho (P) e 2 estendendo-se desde os referidos meios de deflexão (30) para a referida segunda entrada (22).

2. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 1, caracterizado por a referida entrada de ar (20) compreender uma primeira parede (29) que define os referidos meios de deflexão (30).

3. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 2, caracterizado por os referidos meios de deflexão (30) serem definidos por uma primeira borda de extremidade livre (30) da referida primeira parede (29).

4. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 2 ou na reivindicação 3, do tipo constituído por uma fuselagem (2), e caracterizados por o referido segundo caminho (Q) se estender entre a referida primeira parede (29) e a referida fuselagem (2), e por o referido primeiro caminho (P), se estender no lado oposto da referida primeira parede (29) da referida fuselagem (2).

5. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 4, caracterizado por a referida entrada de ar (20) incluir uma segunda parede (35) e uma terceira parede (50) que definem as referidas primeira e segunda entrada (21, 22), respectivamente; em que a referida terceira parede (50) que se estende entre uma primeira superfície (31) da referida primeira parede (29) e a referida fuselagem (2), e a referida segunda parede (35) que se projecta desde uma segunda superfície (32), em frente da referida primeira superfície (31), da referida primeira parede (29); em que os referidos meios de guia (31, 32, 37, 53) são definidos pelas referidas primeira e segunda superfícies (31, 32) da referida primeira parede (29), pela 3 porção da referida segunda parede (35) que se estende entre a referida segunda superfície (32) e a referida primeira entrada (21), e pela porção da referida terceira parede (50) que se estende entre a referida primeira superfície (31) e a referida segunda entrada (22).

6. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 5, caracterizado por a referida segunda parede (35) compreender uma segunda borda de extremidade (38) que colabora pelo menos parcialmente com a referida segunda superfície (32) da referida primeira parede (29) e uma terceira extremidade livre (39) em frente da referida segunda borda de extremidade (38); em que a referida primeira entrada (21) se estendendo a uma distância da referida segunda superfície (32) menor do que a distância entre a referida terceira borda de extremidade (39) e a referida segunda superfície (32).

7. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 6, caracterizado por a espessura da referida segunda parede (35), medida perpendicularmente em relação à referida segunda superfície (32), aumentar na direcção da referida segunda borda de extremidade (38) para a referida terceira borda de extremidade (39), e diminuir na direcção da referida terceira borda de extremidade (39) para a referida primeira entrada (21) .

8. Um helicóptero de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 3 a 7, caracterizado por o contorno da referida primeira entrada (21) compreender uma primeira porção de ponta (46), e uma segunda porção em forma de arco (45) localizadas no lado oposto da referida primeira porção de ponta (46) em relação à referida primeira borda de extremidade livre (30) da referida 4 primeira parede (29), em que a referida primeira porção de ponta (46) diverge na direcção da referida primeira borda de extremidade livre (30) da referida primeira parede (29) para a referida segunda porção em forma de arco (45).

9. Um helicóptero de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 5 a 8, caracterizado por a referida terceira parede (50) compreender uma quarta borda de extremidade livre (54), e uma terceira e quarta superfícies (53) convergindo na referida quarta extremidade livre (54); em que as referidas terceira e quarta superfícies (53) definem, cada uma, uma referida segunda entrada (22) respectiva.

10. Um helicóptero de acordo com o reivindicado na reivindicação 9, caracterizado por a referida quarta orla de extremidade livre (54) da referida terceira parede (50) se encontrar interposta entre a referida primeira borda de extremidade livre (30) da referida primeira parede (29) e as referidas segundas entradas (22).

11. Um helicóptero de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações de 5 a 10, caracterizada por as referidas primeira, segunda e terceira paredes (29, 35, 50) estarem ligadas umas às outras.

12 . Um helicóptero de acordo com o reivindicado em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o referido motor (6) compreender: - um compressor (11), que durante o uso puxa uma porção (L) do fluxo de ar através da dita primeira entrada (21) e da referida conduta de entrada (12); 5 - uma câmara de combustão (13), que durante o uso é alimentada com ar comprimido pelo referido compressor (11), e faz com que o ar comprimido reaja com um combustível para produzir um gás queimado a alta temperatura; - uma turbina (14), que durante o uso expande o referido gás queimado; - um bocal (15) para fazer variar a velocidade do gás expandido queimado na referida turbina (14); e - um tubo de escape (16) localizado a jusante do referido bocal (15) destinado a expandir o referido gás queimado do referido helicóptero (1); sendo o referido helicóptero (1), caracterizado por compreender também uma linha de derivação para retirar uma parte (I) do referido primeiro fluxo de ar a montante do referido compressor (11), e introduzir a referida parte (I) a jusante da referida turbina (14) para misturar a referida parte (I) com o referido gás queimado da referida turbina (14). Lisboa, 11 de Outubro de 2010